![Perancangan Mesin Pres Genteng 2015 PDF [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/perancangan-mesin-pres-genteng-2015-pdf.jpg)
5 0 1 MB
PERANCANGAN MESIN PENGEPRES GENTENG
Laporan Kerja Praktek Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Kelulusan Mata Kuliah Kerja Praktek
Disusun oleh:
Nama
: Imam Mutaqin
Npm
: 11.16.1.0013
Fakultas
: Teknik
Prodi
: Teknik Mesin
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MAJALENGKA 2015
LEMBAR PENGESAHAN PERANCANGAN MESIN PRES GENTENG DI PABRIK GENTENG RAI KARYA
NAMA
: IMAM MUTAQIN
NPM
: 11.16.1.0013
FAKULTAS : TEKNIK PRODI
: TEKNIK MESIN
Menyetujui
Dosen Pembimbing
Ketua Prodi
YUDI SAMANTHA. ST., MT.
H. HARIS BUDIMAN. ST., M. Si.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan kasih sayang-Nya, sehingga penulis dapat menyusun laporan Kerja Praktek ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada: 1.
Ibu, ayah, kakak, dan adik tercinta yang selalu memberikan semangat dan do’a dalam melaksanakan dan menyusun laporan ini.
2.
Bapak Prof. Dr. Ir. H. Sutarman, M.Sc. selaku Rektor Universitas Majalengka.
3.
Bapak Dr. H. Riza M. Yunus, ST,. MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Majalengka.
4.
Bapak H. Haris Budiman ST,. M.Si. selaku Ketua Prodi Teknik Mesin Universitas Majalengka
5.
Bapak Yudi Samantha, ST., MT. selaku Dosen Pembimbing.
6.
Dosen-dosen Teknik Mesin khususnya, dan teman-teman serta semua pihak yang telah membantu dalam penulisan laporan ini.
7.
Bapak Pupung Purnama selaku Pimpinan PG. Rai Karya yang telah memberikan izin kepada penulis untuk melakukan kerja praktek di perusahaan Bapak.
8.
Bapak Encun selaku teknisi di PG. Rai Karya yang telah banyak membantu penulis dalam memecahkan permasalahan di lapangan.
9.
Bapak Winanda. yang juga telah memberikan informasi dan bantuanya selama penulis melaksanakan kerja praktek ini.
10. Seluruh Staff dan pegawai PG. Rai Karya.
Saya menyadari dalam penulisan laporan ini banyak kekurangan dan masih jauh dari sempurna. Hal ini tidak kurang dari keterbatasan yang ada pada saya. Dengan demikian saya mengharapkan kepada semua pihak, terutama kepada para dosen agar dapat menilai, dan dapat memperbaiki kesalahan saya yang akhirnya saya bisa lebih baik lagi dalam menulis laporan, dan juga semoga laporan Kerja Praktek ini bisa bermanfaat, khususnya bagi saya dan umumnya bagi kemajuan kita semua.
Majalengka, Maret 2015
Penulis
DAFFTAR ISI
KATA PENGANTAR ..................................................................................... i DAFTAR ISI .................................................................................................... iii DAFTAR TABEL ............................................................................................ vi DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vii DAFTAR RUMUS .......................................................................................... viiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2 Tujuan Kerja Praktek .................................................................... 2 1.3 Metodologi Pengumpulan Data ..................................................... 2 1.4 Rumusan Masalah ......................................................................... 3 1.5 Batasan Masalah ............................................................................ 3 1.6 Waktu dan Tempat Kerja Praktek ................................................. 3 1.7 Sistematika pembahasan ............................................................... 3 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Perancangan ................................................................ 5 2.2 Sistem Mekanik ............................................................................. 6 2.3 Pemilihan Bahan Teknik ............................................................... 6 2.4 Motor Listrik ................................................................................. 8
2.5 Transmisi (roda gigi, pulley, sabuk-V).......................................... 10 2.6 Poros .............................................................................................. 24 2.7 Ulir ................................................................................................ 27 2.8 Tinjauan Perusahan ....................................................................... 28 BAB III METODE PERANCANGAN 3.1 Diagran Alir Proses Perancangan .................................................. 31 3.2 Pernyataan Kebutuhan................................................................... 34 3.3 Analisis Kebutuhan ....................................................................... 34 3.4 Pertimbangan Perancangan ........................................................... 35 3.5 Tuntunan Perancangan .................................................................. 36 3.6 Pernyataan Kontruksi .................................................................... 43 3.7 Motor Listrik ................................................................................. 43 3.8 Transmisi ....................................................................................... 44 3.9 Ulir Penekan .................................................................................. 44 3.10Gambar …………………….…………………………………….45 BAB IV ANALISIS DATA 4.1 Kjian Singkat Produk .................................................................... 46 4.2 Tuntunan Alat/Mesin Dari Sisi Pengguna ..................................... 47 4.3 Analisis Metodologi Mesin ........................................................... 48 4.4 Prinsip Kerja Mesin Pres Genteng ................................................ 51 4.5 Kontruksi Rangka .......................................................................... 52 4.6 Perbandingan ................................................................................. 52
BAB V PEMBAHASAN 5.1 Perhitungan Daya .......................................................................... 53 5.2 Perhitungan Transmisi................................................................... 53 5.3 Perhitingan Diameter Poros .......................................................... 56 5.4 Perhitungan Diameter Ulir Penekan .............................................. 59 5.5 Analisis Ekonomi .......................................................................... 60 BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan.................................................................................... 64 6.2 Saran .............................................................................................. 65 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Gambar Roda Gigi Hypoid
Gambar Roda Gigi Pinion
Gambar Roda Gigi Poros Berulir
Tabel Kontruksi Umum Material
DAFTAR TABEL
2.1 Tabel Penggolongan Bahan Poros ............................................................ 25 3.1 Tabel Tuntunan Perancangan .................................................................... 39 3.2 Tabel Matrik Morfologi Mesin ................................................................. 41 3.3 Tabel Komponen Mesin ............................................................................ 42 4.1 Tabel Spesifikasi Mesin ............................................................................ 49
DAFTAR GAMBAR
2.1 Gambar Klasifikasi Bahan Teknik ............................................................ 6 2.2 Gambar Klasifikasi Jenis Motor Listrik .................................................... 8 2.3 Gambar Perpindahan Oleh Dua Buah Roda ............................................. 10 2.4 Gambar Perpindahan Oleh Sabuk atau Rantai .......................................... 11 2.5 Gambar Roda Gigi Lurus .......................................................................... 13 2.6 Gambar Roda Gigi Miring ........................................................................ 13 2.7 Gambar Roda Gigi Miring Ganda ............................................................. 14 2.8 Gambar Roda Gigi Dalam ........................................................................ 14 2.9 Gambar Pinion dan Batang Bergigi .......................................................... 15 2.10 Gambar Roda Gigi Kerucut Lurus ........................................................... 16 2.11 Gambar Roda Gigi Kerucut Spiral ........................................................... 16 2.12 Gambar Roda Gigi Permukaan ................................................................ 17 2.13 Gambar Roda Gigi Miring Bersilang ....................................................... 17 2.14 Gambar Roda Gigi Cacing silindris ......................................................... 18 2.15 Gambar Roda Gigi Cacing Globoid ......................................................... 18 2.16 Gambar Roda Gigi Hipoid ....................................................................... 19 2.17 Gambar Penampang Sabuk V .................................................................. 21 2.18 Gambar Struktur Organisasi Pabrik Genteng Rai Karya ......................... 29 3.1 Gambar Diagram Alir Proses Perancangan .............................................. 31 3.2 Gambar Diagram Alir Perhitungan ........................................................... 32
3.3 Gambar Kontruksi Mesin .......................................................................... 43 3.4 Gambar Mesin Pres Genteng .................................................................... 45 4.1 Gambar Prinsip Kerja Mesin .................................................................... 51
DAFTAR RUMUS
RUMUS 1 Menghitung torsi daya mesin ......................................................... 9 RUMUS 2 Menghitung daya mesin ................................................................. 9 RUMUS 3 Menghitung jumlah gigi ................................................................. 19 RUMUS 4 Menghitung perbandingan reduksi dari motor ke roda gigi .......... 19 RUMUS 5 Menghitung perbandingan reduksi dari motor ke pulley ............... 19 RUMUS 6 Menghitung diameter pulley .......................................................... 21 RUMUS 7 Menghitung sabuk-V ..................................................................... 22 RUMUS 8 Menghitung momen rencana (T1) pada sabuk-V .......................... 23 RUMUS 9 Menghitung momen rencana (T2) pada sabuk-V .......................... 23 RUMUS 10 Menghitung tegangan geser yang diizinkan pada sabuk-V ......... 23 RUMUS 11 Menghitung kecepatan sabuk ....................................................... 23 RUMUS 12 Menghitung poros ........................................................................ 26 RUMUS 13 Menghitung momen rencana pada poros ..................................... 26 RUMUS 14 Menghitung tegangan geser yang diizinkan pada poros .............. 26 RUMUS 15 Menghitung diameter poros ......................................................... 27 RUMUS 16 Menghitung diameter poros berulir ............................................. 27
RUMUS 17 Menghitung luas penampang ....................................................... 27 RUMUS 18 Menghitung diameter poros berulir ............................................. 28 RUMUS 19 Menghitung torsi poros berulir .................................................... 28
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Semakin majunya ilmu pengetahuan dan teknologi yang tentunya seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, khususnya di negara Indonesia. Hal ini membangkitkan semangat manusia untuk bekerja keras memenuhi kebutuhan hidup. Papan adalah salah satu kebutuhan pokok yang layak dipenuhi oleh setiap manusia. Dalam hal ini, genteng adalah salah satu komponen penting yang harus dipenuhi dan semakin banyak dibutuhkan seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk. Alat pengepres genteng yang banyak dijumpai pada umumnya masih menggunakan tenaga manusia. Hal ini menyebabkan produk genteng yang dihasilkan masih terbatas, sehingga kebutuhan genteng masyarakat belum bisa terpenuhi. Dari hasil pencermatan di atas, maka akan dibuat suatu terobosan baru yaitu sebuah alat pengepres genteng dengan menggunakan motor listrik. Alat pengepres genteng yang akan dirancang ini berbeda dengan alat pengepres pada umumnya. Alat pengepres yang dirancang dengan menggunakan motor listrik sebagai penggerak utamanya, sehingga alat ini disebut sebagai mesin pengepres genteng. Mesin pengepres genteng ini mempunyai ukuran yang lebih kecil dan berat yang lebih ringan.
1.2 Tujuan Kerja Praktek Maksud dari kerja peraktek ini mahasiswa diharapkan mampu melihat, mengamati, memahami, mengimplementasikan, dan membandingkan operasi dengan proses produksi yang dijalankan di perusahaan serta dapat memecahkan suatu permasalahan yang ada di tempat pelaksanakan kerja praktek. Adapun tujuan kerja praktek ini adalah sebagai berikut : a. Mampu membuat sistem pengepresan yang dapat berfungsi dengan baik. b. Mampu membuat rangkaian transmisi pada mesin pengepres genteng.
1.3 Metodologi Pengumpulan Data Proses pengumpulan data dilakukan untuk melengkapi dan mendukung kerja praktek ini, adalah sebagai berikut : Pengumpulan data di lapangan: a. Observasi, yaitu pengumpulan data dengan pengamatan terhadap objek kajian
secara
sistematis
untuk
mengetahui
penelitian
yang telah
direncanakan secara langsung. b. Interview, yaitu pengumpulan data dengan cara mengadakan tanya jawab secara langsung dengan karyawan dan teknisi pabrik. c. Studi, litelatur, yaitu pengumpulan data dengan cara membaca dari sumber referensi buku – buku representatif maupun internet.
1.4 Rumusan Masalah Dari latar belakang di atas diperoleh rumusan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimanakah ulir penekan pada mesin pres genteng ? 2. Bagaimanakah sistem transmisi yang meliputi roda gigi, pulley, dan sabuk-V pada mesin pres genteng? 3. Bagaimanakah cara menentukan diameter poros pada mesin pres genteng ? 4. Bagaimana menentukan daya motor listrik pada mesin pres genteng ?
1.5 Batasan Masalah Pada proses pembuatan mesin pengepres genteng ini dikhususkan pada proses perancangannya saja. Proses perancangan hanya meliputi perancangan sistem transmisi pada roda gigi, dan perancangan pulley.
1.6 Waktu dan Tempat Kerja Peraktek a. Jadwal pelaksanaan kerja prakek Jadwal pelaksanaan kerja praktek dilaksanakan dari bulan September 2014 – Januari 2015 b. Tempat kerja praktek Tempat kerja praktek bertempat di Pabrik Genteng Rai Karya, Jatiwangi Majalengka.
1.7 Sistematika Pembahasan Dalam penulisan laporan kerja praktek ini penulis menyusun dalam berbagai bab, dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN Latar belakang kerja praktek, tujuan kerja praktek, metodologi pengumpulan data, waktu dan tempat kerja praktek, batasan masalah, sistematika pembahasan. BAB II LANDASAN TEORI Sejarah perusahaan, landasan teori yang berkaitan dengan analisa terhadap objek kajian. BAB III METODE Digram alir suatu proses perancangan mesin pengepres genteng. BAB IV ANALISIS DATA Data–data teknis dari mesin pengepres genteng bertenaga listik. BAB V PEMBAHASAN Perhitungan analisa yang dikaji. BAB VI PENUTUP Kesimpulan dan saran yang diperoleh dari pembahasan perancangan mesin pengepres genteng dengan motor listrik.
BAB II TEORI DASAR
2.1 Pengertian Perancangan Perancangan adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian dalam proses pembuatan produk. Tahap perancangan tersebut dibuat keputusan-keputusan penting
yang
mempengaruhi
kegiatan-kegiatan
lain
yang
menyusulnya
(Dharmawan, 1999: 1). Sebelum sebuah produk dibuat terlebih dahulu dilakukan proses perancangan yang nantinya menghasilkan sebuah gambar skets atau gambar sederhana dari produk yang akan dibuat. Gambar skets yang telah dibuat kemudian digambar kembali dengan aturan gambar sehingga dapat dimengerti oleh semua orang yang ikut terlibat dalam proses pembuatan produk tersebut. Gambar hasil perancangan adalah hasil akhir dari proses perancangan dan sebuah produk dibuat setelah dibuat gambar-gambar rancangannya dalam hal ini gambar kerja. Perancangan dan pembuatan produk adalah dua kegiatan yang penting, artinya rancangan hasil kerja perancang tidak ada gunanya jika rancangan tersebut tidak dibuat, sebaliknya pembuat tidak dapat merealisasikan benda teknik tanpa terlebih dahulu dibuat gambar rancangannya (Dharmawan, 1999:2). Mengenai gambar rancangan yang akan dikerjakan oleh pihak produksi berupa gambar dua dimensi yang dicetak pada kertas dengan aturan dan standar gambar kerja yang ada.
2.2 Sistem Mekanik Sistem mekanik mesin pengepres genteng ini menggunakan sistem pres. Pengepresan terjadi karena adanya gerak putar roda gigi yang akan menggerakan poros berulir baik bergerak naik maupun turun. Karena poros berulir terhubung dengan cetakan bagian atas maka cetakan akan ikut bergerak jika poros juga bergerak.
2.3 Pemilihan material teknik Dalam perancangan elemen mesin ada beberapa aspek yang perlu diperhatikan, salah satunya adalah pemilihan jenis material yang akan digunakan, sebab pemilihan material tersebut akan berpengaruh pada kekuatan elemen dan umur mesin tersebut. Klasifikasi material teknik menurut Beumer (1985:9) dapat dilihat pada Gambar 2.1. Klasifikasi material Teknik.
Bahan Teknik
Besi Tempa
Logam
Non Logam
Ferro
Non Ferro
Baja
Besi Tuang
Gambar 2.1. Klasifikasi Material Teknik
Ada beberapa aspek yang menjadi bahan pertimbangan seperti yang diungkapkan oleh Amstead (1995:15). Dalam pemilihan bahan antara lain: a. Pertimbangan Sifat, meliputi: 1) Kekuatan 2) Kekerasan 3) Elastisitas 4) Keuletan 5) Daya tahan terhadap panas 6) Muai panas 7) Sifat kelistrikan 8) Berat jenis 9) Sifat kemagnetan 10) Daya tahan fatik 11) Daya tahan mulur 12) Sifat mampu dukung 13) Kondukivitas panas b. Pertimbangan Ekonomi, antara lain: 1) Ketersediaan barang 2) Waktu perngerjaan 3) Biaya pengerjaan 4) Biaya penyambungan 5) Biaya pemesinan 6) Harga bahan c. Pertimbangan Fabrikasi, meliputi:
1) Mampu cetak 2) Mampu mesin 3) Mampu tempa 4) Mampu tuang 5) Kemudahan sambungan las 6) Perlakuan panas
2.4 Motor Listrik Motor listrik merupakan suatu peralatan listrik yang berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi mekanis (Berahim, 1994: 3). Berdasarkan input arus, motor listrik dibagi menjadi dua jenis yaitu motor arus searah (AC) dan motor arus bolak-balik (DC). Motor listrik dapat lagi dikategorikan menjadi berbagai jenis berdasarkan konstruksi dan mekanisme operasi. Lihat gambar 2.2. MOTOR LISTRIK Motor Arus BolakBalik (AC)
Motor Arus Searah (DC)
Sinkron
Induksi
Tiga Fase
Satu Fase
Separately Excited
Seri
Self Excited
Campuran
Gambar 2.2. Klasifikasi Jenis Motor Listrik.
Shunt
Mekanisme kerja seluruh jenis motor secara umum adalah sama, yaitu arus listrik menghasilkan medan magnet akan memberikan gaya. Gaya tersebut akan menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan. Jenis motor listrik yang digunakan pada mesin pres genteng ini yaitu motor listrik jenis motor induksi satu fasa. Konstruksi dari motor induksi terdiri dari stator merupakan bagian motor yang diam, rotor merupakan bagian motor yang berputar, celah udara merupakan ruangan antara stator dan rotor. Untuk menghitung daya mesin, maka harus menghitung torsinya dulu : Untuk menghitung torsi : T = F x R ........................................................................................ (1) T : Torsi F : Gaya R : Jari-jari poros berulir Untuk menghitung daya motor (P)
..................................................................................... (2)
2.5 Transmisi Transmisi pada umumnya dimaksudkan adalah sebagai suatu mekanisme yang dipergunakan untuk memindahkan gerakan elemen mesin yang satu ke gerakan elemen mesin yang selanjutnya. Secara garis besar transmisi putar dapat di bagi atas : a. Transmisi langsung dimana sebuah piringan atau roda pada poros yang satu dapat menggerakkan roda yang serupa pada poros kedua melalui kontak langsung. Dalam kategori ini termasuk roda gesek dan roda gigi, seperti terlihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3. Perpindahan oleh dua buah roda.
b.
Transmisi tidak langsung, perpindahan di mana suatu elemen sebagai penghubung antara sabuk atau rantai menggerakkan poros kedua. Transmisi jenis ini digunakan bilamana jarak antara kedua poros cukup besar, sebab kalau di terapkan perpindahan langsung, roda akan menjadi tidak praktis besarnya, seperti yang terlihat pada gambar 2.4.
Gambar 2.4. Perpindahan oleh sabuk atau rantai.
Pada roda gesek dan sabuk, yang memindahkan gerakan poros yang satu ke poros yang lain ialah gaya gesek. Keuntungannya ialah jika ada beban lebih akan terjadi slip, jadi gaya tersebut agak bekerja seperti kopling slip, karena sabuk bersifat elastic maka dapat meredam tumbukan dan getaran. Kerugiannya ialah jumlah putaran poros yang digerakkan tidak seluruhnya dapat di tentukan karena slip. Pada roda gigi, rantai dan sabuk bergigi mempunyai sistem gigi sehingga gerakan menjadi dipaksakan atau tanpa terjadi slip. Dalam suatu sistem transmisi, roda gigi merupakan elemen yang paling banyak diterapkan karena cocok untuk memindahkan daya yang sangat besar pada kecepatan putaran tingi. Namun roda gigi memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam pembuatan, pemasangan dan pemeliharaan.
2.5.1
Roda Gigi Roda yang terbuat dari besi yang mempunyai gerigi pada permukaannya.
Bentuk gigi dibuat sedemikian rupa hingga dapat bekerja secara berpasangan dan
setiap pasangan terdapat sebuah roda gigi yang menggerakkan (driving gear) dan sebuah roda gigi yang digerakkan (driven gear).
2.5.1
Klasifikasi Roda Gigi Menurut letak poros, arah putaran dan bentuk jalur gigi, roda gigi
diklasifikasikan menjadi tiga yaitu :
1. Roda Gigi Dengan Poros Sejajar. Adalah roda gigi di mana giginya berjajar pada dua bidang silinder (jarak bagi lingkaran), kedua bidang tersebut bersinggungan dan yang satu menggelinding pada yang lain dengan sumbu yang tetap sejajar.
a. Roda Gigi Lurus. Merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar poros. Pembuatannya paling mudah, tetapi menghasilkan gaya aksial sehingga cocok di pilih untuk gaya keliling besar. Namun memiliki sifak bising pada putaran tinggi. Dapat di lihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5. Roda gigi lurus.
b. Roda Gigi Miring. Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada jarak bagi lingkar. Pada roda gigi miring, jumlah pasangan gigi saling membuat perbandingan kontak yang lebih besar dari pada roda gigi lurus, sehingga pemindahan putaran dapat berlangsung dengan halus, sangat cocok untuk mentransmisikan putaran tinggi dan beban besar. Roda gigi miring memerlukan kotak roda gigi yang lebih kokoh, karena jalur gigi yang berbentuk ulir tersebut menimbulkan gaya reaksi yang sejajar dengan poros, seperti yang terlihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6. Roda gigi miring.
c. Roda Gigi Miring Ganda. Mempunyai jalur gigi yang membentuk ulir pada jarak bagi lingkar yang lebih luas dari pada gigi lurus. Roda gigi ini dapat memindahkan perbandingan reduksi, kecepatan keliling dan daya yang besar, tetapi pembuatannya agak sukar, seperti terlihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7. Roda gigi miring ganda.
d.
Roda Gigi Dalam. Dipakai jika diinginkan alat transmisi dengan ukuran kecil, dengan
perbandingan reduksi besar karena pinyon terletak di dalam roda gigi. Baik untuk mentransmisikan putaran dengan ruduksi yang besar, seperti pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Roda gigi dalam.
e. Pinyon dan Batang Bergigi. Pasangan antara batang bergigi dan pinyon di gunakan untuk merubah gerakan putaran menjadi gerak lurus atau sebaliknya gerak lurus menjadi gerak putar, seperti pada gambar 2.9.
Gambar 2.9. Pinyon dan batang bergigi.
2
Roda Gigi Dengan Sumbu Berpotongan. Bentuk dasarnya adalah dua buah kerucut dengan puncak gabungan yang
saling menyinggung menuru sebuah garis lurus. a. Roda Gigi Kerucut Lurus. Roda gigi kerucut lurus dengan gigi lurus adalah yang paling banyak di buat dan paling sering digunakan tetapi sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil. Konstruksi tidak memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua ujung poros – porosnya, seperti pada gambar 2.10.
Gambar 2.10. Roda gigi kerucut lurus.
b. Roda Gigi Kerucut Spiral. Mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar dari pada roda gigi kerucut lurus, sehingga dapat meneruskan putaran tinggi dan beban besar. Sudut poros roda gigi kerucut spiral biasanya di buat 90 Derajat, seperti pada gambar 2.11.
Gambar 2.11. Roda gigi kerucut spiral.
c. Roda Gigi Permukaan. Cocok untuk memindahkan daya besar, namun berisik pada putaran tinggi karena perbandingan kontaknya yang kecil, lihat gambar 2.12.
Gambar 2.12. Roda gigi permukaan
3
Roda Gigi Poros Bersilang. Bentuk dasarnya ialah dua buah silinder atau kerucut yang letak porosnya
saling bersilangan satu sama lain. a. Roda Gigi Miring Silang.
Roda gigi miring silang mempunyai perbandingan bidang kontak yang besar sehingga cocok mentransmisikan putaran tinggi, lihat pada gambar 2.13.
Gambar 2.13. Roda gigi miring bersilang.
b. Roda Gigi Cacing Silindris. Dapat meneruskan putaran dengan perbandingan reduksi yang besar namun berisik pada putaran tinggi, lihat pada gambar 2.14.
Gambar 2.14. Roda gigi cacing silindris.
c. Roda Gigi Cacing Globoid. Dapat meneruskan putaran dengan perbandingan reduksi yang besar dan mampu mentransmisikan daya yang lebih besar bila di bandingkan dengan roda gigi cacing silindris karena roda gigi cacing globoid mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, seperti pada gambar 2.15.
Gamabar 2.15. Roda gigi cacing globoid.
d. Roda Gigi Hipoid. Mempunyai jalur gigi yang berbentuk spiral pada bidang kerucut yang sumbunya bersilang dan pemindahan daya pada permukaan gigi berlangsung secara meluncur dan menggelinding, lihat pada gambar 2.16.
Gambar 2.16. Roda gigi hipoid.
Untuk mencari jumlah gigi pada roda gigi maka digunakan rumus sebagai berikut :
........................................................................................... (3) Perbandingan reduksi (i) dari motor listrik ke roda gigi adalah sebagai berikut : Dp n1 i i ..................................................................................... (4) n2 dp
Perbandingan reduksi (i) dari motor listrik ke pulley pengepres genteng adalah sebagai berikut : Dp n1 i i n2 dp
...................................................................................... (5)
Dimana : n1 : putaran poros awal n2 : putaran poros akhir Z : jumlah gigi
2.5.2
Pulley Pulley adalah suatu alat mekanis yang digunakan sebagai sabuk untuk
menjalankan sesuatu kekuatan alur yang berfungsi menghantarkan suatu daya.Pulley dapat dibagi dalam beberapa jenis diantaranya 1.
Sheaves/V-Pulley Paling sering digunakan untuk transmisi, produk ini digerakkan oleh V-
Belt.karena kemudahannya dan dapat diandalkan. 2.
Variable Speed Pulley Perangkat yang digunakan untuk mengontrol kecepatan mesin. Berbagai
proses industri seperti jalur perakitan harus bekerja pada kecepatan yang berbeda untuk produk yang berbeda. Dimana kondisi memproses kebutuhan penyetelan aliran dari pompa atau kipas, memvariasikan kecepatan dari drive mungkin menghemat energi dibandingkan dengan teknik lain untuk kontrol aliran. Pulley dapat digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros satu ke poros yang lain melalui sistem transmisi penggerak berupa flat belt, V-belt atau circular belt.
Perhitungan pada diameter pulley :
n1 xd1 n2 xd 2 ......................................................................................... (6)
2.5.3
Sabuk-V Sabuk-V merupakan sabuk yang tidak berujung dan diperkuat dengan
penguat tenunan dan tali. Sabuk-V terbuat dari karet dan bentuk penampangnya berupa trapesium. Bahan yang digunakan untuk membuat inti sabuk itu sendiri adalah terbuat dari tenunan tetoron. Penampang puli yang digunakan berpasangan dengan sabuk juga harus berpenampang trapesium juga. Puli merupakan elemen penerus putaran yang diputar oleh sabuk penggerak. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar (Sularso, 1997:163). Gaya gesekan yang terjadi juga bertambah karena bentuk bajinya yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Adapun bentuk konstruksi macam-macam penampang sabuk-V yang umum dipakai terlihat pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17. Penampang Sabuk-V
Pemilihan penampang sabuk-V yang cocok ditentukan atas dasar daya rencana dan putaran poros penggerak. Daya rencananya sendiri dapat diketahui dengan mengalihkan daya yang akan diteruskan dengan faktor koreksi yang ada. Lazimnya sabuk tipe-V dinyatakan panjang kelilingnya dalam ukuran inchi. Jarak antar sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai dua kali diameter puli besar (Sularso, 1997:166). Sudut lilit atau sudut kontak dari sabuk pada alur puli penggerak harus diusahakan sebesar mungkin untuk mengurangi selip antara sabuk dan puli dan memperbesar panjang kontaknya.
Transmisi sabuk dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu sabuk rata, sabuk dengan penampang trapesium, dan sabuk dengan gigi. Sebagian besar ransmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah pemakaiannya dan harganya yang murah. Kelemahan dari sabuk-V yaitu transmisi sabuk dapat memungkinkan untuk terjadinya slip. Oleh karena itu, maka perencanaan sabuk-V perlu dilakukan untuk memperhitungkan jenis sabuk yang digunakan dan panjang sabuk yang akan digunakan.
Perhitungan yang digunakan dalam sabuk-V adalah :
a. Daya rencana (Pd)
Pd fc P ........................................................................... (7) Dimana: P : Daya
Fc : Faktor koreksi Pd : Daya rencana b. Momen rencana pada sabuk-V (T1,T2) T1 g 10 5 (
T2 g 10 5 (
Pd ) .............................................................. (8) n1
Pd ) ................................................................ (9) n2
Dimana : g : gaya gravitasi Pd : Daya Rencana n1 : Putaran Penggerak n2 : Putaran yang digerakan c. Tenaga geser yang dizinkan ( a ) adalah
a
B ( Sf1 Sf 2 )
...................................................................... (10)
d. Kecepatan sabuk (v) v
d p n1 60 1000
........................................................................ (11)
2.6 Poros Poros merupakan elemen mesin yang berbentuk batang dan pada umumnya berpenampang lingkaran, berfungsi memindahkan putaran atau mendukung suatu beban dengan suatu atau tanpa meneruskan daya. Dilihat dari fungsinya poros dibedakan atas: 1. Poros dukung 2. Poros transmisi 3. Gabungan poros dukung dan transmisi
Pada mesin pres genteng ini menggunakan poros transmisi. Hal-hal penting dalam merencanakan poros antara lain: a. Kekuatan poros Suatu poros mengalami beban puntir, beban lentur, beban tarik, dan beban tekan. Kelelahan tumbukan atau konsentrasi tegangan pada poros dan alur pasak, harus diperhatikan. b. Kekakuan poros Sebuah poros dengan kekuatan yang cukup jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar dapat berakibat ketidak telitian pada mesin pengepres genteng atau getaran dan suara pada reduser. c. Putaran kritis Bila putaran suau mesin dinaikkan maka pada suau harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis.
Hal ini erjadi pada poros dan dapat mengakibakan kerusakan pada poros dan bagian-bagian yang lainnya. Poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari pada putaran kritisnya. d. Korosi Poros pada mesin pengepres genteng ini harus sering dilumasi menggunakan minyak pelumas sehingga tidak akan mudah korosi. e. Material poros Mesin pengepres genteng ini menggunakan poros dengan material aluminium. Adapun penggolongannya dapat dilihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1. Penggolongan Poros Golongan Baja lunak
Kadar C (%) -0,15
Baja liat
0,2-0,3
Baja agak keras
0,3-0,5
Baja keras
0,5-0,8
Baja sangat keras
0,8-1,2
(Sularso, 1997 : 4).
Poros yang umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi, dan rantai akan mendapatkan beban puntir dan lentur sehingga pada permukaan poros
akan mengalami tegangan geser (Sularso 1997: 17). Perhitungan yang digunakan dalam merancang poros utama yang mengalami beban puntir dan beban lentur. Perhitungan yang digunakan dalam merancang poros antara lain: a. Pd f c P (kW ) .................................................................. (12)
Dimana: Pd
: Daya rencana
fc
: Faktor koreksi
P
: Daya nominal
a. Peritungan untuk momen rencana pada poros :
T 9,74 10 5
Pd ...................................................................... (13) n1
Dimana: T
: Momen rencana
n1
: Putaran poros
b. Perhitungan tegangan geser yang diizinkan pada poros :
a B Sf1 Sf 2 .................................................................... (14) Dimana:
a
: Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm2)
B
: Kekuatan tarik
Sf1
: Faktor
keamanan
Sf2
: Pengaruh-pengaruh
c. Perhitungan diameter pada poros : 5,1 d s K t CbT a
1
3
.................................................................... (15)
Dimana: Kt
: Faktor koreksi
Cb
: Faktor karena beban lentur
2.7 Ulir Penekan pada dasarnya, guna ulir adalah sebagai pengikat, pengantar atau penggerak bentuknya bermacam-macam, misalnya berbentuk segitiga tiga, segi empat, trapesium dan lain-lain. Dalam perancangan ini ulir digunakan untuk menekan cetakan kebawah ataupun menarik cetakan ke atas. Material : St. 42 W
: 22,5 kg
Dari data diatas maka dapat dihitung diameter poros berulir yaitu dengan cara:
.............................................................................. (16) ....................................................................... (17)
A : luas Penampang W : Beban Perhitungan untuk diameter poros berulir :
............................................................................................... (18) D : diameter Untuk torsinya (T) adalah: ................................................................................................. (19)
2.8 Tinjauan Perusahaan 2.8.1
Struktur Organisasi Perusahaan Struktur organisasi menggambarkan tentang wewenang dan tanggung jawab
dari setiap bagian untuk menjalankan kerja sama antar individu untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan. Adapun struktur organisasi Pabrik Genteng Rai Karya adalah sebagai berikut: 1. Pemilik Pabrik 2. Kepala Produksi 3. Kepala Bagian Teknik 4. Mandor 5. Karyawan
Untuk lebih jelas mengenai struktur organisasi Pabrik Genteng Rai Karya digambarkan dalam bentuk bagan berikut :
Gambar 2.18. Struktur Organisasi Pabrik Genteng Rai Karya
2.8.2
Uraian Jabatan Setiap jabatan yang ada di Pabrik Genteng Rai Karya mempunyai
kewajiban (job desk) sebagai berikut: 1. Pimpinan Pabrik Bertanggung jawab atas seluruh bagian/ fungsional perusahaan. Mengatur dan berwenang atas operasional perusahaan. Memimpin dan mengelola intern perusahaan. 2. Kabag Produksi Bertanggung jawab pada seluruh produksi genteng. 3. Kabag Teknik Bertanggung jawab dalam memperbaiki kerusakan alat pada produksi genteng. 4. Mandor Memimpin atas produksi dan mengawasi kegiatan opersional pabrik. 5. Karyawan Menjalankan proses produksi genteng.
BAB III METODE PERANCANGAN
3.1 Diagram Alir Proses Perancangan Diagram alir adalah suatu gambaran utama yang dipergunakan untuk dasar dalam bertindak. Seperti halnya pada perancangan ini diperlukan suatu diagram alir yang bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaan proses perancangan. Diagram alir proses perancangan secara umum digambarkan sebagai berikut:
Start
Kebutuhan
Analisis masalah Dan Spesifikasi masalah
Pernyataan masalah
A
A
NO
Perancangan konsep
Sket terpilih
YES
Pemodelan
D
NO
Analisis teknik YES
Gambar
Finish
Gambar 3.1. Diagram Alir Proses Perancangan Mesin Pengepres Genteng
Perancangan pada mesin pengepres genteng ini mempunyai perhitungan yang dapat digambarkan seperti diagram alir dibawah ini.
D
Start
perhitungan daya mesin (P)
Perhitungan transmisi (roda gigi, pulley, dan sabuk V)
Prhitungan poros roda gigi (ds)
Perhitungan diameter ulir penekan (D)
Finish
Gambar 3.2. Diagram alir perhitungan proses perancangan mesin pengepres genteng
3.2 Pernyataan Kebutuhan Dari hasil survey maka dibutuhkan mesin pengepres genteng yang tidak membutuhkan tenaga manusia yang besar, memiliki dimensi yang lebih kecil dibandingkan dengan mesin yang sudah ada. Tetap menggunakan material logam agar lebih kokoh dan lebih awet. Mesin pres genteng ini harus mudah dalam pengoperasiannya dan perawatan yang tidak terlalu rumit.
3.3 Analisis Kebutuhan 1. Standar Penampilan Mesin pengepres genteng ini mempunyai konstruksi yang mudah dalam pengoperasiannya bagi pengguna. Dasar yang dipakai adalah produk serupa yang telah dimodifikasi dari alat/mesin yang sudah ada di pasaran. Sistem kerja mesin menggunakan penggerak motor listrik. Proses pengepresan menggunakan tenaga motor listrik dan tidak menggunakan tenaga yang besar. Karena menggunakan oli sebagai pelumas maka diberi warna hitam agar tidak terlihat terlalu kotor saat berproduksi, selain itu warna hitam memberi kesan yang kokoh pada produk. 2. Target Keunggulan Produk. Sasaran keunggulan yang ingin dicapai dari mesin pengepres genteng ini adalah : a. Bahan baku mudah dicari. b. Tidak memerlukan tenaga yang besar karena menggunakan motor listrik untuk mengepres.
c. Pengoperasian mesin mudah, pertama tekan saklar ON CW untuk menghidupkan mesin kemudian tekan saklar ON CCW dan saklar otomatis untuk menurunkan atau menaikan cetakan. Dengan menggunakan limit switch maka tinggi dan rendah pengepresan dapat diatur. d. Selain itu masih ada tombol otomatis untuk menggerakkan cetakan naik dan turun dengan hanya menekan tombol satu kali. e.
Pemeliharaan dan perawatannya cukup mudah. Hanya dengan membersihkan bagian yang kotor dan memberikan pelumas pada bagian yang bergerak atau berputar.
3.4 Pertimbangan Perancangan 1. Pertimbangan Teknis Pertimbangan teknis dalam hal ini lebih dititikberatkan pada : a. Kemudahan dalam pengoperasian alat. b. Pemasangan dan pembongkaran yang relatif lebih mudah. c. Material yang digunakan mudah diperoleh di pasaran. d. Konstruksi yang kuat untuk menambah umur alat. 2. Pertimbangan Ekonomi Pertimbangan ekonomi pada pembuatan mesin pengepres genteng ini dititikberatkan pada pemilihan bahan yang digunakan dan kecanggihan produk. Bahan-bahan yang digunakan relatif murah harganya dan mudah untuk mendapatkannya. Materila yang digunakan antara lain, Mild Steel (ST-37), profil
U 50 x 50 x 5 mm. kecanggihan produk karena telah didesain secara semi otomatis. 3. Pertimbangan Ergonomis Pertimbangan ergonomis dalam pembuatan mesin pengepres genteng ini adalah sebagai berikut : a. Proses pengepresan yang mudah dan tidak membahayakan pengguna. b. Dengan dimensi yang sedang (1000 mm x 500 mm x 850 mm), tidak membutuhkan tempat yang luas dan memungkinkan alat mudah untuk dipindah tempat. c. Getaran yang dihasilkan mesin tidak terlalu besar karena pada motor listrik diberikan bantalan dari karet yang memungkinkan getaran yang dihasilkan dari motor listrik dapat teredam.
3.5 Tuntutan Perancangan 1. Tuntutan Konstruksi a. Mesin pengepres genteng ini dapat dioperasikan dengan mudah. b. Perakitan rangka menggunakan sambungan las, rangka ini dibuat agar tidak mudah bergerak karena tersusun oleh besi siku dan rangka mampu menahan getaran yang dihasilkan dari motor penggerak yang berputar 1400 rpm dengan daya sebesar 1 HP. c. Tinggi rendahnya pengepresan dapat mudah diatur, hanya dengan menyetting limit switch.
2. Tuntutan Ekonomi Mesin pengepres genteng dengan penggerak motor listrik yang dibantu transmisi puli ganda dan sabuk-V tersebut diharapkan mampu mempercepat proses produksi dengan tenaga kerja yang seminimal mungkin. Selain itu biaya yang dikeluarkan dalam pembuatan maupun perakitannya dapat terpenuhi dari hasil produksi alat tersebut. 3. Tuntutan Pemeliharaan dan Perawatan Pemeliharaan
dan
perawatannya
cukup
mudah.
Hanya
dengan
membersihkan bagian yang kotor dan memberikan pelumas pada bagian yang bergerak atau berputar 4. Tuntutan Pengoperasian a. Jika saklar ON (gerak turun) ditekan maka motor akan berputar dan motor akan memutar puli, puli yang terhubung dengan roda gigi payung akan ikut berputar dengan adaya belt, b. Puli ini terhubung dengan roda gigi payung pada posisi horisontal, c. Kemudian roda gigi payung ini akan memutar roda gigi payung vertikal d. Roda gigi payung ini terdapat ulir dalam yang berfungsi mengikat poros berulir, maka jika roda gigi ini berputar poros akan bergerak kebawah
e. Jika poros berulir ini bergerak maka cetakan bagian atas yang diikatkan pada ujung poros ini akan ikut bergerak dan bergabung dengan cetakan bagian bawah maka terjadi proses pengepresan f. Pada cetakan bagian bawah terdapat LS sebagai pemutus arus listrik, maka ketika cetakan atas dan bawah tergabung putaran motor sudah terhenti, g. Kemudian tekan tombol ON (gerak naik) sehingga motor akan berputar berlawanan arah dan cetakan bergerak ke atas, h. Namun sebelum cetakan naik sampai posisi maksimum maka arus listrik akan terputus oleh LS kedua sehingga motor akan terhenti, i. Atau bisa langsung dimatikan dengan tombol OFF. Kemudian cetakan bagian bawah ditarik ke depan dan hasil cetakan bisa diambil 5. Tuntutan Fungsi Karena menggunakan motor listrik maka diharapkan alat ini dapat mempercepat proses pembuatan genteng tanpa memerlukan tenaga yang besar.
Mesin pres ini menggunakan motor listrik sehingga tidak membutuhkan tenaga manusia yang terlalu besar, walaupun menggunakan motor tetapi tidak menimbulkan suara yang bising. Alat ini nantinya harus dapat diterima oleh masyarakat dan menggantikan mesin pres genteng yang sudah ada di pasaran. Berdasarkan hal-hal tersebut maka spesifikasi yang dibuat harus memiliki persyaratan yang terdiri dari dua kategori yakni keharusan dan keinginan. Berikut ini adalah daftar spesifikasi dari alat yang dimaksud :
Tabel 3.1. Tuntutan Perancangan Mesin Pengepres Genteng Tuntutan
Tingkat
No.
Persyaratan Perancangan
Kebutuhan
1.
KINEMATIKA
Mekanismenya mudah beroperasi
D
2.
GEOMETRI
1. Panjang sekitar 1000mm
D
2. Lebar sekitar 500 mm
D
3. Tinggi bekisar 850mm
D
1. Menggunakan tenaga motor
D
2. Dapat diganti tenaga penggerak
W
3.
ENERGI
lain 4.
MATERIAL
1. Mudah didapat
D
2. Terjangkau harganya
D
3. Baik mutunya
W
5. Sesuai dengan standar umum
D
6.
Memiliki
umur
pakai
yang
panjang
D D
7. Mempunyai kekuatan yang baik 5.
ERGONOMI
1. Nyaman dalam penggunaan
D
2. Tidak bising
D
6.
SINYAL
3. Mudah dioperasikan
D
1. Petunjuk pengoperasian mudah
D
dimengerti 7.
KESELAMATAN 1. Konstruksi harus kokoh
8.
PRODUKSI
9.
PERAWATAN
10.
TRANSPORTASI
D
2. Tidak bising
D
1. Dapat diproduksi bengkel kecil
W
2. Biaya produksi relatif rendah
W
3. Dapat dikembangkan kembali
W
1. Biaya perawatan murah
D
2. Suku cadang mudah didapat
D
3. Perawatan mudah dilakukan
D
1. Mudah dipindahkan
W
2. Tidak perlu alat khusus untuk
W
memindah
Keterangan : 1. Keharusan ( demands ) disingkat D, yaitu syarat mutlak yang harus dimiliki mesin bila tidak terpenuhi maka mesin tidak diterima.
2. Keinginan ( Wishes ) disingkat W, yaitu syarat yang masih bisa dipertimbangkan keberadaanya agar jika mungkin dapat dimiliki oleh mesin yang dimaksud.
Secara fungsional alat ini memiliki komponen sebagai berikut :
1. Profil rangka mesin 2. Penggerak 3. Sistem Transmisi 4. Sistem pengepresan 5. Cetakan (pres genteng)
Dari data di atas maka didapat gambaran komponen yang akan membentuk mesin pengepres genteng yang sedang dirancang. Dengan demikian maka dapat disusun suatu skema klasifikasi yang disebut matriks morfologi, dan lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Tabel 3.2. Matriks Morfologi Mesin Pengepres Genteng
Sub
Varian yang mungkin
No. Komponen
1.
1
2
3
(Besi U)
Besi Siku
rangka (Pipa)
(Motor disel) 2.
penggerak (Manual)
(Motor listrik)
Sistem 3. transmisi
4.
Sistem pengepresan
5.
Cetakan
Baja cor
6.
Transmisi
(Rantai)
Aluminium
(V – belt)
Dari tabel matriks morfologi mesin pengepres genteng yang terpilih adalah sebagai berikut: Tabel 3.3. Komponen mesin pres genteng yang terpilih No
Nama komponen
Jenis komponen
1
Profil rangka
profil U (besi U)
2
Penggerak utama
motor listrik
3
Sistem transmisi
Roda gigi hypoid
4
Sistem pengepresan
Poros berulir
5
Cetakan
baja cor 270x360mm
6
Transmisi
v-belt
3.6 Pernyataan kontruksi
Kebutuhan disini mencakup gaya dan kapasitas mesin. Kapasitas mesin direncanakan yaitu dapat menghasilkan 60 genteng dalam satu jam, sedangkan gaya yang dibutuhkan mesin ini untuk dapat mengepres genteng yaitu sebesar 45 kg. Konstruksi mesin dapat digambarkan pada gambar 4.2.
Gambar 3.3. konstruksi mesin pres genteng
Sistem mekanik mesin pengepres genteng ini menggunakan sistem pres. Pengepresan terjadi karena adanya gerak putar roda gigi yang akan menggerakan poros berulir baik bergerak naik maupun turun. Karena poros berulir terhubung dengan cetakan bagian atas maka cetakan akan ikut bergerak jika poros juga bergerak. Sedangkan untuk cetakan genteng memiliki ukuran 360x255x74 mm. Gaya yang dibutuhkan untuk melakukan pengepresan yaitu sebesar 45 kg.
3.7 Motor listrik Daya yang terjadi pada cetakan untuk menekan genteng dengan gaya sebesar 45 kg sekitar 0,6 HP. Sehingga agar mesin mampu bekerja sesuai dengan kapasitas daya yang dibutuhkan, maka pemilihan spesifikasi motor listrik sebagai tenaga penggerak harus sesuai dengan kebutuhan dayanya. Untuk memenuhi kebutuhan daya pada mesin pengepres genteng ini digunakan motor dengan daya 1 HP.
Spesifikasi motor listrik yang digunakan pada mesin pengepres genteng adalah: Motor AC satu fasa dengan n
= 1400 rpm
Daya
= 1 HP
Frekuensi
= 50 Hz
Tegangan
= 110/ 220 V
3.8 Transmisi Sistem transmisi dalam mesin pres genteng meliputi : 1. Jumlah gigi pada roda gigi 2. Momen rencana dan kecepatan sabuk V 3. Diameter pulley
3.9 Ulir Penekan Ulir adalah salah satu komponen yang dipakai dalam mesin pres genteng, guna untuk menarik dan menekan cetakan, dalam hal ini maka terdapat pembahasan mengenai diameter ulir penekan.
3.10 Gambar
Gambar 3.4. Mesin Pres Genteng
Keterangan gambar :
1. Motor listrik 2. Pulley ganda 14” 3. Bearing 4. Poros berulir 5. Roda gigi hypoid 6. Bearing poros 7. Cetakan atas 8. Poros cetakan 9. Rangka 10. Pegangan Cetakan
BAB IV ANALISA DATA
4.1 Kajian Singkat Produk Dalam Kerja Praktek ini, penulis akan coba menganalisis dan merancang mesin
pengepres
genteng
dengan
menggunakan
motor
listrik
sebagai
penggeraknya. Sistem mekanik mesin pengepres genteng ini menggunakan sistem pres. Pengepresan terjadi karena adanya gerak putar roda gigi yang akan menggerakan poros berulir baik bergerak naik maupun turun. Karena poros berulir terhubung dengan cetakan bagian atas maka cetakan akan ikut bergerak jika poros juga bergerak. Sistem transmisi mesin pengepres genteng ini menggunakan 2 buah roda gigi yaitu roda gigi hypoid dan roda gigi pinion dan 2 buah pulley yang berukuran masing-masing 2 inchi dan 14 inchi. Pulley tersebut digunakan untuk meneruskan putaran motor listrik. Kemudian pulley tersebut terhubung dengan poros transmisi yang akan menggerakan roda gigi. Mengacu dari keterangan pengepresan seperti di atas, selain pasangan poros ulir, rangka mesin dan kelengkapannya maka pada mesin pengepres genteng ini perlu dirancang suatu sistem kontrol tertentu. Untuk menggerakan poros penekan cetakan agar bisa bergerak naik dan turun maka kita perlu mengubah arah putaran dari motor listrik. Agar motor listrik dapat berputar dua arah, maka perlu
dibuatkan rangkaian listriknya. Dengan memanfaatkan dua buah relay (magnetic contactor), maka kita bisa mengubah putaran motor listrik ke kanan atau ke kiri.
4.2 Tuntutan Alat/Mesin Dari Sisi Calon Pengguna
Pada saat ini umumnya pembuat genteng masih menggunakan mesin yang dioperasikan dengan cara manual. Pengepresan dilakukan dengan memutar handel yang berada di atas cetakan yang dihubungkan dengan poros berulir sehingga mengakibatkan naik dan turunnya cetakan. Mesin tersebut masih memiliki ukuran yang cukup besar, dengan terbuat dari logam maka berat mesin tersebut juga lumayan berat. Dengan terbuat dari logam maka mesin tersebut cukup tahan lama. Karena masih manual maka mesin ini menggunakan tenaga manusia untuk menggerakan cetakan naik atau turun. Mesin pres yang ada ukurannya cukup besar sehingga untuk mengepres atau menurunkan cetakan putarannya membutuhkan tenaga cukup besar dan melelahkan. Mesin pengepres genteng harus dapat mempermudah proses pengepresan. Maka proses manual tersebut di ubah menjadi semi otomatis, disebut semi otomatis karena masih membutuhkan tenaga manusia. Adapun tuntutan-tuntutan dari alat tersebut antara lain : a. ukuran mesin yang tidak terlalu besar. b. untuk pengepresan tidak memerlukan tenaga manusia yang terlalu besar. c. proses produksi menjadi lebih cepat, sehingga produksivitas meningkat. d. mudah dalam penggunaan dan perawatannya.
4.3 Analisis Morfologi Mesin Mesin pengepres genteng ini dirancang untuk mengepres dengan maksimal. Proses pengepresan dilakukan dengan cara otomatis, yaitu dengan menggunakan sistem kontrol. Mesin ini digerakkan oleh motor listrik 1 HP dengan transmisi pulley dan roda gigi. Gerak putar dari motor listrik ditransmisikan ke pulley penggerak, dan dengan v-belt putaran diteruskan ke pulley yang digerakkan dan diteruskan oleh poros horisontal yang memutarkan roda gigi pinion. Roda gigi pinion menggerakkan roda gigi hypoid. Dibagian tengah roda gigi hypoid tersebut terdapat sebuah ulir dalam segi empat. Ulir dalam ini berpasangan dengan ulir luar segi empat. Dengan adanya ulir luar dan ulir dalam segi empat tersebut, maka gerak putar dari motor listrik diubah menjadi gerak lurus, yang nantinya akan dimanfaatkan untuk proses pengepresan. Untuk menggerakan cetakan agar bisa bergerak naik dan turun maka kita perlu mengubah arah putaran dari motor listrik. Agar motor listrik dapat berputar dua arah, maka perlu dibuatkan rangkaian listriknya. Dengan memanfaatkan dua buah relay (magnetic contactor), maka kita bisa mengubah putaran motor listrik ke kanan atau ke kiri. Selain relay juga diperlukan komponen lain seperti: timer, push button (PB), limit switch (LS) dan kawat-kawat penghantar. Secara garis besar pertimbangan dalam merancang alat ini berdasarkan pada :
1. Secara teknis alat harus dapat dipertanggungjawabkan, dalam hal ini alat harus : a. Memiliki ukuran yang tidak terlalu besar sehingga tidak memakan tempat.
b. Mudah dioperasikan sehingga memungkinkan digunakan oleh semua orang.
2. Secara ekonomi menguntungkan (ekonomis), hal ini terkait dalam : a. Daya motor yang tidak terlalu besar sehingga dapat menekan penggunaan listrik. 3. Secara sosial dapat diterima
Adapun spesifikasi mesin dapat dilihat pada gambar :
Tabel 4.1. Tabel Spesifikasi Mesin Pres Genteng
No Nama Bagian
Keterangan
1.
ESSEN
Motor listrik
1 HP 1400 rpm 2.
Pulley ganda
Material : Baja cor Diameter : 2” dan 14”
3.
Kerangka
Material : Besi U dengan ukuran 50 x 50 x 5 mm
4.
Poros berulir
Material : ST-42 dengan = 42 kg/mm2
Diameter : 34,69 mm, panjang : 393 mm 5.
Poros pulley ganda
Material : Mild Steel (ST-37) dengan = 37 kg/mm2 Diameter: 30 mm
6.
Poros cetakan
Material : Mild Steel (ST-42) dengan = 42 kg/mm2 Diameter : 37 mm
7.
Dudukan cetakan
Material : Mild Steel (ST-37) dengan = 37 kg/mm2
8.
Pegangan cetakan
Mild Steel (ST-37) dengan = 37 kg/mm2 Diameter : 20 mm
9.
Dudukan poros berulir
Mild Steel (ST-37) dengan = 37 kg/mm2 Diameter : 69 mm Tinggi
: 37 mm
4.1 Prinsip kerja mesin pres genteng
Gambar 3.9. Prinsip kerja dari mesin pengepres genteng
Keterangan gambar :
1. Arah putaran belt 2. Pulley 3. Arah naik turun poros berulir 4. Arah putaran roda gigi 5. Cetakan atas 6. Belt 7. Motor listrik
4.2 Konstruksi Rangka Kekakuan dan kekokohan kerangka dapat ditambah dengan cara pengelasan dan pembautan. Ada dua tipe sambungan las yang paling umum adalah 45˚ dan sudut takik. Dalam perencanaan konstruksi rangka mesin pengepres genteng ini menggunakan sambungan las, karena lebih mudah dan hasilnya lebih kuat. Berat motor kurang lebih 10 kg. Batang yang digunakan pada rangka ini adalah baja siku ST 37 ukuran 50 x 50 x 5 mm dengan kekuatan tarik maksimal 37 kg/mm2.
4.3 Perbandingan Pada perbandingan ini bahwasanya kinerja pada mesin yang akan dimaksimalkan akan sering sekali mengalami kemacetan,, dikarenakan cetakan diangkat langsung oleh putaran pulley, sedangkan cetakan tersebut mempunyai beban yang cukup besar. Dengan perancangan ini mesin pres genteng akan dimaksimalkan dengan menambah roda gigi hypoid yang brfungsi untuk mengangkat cetakan atas, sehingga beban pada pulley akan berkurang dan pengoprasianpun tidak terhambat kembali. lihat gambar.
BAB V PEMBAHASAN
5.1 Perhitungan daya motor Untuk menghitung daya mesin(P) terlebih dahulu dihitung torsinya (T) T= F x R Keterangan: R= jari-jari poros berulir maka, T= 45 x 17,5 = 787,5 Maka daya mesin (P) yaitu:
= 0,53 HP
5.2 Perhitungan Transmisi Apabila Pd adalah daya yang direncanakan. Daya yang direncanakan adalah daya normal maka faktor koreksi yang digunakan adalah 1, 1 HP sama dengan 0.735 kW maka dapat dihitung dengan rumus seperti di bawah ini: Pd = Fc . P (kW) = 1 . 0,735 kW
= 0,735 kW Keterangan : Pd = Daya rencana (kW) Fc = Faktor koreksi ( lampiran3 ) P = Daya (kW)
a.
Diameter pulley dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
n1 xd1 n2 xd 2 Pada perhitungan ini, dimisalkan diambil D1 = 5,08 cm dengan n1 = 1400 rpm dan n2 = 200 rpm, maka: 1400 x 5,08 cm = 200 x D2 7112
= 200 x D2
D2
= 35,56 cm (14 inch)
b.
jumlah gigi pada roda gigi maka digunakan rumus sebagai berikut :
Dimisalkan Z1 = 9, maka: n3x Z2
= n2 x Z1
49xZ2
= 200 x 9
49Z2
= 1800
Z2
= 1800/49
Z2
= 36,7 (37)
Jadi, diameter puli dan jumlah gigi yang digunakan dalam mesin pengepres genteng adalah sebagai berikut : D1 = 5,08 mm. (2 inch) D2 = 35,6 mm. (14 inch) Z1 = 9 gigi. Z2 = 37 gigi. Sehingga, perbandingan reduksi (i) dari motor listrik ke pulley pengepres genteng adalah sebagai berikut : Dp n1 i i n2 dp
Kemudian perbandingan reduksi (i) dari motor listrik ke roda gigi adalah sebagai berikut : Dp n1 i i n2 dp
dimana: n1 = putaran puli awal (rpm) n2 = putaran puli akhir (rpm)
c.
Data yang diketahui untuk peritungan pada sabuk-V antara lain: Daya yang akan ditransmisikan (P) : 1 HP = 0.735 kW Putaran poros penggerak (n1)
: 200 rpm
Perbandingan reduksi (i)
:7
Jarak sumbu poros (C)
: 470 mm
Material poros
: Mild Steel (ST-42)
Perhitungannya, a. P = 1 HP = 0.735 kW, n2 = 200 rpm i
1400 7 200
C 470 mm b. Fakor koreksi Faktor koreksi (fc) didapatkan dari tabel. Mesin yang akan gerakkan adalah mesin pengepres genteng dengan sistem pulley. Sitem ini di dalam tabel faktor koreksi termasuk dalam variasi beban yang sedang dan diperkirakan mesin akan bekarja setiap 8-10 jam tiap hari. Sehingga dari tabel, fakttor koreksi dipakai adalah (fc = 1,4).
c. Daya rencana (Pd) Pd fc P
1,4 0,735
1,029 kW
d. Momen rencana (T1,T2) T1 g 10 5 (
Pd 1,029 ) 9,74 10 5 ( ) 716 n1 1400
T2 g 10 5 (
Pd 1,029 ) 9,74 10 5 ( ) 5011 n2 200
kgmm
kg.mm
e. Penampang sabuk-V: tipeA f.
Diameter minimum puli (dmin) yang diizinkan adalah 50 mm
g.
Kecepatan sabuk (v)
v
.d p .n1 60 1000
3,14 50 1400 60 1000
3,66 m/s
Sudut lilit atau kontak θ dari sabuk pada alur puli penggerak harus diusahakan sebesar mungkin untuk memperbesar panjang kontak antara sabuk dan puli. Gaya gesekan berkurang dengan mengecilnya θ sehingga menimbulkan slip antara sabuk dan puli. Jika jarak poros pendek sedangkan perbandingan reduksinya besar, maka sudut kontak pada puli penggerak akan menjadi kecil.
5.3 Perhitungan Diameter Poros Roda Gigi Pinion Dalam mesin pengepres genteng ini terdapat poros cetakan dan poros pulley Di bawah ini akan di bahas perhitungan untuk menentukan diameter poros pulley. Data yang diketahui untuk merencanakan tersebut antara lain:
1. Daya yang akan ditransmisikan (P) : 1 HP = 0.735 kW 2. Putaran poros penggerak (n1)
: 200RPM
3. Material poros
: MildSteel(ST-42)
Perhitungannya: a. P = 1HP = 0.735 kW n1 = 200RPM b. Fakor koreksi Faktor koreksi (fc) didapatkan dari tabel faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan. Daya ini termasuk daya normal. Sehingga dari tabel, faktor koreksi dipakai adalah fc = 1,4. c. Daya rencana (Pd)
Pd fc P 1,4 0,735 1,029 kW d. Momen rencana (T) T 9,74 10 5 (
Pd 1,029 ) 9,74 10 5 ( ) 5011 n1 200
e. Bahan poros Mildsteel (ST-42) Tegangan tarik ( B ) 42 kg mm 2 Faktor keamanan (Sf1) untuk bahan ST adalah 5,6 Faktor pengaruh (Sf2) adalah 2 f. Tenaga geser yang diizinkan ( a ) adalah
kgmm
a
B ( Sf1 Sf 2 ) 42 (5,6 2)
3,75 kg mm
2
g. Kt untuk beban tumbukan adalah 2 Cb untuk beban lenturan adalah 2 h. Perhitungan diameter poros (ds) 5,1 K t C b T d s a
1 3
1
5,1 3 2 2 5011 3,75 30,09 mm
Diameter poros ds = 30 mm
5.4 Perhitungan Diameter Ulir Penekan Ulir penekan digunakan untuk menekan cetakan kebawah ataupun menarik cetakan ke atas. Material
: St. 42
W
: 22,5 kg
Dari data diatas maka dapat dihitung diameter poros yaitu dengan cara:
Jika A= 945 maka,
Jika D=34,69 maka torsinya (T) adalah:
5.5 Analisis Ekonomi Penentuan harga mesin pengepres genteng dapat dilihat pada Tabel 4.1.Penentuan Harga Mesin. Tabel 4.1. Penentuan Harga Mesin Macam
Material
Pekerjaan
(Rp)
Alat
Tenaga
(Rp)
(Rp)
Macam Biaya
A. Biaya Desain
Jumlah
Survey
0
30000
30000
60000
Analisis
0
50000
30000
80.000
Gambar
80.000
20000
50000
150.000
Jumlah
Biaya
Biaya
Pembelian
Perakitan
(Rp)
(Rp)
Macam Macam Biaya
290.000
Jumlah
Komponen
B. Biaya Pembelian
Motor listrik
400.000
5.000
405.000
Puli gandal 14”
60.000
5.000
65.000
Puli ganda 2”
15.000
5.000
20.000
V-Belt A 64
20.000
3.000
23.000
Mur dan baut
20.000
3.000
23.000
Cat dan poxy
15.000
30.000
45.000
6.000
5.000
11.000
70.000
4.000
74.000
50.000
5.000
55.000
Cetakan genteng
300.000
4.000
304.000
Roda gigi
100.000
4.000
104.000
Komponen
Tiner Bearing pulley (2) Bearing poros berulir
Jumlah
1.129.000
Macam Biaya
C. Biaya Pembuatan
Bahan
Material
Tenaga
Baku
Penolong
Kerja
Macam Elemen
Jumlah
Landasan rangka
100.000
0
5000
105.000
Kerangka
200.000
15000
10000
225.000
Poros pulley
65.000
10000
10000
85.000
Poros berulir
150.000
5000
10000
165.000
Poros cetakan
125000
10000
15000
150.000
berulir
30000
2000
5000
37.000
Pegangan cetakan
15000
2000
3000
20.000
70000
1000
5000
13.000
75000
1000
5000
81.000
45000
1000
1000
47.000
Jumlah
823.000
Komponen
Dudukan poros
Dudukan bearing poros berulir Dudukan cetakan bagian bawah Dudukan cetakan bagian atas
D. Biaya Non Produksi
Biaya Gudang (5% x C)
41.150
Pajak Perusahaan (5% x C)
41.150
Jumlah
82.300
E. Laba yang Dikehendaki
F. Taksiran Harga Produk
10% x (A+B+C+D)
(A+B+C+D+E)
Jadi harga yang dikehendaki untuk dijual adalah sebesar Rp 2.556.700,00
232.400
2.556.700
BAB VI PENUTUP
A. Kesimpulan Proses perancangan dan pembuatan hingga pengujian dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Daya pada mesin pengepres genteng adalah 0,53 HP
2. Sistem transmisi pada roda gigi meliputi jumlah gigi (z1) 9 dan (z2) 37, perbandingan reduksinya dari motor listrik ke roda gigi 28,5.
3. Untuk perhitungan pulley meliputi, diameter pulley pertama yaitu 2 inchi sedangkan pulley kedua memiliki diameter 14 inchi, perbandingan reduksi dari motor listrik ke pulley 7.
4. Sabuk-V pada mesin pengepres genteng menggunakan tipe A, D1 = 50,8 mm, D2 = 35,56 mm,dan kecepatan sabuk-V adalah 3,66 m/s 5. Diameter poros pada roda gigi adalah diameter 30 mm, tegangan geser yang diizinkan 3,75 kg/mm2.
6. Ulir penekan pada mesin pengepres genteng meliputi diameter minimal ulir yaitu 34,69 mm, Torsi ulir yaitu 780.5.
B. Saran Perancangan mesin pengepres genteng ini masih belum sepenuhnya sempurna baik dari hasil maupun pada sistem kerjanya. Oleh karena itu, untuk dapat menyempurnakan rancangan mesin ini perlu adanya pemikiran yang lebih jauh lagi dengan segala pertimbangannya. Beberapa saran untuk langkah yang dapat membangaun dan menyempurnakan mesin ini adalah sebagai berikut :
1. Membuat sistem control yang lebih sederhana agar dapat mudah dimengerti pengguna mesin yang kebanyakan masyarakat awam. 2. Memperingan cetakan dan bahan rangka tetapi tidak mengurangi kualitas bahan tersebut. 3. Mempertinggi ukuran rangka agar lebih mudah mengambil genteng setelah proses pengepresan. 4. Pemberian tutup pada membahayakan pengguna.
bagian-bagian
yang bergerak
agar tidak
LAMPIRAN
RODA GIGI ST-37 HYPOID NO NAMA BAGIAN JUMLAH BAHAN UKURAN KETERANGAN PROYEKSI SKALA : 1 : 10 DIGAMBAR : Imam M. KETERANGAN SATUAN : mm NPM : 11.16.1.0013 TANGGAL : 22 feb 2015 DIPERIKSA : A4 FT UNMA Mesin Pres Genteng 1-3 1
2
Roda Gigi Pinion NAMA BAGIAN JUMLAH PROYEKSI SKALA : 1 : 10 SATUAN : mm TANGGAL : 22 feb 2015 FT UNMA
NO
ST-37 BAHAN UKURAN DIGAMBAR : Imam M. NPM : 11.16.1.0013 DIPERIKSA : Mesin Pres Genteng
KETERANGAN KETERANGAN
2-3
A4
3
POROS BERULIR NAMA BAGIAN JUMLAH PROYEKSI SKALA : 1 : 10 SATUAN : mm TANGGAL : 22 feb 2015 FT UNMA
NO
ST- 42 BAHAN UKURAN DIGAMBAR : Imam M. NPM : 11.16.1.0013 DIPERIKSA : Mesin Pres Genteng
KETERANGAN KETERANGAN
3-3
A4
Tabel Kontruksi Umum Menurut DIN 17100
Sumber : (G.Niemann H. Winter, 1992: 96.)
