REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI KOTORAN SAPI
PROYEK AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Program Studi DIII Teknik Mesin
Disusun oleh :
Setyo Budi I 8106038
PROGRAM DIPLOMA III MESIN PRODUKSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010 1
2
HALAMAN PERSETUJUAN
REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI KOTORAN SAPI
Disusun Oleh : Setyo Budi I 8106038
Proyek Akhir ini telah disetujui untuk diajukan dihadapan Tim Penguji Tugas Akhir Program Studi D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
Pembimbing I
Pembimbing II
3
Zainal Arifin, ST., MT
Dr.Kuncoro Diharjo, ST, MT
NIP. 19730308 200003 1001
NIP. 1971013 199702 1001
HALAMAN PENGESAHAN REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI KOTORAN SAPI Disusun oleh : Setyo Budi I 8106038 Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada : Hari
: jumat
Tanggal
: 29 Januari 2010
Tim Penguji
:
1. Zainal Arifin, ST., MT NIP. 197303082000031001
(..................................)
2. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT NIP. 19710131997021001
(..................................)
3. Dr. Techn. Suyitno, ST., MT NIP. 197409022001121002
(..................................)
4. Heru Sukanto, ST,. MT NIP. 197207311997021001
(..................................)
Mengetahui,
Disahkan,
Ketua Program D-III Teknik
Koordinator Proyek Akhir
Fakultas Teknik UNS
Fakultas Teknik
4
Zainal Arifin, ST, MT. NIP. 19730308 200003 1001
Jaka Sulistya Budi, ST. NIP. 19671019 199903 1001
HALAMAN MOTTO
·
Terus berusaha mensyukuri segala pemberianNya, karena hanya orang yang bersyukur yang dapat merasakan kenikmatan hidup.
·
Hidup adalah perjuangan untuk berubah menjadi lebih baik dan berguna bagi semua.
·
Apa yang kita cita-citakan tidak akan terwujud tanpa disertai tekad dan usaha yang keras.
PERSEMBAHAN
Sebuah hasil karya yang kami buat demi menggapai sebuah cita-cita, yang ingin kupersembahkan kepada: Allah SWT, karena dengan rahmad serta hidayah-Nya saya dapat melaksanakan `Tugas Akhir’ dengan baik serta dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar Kedua Orang Tua yang aku sayangi yang telah memberi dorongan moril maupun meteril serta semangat yang tinggi sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Kakak ku yang aku sayangi, ayo kejar cita-citamu. D III Produksi dan Otomotif angkatan 2006 yang masih tertinggal, semangat Bro !!! perjungan belum berakhir. Ade’-ade’ angkatanku, Jangan pernah menyerah!!
5
ABSTRAKSI
Setyo Budi, 2010, REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI KOTORAN SAPI Diploma III Mesin Produksi, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pondok pesantren Abdurrahman Bin Auf
yang terletak di klaten
mempunyai pertenakan sapi yang cukup banyak. Sehingga menghasilkan kotoran yang banyak pula. Kotoran ini dikumpulkan dan digunakan untuk pembuatan biogas. Sisa kotoran hasil biogas dimanfaatkan untuk pembuatan pupuk pertanian. Proyek Akhir ini bertujuan untuk merencanakan, membuat, dan menguji mesin pembuat pellet untuk keperluan meningkatkan nilai ekonomi pupuk kotoran sapi. Metode dalam perancangan mesin ini adalah studi pustaka dan trial and error.
Alat
ini
memiliki
bagian
utama
yaitu
power
screw.
Untuk
menstransmisikan daya dari motor ke reducer kemudian ke poros menggunakan puli dan V-belt. Proses pembuatannya melalui beberapa tahapan yaitu pemotongan, pembubutan, pengelasan, pelubangan dan perakitan komponen. Dari hasil perancangan dan pembuatan mesin pembuat pellet didapatkan mesin dengan spesifikasi sebagai berikut: diameter power screw = 72 mm, diameter tabung = 80 mm, panjang tabung = 580 mm, ukuran hopper = 400 x 400 mm, ukuran lubang masukan = 80 x 50 mm. Setelah dilakukan pengujian, mesin pembuat pellet ini dapat mencetak pellet dengan kapasitas ± 52,86 kg/jam.
6
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah swt. yang memberikan limpahan rahmat, karunia dan hidayah-Nya, sehingga laporan Proyek Akhir dengan judul REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI KOTORAN SAPI ini dapat terselesaikan dengan baik tanpa halangan suatu apapun. Laporan Proyek Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam mata kuliah Proyek Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi mahasiswa DIII Teknik Mesin Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1. Allah SWT. yang selalu memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya. 2. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk dukungan dan doanya. 3. Bapak Zainal Arifin, ST, MT. selaku Ketua Program D-III Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta sekaligus pembimbing Proyek Akhir I. 4. Bapak Dr. Kuncoro Diharjo, ST, MT. selaku pembimbing Proyek Akhir II. 5. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST. MT. selaku Pembimbing Akademik. 6. Rekan-rekan D III Produksi dan Otomotif angkatan 2006 7. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu. Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari pembaca sangat dinantikan. Semoga laporan ini dapat bermafaat bagi penulis pada khususnya dan bagi pembaca bagi pada umumnya, Amin.
Surakarta,
Januari 2010
Penulis
7
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL....................................................................... .....................................i HALAMAN PERSETUJUAN............................................................................................ ii HALAMAN PENGESAHAN............................................................................................iii HALAMAN MOTTO ........................................................................................................ iv PERSEMBAHAN............................................................................................................... v ABSTRAKSI ..................................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ...................................................................................................... vii DAFTAR ISI....................................................................................................................... 7 DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... x DAFTAR TABEL............................................................................................................. xii DAFTAR NOTASI ..........................................................................................................xiii BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................. 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah .......................................................................................... 1 1.3 Batasan Masalah ............................................................................................... 2 1.4 Tujuan Proyek Akhir......................................................................................... 2 1.5 Manfaat Proyek Akhir....................................................................................... 2 1.6 Metode Pemecahan Masalah............................................................................. 3 BAB II DASAR TEORI ..................................................................................................... 4 2.1 Puli dan Sabuk .................................................................................................. 4 2.2 Pasak ................................................................................................................. 7 2.3 Reducer.............................................................................................................. 8 2.4 Poros.................................................................................................................. 8 2.5 Statika.............................................................................................................. 10 2.6 Pemilihan Mur dan Baut ................................................................................. 14 2.7 Bantalan .......................................................................................................... 15 2.8 Perhitungan Las............................................................................................... 17
8
2.9 Proses Permesinan........................................................................................... 19
BAB III ANALISA PERHITUNGAN ............................................................................. 23 3.1 Prinsip Kerja ................................................................................................... 23 3.2 Menentukan Reducer dan Tegangan Sabuk.................................................... 25 3.3 Perencanaan Pasak .......................................................................................... 32 3.4 Perencanaan Tension Puli ............................................................................... 34 3.5 Perencanaan Poros .......................................................................................... 37 3.5.1 Diameter Poros....................................................................................... 37 3.5.2 Diameter Power Screw........................................................................... 43 3.6 Perencanaan Rangka ...................................................................................... 44 3.7 Perencanaan Mur dan Baut ............................................................................. 51 3.7.1 Baut pada Dudukan Motor..................................................................... 51 3.7.2 Baut pada Dudukan Reducer.................................................................. 54 3.8 Perencanaan Bantalan .................................................................................... 57 3.9 Perhitungan Las............................................................................................... 59 3.10 Menghitung Kapasitas Mesin........................................................................ 61 BAB IV PROSES PRODUKSI......................................................................................... 62 4.1 Pembuatan Poros............................................................................................. 62 4.2 Pembuatan Lubang.......................................................................................... 66 4.3 Membuat Rangka ............................................................................................ 70 4.4 Hopper ............................................................................................................ 71 4.5 Proses Pengecatan ........................................................................................... 72 4.6 Perakitan.......................................................................................................... 72 4.7 Estimasi Biaya................................................................................................. 74 4.8. Perawatan Mesin ............................................................................................ 76 BAB V PENUTUP............................................................................................................ 77 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
9
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka (Khurmi, 2002).........................................................................................5 Gambar 2.2. Sketsa prinsip statika kesetimbangan (Popov, 1996)..............................11 Gambar 2.3. Sketsa gaya dalam (Popov, 1996) ...........................................................11 Gambar 2.4. Sketsa reaksi tumpuan rol (Popov, 1996) ...............................................13 Gambar 2.5. Sketsa reaksi tumpuan sendi (Popov, 1996) ..........................................13 Gambar 2.6. Sketsa reaksi tumpuan jepit (Popov, 1996).............................................13 Gambar 2.7. Macam-macam bantalan gelinding (Sularso dan Suga, 1987) ...............16
Gambar 3.1. Rekayasa mesin pembuat pellet pupuk dari kotoran sapi .......................23 Gambar 3.2. Penampang sabuk antara motor dengan reducer ....................................27 Gambar 3.3. Penampang sabuk antara reducer dengan poros power screw................30 Gambar 3.4. Sketsa tension puli...................................................................................34 Gambar 3.5. Pembebenan pada tension puli ................................................................34 Gambar 3.6. Diagram gaya geser.................................................................................36 Gambar 3.7. Diagram momen lentur ...........................................................................36 Gambar 3.8. Skema pembebanan pada poros ..............................................................38 Gambar 3.9. Pembebanan dan potongan pada poros ...................................................39 Gambar 3.10. Diagram BMD.......................................................................................41 Gambar 3.11. Konstruksi rangka ................................................................................45 Gambar 3.12. pembebanan pada salah satu rangka .....................................................46 Gambar 3.13. Diagram gaya geser (A - E - B) ............................................................48 Gambar 3.14. Diagram momen lentur (A - E - B) .......................................................48 Gambar 3.15. Diagram pembebanan pada batang (A - C)...........................................50 Gambar 3.16. Diagram SFD batang (A - C) ................................................................50 Gambar 3.17. Diagram NFD batang (A-C)..................................................................50 Gambar 3.18. Diagram BMD batang (A-C) ...............................................................50
10
Gambar 3.19. Baut pada dudukan motor .....................................................................52 Gambar 3.20. Baut pada dudukan reducer ..................................................................55 Gambar 3.21. Las pada rangka.....................................................................................59 Gambar 4.1. Poros Transmisi.......................................................................................62 Gambar 4.2. Proses pencekaman poros .......................................................................62 Gambar 4.3. Konstruksi rangka ...................................................................................70 Gambar 4.4. Hopper.....................................................................................................71 Gambar 4.5. Prose pengecatan.....................................................................................72 Gambar 4.6. Perakitan..................................................................................................73
DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Momen yang terjadi ....................................................................................40
Tabel 4.1. Kecepatan pahat HSS (mm/men)................................................................63 Tabel 4.2. Kecepatan pemakanan pahat (mm/rev).......................................................63 Tabel 4.3. Daftar harga komponen mesin ....................................................................74 Tabel 4.4. Daftar harga komponen cat .........................................................................75
DAFTAR NOTASI
A
= luas penampang (mm2).
N
= putaran (rpm).
d
= diameter (mm).
F
= gaya (N).
I
= jumlah langkah pemakanan.
L
= panjang pembubutan (mm).
11
l
= jarak (mm).
M = momen (kg.m). Me = momen ekivalen (kg.m). N,n = kecepatan putaran (rpm). P
= daya motor (watt).
Z
= section modulus.
r
= jari-jari (mm).
vc = kecepatan pemakanan (mm/rev). T
= torsi (N.m).
Te = torsi ekivalen (N.m). v
= kecepatan (m/s).
σ
= tegangan tarik (N/mm2).
τ
= tegangan geser (N/mm2).
q
= sudut kontak (derajat).
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Berdasarkan peninjauan di lapangan pada Pondok Pesantren Abdurrahman
Bin Auf yang memiliki luas lahan kurang lebih mencapai lima hektar mempunyai beberapa unit usaha, diantaranya peternakan ayam, dan peternakan sapi. Pondok Pesantren berkapasitas 120 orang santri ini memiliki sekitar 4000 ekor ayam dan 100 ekor sapi yang dipisahkan dalam empat kandang ayam dan dua kandang sapi. Dengan jumlah sapi mencapai 100 ekor, volume kotoran yang dihasilkan sekitar 2360 kg/hari. Kotoran ini dikumpulkan dan digunakan untuk membuat biogas. Sisa kotoran setelah dibuat biogas digunakan untuk pupuk pertanian. Sebagian pupuk ini digunakan sendiri dan yang lain dijual. Penggunaan
pupuk
ini
masih
dalam
bentuk
serbuk.
Sehingga
menimbulkan beberapa masalah antara lain: pemerataan pupuk dalam bentuk ini
12
dirasa kurang begitu mudah dan berdebu. Permasalahan pemerataan dan berdebu ini dapat diatasi dengan mengolahnya menjadi pellet. Pembuatan pellet membutuhkan teknologi dan mesin-mesin tepat guna. Pembuatan pellet adalah proses mengkompresikan kotoran sapi berbentuk serbuk untuk menghasilkan pupuk yang berbentuk silindris. Pellet memberikan keuntungan: pupuk tidak berdebu, pemerataan pupuk lebih mudah sehingga akan meningkatkan nilai ekonomi pupuk. Beberapa keuntungan mesin inilah yang mendorong kami untuk membuat mesin pellet. 1.2.
Perumusan Masalah Melihat latar belakang yang ada, maka yang menjadi masalah adalah
bagaimana merancang, membuat, dan mencoba Mesin Pembuat Pellet dari Kotoran Sapi.
1.3.
Batasan Masalah Batasan masalah pada proyek akhir ini adalah: -
1.4.
Tidak menghitung thermo control, heater, dan kekerasan pellet.
Tujuan Proyek Akhir Tujuan dari proyek akhir ini adalah merancang, membuat, dan mencoba
mesin pembuat pellet pupuk dari kotoran sapi dengan sistem kerja power screw. 1.5.
Manfaat Proyek Akhir Proyek akhir ini mempunyai manfaat sebagai berikut :
1. Bagi mahasiswa -
Mahasiswa dapat memperoleh pengetahuan tentang perencanaan, pembuatan, dan pengujian alat rekayasa mesin pellet dengan sistem kerja power screw.
-
Mahasiswa dapat menerapkan ilmu yang diperoleh selama kuliah khususnya dalam bidang mata kuliah kerja bangku dan plat,
13
permesinan, mekanika teknik, elektronika, elemen mesin serta mata kuliah lain yang mendukung dalam perencanaan mesin ini. 2. Bagi institusi -
Mesin ini diharapkan dapat digunakan untuk penelitian lebih jauh mengenai proses pembuatan pellet pupuk dari kotoran sapi.
3. Bagi pondok pesantren Abdurrahman Bin Auf
1.6.
-
Mempermudah penggunaan pupuk dari kotoran sapi.
-
Meningkatkan nilai jual pupuk dari kotoran sapi.
Metode Pemecahan Masalah Dalam penyusunan laporan ini penulis mengunakan beberepa metode
untuk merancang mesin pellet antara lain: a. Studi pustaka. Yaitu data diperoleh dengan merujuk pada beberapa literatur sesuai dengan permasalahan yang dibahas. b. Perencanaan. Yaitu melakukan perencanaan dalam merancang mesin agar memperoleh hasil pellet yang dikehendaki.
BAB II DASAR TEORI Untuk melakukan perhitungan pada komponen mesin ini diperlukan dasardasar perhitungan yang sudah menjadi standar internasional. Perhitungan ini akan memperkecil ketidaksesuaian (error factor) dari material maupun komponen mesin. Hal-hal yang berkaitan dengan perancangan mesin ini meliputi: 2.1.
Puli dan Sabuk
14
Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin pellet ini yang berfungsi sebagai alat untuk meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan menggunakan sabuk. Puli dapat terbuat dari besi cor, baja cor, baja pres, atau aluminium. (Khurmi dan Gupta, 2002) Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda. Tipe sabuk antara lain: sabuk flat, sabuk V, dan sabuk circular. Faktor-faktor dalam perencanaan sabuk (Khurmi dan Gupta, 2002): 1.
Perbandingan kecepatan Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002): N 2 D1 = N1 D2
(2.1)
dengan:
2.
D1
= Diameter puli penggerak (mm)
D2
= Diameter puli pengikut (mm)
N1
= Kecepatan puli penggerak (rpm)
N2
= Kecepatan puli pengikut (rpm)
Kecepatan linier sabuk Kecepatan linier sabuk dapat ditulis dengan matematis sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002): v=
p .d .N 60
dengan: v
= Kecepatan linier sabuk (m/s)
d
= Diameter puli pengikut (mm)
N
= Putaran puli pengikut (rpm)
(2.2)
15
3.
Panjang Sabuk Panjang sabuk adalah panjang total dari sabuk yang digunakan untuk menghubungkan puli penggerak dengan puli pengikut.
Gambar 2.1 Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka (Khurmi dan Gupta, 2002) Persamaan panjang total sabuk terbuka dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
æ (r - r ) 2 ö L = p (r1 + r2 ) + 2 x + çç 1 2 ÷÷ x è ø
(2.3)
dengan: L
= Panjang total sabuk (mm)
x
= Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm)
r1= Jari-jari puli kecil (mm) r2= Jari-jari puli besar (mm) 4.
Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor Persamaan perbandingan tegangan antara sisi kencang dengan sisi kendor dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :
2,3 log
T1 = m .q . cosec b T2
dengan: T1
= Tegangan tight side sabuk (N)
T2
= Tegangan slack side sabuk (N)
µ
= Koefisien gesek
(2.4)
16
5.
θ
= Sudut kontak (rad)
β
= Sudut alur puli (o)
Sudut kerja puli ( α ) Persamaan sudut kerja puli dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002): Sin α =
r2 - r11 X
(untuk sabuk terbuka)
(2. 5)
Sudut kontak puli: θ = (180 – 2 α). 6.
p rad (untuk sabuk tertutup) 180
(2.6)
Kecepatan sabuk (v) Besarnya kecepatan sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002): v=
p .d .N 60
(2.7)
dengan:
7.
v
= Kecepatan sabuk (m/s)
d
= Diameter sabuk (mm)
N
= Putaran sabuk (rpm)
Daya yang ditransmisikan oleh sabuk Persamaan daya yang dipindahkan oleh sabuk dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002): P =(T1-T2) x v ×n Dengan: P
= Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W)
T1
= Tegangan tight side sabuk (N)
T2
= Tegangan slack side sabuk (N)
v
= Kecepatan sabuk (m/s)
(2.8)
17
n 2.2.
= Banyak sabuk Pasak Pasak merupakan bagian dari elemen mesin yang dipakai untuk
menetapkan bagian-bagian mesin seperti roda gigi, sprocket, puli, kopling, dll pada poros. Pasak terdiri beberapa bentuk antara lain (Khurmi dan Gupta, 2002) : 1. Pasak setengah lingkaran 2. Pasak bulat 3. Pasak persegi panjang
Mencari lebar pasak : W=
d 4
(2.9) Mencari tebal pasak t=
2 .W 3
(2.10) Pengecekan terhadap tegangan geser pada pasak T = l. W .t s
d 2
(2.11) dimana : W
2.3.
= lebar pasak (mm)
d
= diameter poros (mm)
l
= panjang pasak (mm)
t
= tebal pasak (mm)
ts
= tegangan geser (N/mm2)
T
= torsi poros (N.mm)
Reducer
18
Fungsi utama dari reducer adalah sebagai pereduksi putaran input dari motor listrik menjadi putaran yang diinginkan. Sesuai dengan perbandingan reducer yang digunakan pada mesin pembuat pellet ini, misalnya menggunakan reducer 1:60, artinya input reducer dari putaran motor 60 rpm maka poros output reducer menjadi 1 rpm. Adapun bagian dari reducer adalah roda gigi cacing berpasangan dengan roda gigi miring yang akan membentuk sudut 90. 2.4.
Poros Poros merupakan bagian yang berputar, dimana terpasang elemen
pemindah gaya, seperti roda gigi, bantalan dan lain-lain. Poros bisa menerima beban-beban tarikan, lenturan, tekan atau puntiran yang bekerja sendiri-sendiri maupun gabungan satu dengan yang lainnya. Kata poros mencakup beberapa variasi seperti shaft atau axle (as). Shaft merupakan poros yang berputar dimana akan menerima beban puntir, lenturan atau puntiran yang bekerja sendiri maupun secara gabungan. Sedangkan axle (as) merupakan poros yang diam atau berputar yang tidak menerima beban puntir (Khurmi dan Gupta, 2002). Jenis poros yang lain (Sularso, 1987) adalah jenis poros transmisi. Poros ini akan mentransmisikan daya meliputi kopling, roda gigi, puli, sabuk, atau sproket rantai dan lain-lain. Poros jenis ini memperoleh beban puntir murni atau puntir dan lentur. Untuk merencanakan suatu poros maka perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut (Sularso dan Suga, 1987): 1.
Kekuatan Poros. Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau gabungan antara puntir dan lentur, juga ada poros yang mendapatkan beban tarik atau tekan. Oleh karena itu, suatu poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban di atas.
2.
Kekakuan Poros. Meskipun suatu poros mempunyai kekuatan cukup tetapi jika lenturan puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara, karena itu di samping kekuatan poros, kekakuannya juga harus
19
diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut. 3.
Korosi. Baja tahan korosi dipilih untuk poros. Bila terjadi kontak fluida yang korosif maka perlu diadakan perlindungan terhadap poros supaya tidak terjadi korosi yang dapat menyebabkan kekuatan poros menjadi berkurang.
4.
Bahan Poros. Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan finishing, baja konstruksi mesin yang dihasilkan dari ingot yang di ”kill” (baja yang dideoksidasikan dengan ferrosilikon dan dicor, kadar karbon terjamin). Meskipun demikian, bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang. Poros-poros untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan. Pertimbangan-pertimbangan yang digunakan untuk poros menggunakan
persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002): 1.
Torsi T =
60 . P 2.p . N
(2.12) dengan :
2.
T
= Torsi maksimum yang terjadi (kg.m).
P
= Daya motor (W).
N
= Kecepatan putaran poros (rpm).
Torsi ekivalen Te =
M2 + T2
(2.13) Diameter poros :
20
d =3
16 . Te p .ts
(2.14)
Keterangan : Te
= Torsi ekivalen (kg.m).
T
= Torsi maksimum yang terjadi (kg.m).
M
= Momen maksimum yang terjadi (kg.m).
t
= Tegangan geser maksimum yang terjadi (kg/cm2).
s
d 3.
= Diameter poros (cm).
Momen ekivalen
[
1 M + 2
Me =
M2 + T2
]
(2.15) Diameter poros : d =3
32 . M e p . sb
(2.16)
Keterangan :
2.5.
Me
= Momen ekivalen (kg.m).
sb
= Tegangan tarik maksimum yang terjadi (kg/cm2).
Statika Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban
terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut. Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi suatu obyek tinjauan utama dan meliputi gaya luar dan gaya dalam. Gaya luar adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar sistem yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi (Popov, 1996) .
21
Beban Reaksi
Reaksi
Reaksi
Gambar 2.2 Sketsa prinsip statika kesetimbangan (Popov, 1996) Jenis bebannya dibagi menjadi: 1.
Beban dinamis adalah beban sementara dan dapat dipindahkan pada konstruksi.
2.
Beban statis adalah beban yang tetap dan tidak dapat dipindahkan pada konstruksi.
3.
Beban terpusat adalah beban yang bekerja pada suatu titik.
4.
Beban terbagi adalah beban yang terbagi merata sama pada setiap satuan luas.
5.
Beban terbagi variasi adalah beban yang tidak sama besarnya tiap satuan luas.
6.
Beban momen adalah hasil gaya dengan jarak antara gaya dengan titik yang ditinjau.
7.
Beban torsi adalah beban akibat puntiran. Beban (Gaya luar)
Gaya dalam
Reaksi (Gaya luar)
Reaksi (Gaya luar)
Reaksi (Gaya luar)
Reaksi (Gaya luar)
Gambar 2.3 Sketsa gaya dalam (Popov, 1996)
22
Gaya dalam dapat dibedakan menjadi : 1.
Gaya normal (normal force) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu batang.
2.
Gaya lintang/geser (shearing force) adalah gaya yang bekerja tegak lurus sumbu batang.
3.
Momen lentur (bending momen). Persamaan kesetimbangannya adalah (Popov, 1996): -ΣF
= 0 atau
Σ Fy
Σ Fx = 0
= 0 (tidak ada gaya resultan yang bekerja pada suatu benda)
-ΣM
= 0 atau
Σ Mx = 0
Σ My = 0 (tidak ada resultan momen yang bekerja pada suatu benda) 4.
Reaksi. Reaksi adalah gaya lawan yang timbul akibat adanya beban. Reaksi sendiri terdiri dari : 1.
Momen.
Momen (M) = F x s (2.17) di mana : M = momen (N.mm). F = gaya (N). s = jarak (mm). 2.
Torsi.
3.
Gaya.
Dalam ilmu statika, tumpuan dibagi atas: 1.
Tumpuan roll/penghubung. Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu, biasanya penumpu ini disimbolkan dengan:
23
Reaksi Gambar 2.4 Sketsa reaksi tumpuan rol (Popov, 1996) 2.
Tumpuan sendi. Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah
Reaksi
Reaksi Gambar 2.5 Sketsa reaksi tumpuan sendi (Popov, 1996) 3.
Tumpuan jepit. Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah dan dapat menahan momen.
Momen Reaksi
Reaksi Gambar 2.6 Sketsa reaksi tumpuan jepit (Popov, 1996) Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macam-macam diagram gaya dalam itu sendiri adalah sebagai berikut :
24
1.
Diagram gaya normal (NFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang terjadi pada suatu konstruksi.
2.
Diagram gaya geser (SFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang terjadi pada suatu konstruksi.
3.
Diagram moment (BMD), diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang terjadi pada suatu konstruksi.
2.6.
Pemilihan Mur dan Baut Pemilihan mur dan baut merupakan pengikat yang sangat penting. Untuk
mencegah kecelakaan, atau kerusakan pada mesin, pemilihan mur dan baut sebagai alat pengikat harus dilakukan secara teliti dan direncanakan dengan matang di lapangan. Tegangan maksium pada baut dihitung dengan persamaan di bawah ini (Khurmi dan Gupta, 2002): σ maks =
F A
(2.18) =
F d 2 p . 4
Bila tegangan yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser dan tarik bahan, maka penggunaan mur-baut aman. Baut berbentuk panjang bulat berulir, mempunyai fungsi antara lain (Khurmi dan Gupta, 2002): 1.
Sebagai pengikat Baut sebagai pengikat dan pemasang yang banyak digunakan ialah ulir profil segitiga (dengan pengencangan searah putaran jarum jam). Baut pemasangan untuk bagian-bagian yang berputar dibuat ulir berlawanan dengan arah putaran dari bagian yang berputar, sehingga tidak akan terlepas pada saat berputar.
25
2.
Sebagai pemindah tenaga Contoh ulir sebagian pemindah tenaga adalah dongkrak ulir, transportir mesin bubut, berbagai alat pengendali pada mesin-mesin. Batang ulir seperti ini disebut ulir tenaga (power screw). Tegangan geser maksimum pada baut tmax =
F
(2.19)
p 2 . d c .n 4
Dimana :
2.7.
tmax
= Tegangan geser maksimum (N/mm2)
F
= Beban yang diterima (N)
dc
= Diameter baut (mm)
r
= Jari-jari baut (mm)
n
= Jumlah baut
Bantalan Bantalan adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu poros
yang berbeban dan mengurangi gesekan pada poros, sehingga putaran poros dapat berlangsung secara halus. Pelumas digunakan untuk mengurangi panas yang dihasilkan
dari
gesekan
tersebut.
Secara
garis
besar
bantalan
dapat
diklasifikasikan menjadi 2 jenis yaitu (Sularso dan Suga, 1987): 1.
Bantalan Luncur Pada bantalan ini terjadi gesekan antara poros dengan bantalan yang dapat menimbulkan panas yang besar sehingga untuk mengatasi hal tersebut diberikan lapisan pelumas antara poros dengan bantalan.
2.
Bantalan Gelinding
26
Pada bantalan gelinding ini terjadi gesekan antara bagian yang berputar dengan bagian yang diam melalui elemen gelinding, sehingga gesekan yang terjadi menjadi lebih kecil. Berdasarkan arah beban terhadap poros bantalan dibagi menjadi 3 macam yaitu (Sularso dan Suga, 1987): a. Bantalan radial Pada bantalan ini arah beban adalah tegak lurus dengan sumbu poros. b. Bantalan aksial Pada bantalan ini arah beban adalah sejajar dengan sumbu poros. c. Bantalan gelinding khusus Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus dengan sumbu poros.
Gambar 2.7 Jenis-jenis bantalan gelinding (Sularso dan Suga, 1987)
2.8.
Perhitungan Las
27
Dalam proses pengelasan rangka, jenis las yang digunakan adalah las listrik DC dengan pertimbangan akan mendapatkan sambungan las yang kuat. Pada dasarnya instalasi pengelasan busur logam terdiri dari bagian–bagian penting sebagai berikut (Kenyon dan Ginting, 1985): 1. Sumber daya, yang bisa berupa arus bolak balik (AC) atau arus searah (DC). 2. Kabel timbel las dan pemegang elektroda. 3. Kabel balik las (bukan timbel hubungan ke tanah) dan penjepit. 4. Hubungan ke tanah. Fungsi lapisan elektroda dapat diringkaskan sebagai berikut : 1. Menyediakan suatu perisai yang melindungi gas sekeliling busur api dan logam cair. 2. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol. 3. Mengisi kembali setiap kekurangan yang disebabkan oksidasi elemen– elemen tertentu dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las mempunyai sifat–sifat mekanis yang memuaskan. 4. Menyediakan suatu terak pelindung yang juga menurunkan kecepatan pendinginan logam las dan dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat pendinginan. 5. Membantu mengontrol (bersama–sama dengan arus las) ukuran dan frekuensi tetesan logam cair. 6. Memungkinkan dipergunakannya posisi yang berbeda. Dalam las listrik, panas yang akan digunakan untuk mencairkan logam diperoleh dari busur listrik yang timbul antara benda kerja yang dilas dan kawat logam yang disebut elektroda. Elektroda ini terpasang pada pegangan atau holder las dan didekatkan pada benda kerja hingga busur listrik terjadi. Karena busur listrik itu, maka timbul panas dengan temperatur maksimal 3450oC yang dapat mencairkan logam (Khurmi dan Gupta, 2002).
1.
Sambungan las
28
Ada beberapa jenis sambungan las, yaitu: Ø Butt join Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang sama. Ø Lap join Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang pararel. Ø Edge join Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang paparel, tetapi sambungan las dilakukan pada ujungnya. Ø T- join Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain. Ø Corner join Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain. 2.
Memilih besarnya arus Besarnya arus listrik untuk pengelasan tergantung pada diameter elektroda dan jenis elektroda. Tipe atau jenis elektroda tersebut misalnya: E 6010, huruf E tersebut singkatan dari elektroda, 60 menyatakan kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 kg/mm2, angka 1 menyatakan posisi pengelasan segala posisi dan angka 0 untuk pengelasan datar dan horisontal. Angka keempat adalah menyatakan jenis selaput elektroda dan jenis arus. Besar arus listrik harus sesuai dengan elektroda, bila arus listrik terlalu kecil,
maka: -
Pengelasan sukar dilaksanakan.
-
Busur listrik tidak stabil.
-
Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan benda kerja.
-
Hasil pengelasan atau rigi-rigi las tidak rata dan penetrasi kurang dalam.
Apabila arus terlalu besar maka:
29
-
Elektroda mencair terlalu cepat.
-
Pengelasan atau rigi las menjadi lebih besar permukaannya dan penetrasi terlalu dalam.
Tegangan yang terjadi pada sambungan las dapat dihitung dengan: σ =
F max A
(2.20) dimana: Fmax = gaya maksimum pada sambungan las (kg) A
2.9.
= luas penampang (cm2)
Proses Permesinan Proses permesinan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan
elemen-elemen mesin, yang meliputi proses kerja mesin dan waktu pemasangan. Pada umumnya mesin-mesin perkakas mempunyai bagian utama sebagai berikut (Rochim, 1993): Motor penggerak (sumber tenaga). 1. Kotak transmisi (roda-roda gigi pengatur putaran). 2. Pemegang benda kerja. 3. Pemegang pahat/alat potong. Macam-macam gerak yang terdapat pada mesin perkakas (Rochim, 1993): a. Gerak utama (gerak pengirisan). Adalah gerak yang menyebabkan mengirisnya alat pengiris pada benda kerja. Gerak utama dapat dibagi : Ø Gerak utama berputar Misalnya pada mesin bubut, mesin frais, dan mesin drill. Mesin perkakas dengan gerak utama berputar biasanya mempunyai gerak pemakanan yang kontinyu. Ø Gerak utama lurus
30
Misalnya pada mesin sekrap. Mesin perkakas dengan gerak utama lurus biasanya mempunyai gerak pemakanan yang periodik. b. Gerak pemakanan. Gerak yang memindahkan benda kerja atau alat iris tegak lurus pada gerak utama. c. Gerak penyetelan. Menyetel atau mengatur tebal tipisnya pemakanan, mengatur dalamnya pahat masuk dalam benda kerja. Adapun macam-macam mesin perkakas yang digunakan antar lain: Ø Mesin bubut Prinsip kerja mesin mesin bubut adalah benda kerja yang berputar dan pahat yang menyayat baik memanjang maupun melintang. Benda kerja yang dapat dikerjakan pada mesin bubut adalah benda kerja yang silindris, sedangkan macam-macam pekerjaan yang dapat dikerjakan dengan mesin ini adalah antara lain (Scharkus dan jutz, 1996): -
pembubutan memanjang dan melintang
-
pengeboran
-
pembubutan dalam atau memperbesar lubang
-
membubut ulir luar dan dalam
Perhitungan waktu kerja mesin bubut adalah (Rochim, 1993): 1. Kecepatan pemotongan (v). v = π.D.N (2.21) dimana : D = diameter banda kerja (mm). N = kecepatan putaran (rpm).
31
2. Pemakanan memanjang waktu permesinan pada pemakanan memanjang adalah : n =
Vc .1000 p.d
Tm =
L.I S r .n
(2.22)
(2. 23)
Dimana : Tm = waktu permesinan memanjang (menit) L = panjang pemakanan (mm) I = jumlah pemakanan S = pemakanan (mm/put) n = putaran mesin (rpm) d = diameter benda kerja (mm) v = kecepatan pemakanan (m/mnt)` 3. Pada pembubutan melintang waktu permesinan yang dibutuhkan pada waktu pembubutan melitang adalah : Tm =
L.I S r .n
(2.24)
Ø Mesin Bor Mesin bor digunakan untuk membuat lubang (driling) serta memperbesar lubang (boring) pada benda kerja. Jenis mesin bor adalah sebagai berikut (Banyumedia publishing, 2003): 1. Mesin bor tembak
32
2. Mesin bor vertikal 3. Mesin bor horisontal Pahat bor memiliki dua sisi potong, proses pemotongan dilakukan dengan cara berputar. Putaran tersebut dapat disesuaikan atau diatur sesuai dengan bahan pahat bor dan bahan benda kerja yang dibor. Gerakan pemakanan pahat bor terhadap benda kerja dilakukan dengan menurunkan pahat hingga menyayat benda kerja. Waktu permesinan pada mesin bor adalah: Tm =
L Sr . n
n =
v .1000 p .d
(2.25)
(2.26) L = l + 0,3 . d (2.27) Dimana:
d = Diameter pelubangan (mm)
BAB III ANALISA PERHITUNGAN 3.1
Prinsip Kerja
33
Gambar 3.1 Rekayasa mesin pembuat pellet dari kotoran sapi Rekayasa Mesin Pembuat Pellet Sistem Pemasukan dengan power screw adalah sebuah alat dengan gerakan utama berputar. Gaya putar ini disebabkan karena adanya putaran dari motor listrik. Motor listrik dipasang pada kerangka dan diberi puli 1, kemudian dipasangkan belt yang berhubungan dengan puli 2 yang terpasang pada input reducer. Lalu pada output reducer dipasang puli 3 yang terhubung dengan puli 4 melalui belt. Setelah motor listrik dihidupkan (dalam keadaan on), maka power screw akan ikut berputar. Adanya reducer akan mengakibatkan putaran power screw lebih lambat, tetapi menghasilkan tenaga yang lebih besar. Selama bekerja, poros power screw harus dapat berputar dengan
34
lancar dan gesekan yang kecil, untuk itu poros diberi 2 buah bantalan agar seimbang dengan pelumasan yang cukup. Mesin pembuat pellet ini dilengkapi dengan pemanas yang bertujuan untuk mengeringkan kotoran sapi. Setelah heater panas, kemudian kotoran sapi dialirkan melalui Power Screw. kotoran sapi akan mengalami pemanasan dan pemadatan selama mengalir dalam power screw dan bergerak menuju nozzle. Setelah itu kotoran sapi akan keluar dalam bentuk pellet. Bagian-bagian utama dari Mesin Pembuat Pellet Sistem Pemasukan dengan power screw antara lain: a. Elemen yang berputar : puli, poros transmisi, sabuk. b. Elemen yang diam
: bearing, barrel
c. Penggerak
: motor listrik.
d. Bagian pendukung
: rangka, reducer, dudukan, thermo control, heater dan lain-lain.
Cara kerja Mesin Pembuat Pellet Sistem Pemasukan dengan Power Screw antara lain: 1. Memanasi barrel dengan heater dalam waktu ± 5 menit dengan suhu ± 150°C. 2. Setelah panas, kotoran sapi dimasukkan melalui hopper. 3. Stop kontak dihubungkan dengan listrik PLN kemudian saklar dinyalakan sehingga motor listrik berputar. 4. Poros transmisi ikut berputar dengan adanya sabuk dan puli yang saling menghubungkan. 5. Poros transmisi akan memutar power screw. 6. Kotoran sapi akan masuk dalam barrel menuju nozzle dan keluar berupa pellet. 3.2
Menentukan Reducer dan Tegangan Sabuk
Direncanakan : Daya motor
= ½ hp = ½ x 746 watt
35
= 373 watt Putaran motor (N1)
= 1420 rpm
Diameter 4 buah puli sama yaitu 101,6 mm Jarak puli 1dan 2
= 245 mm
Jarak puli 3 dan 4
= 620 mm
1. Menentukan reducer Dari pengamatan mesin-mesin yang ada, putaran power screw yang baik untuk menghasilkan pellet yaitu antara 20 – 40 rpm. Untuk mendapatkan putaran power screw yang sesuai maka dipilih reducer dengan perbandingan 1 : 60, sehingga didapat putaran 23,66 rpm. 2. Tegangan sabuk antara motor dengan reducer a. Sudut singgung puli 1 dan 2 : Sin α
=
r2 - r1 X1
=
50,8 - 50,8 245
Sin α
=0
α
=0
θ
= (180 - 2 a ) ´
p rad 180
= (180 - 2 (0) ´
3,14 rad 180
= 3,14 rad b. Panjang sabuk antara puli 1 dengan puli 2 ( L1) L1
= p (r1+r2) + 2X1+
(r1 - r2 ) 2 X1
= 3.14(50,8+50,8 ) + 2 x 245 + = 319,024 + 490 + 0 = 809,024 mm
(
50,8 - 50,8 245
)2
36
= 0,809 m Dari panjang sabuk diatas maka dipilih sabuk tipe A (lampiran 2) c. Kecepatan linear puli 1 dan 2 : v1
=
3.14.D1.N1 60
=
3,14.101,6.1420 60
= 7550,23 mm/s = 7,55 m/s d. Sudut kontak puli 2β = 34º atau β = 17º Cosec β = 1/sin 17º = 1/0,29
æT ö 2,3 log çç 1 ÷÷ è T2 ø
= µ .θ .cosecβ
æT ö 2,3 log çç 1 ÷÷ è T2 ø
= 0,3 .3,14 .cosec17º
æT ö 2,3 log çç 1 ÷÷ è T2 ø
= 3,24
æT ö log çç 1 ÷÷ è T2 ø
=
æT ö log çç 1 ÷÷ è T2 ø
= 1,408
æ T1 ö çç ÷÷ è T2 ø
= 25,62
e. Luas penampang
3,24 2,3
37
Gambar 3.2 Penampang sabuk antara motor dengan reducer Tan 17º = x
x 8
= 8 . 0,3 = 2,4 mm
a
= b – 2x = 13 – 2.2,4 = 8,2 mm
A=
a+b .t 2
=
13 + 8,2 x8 2
= 84,8 mm2 f. Massa belt per meter m
=A.L.ρ = 84,8x10-6 . 1 . 1140 = 0,096 kg/m
g. Gaya centrifugal sabuk
38
Tc
= m .v1 2 = 0,096 .( 7,55)2 = 0,72 N
h. Tegangan maksimum sabuk = stress .area = σ .A
T
Teg ijin sabuk = 7 N/mm2
= 7 . 84,8 = 593,6 N T1
= T – Tc = 593,6 – 0,72 = 592,88 N
T2
=
T1 25,62
=
592,88 25,62
= 23,14 N Jadi gaya tarik total dua buah sabuk adalah sebesar : 2(T1 + T2) T1 + T2 = 2(592,88 N + 23,14 N) = 1232,04 N 3. Tegangan sabuk antara reducer dengan poros power screw a.
Sudut singgung puli 3 dan 4 : Sin α
=
r4 - r3 X2
=
50,8 - 50,8 620
=0 α
= 0°
θ
= (180 – 2 a ) x
p 180
39
= (180 – 2 (0) ´
3,14 180
= 3,14 rad b.
Panjang sabuk puli 3 dan puli 4 (L2) : L2
= p (r3+r4)+2X2+
(r3 - r4 ) 2 X2
= 3.14 (50,8+50,8 ) + 2 x 620 +
(50,8 - 50,8)2 620
= 319,024 +1240 + 0 = 1559,024 mm = 1,559 m Dari panjang sabuk diatas maka dipilih sabuk tipe A (lampiran 2) c.
Kecepatan linear puli 3 dan 4 : v2
=
3,14 x D3 x N 3 60
=
3,14 x 101,6 x 23,66 60
= 125,80 mm/s = 0,1258 m/s d.
Sudut kontak puli 2β = 34º atau β = 17º Cosec β = 1/sin 17º = 1/0,29
æT ö 2,3 log çç 1 ÷÷ è T2 ø
= µ .θ .cosecβ
æT ö 2,3 log çç 1 ÷÷ è T2 ø
= 0,3 .3,14 .cosec17º
æT ö 2,3 log çç 1 ÷÷ è T2 ø
= 3,24
æT ö log çç 1 ÷÷ è T2 ø
=
3,24 2,3
40
e.
æT ö log çç 1 ÷÷ è T2 ø
= 1,408
æ T1 ö çç ÷÷ è T2 ø
= 25,62
Luas penampang
Gambar 3.3 Penampang sabuk antara reducer dengan poros power screw Tan 17º = x
x 8
= 8 . 0,3 = 2,4 mm
a
= b – 2x = 13 – 2.2,4 = 8,2 mm
A=
a+b .t 2
=
13 + 8,2 x8 2
41
= 84,8 mm2 f.
Massa belt per meter m
=A.L.ρ = 84,8x10-6 . 1 . 1140 = 0,096 kg/m
g.
Gaya centrifugal sabuk Tc
= m .v 2 = 0,096 .( 0,1258)2 = 0,0015 N
h.
Tegangan maksimum sabuk T
= stress .area = σ .A
Teg ijin sabuk = 7 N/mm2
= 7 . 84,8 = 593,6 N T1
= T – Tc = 593,6 – 0,0015 = 593,59 N
T2
=
T1 25,62
=
593,59 25,62
= 23,16 N Jadi gaya tarik sabuk total dua buah puli adalah sebesar : 2( T1
T1
+
3.3
T2 = 2(593,59 N + 23,16 N) = 1233,5 N Perencanaan Pasak
+
T2 )
42
Pasak digunakan untuk menetapkan bagian mesin berupa puli yang terpasang pada poros. Bahan pasak terbuat dari ST 37 dari lampiran 4 kekuatan bahan diketahui kekuatan geser sebesar τ = 240 N/mm2. Diketahui :
d poros = 20 mm N
= 23,66 rpm
P
= 373 Watt
1. lebar pasak (w)
=
d 4
=
20 4
= 5 mm 2. Tinggi pasak (t )
=
2 .w 3
=
2 .5 3
= 3,34 mm 3. Torsi yang terjadi pada pasak T
=
4500.P 2p .N
=
4500.373 2p .23,66
= 11296,57 Nmm 4. Panjang pasak berdasarkan tegangan geser ijin bahan pasak T
= w. l .
t d . Sf 2
11296,57 = 5 . l. 30.
20 2
11296,57 20 5.30. 2
l
=
l
= 7,53 mm
5. Panjang pasak berdasarkan tegangan desak ijin bahan pasak
43
T
=l .
t s d . . Sf 2 2
11296,57 = l .
4 20 . 46,25 . 2 2
11296,57 925
l
=
l
= 12,2 mm
Secara teoritis didapatkan panjang pasak adalah 12,2 mm (dipilih l yang paling besar), namun secara umum panjang pasak untuk ukuran w = 5 mm dan t = 3,34 mm, dari lampiran 5 tentang dimensi pasak diperoleh panjang pasak l = 20 mm, w = 5 mm dan t = 5 mm. 6. Gaya di tumpu pasak F = =
T r 11296,57 10
= 1129,657 N 7. Tegangan geser pada pasak
τs
=
=
F w.l
1129,657 5.20
= 11,29 N/ mm2 8. Tegangan geser ijin pasak
τt
=
t Sf
=
240 8
= 23,125 N/ mm2 Jadi tegangan τs < τt maka pasak aman digunakan.
3.4
Perencanaan Tension Puli
44
Berikut tension puli yang ada pada mesin pembuat pellet:
Gambar 3.4 Sketsa tension puli Diketahui tegangan dua buah sabuk sisi kendor (2t2) = 2 . 23,16 = 46,32 N Pembebanan yang terjadi pada batang tension puli adalah :
Gambar 3.5 Pembebanan pada tension puli ∑ Fx = RBx = 0 ∑ Fy = RAy – 46,32 + RBy = 0 RAy + RBy = 46,32 N
45
∑ MA = 15 . 46,32 - RBy . 60 = 0 RBy =
694,8 = 11,58 N 60
RAy = 46,32 – 11,58 = 34,74 N
Persamaan gaya dalam Nx
=0
Vx
= 34,74 N
Mx
= 34,74 . x
Titik A x = 0 MA = 0 Titik C x = 15 MC= 34,74 × 15 Mc = 521,1 N
Persamaan gaya dalam Nx = 0 Vx = - 11,58 N Mx = 11,58 . x
46
Titik B x = 0 MB = 0 Titik C x = 45 Mc = 11,58. 45 = 521,1 N Diagram gaya geser (SFD)
Gambar 3.6 Diagram gaya geser
Diagram momen lentur (BMD)
Gambar 3.7 Diagram momen lentur Pada kontruksi tension puli untuk mesin pembuat pellet ini digunakan baja silinder (ST-37) dengan diameter 12 mm dan pusat titik berat Y = 6mm. Sehingga dari data yang ada dapat ditentukan : 1. Momen inersia I
p .r 4 = 4 p .6 4 = 4 = 1017,38 mm4
2. Tegangan tarik yang terjadi
47
s max = =
M .y I
521,1.6 1017,38
= 3,07 N/mm2 3. Tegangan tarik ijin bahan sb = =
s Sf 370 8
= 46,25 N/mm2 Sehingga didapat s max < sb ( aman digunakan ) 3.5
Perencanaan Poros
3.5.1 Diameter Poros Analisa berat puli terdiri dari gaya tarik total dua buah sabuk 2( T1 + T2 ) yang menghubungkan reducer dengan poros ditambah dengan berat material puli itu sendiri. Secara matematis sebagai berikut : Wpuli 2( T1 + T2 ) Wtotal
=5N = 1233,5 N = Wpuli + 2( T1 + T2 ) = 5 + 1233,5 = 1238,5 N
48
Gambar 3.8 Skema pembebanan pada poros Kesetimbangan : S FH
=0
S FV
=0
RBV + RCV
= 1238,5 + (50 x 0,58)
RBV + RCV
= 1267,5 N………..…….………..……………(3.1)
S MB
=0
0,026 RCV + (0,05 ´ 1238,5)
= (( 0,026 + 0,29) ´ 50 ´ 0,58)
0,026 RCV + 61,925
= 0,316 ´ 50 ´ 0,58
0,026 RCV
= 9,164 – 61,925
RCV
= -2029,26 N ………………………………….(3.2)
Persamaan 3.1 dan 3.2 disubstitusikan : RBV + RCV
= 1267,5 N
RBV + (-2029,26)
= 1267,5 N
RBV
= 3296,76 N
(Harga negatif menunjukan tanda arah anak panah terbalik pada RCV )
49
Sehingga gambar menjadi :
Gambar 3.9 Pembebanan dan potongan pada poros Potongan yang dianalisa : potongan x-x kiri ( A-B ) 1238,5 N
Mx Nx X
Sehingga : Mx = -1238,5. X
VX
50
Potongan y-y kiri ( B-C ) 1238,5 N Mx Nx 0,05m
3296,76 N Vx
X Sehingga : Mx = -1238,5.X + (3296,76) (X – 0,05)
Potongan y-y kanan ( C-D ) 50 N
Nx Mx
X
Vx
Sehingga : Mx = -50. X.X/2 Tabel 3.1 Momen yang terjadi Potongan x–x y–y z–z
Titik A B B C C D
Nilai X m 0 0,05 0,05 0,076 0,58 0
BMD Nm 0 -61,925 -61,925 -8,41 -8,41 0
51
Diagran BMD
Gambar 3.10 Diagram BMD Diketahui -
Bahan ST 42
-
Tegangan tarik (σt)
= 420 N/mm2
-
Tegangan geser (τ)
= 250 N/mm2
-
Momen maksimal poros ( M )
= 61,925 Nm = 61925 Nmm (pada titik C)
Torsi pada poros ( T ) T
=
60 . P 2.p . N
=
60 . 372,85 2 . 3,14 . 23,67
=
22371 148,64
= 150,5 Nm
52
Dari tabel 14.2 (Khurmi, R.S., 2002, hal:474) mengenai poros berputar dengan beban kontinyu dan tetap diperoleh : Faktor keamanan momen ( Km )
= 1,5
Faktor keamanan torsi ( Kt )
=1
Sehingga torsi ekuivalen dapat dicari dengan rumus : Diameter poros dengan Torsi ekivalen ( Te ) :
(k m . M )2
Te =
+ (k t .T
)2
=
(1,5 .61,925 )2 + (1 .150 ,5 )2
=
8628,08 + 22650,25
=
31278,33
= 176,856 Nm = 176856 Nmm
p .t s . d 16
Te = d3 =
3
Te . 16 p .t s
=
176856.16 3,14 . 250
=
2829696 785
= 3604,7 =
3
3604,7
= 15,33 mm Diameter poros berdasar Te ( d) = 15,33 mm Diameter poros dengan momen ekivalen ( Me ) : Me = 1 é(k m .M ) + 2 êë
(k m .M )2 + (kt .T )2 ùú û
= 1 é(1,5.61,925) + 2 êë = 1
2
[(92,88) +
(1,5.61,925)2 + (1.150,5)2 ùú
8628,08 + 22650,25
= 230,763 Nm = 230763 Nmm
û
]
53
Me =
p .s t .d 3 32
d3 =
Me.32 p .s t
=
230763 . 32 3,14 . 420
=
7384416 1318,8
= 5599,34 d=
3
5599,34
= 17,75 mm Diameter poros berdasarkan Me adalah 17,75 mm Sehingga dipilih diameter poros 20 mm 3.5.2 Diameter Power Screw Panjang ulir
= 0,58 m = 22,83 inch
Diameter poros (d)
= 0,02 m = 0,78 inch
Modulus elastisitas baja ( m ) = 30000000 Jarak pitch (p)
= 0,05 m = 1,97 inch
Massa poros (m)
= 4 kg ( ditimbang )
Percepatan gravitasi(g)
= 9,81 m/s2
Momen inersia polar (Ip)
=
p x d4 32
=
p x 0,784 32
= 0,036 inch4
54
Berat poros (W1)
=mxg = 4 x 9,81 = 32,24 N = 8,82 lbf
Berat ulir total (W2)
=
W xL p
=
8,82 x 22,83 1,97
= 102,21 lbf Lendutan poros
=
5 xW2 xL3 384 xIpxm
=
5 x102,21x 22,833 384 x0,036 x3000000
= 0,14 inch = 3,56 mm Untuk menghindari gesekan antara tabung q 80 mm dengan ulir karena lendutan maka diameter power screw dibuat 72 mm. 3.6
Perencanaan Rangka Dalam perancangan alat ini, dibutuhkan sebuah komponen yang mampu
menopang berbagai komponen lain, yaitu rangka. Rangka mesin pembuat pellet ini mempunyai beberapa fungsi yang penting, antara lain: 1. Tempat untuk menopang barrel. 2. Tempat menopang hopper. 3. Tempat menopang power screw. 4. Tempat menopang motor, reducer, dan komponen lainnya. Adapun rangka dari mesin ini disusun dari batang-batang baja profil L yang harus mempunyai kekuatan menopang komponen mesin tersebut, serta kuat
55
menahan getaran dari mesin tersebut. Selain itu, kerangka tersebut harus mempunyai ketahanan yang baik. Dari perancangan rangka tersebut, diperoleh gambar rangka:
Gambar 3.11 Konstruksi rangka Keterangan : Pembebanan yang terjadi pada rangka adalah : Berat puli
:5N
Berat hopper, poros, power screw, dan barrel
: 95 N
Berat kotoran sapi maksimal ( hopper dan barrel ) : 140 N Berat keseluruhan yang diterima dua buah rangka
: 240 N
56
Pembebanan ditopang oleh dua rangka maka pembebanan pada salah satu rangka adalah : 120 N
Gambar 3.12 Pembebanan pada salah satu rangka
57
∑ MA = 0 P.8,5 – RBV.17 = 0 120.8,5 – RBV.17 = 0 Rbv =
1020 = 60 N 17
∑MB = 0 Rav.17 – P.8,5 = 0 RAV =
1020 = 60 17
Momen lentur di titik E ME = RAV.x = 60.8,5 = 510 Nmm
58
Diagram gaya geser (SFD)
Gambar 3.13 Diagram gaya geser ( A - E – B )
Diagram momen lentur
Gambar 3.14 Diagram momen lentur ( A - E – B )
α = 18° β = 72° F = =
Rav Cosa
60 0,95
= 63,15 N
59
Rah = F.sin a = 63,15.0,31 = 19,57 N
Dimana F = F’ Rcv = cos a .F’ = 0,95.63,15 = 59,99 Rch = F’.cosβ = 63,15.0,31 = 19,57
F1 = Rav.cosβ = 60.0,31 = 18,6 N F2 = Rav.cosα = 60.0,95 = 57 N MC = F.x = 18,6.80 = 1488 Nmm
60
Gambar.3.15 Diagram pembebanan pada batang A-C
Gambar.3.16 SFD batang A-C
Gambar.3.17 NFD batang A-C
Gambar.3.18 BMD batang A-C
61
Pada kontruksi rangka untuk mesin pembuat pellet ini digunakan baja profil L ISA 2020 (40 mm x 40 mm x 3 mm) dengan momen inersia (I) = 3,53x104 mm4 dan pusat titik berat (Y) = 10,9 mm. Dan dari hasil perhitungan, dapat diketahui besar momen maksimum dari rangka tersebut adalah 1488 Nmm. Sehingga dari data tersebut akan ditentukan : 4. Tegangan tarik yang terjadi s max = =
M .y I
1488.10,9 3,53.10 4
= 0,45 N/mm2 5. Tegangan tarik ijin bahan sb = =
s Sf 370 8
= 46,25 N/mm2 Sehingga didapat s max < sb ( rangka aman digunakan ) 3.7 Perencanaan Mur Dan Baut Dalam perencanaan mesin reactor pirolisis dengan tenaga motor ini mur dan baut digunakan untuk merangkai bebebrapa elemen mesin dianrtaranya : 1. Baut pada dudukan rangka motor, untuk mengunci posisi motor. 2. Baut pada dudukan rangka reducer, untuk mengunci posisi reducer. 3.7.1 Baut pada dudukan motor Baut yang digunakan adalah M12 sebanyak 4 buah, yang terbuat dari baja ST 37. dari lampiran diketahui mengenai baut M12 antara lain sebagai berikut : 1. Diameter mayor (d)
= 12 mm
2. Diameter minor (dc)
= 9,85 mm
3. Tegangan tarik ( s )
= 370 N/mm2
62
4. Tegangan geser ( t )
= 240 N/mm2
5. Faktor keamanan ( sf )
=8
6. W
= 2(T1 + T2) = 2(592,88 N + 23,14 N) = 1232,04 N
Gambar 3.19 Baut pada dudukan motor a. Tegangan tarik ijin ( s t)
s t= =
s sf 370 8
= 46,25 N /mm2 b. Tegangan geser ijin ( t t)
t t= =
t sf 240 8
63
= 30 N /mm2 c. Beban geser langsung yang diterima baut Ws = =
W n 1232,04 4
= 308 N d. Beban tarik yang terjadi akibat gaya tarik sabuk, beban tarik maksimal terjadi pada baut 3 dan 4. Wt =
W .L.L2 2 L12 + L22
(
)
=
1232,04.10.14 2 2 2 + 14 2
=
172485,6 400
(
)
= 431,21 N e. Diasumsikan beban tarik dan geser yang diterima baut ekivalen -
Beban tarik ekivalen Wte
[ 1 = [431,21 + 2 =
1 Wt + Wt 2 + 4Ws2 2
]
431,212 + 4.308 2
]
= 591,55 N -
Beban geser ekivalen Wse
[ ] 1 = [ 431,21 + 4.308 ] 2 =
1 Wt 2 + 4Ws2 2 2
2
= 375,96 N f. Tegangan tarik ( s baut ) dan tegangan geser ( t baut ) yang terjadi pada baut -
Tegangan tarik s baut
=
Wte p 2 .dc 4
64
=
591,55
p .9,858 2 4
= 7,75 N/mm2 Tegangan tarik pada baut s baut < tegangan tarik ijin s t maka baut aman -
Tegangan geser t baut
=
=
Wse p 2 .d 4 375,96 p .12 2 4
= 3,32 N/mm2 Tegangan geser pada baut t baut < tegangan geser ijin t t maka baut aman 3.7.2 Baut pada dudukan reducer Baut yang digunakan adalah M12 sebanyak 4 buah, yang terbuat dari baja ST 37. dari lampiran diketahui mengenai baut M12 antara lain sebagai berikut : 1. Diameter mayor (d)
= 12 mm
2. Diameter minor (dc)
= 9,858 mm
3. Tegangan tarik ( s )
= 370 N/mm2
4. Tegangan geser ( t )
= 240 N/mm2
5. Faktor keamanan ( sf )
=8
6. W
= 2(T1 + T2) = 2(592,88 N + 23,14 N) = 1232,04 N
65
Gambar 3.20 Baut pada dudukan reducer
Kekuatan baut berdasarkan perhitungan tegangan tarik a. Tegangan tarik ijin ( s t)
st= =
s sf 370 8
= 46,25 N /mm2 b. Tegangan geser ijin ( t t)
t t= =
t sf 240 8
= 30 N /mm2 c. Beban geser langsung yang diterima baut Ws =
W n
66
=
1232,04 4
= 308 N d. Beban tarik yang terjadi akibat gaya tarik sabuk, beban tarik maksimal terjadi pada baut 3 dan 4. Wt
=
W .L.L2 2 L12 + L22
=
1232,04.13,2.9,5 2 1,5 2 + 9,5 2
=
154497,81 185
(
)
(
)
=835,12 N e. Diasumsikan beban tarik dan geser yang diterima baut ekivalen -
Beban tarik ekivalen Wte
[ 1 = [835,12 + 2 =
1 Wt + Wt 2 + 4Ws2 2
]
835,12 2 + 4.308 2
]
= 936,42 N -
Beban geser ekivalen Wse
[ ] 1 = [ 835,12 + 4.308 ] 2 =
1 Wt 2 + 4Ws2 2 2
2
= 518,86 N f. Tegangan tarik ( s baut ) dan tegangan geser ( t baut ) yang terjadi pada baut a. Tegangan tarik s baut
=
=
Wte p 2 .dc 4 936,42 p .9,858 2 4
= 12,27 N /mm2 Tegangan tarik pada baut s baut < tegangan tarik ijin s t maka baut aman
67
b. Tegangan geser t baut
=
=
Wse p 2 .d 4 518,86 p .12 2 4
= 4,59 N /mm2 Tegangan geser pada baut t baut < tegangan geser ijin t t maka baut aman. 3.8 Perencanaan Bantalan Perencanaan bantalan pada mesin pembuat pellet ini berfungsi untuk menyangga poros power screw, maka diperlukan analisa bantalan yang sesuai Diketahui : 1. Nomor bantalan yang digunakan
= 204
2. Beban dasar static (Co)
= 6550 N
3. Beban dinamik (C)
= 10000 N
4. Kecepatan putar (N)
= 23,66 rpm
Bantalan B Beban radial (WR) Sama dengan RBV = 3081,92 N Beban radial ekivalen (We) -
Beban radial ekivalen statis (We) Faktor radial (X)
= 0,6
Faktor aksial (Y)
= 0,5
Faktor keamanan (KS)
=1
Beban aksial (WA)
=0
We = ( X . WR + Y . WA ) . KS = ( 0,6 . 3081,92 + 0,5 . 0 ) . 1 = 1849,152 N -
Beban radial ekivalen dinamis (We) Faktor radial (X)
=1
Faktor aksial (Y)
=0
Faktor keamanan (KS)
=1
68
Faktor putaran (V)
=1
Beban aksial (WA)
=0
( semua jenis bantalan )
We = ( X . V . WR + Y . WA ) . KS = ( 1 . 1 . 3081,92 + 0 . 0 ) . 1 = 3081,92 N Jadi bantalan yang digunakan aman karena We < 10000 N Bantalan C Beban radial (WR) Sama dengan RCV = 1814,42 N Beban radial ekivalen (We) -
Beban radial ekivalen statis (We) Faktor radial (X)
= 0,6
Faktor aksial (Y)
= 0,5
Faktor keamanan (KS)
=1
Beban aksial (WA)
=0
We = ( X . WR + Y . WA ) . KS = ( 0,6 . 1814,42 + 0,5 . 0 ) . 1 = 1088,652 N -
Beban radial ekivalen dinamis (We) Faktor radial (X)
=1
Faktor aksial (Y)
=0
Faktor keamanan (KS)
=1
Faktor putaran (V)
=1
Beban aksial (WA)
=0
( semua jenis bantalan )
We = ( X . V . WR + Y . WA ) . KS = ( 1 . 1 . 1814,42 + 0 . 0 ) . 1 = 1814,42 N Jadi bantalan yang digunakan aman karena We < 10000 N
69
3.9 Perhitungan Las Sambungan las yang dilakukan adalah sambungan las jenis sudut (fillet) dan las temu (butt) ·
Sambungan pada rangka utama menggunakan baja profil L (40 mm x 40 mm x 3 mm)
Gambar 3.21 Las pada rangka Dari data diketahui : h
= 3 mm
t
= 3 mm
l
= 40 mm
b
= 37 mm
W
= 12 kg
Tegangan geser ijin pada pengelasan ( t s ) = 350 kg/cm2 Tegangan geser pada sambungan las
ts =
W 0,707 hl
70
ts =
12 0,707.3.40
ts =
12 84,84
t s = 0,14 kg/mm2 = 14 kg /cm2 Section modulus
æ 4l.b + b 2 ö ÷÷ = t çç 6 è ø
Z
æ 4.40.37 + 37 2 ö ÷÷ = 3 çç 6 è ø
=
3.7289 6
= 3644,5 mm3 Tegangan lengkung
s
b
=
W.l Z
=
12.40 3644,5
= 0,13 kg /mm2 = 13 kg /cm2
71
Tegangan geser maxsimum
t s max
=
1 2
=
1 132 + 4(14) 2 2
=
1 . 30,87 2
sb 2 + 4(t s ) 2
= 15,43 kg/cm2
t s max < t s ijin ( aman )
3.10 Menghitung Kapasitas Mesin Dari percobaan yang telah dilakukan dalam waktu 10 menit mesin ini menghasilkan 8,81 kg, sehingga kapasitas mesin dalam satu jam adalah : 60 x 8,81 = 52,8 kg/jam 10
BAB IV PROSES PRODUKSI 4.1.
Pembuatan Poros Didapat dari perencanaan di atas poros mesin pembuat pellet memiliki
panjang (L) = 720 mm, diameter (d) sebesar 20 mm, dan Bahan dari jenis baja ST-42.
f 20 mm
720 mm
72
Gambar 4.1 Poros transmisi Pengerjaan poros sepanjang ( Li ) = 720 mm diameter (di) = 20 mm bahan poros ST 42. Bahan dibubut dari diameter mula – mula (do) = 25 mm, menjadi dimeter 20 mm dengan panjang (L1) = 720 mm.
Center
Pahat bubut Gambar 4.2 Proses pencekaman poros Proses kerja setelah dilakukan persiapan di atas adalah sebagai berikut. Bahan yang dipergunakan sebagai poros adalah baja ST 42 dengan kekuatan tarik sebesar 42 kg/mm2. Poros dibubut dengan mesin bubut. Kecepatan pemakanan disesuaikan dengan benda kerja. Beberapa hal yang perlu dipersiapkan dalam proses pembubutan adalah : 1.
Alat ukur seperti jangka sorong.
2.
Dial indicator untuk menentukan titik pusat.
3.
Pahat yang digunakan adalah pahat HSS untuk baja dengan kecepatan tinggi.
4.
Kunci–kunci untuk penyetelan chuck dan pahat.
5.
Penitik.
6.
Center drill.
7.
Gerinda untuk mengasah pahat. Tabel 4.1 Kecepatan pahat HSS (mm/men)
Bahan benda kerja
Bubut kasar
Bubut halus
Bubut ulir
Baja mesin
27
30
11
Baja perkakas
21
27
9
73
Besi tuang
18
24
8
Perunggu
27
30
8
alumunium
61
93
18
(Marsyahyo, 2003) Tabel 4.2 Kecepatan pemakanan pahat (mm/rev) Bahan benda kerja
Bubut kasar
Bubut halus
Baja mesin
0,25 – 0,50
0,07 – 0,25
Besi tuang
0,25 – 0,50
0,07 – 0,25
Baja perkakas
0,40 – 0,65
0,13 – 0,30
Perunggu
0,40 – 0,65
0,07 – 0,25
(Marsyahyo, 2003) Langkah-langkah pembubutan: 1.
Proses pertama yakni pemasangan pahat, pahat dipasang secara benar dengan pengaturan letak ketinggian supaya center dengan bantuan kepala lepas pada bagian mesin bubut.
2.
Pemasangan bahan poros pada chuck kepala tetap, dengan bantuan dial indicator kita dapat menentukan letak center yang tepat pada benda kerja, dibuat lubang kecil pada center sebagai pegangan kepala lepas.
3.
Membubut benda kerja sampai ukuran yang diinginkan.
4.
Setelah itu benda kerja yang sudah jadi dilepas.
-
Waktu Permesinan
Bahan poros dari ST.42 (do)
= 25 mm
(d1)
= 20 mm
(Lo)
= 730 mm
(L1)
= 720 mm
vc
= 27 mm/menit (HSS dengan σ < 45 kg/mm2)
Sr
= 0,25 mm/put
Waktu permesinan dengan mesin bubut, putaran yang terjadi :
74
n=
vc .1000 p .d1
=
27000 p .20
=
429,93 rpm
Putaran yang digunakan adalah = 300 rpm (lampiran 9) Pembubutan muka a. Waktu pembubutan muka : Pembubutan muka ini dilakukan dengan menggunakan pahat potong sehingga jumlah pemakanan sekali Tm =
ro .I Sr.n
Tm =
12,5.1 0,25.300
= 0,16 menit
Waktu setting (ts)
= 15 menit
Waktu pengukuran (tu)
= 5 menit
Waktu total
= Tm + ts + tu = 0,16 + 15 + 5 = 20,16 menit
b. Pembubutan memanjang Pemakanan dari ø 25 x 730 mm menjadi ø20 x 720 Tm =
L1 .I Sr.n
Dimana:
t = 1 mm I=
d 0 - d1 2.t
I=
25 - 20 2 .1
75
= 2,5 = 3 kali pemakanan Tm =
720.3 0,25.300
= 28,8 menit Waktu setting (ts)
= 15 menit
Waktu pengukuran (tu)
= 5 menit
Waktu total
= Tm + ts + tu = 28,8 + 15 + 5 = 48,8 menit
Total waktu pembubutan keseluruhan : = 20,16 + 48,8 = 68,96 menit
4.2.
Pembuatan Lubang
1. Lubang untuk Dudukan Barrel Proses pengeboran untuk landasan dudukan rumah bearing
12 mm
dengan menggunakan 2 mata bor, diameter 5 mm dan 12 mm. Landasan dudukan baja ST 37. Sebelum proses pengeboran, terlebih dahulu pastikan mata bor tidak dalam keadaan tumpul, agar tajam perlu diasah menggunakan gerinda. Waktu pengeboran 12 mm dengan mata bor 5 mm : Putaran (n)
= 150 rpm.
Sr
= 0,1
Kedalaman
= 3 mm.
Waktu untuk sekali pengeboran : Tm
=
0,3.d + l Sr.n
76
=
0,3.5 + 3 0,1.150
= 0,3 menit Pengeboran dilakukan di 2 titik, sehingga waktu pengeboran : = 2 x 0,3 = 0,6 menit Waktu setting = 5 menit Waktu total pengeboran untuk mata bor 5 mm adalah 0,6 + 5 = 5,6 menit. Waktu pengeboran 12 mm dengan mata bor 12 mm : putaran (n)
= 150 rpm.
Sr
= 0,18
Kedalaman(l)
= 3 mm.
Waktu untuk sekali pengeboran : Tm
=
0,3.d + l Sr.n
=
0,3.12 + 3 0,18.150
= 0,24 menit Pengeboran dilakukan di 2 titik, sehingga waktu pengeboran = 2 x 0,24 = 0,48 menit Waktu setting = 5 menit Waktu pengeboran untuk mata bor 12 mm adalah 0,48 + 5 = 5,48 menit. Waktu total pengeboran untuk pengeboran lubang dudukan bearing adalah 11,08 menit 2. Lubang untuk Dudukan Motor Listrik Proses pengeboran untuk landasan dudukan motor
12 mm dengan
menggunakan 2 mata bor, diameter 5 mm dan 12 mm dua tahap. Landasan dudukan baja ST 37. Sebelum proses pengeboran, terlebih dahulu pastikan mata bor tidak dalam keadaan tumpul, agar tajam diasah menggunakan gerinda.
77
Waktu pengeboran 12 mm dengan mata bor 5 mm : Ptaran (n) = 150 rpm. Sr
= 0,1
Kedalaman
= 3 mm.
Waktu untuk sekali pengeboran : Tm
=
0,3.d + l Sr.n
=
0,3.5 + 3 0,1.150
= 0,3 menit Pengeboran dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengeboran : = 4 x 0,3 = 1,2 menit Waktu setting = 5 menit Waktu pengeboran untuk mata bor 5 mm adalah 1,2 + 5 = 6,2 menit. Waktu pengeboran 12 mm dengan mata bor 12 mm : Putaran (n)
= 150 rpm.
Sr
= 0,18
Kedalaman(l)
= 3 mm.
Waktu untuk sekali pengeboran : Tm
=
0,3.d + l Sr.n
=
0,3.12 + 3 0,18.150
= 0,24 menit Pengeboran dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengeboran : = 4 x 0,24 = 0,97 menit Waktu setting = 5 menit Waktu pengeboran untuk mata bor 12 mm adalah 0,97 + 5 = 5,97 menit.
78
Waktu total pengeboran untuk pengeboran lubang dudukan motor listrik adalah 12,17 menit 3. Lubang untuk Dudukan Reducer Proses pengeboran untuk landasan dudukan reducer 12 mm dengan menggunakan 2 mata bor, diameter 5 mm dan 12 mm dua tahap. Landasan dudukan baja ST 37. Sebelum proses pengeboran, terlebih dahulu pastikan mata bor tidak dalam keadaan tumpul, agar tajam diasah menggunakan gerinda. Waktu pengeboran 12 mm dengan mata bor 5 mm : Putaran (n)
= 150 rpm.
Sr
= 0,1
Kedalaman
= 3 mm.
Waktu untuk sekali pengeboran : Tm =
0,3.d + l Sr.n
=
0,3.5 + 3 0,1.150
= 0,3 menit Pengeboran dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengeboran : = 4 x 0,3 = 1,2 menit Waktu setting = 5 menit Waktu pengeboran untuk mata bor 5 mm adalah 1,2 + 5 = 6,2 menit. Waktu pengeboran 12 mm dengan mata bor 12 mm : Putaran (n)
= 150 rpm.
Sr
= 0,18
Kedalaman(l)
= 3 mm.
Waktu untuk sekali pengeboran : Tm = =
0,3.d + l Sr.n
0,3.12 + 3 0,18.150
79
= 0,24 menit Pengeboran dilakukan di 4 titik, sehingga waktu pengeboran : = 4 x 0,24 = 0,97 menit Waktu setting = 5 menit Waktu pengeboran untuk mata bor 5 mm adalah 0,97 + 5 = 5,97 menit. Waktu total pengeboran untuk pengeboran lubang dudukan reducer = 12,17 menit. Jadi waktu pengeboran total untuk semua dudukan adalah : 11,08 + 12,17 + 12,17 = 35,42 menit
4.3.
Membuat Rangka Bahan yang digunakan adalah : Besi kanal siku 40 x 40 x 3
80
Gambar 4.3 Konstruksi rangka Langkah Pembuatan Untuk tiang mesin: Potong besi kanal siku 40 x 40 x 3 sepanjang 80 cm sebanyak 6 buah.
Untuk landasan barrel: Potong besi kanal siku 40 x 40 x 3 sepanjang 17 cm sebanyak 2 buah.
Untuk landasan motor dan reducer : Potong besi kanal siku 40 x 40 x 3 sepanjang 52.2 cm sebanyak 2 buah Potong besi kanal siku 40 x 40 x 3 sepanjang 50 cm sebanyak 2 buah 4.4.
Hopper
81
Bahan yang digunakan lembaran plat baja dengan tebal 1 mm, ukuran permukaan muka 400 mm, dan permukaan alas 50
Gambar 4.4 hopper Langkah Pembuatan 1. Membuat pola gambar pada plat sesuai ukuran 2. Memotong plat pada pola dengan gunting plat 3. Mengelas dengan las asitiline. 4. Finishing dengan digerinda 4.5.
Proses Pengecatan
Langkah pengerjaan dalam proses pengecatan yaitu : 1. Membersihkan seluruh permukaan benda dengan amplas dan air untuk menghilangkan korosi.
82
2. Pengamplasan dilakukan beberapa kali sampai permukaan benda luar dan dalam benar-benar bersih dari korosi. 3. Memberikan cat dasar atau poxi keseluruh bagian yang akan dicat. 4. Mengamplas kembali permukaan yang telah diberi cat dasar (poxi) sampai benar-benar halus dan rata sebelum dilakukan pengecatan. 5. Melakukan pengecatan warna.
Gambar 4.5 Proses pengecatan 4.6.
Perakitan Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan
pembuatan suatu mesin atau alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian-bagian dari suatu mesin yang digabung dari satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi perakitan mesin yang siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan. Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai berikut : 1. Komponen-komponen yang akan dirakit, telah selesai dikerjakan dan telah siap ukuran sesuai perencanaan. 2. Komponen-komponen standart siap pakai ataupun dipasangkan. 3. Mengetahui
jumlah
yang
akan
dirakit
dan
mengetahui
cara
pemasangannya. 4. Mengetahui
tempat
dan
urutan
pemasangan
dari
komponen yang tersedia. 5. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan. Komponen- komponen dari mesin ini adalah : a. Rangka. b. Barrel
masing-masing
83
c. Power screw d. Hopper e. Motor listrik f. Reducer g. Puli h. Sabuk i. Mur dan baut j. Bantalan k. Nozzle Langkah-langkah perakitan : 1. Memasang barrel, Hopper pada rangka bagian atas dan mengikatnya dengan baut pada dudukannya. 2. Memasang reducer pada dudukannya. 3. Memasang sabuk antara reducer, dan poros power screw. 4. Memasang motor pada dudukannya dan menghubungkan sabuk antara motor dan reducer. 5. Mesin pembuat pellet siap digunakan.
Gambar 4.6 Perakitan
4.7.
Estimasi Biaya
1. Komponen Mesin Tabel 4.3 Daftar harga komponen mesin No
Komponen
Jumlah
Harga satuan
Total harga
1.
Hopper, power screw, barrel
1
Rp.1.250.000
Rp.1.250.000
84
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
Nozzle Reducer 1/60 Besi siku 40x40x3 mm Motor listrik ½ hp Mur dan baut M12x1.5 Mur dan baut M 8 x1.5 Puli V belt tipe A Elektroda AWS Heater Thermo control Plat seng 0,3 mm
1 1 10meter 1 20 6 4 4 15 1 1 3meter
Rp. Rp. Rp. Rp. Rp Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. Rp.
30.000 300.000 120.000 550.000 1.000 1.000 35.000 16.000 7.000 75.000 224.000 30.000
Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. Rp. Rp Rp. Rp. Rp. Rp. Rp.
30.000 300.000 120.000 550.000 20.000 6.000 35.000 16.000 7.000 75.000 224.000 90.000
14. 15. 16.
Kabel Steker Saklar
5meter 2 2
Rp. Rp. Rp.
10.000 3.000 4.000
Rp. Rp. Rp.
10.000 6.000 8.000
Rp. 2.747.000
Jumlah
3. Komponen Cat Tabel 4.4 Daftar harga komponen cat No
Komponen
Jumlah Harga satuan
Total harga
1.
Amplas 1000
2
Rp. 4.000
Rp. 2.000/lembar
85
2.
Amplas 400
2
Rp. 2.000/lembar
Rp. 4.000
3.
Thiner ND
1
Rp. 12.500/liter
Rp. 12.500
4.
Dempul San Polac
1
Rp. 8.500/kaleng
Rp. 8.500
5.
Cat Hamertone
1
Rp. 30.000/kaleng
Rp. 30.000
6.
Kuas 2”
1
Rp.
Rp.
5000
Jumlah
5000
Rp.64.000
Biaya total pembuatan mesin pellet. Komponen mesin
Rp. 2.747.000
Komponen cat
Rp.
Biaya lain-lain Total
4.8.
Rp.
300.000
64.000 +
Rp. 3.111.000
Perawatan Mesin Perawatan merupakan suatu kegiatan atau pekerjaan yang dilakukan
terhadap suatu alat, mesin atau sistem yang mempunyai tujuan antara lain :
86
1. Mencegah terjadinya kerusakan mesin pada saat dibutuhkan atau beroperasi. 2. Memperpanjang umur mesin. 3. Mengurangi kerusakan-kerusakan yang tidak di harapkan. Perawatan yang baik dilakukan pada sebuah alat atau mesin adalah melakukan tahapan-tahapan perawatan. Hal ini berarti menggunakan sebuah siklus penjadwalan perawatan, yaitu : 1. Inspeksi (pemeriksaan). 2. Perbaikan kecil (small repair). 3. Perbaikan total atau bongkar mesin (complete over houle). Seperti pada industri manufaktur pada umumnya apabila tahap-tahap di atas terjadwal dan dilaksanakan dengan tertib, maka untuk prestasi tertinggi dan efektifitas mesin dapat tercapai dengan maksimal. Dalam mesin ini secara terperinci perawatan dapat dilakukan dengan meliputi : 1. Rangka dan baut. Hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan perawatan antara lain : Ø Melakukan pembersihan terutama setelah penggunaan mesin. Ø Melakukan pemeriksaan terhadap sambungan-sambungan las secara rutin. Ø Memeriksa baut-baut harus selalu dalam keadaan kencang dan kuat. Ø Mencegah terjadinya karat dan korosi pada baut. 2. Motor listrik. Hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan perawatan antara lain : Ø Melakukan pembersihan terutama setelah penggunaan mesin. Ø Melakukan pemeriksaan pada kabel sumber arus. Ø Melakukan pelumasan pada bearing.
87
BAB V PENUTUP 5.1.
Kesimpulan Dari hasil pembuatan rekayasa mesin pembuat pellet dari kotoran sapi
sistem pemasukan dengan power screw ini dapat disimpulkan sebagai berikut : -
Kapasitas maksimal hopper adalah 14 Kg.
-
Kapasitas mesin pellet adalah ±52,86 kg/jam.
-
Total biaya untuk pembuatan 1 unit mesin ini adalah ± Rp. 3.107.000,-
5.2.
Saran -
Perawatan dilakukan secara berkala.
-
Membersihkan sisa-sisa kotoran sapi yang menempel pada barrel dan power screw dengan air setelah menggunakan mesin.
-
Memanaskan heater terlebih dahulu sebelum mesin digunakan.
DAFTAR PUSTAKA Kenyon dan Ginting. 1985. Dasar-dasar Pengelasan. Jakarta: Erlangga. Khurmi, R. S dan Gupta, J. K. 2002. Machine Design.Ram Nagar-New Delhi: SC Had & Company LTD. Marsyahyo, Eko. 2003. Mesin Perkakas Pemotongan Logam. Malang: Banyumedia,. Popov.1996. Mekanika Teknik. Jakarta: Erlangga. Sularso dan Suga K. 1987. Dasar dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramitha. Scharkus dan Jutz. 1996. Westermann Tables for the Metal Trade. New Delhi: Wiley Eastern Limited. Shinger, Ferdinand L. 1995. kekuatan bahan. Jakarta: Erlangga.
88
89
