TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA

TUGAS AKHIR PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG/JAM

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam menempuh Gelar Sarjana Strata Satu (S1)

Disusun Oleh: BUDI SAMPURNA 01301 - 022

TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2007

ABSTRAK Pada lingkungan tempat kita tinggal, kita tidak pernah lepas dari yang namanya sampah atau bisa disebut dengan kotoran, setiap hari ada saja sampah yang kita buang. Mungkin bagi sebagian orang selembar kertas, atau sekantong limbah rumah tangga tak jadi masalah, tapi begitu sampah rumah tangga itu berkumpul dengan sampah sejenis dari banyak orang, maka persoalan akan timbul, apalagi diperkotaan seperti di Kota Jakarta ini yang lahan tanahnya sangat terbatas ini. Dan faktanya menunjukan potensi penumpukan sampah terus meningkat seiring dengan pertambahan jumlah penduduk Secara keseluruhan hasil perancangan dan pembuatan mesin pencacah telah menghasilkan : 1. Sampah cacahan yang berukuran 2,8 cm x 2,8 cm. 2. Kapasitas sampah 60 kg/jam. 3. Daya motor sebesar 282 watt. 4. Putaran motor sebesar 1400 rpm. 5. Diameter pulli sebesar 303,3 mm. 6. Diameter poros sebesar 25 mm.

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG/JAM Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan Dalam menempuh gelar Sarjana Strata Satu (S1)

Tugas ini telah diperiksa dan di setujui oleh:

Pembimbing Tugas Akhir,

(DR. Mardani Ali Sera M. Eng)

i

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG/JAM Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan Dalam menempuh gelar Sarjana Strata Satu (S1)

Tugas ini telah diperiksa dan di setujui oleh:

Ketua Jurusan,

Koordinator Tugas Akhir,

(Ir. Rully Nutranta M.Eng)

(Ir. Ariosuko)

ii

LEMBAR PERYATAAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini:

NAMA

: BUDI SAMPURNA

NIM

: 01301 - 022

JURUSAN

: TEKNIK MESIN

FAKULTAS

: TEKNOLOGI INDUSTRI

PERGURUAN TINGGI

: UNIVERSITAS MERCU BUANA

Menyatakan dengan sungguh-sungguhnya dan sebenar - benarnya bahwa Tugas Akhir yang saya buat dan saya susun ini adalah hasil pemikiran serta karya saya sendiri. Tugas Akhir ini tidak dibuat oleh orang lain, duplikat baik sebagian atau keseluruhan. Kutipan - kutipannya pun hanya diambil dari referensi yang telah disebutkan sumbernya.

Jakarta, Maret 2007 Yang membuat pernyataan

( Budi Sampurna )

iii

DAFTAR NOTASI

dp

Diameter poros

(m)

Fc

Faktor koreksi

( Nm )

H

Daya yang diserap bantalan

( watt )

M

Masa

n

Putaran

( rpm )

P

Panjang

( cm )

p

Tekanan bantalan

( N/m2 )

Pr

Daya yang ditransmisikan

( Watt )

S

Moment statis

S f1 & S f 2

Faktor keamanan

T

Torsi

( Nm )

W

Waktu

( dtk )

wb

Beban bantalan

( kg )

σ

Tegangan lentur

( N/mm2 )

σB

Kekuatan tarik bahan

( N/mm2 )

τa

Tegangan geser yang di ijinkan pada poros

( N/mm2 )

( kg )

( m3 )

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir (TA) ini. Penyusunan Tugas Akhir dengan judul: “Perancangan Mesin Pencacah Sampah Organik Dengan Kapasitas 60 KG/Jam” ini adalah merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Strata Satu (S1) pada Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana. Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Ir. Yuriadi Kusuma, Msc selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri. 2. Bapak Ir. Rully Nutranta M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Bapak DR. Mardani Ali Sera M.Eng selaku dosen pembimbing yang telah memberikan pengarahan, bimbingan, dan masukan yang sangat berarti dalam pembuatan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Ariosuko selaku koordinator Tugas Akhir. 5. Bapak Nanang Ruhyat ST selaku dosen pengajar yang juga banyak memberikan masukannya. 6. Bapak Firman dan Bapak Mantri selaku Dosen Lab yang juga telah banyak memberikan kritik, saran, dan juga memberikan tempat untuk pengerjaan Tugas akhir ini. 7. Seluruh Dosen pengajar di jurusan Teknik Mesin yang telah banyak memberikan ilmunya selama masa perkuliahan.

v

8. Kedua orang tua, kakak - kakak, dan adik tercinta, serta Nurhaeti yang telah memberikan dukungan moril dan material kepada penulis. 9. Jery, atas kerjasamanya dalam melaksanakan Tugas Akhir ini. 10. Mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2001 khususnya Ari Wibowo, Ferdiansyah, Firdianto, Danang, Budi Murtopo, Ardi, Jarot, Furqon, Syarif, Reza, Nurhadi, Takur, Dawe, dan masih banyak lagi yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu yang telah banyak membantu memberikan masukan dan dorongan kepada penulis. 11. Mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2000, Intel, Hega, Hendra, Nando, Sefno 2002. 12. Bpk.Supri, yanto, rusli, ali jecky, mahudi, dan andi lala, yang telah memberikan dukungan moril dan material kepada penulis. Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam penulisan Tugas Akhir ini. Oleh kerena itu, penulis menerima kritik dan saran yang bersifat membangun demi penyempurnaan Tugas akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pihak - pihak yang membutuhkan.

Penulis

vi

DAFTAR ISI

Lembar Pengesahan………………………………………………………………………..i Lembar Pernyataan……………………………………………………………………….iii Daftar Notasi…………………………………………………………………………….. iv Kata Pengantar…………………………………………………………………………….v Daftar Isi ………………………………………………………………………………...vii Daftar Gambar…………………………………………………………………………….x Daftar Tabel…………………………………………………………………………….. .xi Abstrak …………………………………………………………………………………..xii BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah…………………………………………………….…1 1.2 Tujuan Penulisan………………………………………………………….…...2 1.3 Pembatasan Masalah …………………………………………………….……2 1.4 Teknik Pengumpulan Data…………………………………………………….3 1.5 Sistematika Penulisan……………………..………………….………….…… 3 BAB II GAMBARAN UMUM SAMPAH

2.1 Sampah………………………………………………………..……………… 5 2.2 Jenis – Jenis Sampah…………………...………………….………………… 6 2.2.1 Sampah Organik…………………………...……………………………7 2.2.2 Sampah Anorganik…………………...…………………………………8 2.2.3 Sampah bahan berbahaya dan beracun ( B3 ) limbah…………………. 9 vii

2.3 mesin penanggulangan sampah………………………………………………15

BAB III PROSES PERANCANGAN

3.1 Perancangan Pulli……………………………………………….……………18 3.2 Perancangan Sabuk……………………………………………..…………… 19 3.3 Perancangan Poros…………………………………………………………... 24 3.4 Perhitungan Bantalan Gelinding………………………………….…………. 26 3.4 Tegangan Pada Batang Rangka……………………………………………... 29 3.4 Perhitungan Las …………………………………………………………….. 31 3.5 Kekuatan Mata Pisau………………………………………………………... 33

BAB IV PERHITUNGAN

4.1 Perhitungan Pulli……………………………………………………………..35 4.2 Perhitungan Sabuk…………………………………………………………... 36 4.3 Perhitungan Poros…………………………………………………………… 44 4.4 Perhitungan Bantalan Gelinding…………………………………………….. 48 4.5 Perhitungan Pada Batang Rangka…………………………………………… 50 4.6 Perhitungan Las……………………………………………………………... 54 4.7 Perhitungan Kekuatan Mata Pisau…………………………………………... 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan………………………………………………………………….. 58 5.2 Saran………………………………………………………………………… 59

viii

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

ix

DAFTAR GAMBAR

2.1 Sampah Organik......................................................................................................7 2.2 Sampah anorganik ..................................................................................................8 2.3 Sampah Berbahaya dan Beracun (B3)...................................................................10 3.1 Pulli........................................................................................................................19 3.2 Penampang Sabuk V ............................................................................................21 3.3 Poros Utama ..........................................................................................................26 3.4 Bantalan Gelinding ...............................................................................................29 4.1 Diagram Gaya Dan Moment .................................................................................47

x

Daftar Tabel

Table

3.1

Keterangan

Halaman

Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang di finis dingin untuk poros

20

3.2

Tabel nomor nominal sabuk

22

3.3

Faktor Koreksi Pulli

23

3.4

Sifat dari baja AISI

25

3.5

Faktor koreksi Daya yang di transmisikan

27

3.6

Faktor – faktor V, X, Y, dan X o ,Yo

28

3.7

Tegangan Geser maksimum yang di ijinkan

32

4.1

Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros

38

4.2

Tabel nomor nominal sabuk

41

4.3

Faktor koreksi

48

4.4

Faktor – faktor V, X, Y, dan X o ,Yo

49

xi

ABSTRAK Pada lingkungan tempat kita tinggal sehari - hari, kita tidak pernah lepas dari yang namanya sampah atau bisa disebut juga dengan kotoran, setiap hari ada saja sampah yang kita buang. Mungkin bagi sebagian orang selembar kertas, atau sekantong limbah rumah tangga tak jadi masalah, tapi begitu sampah rumah tangga itu berkumpul dengan sampah sejenis dari banyak orang, maka persoalan akan timbul, apalagi diperkotaan seperti Kota Jakarta yang lahan tanahnya sangat terbatas ini. Dan faktanya menunjukan potensi penumpukan sampah terus meningkat seiring dengan pertambahan jumlah penduduk. Secara keseluruhan hasil perancangan dan pembuatan mesin pencacah telah berhasil, hal ini dibuktikan dengan melakukan pengujian dengan menghasilkan sampah organik berupa cacahan dengan ukuran 2,8 cm x 2,5 cm. Beban kapasitas yang terjadi adalah 60 kg/jam, dengan daya sebesar 282 watt dan dengan putaran motor sebesar 1400 rpm. Dengan pulli besar berdiameter sebesar 303,3 mm dengan besarnya diameter poros sebesar 25 mm.

xii

PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM

-1–

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah Di kota – kota besar setiap harinya sampah terus menumpuk tanpa dapat dikendalikan dan diatasi dengan baik. Sebagian besar sampah yang dihasilkan di kota – kota besar di Indonesia adalah sampah organik. Sampah ini biasanya dihasilkan dari sisa – sisa sayuran di pasar yang sudah tidak dapat di pergunakan lagi, dan juga dari sampah rumah tangga. Sampah organik ini dapat terurai atau dapat hancur dengan sendirinya, akan tetapi apabila sampah ini tidak dapat dikelola atau di proses dengan baik akan menimbulkan bau yang tidak sedap dan juga penyakit bagi manusia. Sampah organik ini pun sebenarnya dapat dipergunakan lagi sebagai pupuk kompos. Agar sampah organik ini dapat di rubah menjadi pupuk kompos, maka perlu di proses terlebih dahulu melalui beberapa tahap pengolahan. Saat ini harga pupuk kompos di pasaran cukup

UNIVERSITAS MERCU BUANA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI


-2–

tinggi, akan lebih baik apabila kita memanfaatkan sampah organik yang tidak terpakai ini untuk dijadikan pupuk kompos, tanpa harus mengeluarkan biaya yang sangat besar untuk memperoleh pupuk kompos di pasaran. Dengan merubah sampah organik tersebut menjadi pupuk kompos, sedikitnya kita telah membantu pemerintah dalam menahan laju tingginya sampah yang dihasilkan oleh masyarakat. 1.2 Tujuan Penulisan Dengan melihat latar belakang masalah diatas, maka penulis bermaksud untuk membuat alat pencacah sampah organik dengan kapasitas 60 kg/jam, yang dapat memotong sampah organik menjadi potongan – potongan kecil. Dan tujuan dari merancang mesin ini adalah : Untuk menciptakan potongan – potongan kecil dari sampah organik, agar lebih mempermudah atau mempercepat sampah organik tersebut untuk di proses menjadi pupuk kompos. 1.3 Pembatasan Masalah Dalam penyelesaian tugas akhir ini, penyusun hanya akan membahas tentang pembuatan Alat Pencacah Sampah Organik Dengan kapasitas 60 kg/jam berdasarkan data – data serta rancangan yang telah ada. Selain itu penulis juga tidak menggunakan perhitungan umur komponen pada Alat Pencacah Sampah Organik Dengan Kapasitas 60 kg/jam.



-3–

1.4 Teknik Pengumpulan Data Teknik yang dilakukan dalam pengumpulan data pembuatan Alat Pencacah Sampah organik Dengan kapasitas 60 kg/jam ini adalah sebagai berikut : Metode Observasi, yaitu metode yang dilakukan dengan cara terjun langsung kelapangan, guna memperoleh data – data yang dibutuhkan untuk pembuatan alat ini. Study Literature, yaitu membaca buku – buku referensi mengenai hal – hal yang berhubungan dengan proses pembuatan alat ini. Metode Pengujian, yaitu metode yang dilakukan dengan cara mengambil data dari hasil eksperimen atau pengujian yang telah dilakukan.

1.5 Sistematika Penulisan Sistematika pembahasan pada tugas akhir ini dibuat sedemikian rupa, agar saling berkesinambungan, mudah di ikuti, dan mudah di mengerti. Sistematika penulisan tugas akhir ini antara lain : LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL



-4–

BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah, teknik pengumpulan data, dan sistematika penulisan. BAB II TEORI DASAR Bab ini berisi tentang teori – teori yang mendasari dalam pembuatan alat ini. BAB III DATA PERANCANGAN ALAT Bab ini berisi tentang data – data dari alat yang akan dibuat. BAB IV PROSES PERHITUNGAN ALAT Bab ini berisi tentang perhitungan dari data – data perancangan yang terkumpul untuk menentukan hasil yang diharapkan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini berisi tentang rangkuman dari seluruh proses pembuatan Alat Pencacah Sampah Organik Dengan Kapasitas 60 kg/jam yang telah dilakukan, dan saran – saran yang bermanfaat agar hasil pembuatan sesuai dengan yang diharapkan. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN



-5–

BAB II GAMBARAN UMUM SAMPAH

2.1 Sampah Sebagai manusia yang peduli akan kesehatan kita harus bisa menjaga kebersihan, baik di rumah, di lingkungan, maupun di tempat kita biasa beraktifitas sehari – hari. Tanpa kita sadari, setiap harinya kita pasti membuang sampah, baik banyak maupun sedikit. Saat ini masalah sampah sangat sulit untuk ditangani, apalagi di daerah perkotaan seperti di Jakarta ini yang lahan areal tanahnya sangatlah terbatas, sedangkan jumlah penduduknya terus meningkat dengan pesat dari tahun ke tahun. Sampah adalah suatu barang atau benda yang sudah tidak memiliki fungsi, kegunaan atau sudah tidak terpakai lagi. Pada daerah perkotaan sampah sering menimbulkan masalah UNIVERSITAS MERCU BUANA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI


-6–

yang besar, masalah itu timbul karena masyarakat menolak lingkungan sekitar tempat mereka tinggal dijadikan tempat pembuangan akhir ( TPA ). Hal ini disebabkan karena kurang baiknya pengolahan serta penanganan sampah yang dilakukan di Negara kita. Pemanfaatan sampah untuk berbagai kepentingan dan kegunaan, dapat menjadikan sampah memiliki suatu nilai tambah yang bermanfaat. Nilai tambah ini tidak hanya akan memperlambat laju exploitasi sunber daya alam, tetapi juga pemanfaatan sampah tang dapat berguna bagi kehidupan. Supaya sampah – sampah tersebut dapat digunakan untuk berbagai kepentingan dan kegunaan serta memiliki fungsi kembali, maka sampah – sampah tersebut harus kita pisah – pisahkan sesuai dengan jenis – jenismya, kemudian kita daur ulang sampah – sampah tersebut agar dapat dipergunakan untuk berbagai macam kepentingan. Apabila sampah terus bercampur tanpa adanya pemisahan dan pengolahannya, maka lambat laun akan menjadi bencana bagi manusia dan makhluk hidup lainnya. Sampah tersebut akan merusak lingkungan ( tanah, air, dan udara ),serta dapat menimbulkan berbagai penyakit,bau yang tidak sedap, serta lingkungan yang tidak sehat.

2.2 Jenis – Jenis Sampah Sampah adalah sisa – sisa atau bahan yang tidak berguna atau tidak terpakai lagi, yang tidak mempunyai nilai dan fungsi. Berdasarkan asalnya, sampah padat dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu : sampah organik dan sampah anorganik


PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM 2.2.1

-7–

Sampah Organik

Yaitu sampah yang terdiri dari bahan – bahan penyusun tumbuhan dan hewan yang berasal dari alam atau yang dihasilkan dari kegiatan pertanian, perikanan, perkebunan dan lain – lain. Sampah organik ini dapat dengan mudah diuraikan secara alamiah atau biologis oleh mikroorganisme. Sampah rumah tangga sebagian besar merupakan sampah yang mengandung bahan organik, dan sampah rumah tangga tersebut termasuk sebagai sampah organik. Contoh sampah organik yang berasal dari pertanian, perikanan, dan perkebunan adalah : sisa – sisa sayuran, kulit buah – buahan, daun, ranting pohon, dan tulang – tulang ikan.

Gambar 2.1 Sampah Organik



-8–

Sampah Anorganik Yaitu sampah yang dihasilkan dari suatu proses hasil produksi yang tidak secara

alami dan tidak dapat terurai secara biologis, sehingga pada proses penguraiannya sampah organik ini membutuhkan campur tangan manusia. Contoh sampah – sampah anorganik ini adalah : besi, seng, kaca, kaleng, plastik dan lain – lain. Apabila sampah anorganik ini tidak didaur ulang, maka akan mencemari lingkungan hidup.

Gambar 2.2 Sampah Anorganik



-9–

Sampah Bahan Berbahaya dan Beracun ( B3 ) Limbah Sampah ini sebagian besar berasal dari pabrik – pabrik industri, yang merupakan sampah berbentuk cair yang mengandung bahan – bahan kimia, yang sangat berbahaya bagi kehidupan, baik manusia, hewan, dan tumbuhan. Maka dari itu perlu dilakukan pengawasan yang ketat terhadap kelestarian lingkungan hidup. Sampah limbah ini sangat berbahaya, sulit, dan mahal sekali biaya penanganannya, terutama untuk menetralisir zat - zat kimianya yang tercampur atau terkandung didalam air. Banyak sekali pengusaha – pengusaha industri yang membuang sampah limbah tersebut ke dalam sungai. Hal ini disebabkan karena para pengusaha tersebut tidak ingin mengeluarkan biaya yang besar untuk mengatasi sampah limbah tersebut, sehingga mengakibatkan ekosistem sungai dan kelestarian lingkungan menjadi rusak, air menjadi keruh karena bercampur dengan zat – zat kimia.Begitu juga dengan tanah, apabila terkontaminasi zat – zat kimia maka tanah tersebut tidak bisa ditumbuhi oleh tanaman. Ada pun jenis sampah dan sifatnya mengandung senyawa kimia yang sangat diperlukan manusia, baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Namun demikian, yang terpenting adalah bagaimana kita dapat menggunakan dan memanfaatkan sampah tersebut.



- 10 –

Gambar 2.3 Sampah Berbahaya dan Beracun (B3)

Produksi bersih ( Clean Production ) dan prinsip 4R merupakan salah satu pendekatan merancang ulang industri, yang bertujuan mencari cara – cara pengurangan produk – produk sampah yang berbahaya, mengurangi polusi secara keseluruhan dan menciptakan limbah yang aman dalam kerangka siklus ekologi. Prinsip – prinsip produksi bersih yang bisa kita terapkan dalam kehidupan sehari – hari kita adalah : •

Reduce ( mengurangi ) Sebisa mungkin lakukan minimalisasi barang atau material yang kita

pergunakan. Semakin banyak kita menggunakan material, semakin banyak sampah yang dihasilkan.



•

- 11 –

Reuse ( memakai kembali ) Sebisa mungkin pilihlah barang – barang yang bisa dipakai kembali,

hindarilah pemakaian barang – barang disposable ( sekali pakai buang ). Hal ini dapat memperpanjang waktu pemakaian barang sebelum ia menjadi sampah. •

Recycle ( mendaur ulang ) Sebisa mungkin barang – barang yang sudah tidak berguna lagi bisa didaur

ulang. Tidak semua barang bisa didaur ulang, namun saat ini sudah banyak industri non formal dan industri rumah tangga yang memanfaatkan sampah menjadi barang lain. •

Replace ( mengganti ) Teliti barang yang akan kita pakai sehari – hari, gantilah barang – barang

yang hanya dapat dipakai sekali dengan barang yang lebih tahan lama. Di Indonesia tidak diketahui berapa besar kecilnya data jumlah penumpukan sampah yang terjadi. Namun berdasarkan dari data hasil perhitungan Bappenas, sebagaimana tercantum dalam buku Infrastruktur Indonesia, pada tahun 1995 diperkirakan penumpukan sampah yang terjadi di Indonesia akan mencapai 22,5 juta ton, dan akan meningkat dua kali lipat lagi pada tahun 2020 menjadi 53,7 juta ton. Pada umumnya, sebagian besar sampah yang dihasilkan di Indonesia merupakan sampah basah, yaitu mencangkup 60 – 70 % dari total volume sampah. Oleh karena itu pengelolaan sampah yang terkoordinasi dengan baik sangat membantu dalam meminimasi sampah yang harus dibuang ke tempat pembuangan



- 12 –

akhir. Pada prinsipnya pengelolaan sampah harus dilakukan sedekat mungkin dengan sumbernya. Selama ini pengelolaan sampah tidak berjalan dengan efisien dan efektif, karena pengelolaan sampah bersifat terpusat. Misalnya saja seluruh sampah dari Kota Jakarta harus dibuang ditempat pembuangan akhir didaerah Bantar Gebang Bekasi, dapat dibayangkan berapa banyak ton sampah dan biaya yang harus dikeluarkan untuk masalah sampah ini. Untuk mengetahui betapa besarnya penumpukan sampah yang akan terjadi, data dari beberapa kota besar yang ada di Indonesia dapat dijadikan rujukan atau acuan untuk mengetahui besarnya penumpukan sampah tersebut. Kota Jakarta setiap hari menghasilkan penumpukan sampah sebesar 6,2 ribu ton, kota Bandung sebesar 2,1 ribu ton, kota Surabaya sebesar 1,7 ribu ton, dan kota Makassar sebesar 0,8 ribu ton ( Damanhuri 2002 ). Jumlah penumpukan sampah tersebut sangat membutuhkan upaya yang tidak sedikit didalam penanganannya. Berdasarkan data – data tersebut diperkirakan kebutuhan areal lahan untuk TPA ( Tempat Pembuangan Akhir ) di Indonesia pada tahun 1995 yaitu seluas 675 Ha, dan akan meningkat lagi menjadi 1610 Ha pada tahun 2020. kondisi ini akan menjadi masalah yang sangat besar dengan memperhatikan semakin terbatasnya lahan kosong yang akan dipergunakan untuk TPA, khususnya di daerah perkotaan seperti Jakarta. Salah satu cuntoh terkini adalah kesulitan pemerintah DKI Jakarta dalam menyediakan lahan untuk pengolahan sampah, setelah TPA Bantar Gebang tidak dapat dipergunakan lagi.



- 13 –

Kebutuhan areal lahan untuk lokasi TPA semakin meningkat, sementara lahan kosong di daerah perkotaan semakin sedikit, dan juga banyaknya penolakan dari masyarakat apabila di daerah sekitar pemukiman mereka dijadikan TPA. Maka dari itu diperlukan alternatif lain untuk mengatasi pengolahan sampah yang tidak memerlukan lahan yang luas. Kota Jakarta merupakan Ibukota Negara, dan merupakan kota yang paling banyak penduduknya, sudah dapat dipastikan pula sampah yang dihasilkan kota Jakarta ini sangatlah besar. Belum lagi sampah yang dibuang masih tercampur antara sampah basah dengan sampah kering. Walaupun di Tempat Pembuangan Akhir ( TPA ) sudah terdapat beberapa mesin pencacah untuk mengatasi sampah, akan tetapi yang paling utama adalah kesadaran masyakat itu sendiri terhadap sampah. Di Kota Bandung, sampah sudah berada pada titik nadir. Untuk mangurangi ketergantungan pada tempat pembuangan akhir, pengelolaan sampah yang berorientasi pada pengolahan sudah saatnya dikembangkan dan disosialisasikan. Persoalan sampah yang muncul pada saat ini salah satunya akibat paradigma dari masyarakat untuk membuang sampah daripada mengolahnya. Kuatnya

paradigma

membuang

sampah

ini

mempengaruhi

sistem

pengelolaan sampah oleh Perusahaan Daerah ( PD ) Kebersihan Kota Bandung, yang juga berorientasi pada waste and dump ( limbah dan buang ). Akibatnya, ketika persoalan tempat pembuangan akhir ( TPA ) pengganti belum juga ditemukan titik cerahnya sampah makin tambah bertumpuk setiap harinya tanpa adanya kepastian kapan akan dibersihkan.



- 14 –

Masalah sampah di Kota Bandung ini sudah sepatutnya mendapat perhatian khusus dari masyarakat, dan sudah tidak mungkin lagi hanya dibebankan kepada pemerintah dan pengelola sampah saja. Menurut Pembina Unit Pengkajian dan Pengelolaan Limbah Universitas Padjajaran Bandung, pengolahan sampah dapat memberikan keuntungan ganda. Selain bernilai ekonomis, biaya pengelolaannya pun terjangkau. Universitas Padjajaran ini memiliki Mesin Pencacah tipe MKO 800 yang berkemampuan mengolah 5 – 10 meter kubik sampah perjam, biaya mesin tersebut hanya sekitar 60 juta. Selain di Kota Bandung, Mesin pencacah tipe MKO 800 tersebut juga telah digunakan di Kota Tangerang, yaitu di perumahan Bumi Serpong Damai ( BSD ). Mesin Pencacah ini digunakan warga Bumi Serpong Damai untuk mengatasi masalah sampah rumah tangga yang berupa sayur – sayuran, ranting pohon dan daun – daunan. Kementerian Lingkungan Hidup ( KLH ) telah merakit mesin pencacah, yaitu mesin pencacah plastik dan mesin pencacah kasar, yang digunakan untuk mencacah plastik, batang, daun, dan ranting agar menjadi halus. Mesin pencacah ini telah diberikan Kementerian Lingkungan Hidup kepada Taman Nasional Gunung Pangrango untuk mengatasi sampah yang disebabkan oleh para pengunjung. Mesin pencacah kasar yang diberikan Kementerian Lingkungan Hidup ini berukuran yang relatif kecil, dengan panjang 1,6 meter, tinggi 1,35 meter, dan lebar 0,9 meter. Mesin pencacah kasar ini berfungsi menghancurkan sampah – sampah organik, seperti batang, daun, dan ranting menjadi lebih halus. Hasil olahannya



- 15 –

tersebut lalu dijadikan pupuk kompos. Mesin ini mampu mengolah jenis limbah basah dan kering sekaligus.diperkirakan, mesin hasil kerjasama Kementerian Lingkungan Hidup ( KLH ) dengan Badan pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT ) itu mampu mengolah 2 ton sampah organik setiap harinya. Karakteristik sampah di daerah perkotaan sangat berbeda dengan karakteristik sampah yang ada di daerah pedesaan secara umumnya, karena sampah yang berasal dari daerah perkotaan di Indonesia memiliki komposisi 80% sampah organik, dan selebihnya sampah anorganik. Sampah merupakan suatu masalah besar, tidak saja bagi Negara berkembang seperti Indonesia, tetapi juga negara – negara maju di dunia. Rata - rata kualitas sampah di Indonesia sangatlah buruk dan tidak higienis, karena tercampurnya sampah organik bersama dengan sampah anorganik. Sebab sampah organik mudah membusuk dan menimbulkan bau tidak sedap, sehingga dapat merusak kualitas sampah yang lainnya. Bila sampah organik sudah dipisahkan sejak dari sumbernya, maka pemanfaatan selanjutnya akan lebih mudah. Dibandingkan dengan sampah anorganik, sampah organik penanganannya lebih mudah dilakukan. Sampah organik sangat mudah dikompos, bila sistem pengomposannya bagus, maka dalam waktu dua minggu sudah bisa dihasilkan pupuk kompos yang bagus. 2.3 Mesin Penanggulangan Sampah Mesin pencacah sampah organik ini menggunakan media motor sebagai penggeraknya, pisau penyayat yang terbuat dari plat besi dan komponen – komponen lainnya. Mesin ini berfungsi sekali untuk mengatasi pengurangan sampah yang ada pada



- 16 –

saat ini.teknologi ini dapat menjadi salah satu alternatif yang sangat berguna sekali untuk kita semua, karena mesin ini sangat efisien untuk digunakan dalam mengatasi sampah, terutama sampah organik. Cara menggunakannya hanya dengan memasukkan sampah organik kedalamnya, dan mesin ini akan mencacah sampah organik yang ada di dalamnya. Mesin ini juga tidak mencemari lingkungan di sekitarnya, dan hasil dari proses pencacahan sampah organik tersebut juga dapat digunakan sebagai pupuk kompos untuk tanaman. Saat ini pun banyak perusahaan yang memproduksi mesin pengolahan sampah, salah satu contohnya adalah PT. Alpindo Mitra Baja ( AMB ) memproduksi pengolah sampah ( MPS ). Mesin yang dibuat ini mampu digunakan untuk menghancurkan sampah organik dari berbagai ukuran menjadi hanya 5mm hingga 10 mm hasil potongannya. Mesin pengolah sampah ini terdiri dari mesin giling, generating set, dan conveyor. Selain PT. Alpindo Mitra Baja ( AMB ), ada pula perusahaan yang berlokasi di lingkungan industri kecil, jln. Cibatu Sukabumi, Jawa Barat, yang memproduksi sedikitnya empat tipe mesin pengolah sampah ( MPS ). Diantaranya adalah : •

AE 400, memiliki ukuran 6000 x 6000 x 4000 mm, dengan kemampuan giling 34 m3/jam.

•


•




- 17 –

BAB III PROSES PERANCANGAN

Pada bab ini dilakukan perhitungan yang berdasarkan perancangan dan pembuatan. Alat penghancur sayuran atau pencacah sayuran ini mempunyai proses perancangan yang terdiri dari : 1. Poros 2. Mata Pisau 3. Bantalan 4. Kerangka 5. Pulli 6. Las



- 18 –

3.1 Perancangan Pulli Perancangan pulli dilakukan dengan maksud untuk mengetahui diameter lingkaran jarak bagi dan diameter pulli, serta rasio perbandingan kecepatan antara pulli yang ada berdasarkan pada ukuran puli tersebut. Untuk jelasnya perhitungan pulli untuk mesin pencacah seperti dibawah ini : Diketahui : •

Diameter pulli kecil

•

Kecepatan putar motor

•

Percepatan gravitasi

•

Diameter pulli besar Berdasarkan data diatas maka dapat dihitung parameter - parameter lainnya yang

merupakan hal penting dalam perhitungan ini : •

Perhitungan kecepatan pulli besar n2 =

•

D2 .n1 D2

( Ref. R.S Khurmi, hal 430)

Kecepatan linier sabuk v v=

π .D2 .n2 60


( Ref. R.S Khurmi, hal 430)


- 19 –

Gambar 3.1 Pulli 3.2 Perancangan Sabuk Dalam kerjanya, sabuk mentransmisikan daya dan putaran yang direduksi, dengan demikian dapat diketahui bahwa peranan sabuk ini dalam penstramisian kecepatan cukup penting, sehingga sabuk harus benar - benar sesuai dengan mesin ini. Adapun yang dirancangan dengan beban sebesar 60 N adalah sebagai berikut :

•

Jarak sumbu kedua pulli C : C = 560 mm

•

Torsi pada pulli kecil T1 = 9,74.10 5

•

P1 n1

(Ref. L.C.Beng, hal III-6)

Torsi pada pulli besar T2 = 9,74.10 5

P2 n2


(Ref. L.C.Beng, hal III-6)

PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM •

- 20 –

Tegangan geser bahan yang diijinkan τa : Berdasarkan pada table 3.1 untuk baja karbon kontruksi mesin untuk bahan poros dengan jenis S 30 C diperoleh :

Table 3.1 Baja karbon untuk kontruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros

(Sularso : hal 3)



- 21 –

Gambar 3.2 Penampang Sabuk V •

Kekuatan tarik, σB : σB = 48 kg/mm2

•

Tegangan geser, τa : τa =

•

σB

(Ref. Sularso, hal 8)

S f 1 .S f 2

Perhitungan diameter poros, ds : Karena terjadinya kejutan maka diambil faktor koreksi (kt) = 2 dan berdasarkan adanya beban lenturan maka diambil faktor beban lentur (Cb) = 2 berdasarkan hal-hal tersebut maka dihitung : 1. diameter poros listrik, ds1 : 1

⎡ 5,1 ⎤3 ds1 = ⎢ .kt.Cb.T1 ⎥ ⎣τ a ⎦



PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM 2. Diameter poros besar, ds2 : 1

⎡ 5,1 ⎤3 ds2 = ⎢ .kt.Cb.T1 ⎥ ⎣τ a ⎦ •

Koefesien gesek sabuk, μ :

μ = 0,54 − •


42,6 152 + v

(Ref. RS Khurmi, hal 8)

Panjang keliling sabuk-V,L : L = 2.C. +

L = 2.C. +

π

1 C ( D1 + D2 ) + ( D2 − D1 ) 2 − ( D2 − D1 ) 2 2 2 4.C

π 2

( D1 + D2 ) +

1 ( D2 − D1 ) 2 4.C


berdasarkan nomor nominal sabuk-V di dapat : No 68 L= 1723 mm

Tabel 3.2 Tabel nomor nominal sabuk



- 22 –


•

Jarak sumbu poros untuk ke dua pulli, C : b = 2.L - 3,14(D2 + D1) C=


b + b 2 − 8( D2 − D1 ) 2


8

Sudut kontak sabuk dan pulli,θ

θ = 180 o − •

57.( Dp − dp ) C


Berdasarkan table koreksi didapatkan kθ

Tabel 3.3 Faktor koreksi

(Ref. Sularso, hal 170) •

Gaya pada bagian yang kendor dan tegangan pada sabuk,F1 dan F2 : 2,3.log

F1 = μθ cos ecα F2

T = (F1-F2).r


(Ref. Khurmi, hal 435) (Ref. Khurmi, hal 435)

- 23 –


•

- 24 –

Gaya tangesial efektif yang bekerja sepanjang lingkaran jarak bagi aluir puli, Fe : Fe = F1-F2


Besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk, Po Po = Fe. v Jumlah sabuk yang diperlukan N=

Pd Po .kθ


3.3. Perancangan Poros

Pada perancangan poros yang digunakan adalah poros adalah tempat untuk dudukan mata pisau berjalan dimana poros akan terbebani gaya sentrifugal dan beban daari sayuran. Untuk diperlukan perhitungkan secara seksama atas beban yang terjadi, yaitu : •

Berat pulli dipasang pada poros utama, Ws : Massa pulli m1 =1 kg Ws = m1.g

•

Besarnya gaya yang ditimbulkan pada poros utama FEY = F1+ F2 + WS

•

Beban yang diterima oleh poros pada titik B, FBY : Massa daripada beban yang diberikan pada poros pada titik B



- 25 –

Perhitungan besarnya gaya lintang (Q) dan momen lentur (M) yang terjadi pada poros utama pada arah beban searah sumbu y : Tabel 3.4 Tabel Sifat dari Baja AISI

Sumber : J.E. Shigley, hal 398 Diameter poros dapat dihitung berdasarkan cara, seperti cara di bawah ini : •

Faktor koreksi keseluruhan untuk poros, n = 3,5 ⎡⎛ 32.n d = ⎢⎜⎜ 6 ⎣⎝ π .2,896.10

1

1 ⎤3 ⎞ ⎟⎟.( M 2 + T 2 ) 2 ⎥ ⎠ ⎦


(Ref. J.E. Shigley, hal 398)


- 26 –

Gambar 3.3 Poros Utama

3.4 Perhitungan Bantalan Gelinding

Berdasarkan pada data - data di bawah ini, maka kita dapat melakukan perhitungan terhadap bantalan yang digunakan pada mesin ini. Adapun data - data yang diperlukan dalam perhitungan bantalan adalah sebagai berikut : o Jumlah bantalan, n o Diameter poros utama, ds o Putaran poros n o Beban bantalan, F o Diamter bola bantalan, Da o Jumlah bola pada bantalan, Z o Jumlah baris pada bantalan, i o Sudut kontak nominal, α



- 27 –

Untuk menentukan faktor koreksi yang ditransmisikan, dapat dilihat pada table dibawah ini : Tabel 3.5 Faktor koreksi daya yang di transmisikan.

Sumber : Sularso, hal 7

Perhitungan bantalan • Beban rencana Fr : Fr = fc.F •


Beban dinamis spesifik, C: 2

C = f c .(i cos α ) 0,7 .Z 3 .Da1,8


• Beban untuk beban radial, Pr Untuk melakukan perhitungan beban untuk bantalan radial, terlebih dahulu perhatikan table 3.7 dibawah ini. UNIVERSITAS MERCU BUANA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

3.6

PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM Tabel 3.6 Faktor-faktor V, X,Y, dan Xo,Yo


• Faktor kecepatan 1

⎛ 33,3 ⎞ 3 fn = ⎜ ⎟ ⎝ n ⎠


• Faktor umur, fh : fh = fn. (C/Pr)


Umur nominal Lh = 500.fh3



- 28 –


- 29 –

Gambar 3.4 Bantalan Gelinding 3.5 Tegangan Pada Batang Rangka

Karena penulis tidak memfokuskan pada pembahasan mengenai rangka secara terperinci maka perhitungan hanya dilakukan pada salah satu bagian rangka saja dengan beranggapan : •

Beban terbagi rata dan profil rangka berbentuk siku

•

Semua gaya yang bekerja dianggap vertikal

Bahan rangka yang digunakan dalam hal tarikan dan tekanan 3

y F

40

w (N) x L Fa = F/2

Fb = F/2

Gambar 3.5 Rangka



- 30 –

Diketahui dimensi siku 40 x 40 x 3 (mm), serta beban yang dipikul 17,6 kg. Dari data diatas dapat dilakukan perhitungan . 1.

Beban yang dipikul oleh rangka

F 2.

= mxg

Gaya geser tegak maksimum Q (N)

Q

3.

=

(Ref. R.S Khurmi, hal 194)

Pada titik geser nol momen lentur maksimum adalah : M

M 4.

F 2

=

F .L 12

(Ref. R.S Khurmi, hal 300)

Momen Inersia terhadap sumbu netral ( I )

lebar siku, b tinggi siku, h Y =

Ix =

Iy =

A1.Y 1 + A2.Y 2 A1 + A2 bh 3 + Y2 .A 12

(Ref.Singer, hal 186)


bh 3 12

karena Iy < Ix maka harga I yang dipilih adalah harga yang lebih kecil yaitu Iy


PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM 5.

- 31 –

Tegangan Lentur ( σ 1 )

Dimana jarak sumbu netral keelemen yang terjauh

σ1 =

6.


Moment Statis (S)

S =

7.

M .Y I

∑Y A 1

1


Tegangan Geser Maksimum yang terjadi pada sumbu netral (τ maks )

τ maks = ( Q.S )/( b.I )


3.6 Perhitungan Las

Pada dalam proses pembuatan rangka pendukungnya menggunakan besi profil L. besi tersebut satu dengan yang lainnya dengan las listrik. Penyambungan yang di lakukan ini adalah jenis sambungan las sudut ( fillet weld ). Pada proses ini, perubahan yang terjadi akibat panas yang timbul pada saat pengelasan listrik ini di abaikan. Perhitungan hanya dilakukan untuk mendapatkan panjang las – an pada suatu sambungan rangka saja. Untuk melakukan perhitungan data - data tersebut anatara lain : •

Tebal plat,

•

Lebar plat,



- 32 –

•

Tegangan tarik maksimum yang di ijinkan Ft = 900 Kg/Cm2

•

Tegangan geser yang di ijinkan di ambil 75% dari tegangan tarik maksimum yang di ijinkan. Tabel 3.7 Tegangan geser maksimum yang diijinkan

(Ref. Khurmi, hal 281)

Fs =

•

75 xFt 100

Beban yang yang di tahan oleh plat,P1:

P1 = b p .t p .Ft •


Panjang las l s : Pt = 2.t l .l s .Ft




3.7

- 33 –

Kekuatan Mata Pisau

Untuk mengetahui besar kekuatan mata pisau, digunakan bahan SC 30 dengan memiliki kekuatan tari berdasarkan table 4.1, sehingga di perlukan beberapa tebal mata pisau : Kekuatan tarik, σ B :

•

Kekuatan tarik, σB : σB = 48 kg/mm2

•


•

σB


S f 1 .S f 2

Ketebalan mata pisau ( A ) :

τa =

F A

A=

F

τa

A = t.l t=

A l ( Ref.Gere,Timoshenko, hal 3 )



- 34 –

START

Kebutuhan riil permenit sampah organik cacah sebesar 1 kg

• • • • • • • • • • •

Poros Kapasitas Putaran mesin Beban Rangka SC 47

Perancangan Desain Poros Perancangan Bearing Perancangan Pully Mata Pisau Daya Motor

Di dapat hasil perancangan yang tidak melewati tegangan yang di ijinkan.

NO

Di dapat sebuah alat pencacah sampah organik

End

Flow Chart Perancangan Mesin Pencacah Sampah Organik Dengan Kapasitas 60 kg/jam UNIVERSITAS MERCU BUANA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI


- 35 –

BAB IV PERHITUNGAN

4.1 Perhitungan Pulli

Perancangan pulli dilakukan dengan maksud untuk mengetahui diameter lingkaran jarak bagi daan diameter pulli, serta rasio perbandingan kecepatan antara pulli yang ada berdasarkan pada ukuran puli tersebut. Untuk jelasnya perhitungan pulli untuk mesin pencacah seperti dibawah ini : Diketahui : Diameter pulli kecil

: D1 = 65 mm

Kecepatan putar motor

: n1 = 1400 rpm

Percepatan gravitasi

: g = 9,81 m/s2


PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM Diameter pulli besar

- 36 –

: D2 = 300 mm

Berdasarkan data diatas maka dapat dihitung parameter - parameter lainnya yang merupakan hal penting dalam perhitungan ini : •

Perhitungan kecepatan pulli besar n2 =

D2 .n1 D2

n2 =

65.1400 300

= 303,3 rpm •

Kecepatan linier sabuk v v=

v=

π .D2 .n2 60

π .303,3.300 60

= 4,75 m/s

4.2 Perhitungan Sabuk

Dalam kerjanya, sabuk mentransmisikan daya dan putaran yang direduksi, dengan demikian dapat di ketahui bahwa peranan sabuk ini dalam penstramisian kecepatan cukup penting, sehingga sabuk harus benar-benar sesuai dengan mesin ini. Adapun yang dirancangan dengan beban sebesar 60 N adalah sebagai berikut : •

Daya motor P = F.v = 60.4,75 = 282 watt



- 37 –

Jarak sumbu kedua pulli C : C = 560 mm

•

Torsi pada pulli kecil T1 = 9,74.10 5

P1 n1

T1 = 9,74.10 5

0.282 1400

= 196,2 kg.mm = 1,92 kW •

Torsi pada pulli besar T2 = 9,74.10 5

P2 n2

T2 = 9,74.10 5

0,282 300

T2 = 906,5 kg.mm = 8,8 Nm •

Tegangan geser bahan yang diijinkan τa : Berdasarkan pada table 4.1 untuk baja karbon kontruksi mesin untuk bahan poros dengan jenis S 30 C diperoleh :



- 38 –

Table 4.1 Baja karbon untuk kontruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros

(Sularso : hal 3)

•

Kekuatan tarik, σB : σB = 48 kg/mm2 = 470,88 N/mm2

•


τa =

σB S f 1 .S f 2 48 6.2

= 4 kg/mm2 = 39,24.102 N/m2



- 39 –

Perhitungan diameter poros, ds : Karena terjadinya kejutan maka diambil faktor koreksi (kt) = 2 dan berdasarkan adanya beban lenturan maka diambil faktor beban lentur (Cb) = 2 berdasarkan hal-hal tersebut maka dihitung : 3. diameter poros listrik, ds1 : 1

⎡ 5,1 ⎤3 ds1 = ⎢ .kt.Cb.T1 ⎥ ⎣τ a ⎦ 1

5,1 ⎤3 ds1 = ⎡ ⎢⎣ 39.10 6 .2.2.1,9⎥⎦

= 9,99 .10 -3 m = 10 mm 4. Diameter poros besar, ds2: 1

⎡ 5,1 ⎤3 ds1 = ⎢ .kt.Cb.T1 ⎥ ⎣τ a ⎦ 1

5,1 ⎤3 ds1 = ⎡ ⎢⎣ 39.10 6 .2.2.8,8⎥ ⎦

= 0,0166 m = 16,6 mm •

Diameter luar pulli kecil, Dk1 : Dk1 = D1 + 2k = 65 + 2.4,5 = 74 mm



Diameter luar pulli besar Dk2 : Dk2 = D2 + 2k = 303,3 + 2.4,5 = 313,3 mm

•

Koefesien gesek sabuk, μ

μ = 0,54 −

42,6 152 + v

μ = 0,54 −

42,6 152 + 4,75

= 0,269 •

Panjang keliling sabuk-V,L: L = 2.C. +

L = 2.C. +

π

1 C ( D1 + D2 ) + ( D2 − D1 ) 2 − ( D2 − D1 ) 2 2 2 4.C

π 2

L = 2.560. +

( D1 + D2 ) +

π 2

1 ( D2 − D1 ) 2 4.C

(65 + 303,3) +

1 (303,3 − 65) 2 4.C

= 1723 mm berdasarkan nomor nominal sabuk-V di dapat : No 68 L= 1723 mm


- 40 –

PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM Tabel 4.2 Tabel nomor nominal sabuk

•

Jarak sumbu poros untuk ke dua pulli, C : b = 2.L - 3,14(D2 + D1) = 2.1727 – 3,14 (65 + 303,3) = 2297,54 mm C=

b + b 2 − 8( D2 − D1 ) 2 8

2297,54 + 2297,54 2 − 8(303,3 − 65) 2 C= 8 = 561,7 mm


- 41 –


Sudut kontak sabuk dan pulli,θ

θ = 180 o −

57.( Dp − dp ) C

θ = 180 o −

57.(303,3 − 45) 561,7

= 155,8 o

π

θ = 155,8o 180 θ = 2,717 •

Berdasarkan table koreksi didapatkan kθ kθ = 0,94.2,717 = 2,55

•

Gaya pada bagian yang kendor dan tegangan pada sabuk,F1 dan F2 2,3.log

F1 = μθ cos ecα F2

2,3.log

F1 = 0,269.2.55 cos ec 20 o F2

log

F1 1,92 = F2 2,3 F1 = log −1 0,835 F2 F1 = 6,83 F2

F1 = 6,83 F2

……………….(1)


- 42 –


- 43 –

T = (F1-F2).r T = Torsi pada poros = 1,922 Nm 1,922 =(F1-F2).0,0325 (F1-F2) = 1,922/0,0325 (F1-F2) = 59,14 ……………………….(2) kemudian subtitusikan persamaan (1) dan (2) sehingga : 6,83 F2 – F2 = 59,14 5,83 F2 = 59,14 F2 = 59,14/ 5,83 = 10,14 F1 = 6,83 F2 = 6,83 . 10,14 = 69,25 N •

Gaya tangesial efektif yang bekerja sepanjang lingkaran jarak bagi aluir puli, Fe : Fe = F1-F2 =69,25 – 10,14 = 59,11 N

•

Besarnya daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk, Po Po = Fe. v = 59,11.4,75 = 281,18 watt



- 44 –

Jumlah sabuk yang diperlukan N=

Pd Po .kθ

N=

282 281.0,94

=1,05 = 1 buah

4.3. Perhitungan Poros

Pada perancangan poros yang digunakan adalah poros adalah tempat untuk dudukan mata pisau berjalan dimana poros akan terbebani gaya sentrifugal dan beban dari sayuran. Untuk diperlukan perhitungkan secara seksama atas beban yang terjadi.yaitu : •

Berat pulli dipasang pada poros utama, Ws : Massa pulli m1 =1 kg Ws = m1.g = 1. 9,81 = 9,81 N

•

Besarnya gaya yang ditimbulkan pada poros utama FEY = F1+ F2 + WS = 69,25 + 10,24 + 9,81 = 89,29 N

•

Beban yang diterima oleh poros pada titik B, FBY : Massa daripada beban yang diberikan pada poros pada titik B, m = 10 kg FBY = m.g



- 45 –

= 10.9,81 = 98,1 N Perhitungan besarnya gaya - gaya yang diterima oleh poros utama untuk masingmasing titik pada arah beban searah sumbu Y : ∑ My= 0 -FBY.42 + FCY.84 – FDY .93 =0 84.FCY = 98,1.42 + 89,29.93 84 FCY = 12424,17 FCY = 147,9 ∑ Fy= 0 FA – FBY + FcY - FDY = 0 FAY = FBY + FDY -FCY = 89,29 + 98,1 – 147,9 = 39,49 N Perhitungan besarnya gaya lintang (Q) dan momen lentur (M) yang terjadi pada poros utama pada arah beban searah sumbu y : Jarak

Gaya lintang (Q) dan momen lentur (M)

0 ≤ x < 420

Q = 39,49 M = 39,49.420 = 16585,8 Nmm

420 ≤ x < 840

Q = 39,49 – 98,1 = -58,61 N



- 46 –

M = 39,49.840 – 98,1.(420) = - 8030,4 Nmm 840 ≤ x < 930

Q = 39,49 – 98,1 + 147,9 = 89,29 N M = 39,49.930 – 98,1.(510) + 147,9(90) = 0 Nmm

Dengan asumsi bahwa bahan poros yang digunakan tersebut dari bahan baja AISI 1040, maka diperoleh besarnya Sy: •

Kekuatan mengalah, Se = 42 kpsi = 42.103 psi = 42.103.6,894757 kN/m2 = 2,896.108 N/m2

Diameter poros dapat dihitung berdasarkan cara, seperti cara di bawah ini : •

Faktor koreksi keseluruhan untuk poros, n = 3,5 ⎡⎛ 32.n d = ⎢⎜⎜ 6 ⎣⎝ π .2,896.10 ⎡⎛ 32.n d = ⎢⎜⎜ 6 ⎣⎝ π .2,896.10

1

1 ⎤3 ⎞ ⎟⎟.( M 2 + T 2 ) 2 ⎥ ⎠ ⎦ 1

1 3 ⎤ ⎞ ⎟⎟.(16,56 2 + 8,8 2 )2 ⎥ ⎠ ⎦

d = 1,4.10-3 mm d = 13,22 mm Dari hasil perhitungan dengan cara tersebut didapat bahwa poros yang akan digunakan adalah poros yang sebesar yaitu 25 mm



FBY

- 47 –

FDY

FAY

FCY

89,29 N

39,49 N

-58,61 N

16585,8 Nmm

- 8030,4 Nmm

Gambar 4.1 Diagram gaya dan moment



- 48 –

4.4 Perhitungan Bantalan Gelinding

Berdasarkan pada data - data di bawah ini, maka kita dapat melakukan perhitungan terhadap bantalan yang digunakan pada mesin ini. Adapun data - data yang diperlukan dalam perhitungan bantalan adalah sebagai berikut : o Jumlah bantalan, n = 2 o Diameter poros utama, ds = 25 mm o Putaran poros n = 303,3 rpm o Beban bantalan, F = 10kg o Diamter bola bantalan, Da = 5 mm o Jumlah bola pada bantalan, Z = 9 buah o Jumlah baris pada bantalan, i = 1 o Sudut kontak nominal, α = 25o

Untuk menentukan faktor koreksi yang ditransmisikan, dapat dilihat pada table 4.3 dibawah ini : Tabel 4.3 Faktor koreksi


PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM Perhitungan bantalan • Beban rencana Fr : Fr = fc.F = 1,5.10 = 15 kg •

Beban dinamis spesifik, C: 2

C = f c .(i cos α ) 0,7 .Z 3 .Da1,8 2

C = 1,5.(1. cos 25) 0, 7 .9 3 .51,8

= 198,22 • Beban untuk beban radial, Pr

Untuk melakukan perhitungan beban untuk bantalan radial, terlebih dahulu perhatikan table 4.4 dibawah ini. Tabel 4.4 Faktor-faktor V, X,Y, dan Xo,Yo


- 49 –


- 50 –

Berdasarkan table 4.5 diatas, maka dapat dilakukan perhitungan beban untuk bantalan radial seperti berikut ini : Pr = X.V.Fr.Y.Fa = 0,56.1 15.1,45.10 = 121,8 • Faktor kecepatan 1

1

⎛ 33,3 ⎞ 3 ⎛ 33,3 ⎞ 3 fn = ⎜ ⎟ ⎟ fn = ⎜ ⎝ 2 ⎠ ⎝ n ⎠

= 2,6 • Faktor umur, fh :

fh = fn. (C/Pr) = 2,6 (198,22/121,8) = 4,23 • Umur nominal

Lh = 500.fh3 = 500. (4,23)3 =37924,05 jam

4.5 Perhitungan tegangan pada batang rangka

Karena penulis tidak memfokuskan pada pembahasan mengenai rangka secara terperinci, maka perhitungan hanya dilakukan pada salah satu bagian rangka saja dengan beranggapan :



Beban terbagi rata dan profil rangka berbentuk siku

•

Semua gaya yang bekerja dianggap vertikal

- 51 –

Bahan rangka yang digunakan dalam hal tarikan dan tekanan

3

y F

40

w (N) x L Fa = F/2

Fb = F/2

Diketahui dimensi siku 40 x 40 x 3 (mm), serta beban yang dipikul 37,6 kg. dari data diatas dapat dilakukan perhitungan . 1.

Beban yang dipikul oleh rangka

F

= mxg = 36,7 kg x 9,81 m/s2 = 360,072

2.

Gaya geser tegak maksimum Q (N)

Q

=

F 2

=

360,072 2

= 180,036 N UNIVERSITAS MERCU BUANA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI


- 52 –

Pada titik geser nol momen lentur maksimum adalah : M

M

=

F .L 12

=

360,072 x1 12

= 30,005 Nm 4.

Momen Inersia terhadap sumbu netral ( I )

lebar siku, b tinggi siku, h A1 = 0,3 x 3,7 = 1,11 cm2 Y1 = 0,3 + (3,7/2) = 2,15 cm A2 = 0,3 x 4 = 1,20 cm2 Y2 = (0,3/2) = 0,15 cm Y =

=

A1.Y 1 + A2.Y 2 A1 + A2

1,11.2,15 + 1,20.0,15 1,11 + 1,20

= 1,112 cm Ix =

bh 3 + Y2 .A 12

⎛ 0,3.3,7 3 2 = ⎜⎜ + (1,04 ) .1,11 ⎝ 12

= 2,467 + 1,115 = 3,582 cm4 = 3,582. 10-8 m4


⎞ ⎛ 4.0,33 2 ⎟⎟ + ⎜⎜ + (0,96 ) .1,20 ⎠ ⎝ 12

⎞ ⎟⎟ ⎠

PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM Iy =

=

- 53 –

bh 3 12

3,7.0,33 4.0,33 + 12 12

= 0,083 + 0,009 = 0,0173 cm4 = 1,73. 10-10 m4 karena Iy < Ix maka harga I yang dipilih adalah harga yang lebih kecil yaitu Iy 5.

Tegangan Lentur ( σ 1 )

Dimana jarak sumbu netral keelemen yang terjauh Y = 1,112.10-2

σ1 =

M .Y I

σ1 =

30,005.1,112 × 10 −2 1,73 × 10 −10

= 19,286.108 N/m2

6.

Moment Statis (S)

S =

∑Y A 1

1

= ( 1,04.10-2.3,7.10-2.3.10-3 ) + ( 0,96.10-2.4.10-2.3.10-3 ) = 1,154.10-6 + 1,152 10-6 = 2,306.10-6 m3



- 54 –

Tegangan geser maksimum yang terjadi pada sumbu netral (τ maks )

τ maks = ( Q.S )/( b.I ) ⎡180,036.2,306 × 10 −6 ⎤ = ⎢ −2 −10 ⎥ ⎣ 4 × 10 .1,73 × 10 ⎦

= 59,9.106 N/m2

4.6 Perhitungan las

Pada dalam proses pembuatan rangka pendukungnya menggunakan besi profil L. besi tersebut satu dengan yang lainnya dengan las listrik.penyambungan yang di lakukan ini adalah jenis sambungan las sudut ( fillet weld ). Pada proses ini, perubahan yang terjadi akibat panas yang timbul pada saat pengelasan listrik ini di abaikan.perhitungan hanya di lakukan untuk mendapatkan panjang las – an pada suatu sambungan rangka saja. Untuk melakukan perhitungan data data tersebut anatara lain: •

Tebal plat, t1 = 0,69Cm

•

Lebar plat, b p = 3,5Cm

•

Tegangan tarik maksimum yang di ijinkan Ft = 900 Kg/Cm2

•

Tegangan geser yang di ijinkan di ambil 75% dari tegangan tarik maksimum yang di ijinkan


PERANCANGAN MESIN PENCACAH SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS 60 KG / JAM Fs =

=

75 xFt 100

75 x900 100

= 675Kg/Cm2 •

Beban yang yang di tahan oleh plat,P1: P1 = b p .t p .Ft =3,5 x 0,69 x 900 = 2173,5 Kg

•

Panjang las l s : Pt = 2.t l .l s .Ft l=

l=

Pt 2 .t l .Ft

2173,5 2 .0,69.900

=2,5 cm Ujung las - an listrik pada awal dan akhir pengelasan ditambah 1,25 cm L = 2,5 + 1,25 = 3,75 cm


- 55 –


- 56 –

4.7 Perhitungan mata pisau

Untuk mengetahui besar kekuatan mata pisau digunakan bahan

SC 30 dengan

memiliki kekuatan tarik berdasarkan table 4.1 sehingga diperlukan berapa tebal mata pisau : •

Kekuatan tarik, σB : σB = 48 kg/mm2 = 470,88 N/mm2

•

Tegangan geser, τa :

σB

τa =

S f 1 .S f 2 48 6.2

τa =

= 4 kg/mm2 = 39,24.102 N/m2 •

Beban pada pencacahan sayuran sebesar 60 kg, sehingga untuk mengetahui ketebalan mata pisau adalah :

τa =

F A

4=

60 A

A=

60 4

A = 15 mm2



- 57 –

Untuk ketebalan pisau maka dirancang panjang pisau sebesar 15 cm maka tebal didapat sebesar : A = t. l t=

t=

A l

15 150

t = 0,1 mm Ketebalan minimum dari adalah 0,1 mm sedangkan pada pembuatan sebesar 5 mm dengan bahan SC 30



- 58 –

BAB V KESIMPULAN 1. Kesimpulan

Dari hasil perancangan dan pembuatan mesin pencacah, maka akan kita dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Secara keseluruhan hasil perancangan dan pembuatan mesin pencacah telah berhasil ini dibuktikan dengan melakukan pengujian dengan menghasilkan sayuran cacahan. 2. Rangka dapat menunjang beban sebesar 360 N atau 36,7 kg. Ini terbukti bahwa profil siku berdimensi 4 x 4 mempunyai tegangan geser sebesar 59.106 N/m2 3. Diameter poros utama sebesar 25 mm dengan beban 60 kg dapat menyalurkan daya sebesar 282 watt dengan bahan AISI 1040. 4. Daya motor sebesar 282 watt dengan putaran mesin 1400 rpm direduksi menjadi 303 rpm dengan menggunakan pully besar sebesar 303,3 mm dengan diameter pully kecil sebesar 65 mm.



- 59 –

5. Sabuk V yang digunakan adalah sabuk dengan type sabuk V – A No 68, dengan L = 1723 mm dengan jumlah 1 buah dapat menghubungkan daya sebesar 281,18 watt. 6. Bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding dengan diameter 25 mempunyai umur nominal 37924,05 jam. 7. Mata pisau yang digunakan adalah SC 30 dengan ketebalan sebesar 5 mm dapat mencacah sayuran menjadi ukuran 2,8 cm x 2,8 cm.

2. Saran

Untuk dapat mengefisiensikan pembuatan mesin pencacah sayuran, saran - saran ini dapat dipergunakan sebagai bahan pertimbangan untuk meningkatkan efisiensi dari mesin ini : 1. putaran pada poros atas sebaiknya ditingkatkan menjadi lebih besar, sehingga daya kapasitas lebih besar. 2. Jenis mata pisau dengan menggunakan bahan yang memiliki kekerasan lebih tinggi dan mempunyai tegangan geser yang besar pula..



DAFTAR PUSTAKA

1. Dietre, George. E. 1992. “ Metalurgi Mekanik “. Edisi ketiga Jilid 2. Jakarta : Erlangga. 2. Khurmi, R.S dan J. K. Gupta. 1982. “ Machine Design “. Edisi ketiga. New Delhi : Euarasia Publishing House Ltd. 3. Krutz, Gary W dkk.1994. “ Machine Design “ Society of Automotive Enggineers, inc. 4. Shigley, Joseph. E dan Larry D. Mitchell.1994. “ Perancangan Teknik Mesin “. Edisi kedua Jilid 2. Jakarta : Erlangga. 5. Shigley, Joseph Edward dan Charles R. Mischke. 1989. “ Mechanical Engineering “. Edisi kelima. Mc. Graw – Hill, Inc. 6. Singer, Ferdinan L. dan Andrew Pytell. 1985. “ Kekuatan Bahan “. Edisi ketiga. Terjemahan oleh Darwin Sebayang. Jakarta : Erlangga. 7. Sularso dan Kiyokatsu Suga. 1997. “ Dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin “. Jakarta : PT. Pradya Paramita. 8. Vlack, Lawrance H. Van. 1985. “ Ilmu dan Teknologi Bahan “. Edisi kelima. Jakarta : Erlangga.


TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA

Recommend Documents