Proposal Willy Mangasi [PDF]

Citation preview

PROPOSAL PROYEK AKHIR Mesin Penghancur Kertas



Disusun Oleh :



Willy Mangasi Halomoan 1221412044



PROGRAM STUDI TEKNIK MEKATRONIKA POLITEKNIK CALTEX RIAU 2014



Proposal Proyek Akhir



i



Proposal Proyek Akhir ABSTRAK Dengan berkembangnya teknologi terutama di perkantoran dan tuntutan untuk menciptakan sebuah alat yang memiliki kemampuan untuk mengurangi tumpukan berkas yang sudah tidak terpakai lagi pada lemari penyimpanan, selain itu kita bisa mengurangi resiko penggunaan berkas penting untuk hal yang tidak diinginkan. Misalnya saja ada sebuah dokumen penting yang sudah tidak terpakai lagi sebaiknya di masukkan kedalam sebuah mesin yang dapat memusnahkan kertas tersebut, sehingga berkas tersebut aman dan tidak akan bisa digunakan orang untuk kejahatan, selain untuk mengurangi tumpukan sampah kertas. Mesin penghancur



sampah



kertas



ini



(paper



shredder)



diharapkan



mampu



menghancurkan hingga lumat kertas sampah. Mesin ini derencanakan memiliki dimensi kecil sehingga tidak memakan space ruangan. Mesin ini bekerja dengan cara memasukkan kertas kedalam box kertas lalu mesin akan secara otomatis aktif dan menghancurkan kertas secara vertikal, setelah kertas yang terdapat pada box penampungan mulai sedikit maka sensor limit switch akan terlepas dan mengaktifkan timer sehingga setelah timer mencapai hitungan waktu yang diinginkan maka motor akan mati secara otomatis.



Kata kunci : Kertas, cutting blades, motor, Mesin penghancur kertas.



ii



Proposal Proyek Akhir DAFTAR ISI Abstrak ................................................................................................................... i Daftar isi ................................................................................................................ ii Daftar Gambar ..................................................................................................... iv Daftar tabel ............................................................................................................v 1. PENDAHULUAN ..........................................................................................1 1.1 Latar Belakang .........................................................................................1 1.2 Tujuan ......................................................................................................1 2. Perumusan Masalah dan Ruang Lingkup ..................................................1 2.1 Perumusan Masalah .................................................................................1 2.2 Ruang Lingkup ........................................................................................2 3. MANFAAT ....................................................................................................2 4. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................2 4.1 Jenis Mesin Penghancur Kertas yang sudah ada .....................................2 4.2 Kertas .......................................................................................................3 4.3 Transmisi Sabuk-V dan Puli ....................................................................3 4.4 Poros ........................................................................................................6 4.4.1. Poros Transmisi ............................................................................6 4.5 Bearing.……............................................................................................9 4.6 Relay ......................................................................................................10 4.6.1. Jenis-jenis Relay .........................................................................10 4.6.2. Dasar-dasar Relay ........................................................................11 4.6.3. Prinsip Kerja Relay ......................................................................11 4.7 Limit Switch ..........................................................................................12 4.8 Motor Induksi ........................................................................................12 4.8.1. Klasifikasi Motor Induksi ............................................................13 4.8.1. Prinsip Kerja Motor Induksi ........................................................14 4.9 Kontaktor ...............................................................................................15 4.9.1. Kontaktor Magnet Searah ...........................................................16 4.10 Jenis Ukuran Kertas .............................................................................16 4.11 Time Delay Relay/Timer .....................................................................18 5. METODOLOGI ..........................................................................................19 5.1 Studi literatur .........................................................................................19 5.2 Diskusi ...................................................................................................20 5.3 Perancangan ...........................................................................................20 5.3.1 Perancangan Diagram Blok .........................................................20 5.3.2 Perancangan Mesin Penghancur Kertas ......................................20 5.3.3 Perancangan Elektronik ...............................................................23 5.3.4 Perancangan Perhitungan Daya Motor ........................................24 5.3.5 Perhitungan Sabuk-V Puli ...........................................................27 5.3.6 Flowchart .....................................................................................30 5.4 Implementasi Mesin Penghancur Kertas ...............................................30 5.5 Membuat Buku Tugas Akhir .................................................................31 5.6 Metode Pengujian ..................................................................................31 6. Jadwal Kegiatan ............................................................................................32 7. Rincian biaya .................................................................................................33 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................34



iii



Proposal Proyek Akhir Daftar Gambar Gambar 1 Mesin Penghancur Kertas Pabrikan ................................................................... 3 Gambar 2 Sabuk-V ............................................................................................................. 4 Gambar 3 Puli ..................................................................................................................... 4 Gambar 4 Bearing ............................................................................................................... 9 Gambar 5 Relay yang tersedia di pasaran. ........................................................................ 10 Gambar 6 kontak pada relay ............................................................................................. 11 Gambar 7 skema relay elektromekanik ............................................................................ 12 Gambar 8 Limit Switch...................................................................................................... 12 Gambar 9 Motor Induksi ................................................................................................... 13 Gambar 10 Prinsip Kerja Contactor .................................................................................. 16 Gambar 11 Time Delay Relay .......................................................................................... 18 Gambar 12 Bagan Relay ................................................................................................... 19 Gambar 13 Diagram blok.................................................................................................. 20 Gambar 14 Perancangan Desain Mekanik ........................................................................ 21 Gambar 15 Penampung Kertas ......................................................................................... 22 Gambar 16 Pisau Penghancur ........................................................................................... 22 Gambar 17 Penjepit Kertas ............................................................................................... 23 Gambar 18 Rangka ........................................................................................................... 23 Gambar 19 Rancangan Elektronik .................................................................................... 24 Gambar 20 Beban pada poros ........................................................................................... 24 Gambar 21 Diagram Benda Bebas .................................................................................... 25 Gambar 22 Flowchart ....................................................................................................... 30



iv



Proposal Proyek Akhir Daftar Tabel Tabel 1 Baja karbon untuk konstruksi mesin baja batang....................................... 7 Tabel 2 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan ............................... 8 Tabel 3 Perencanaan Pengerjaan Proyek Akhir .................................................... 32 Tabel 4 Rancangan Biaya...................................................................................... 33



v



Proposal Proyek Akhir 1.



PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Kertas adalah barang baru ciptaan manusia berwujud lembaran-lembaran



tipis yang dapat dirobek, digulung, dilipat, direkat, dicoret mempunyai sifat yang berbeda dari bahan bakunya. Kertas dibuat unutk memenuhi kebutuhan hidup yang sangat beragam. Kertas dikenal sebagai media utama untuk menulis, mencetak serta melukis dan banyak kegunaan lain yang dapat dilakukan dengan kertas. Dokumen penting dan rahasia juga menggunakan bahan utama kertas oleh karena itu proposal ini membahas tentang mesin penghancur kertas, dengan harapan dapat mengurangi jumlah polusi akibat pembakaran kertas dan menjaga kerahasiaan suatu dokumen penting. Salah satu alasan pembuatan alat ini dikarenakan telah banyaknya alat mesin penghancur kertas yang di produksi, akan tetapi hanya dapat menghancurkan kertas perlembar. Pada alat ini kertas dapat dihancurkan sekaligus dengan memasukkan sekaligus kertas kedalam hoper (penampung kertas). Jumlah terbesar ada pada sampah perkantoran yang setiap harinya selalu menggunakan kertas. Di kehidupan sehari-hari, sampah kertas hanya dibiarkan begitu saja dan dibakar yang asapnya dapat menambah polusi udara. Dan kegiatan mendaur ulang sampah kertas menjadi kerajinan tangan secara manual hanya mampu mengurangi sedikit jumlah sampah kertas yang setiap harinya semakin meningkat. 1.2



Tujuan Tujuan dari pembuatan alat ini adalah untuk merancang dan membuat mesin



penghancur kertas, serta memanfaatkan kertas sebagai bahan untuk packing barang pecah belah. 2.



PERUMUSAN MASALAH DAN RUANG LINGKUP



2.1



Perumusan Masalah Dalam pembuatan mesin penghancur kertas ini terdapat beberapa tahap yang



harus dilakukan terlebih dahulu, itulah yang akan menjadi pembahasan dalam penulisan laporan ini, yaitu sebagai berikut: 1.



Merancang sistem penghancuran kertas sehingga menghasilkan potonganpotongan kertas yang diharapkan.



Teknik Mekatronika 1



Proposal Proyek Akhir 2.



Merancang komponen mekanik yang kuat terhadap beban pada saat menghancurkan kertas.



3.



Memperkirakan jumlah kertas yang dapat dihancurkan.



4.



Merancang desain mesin penghancur dengan kapasitas lebih banyak.



2.2



Ruang Lingkup Dari berbagai pertimbangan yang ada dan untuk mengindari pembahasan



yang meluas pada pembuatan mesin penghancur kertas ini maka dilakukan pembatasan masalah yaitu: 1.



Panjang dan berat kertas yang akan dihancurkan tidak dibatasi, akan tetapi lebar kertas yang akan dihancurkan dibatasi selebar A3 (29,7 cm x 42,0 cm).



2.



Pengontrolan yang digunakan yaitu sekuensial.



3.



MANFAAT



Manfaat dari pembuatan mesin penghancur kertas ini adalah : 1.



Sebagai pemusnah dokumen penting yang tercetak di atas kertas terutama jika dokumen tersebut merupakan dokumen rahasia.



2.



Dapat mengurangi polusi udara akibat pembakaran sampah kertas.



3.



Sebagai pemanfaatan packing barang.



4.



Dapat menghancurkan kertas dalam jumlah banyak.



5.



Dapat mengurangi tumpukan kertas yang tidak terpakai lagi.



4.



TINJAUAN PUSTAKA



4.1. Jenis mesin penghancur yang sudah ada 4.1.1.Mesin Penghancur Kertas Pabrikan Sebelum merencanakan alat tersebut, maka terlebih dahulu dilakukan survey dan pengamatan pada mesin penghancur yang sudah ada sebelumnya, tapi masih membatasi jumlah kertas yang dihancurkan. Kemudian menggambar sketsa bentuk alat yang akan di buat, dan melakukan perhitungan-perhitungan untuk menganalisa komponen yang akan dibuat supaya sesuai dengan yang diinginkan. Mesin yang sudah ada sebelumnya mengatakan bahwa kita bisa memasukkan tujuh lembar kertas sekaligus. Namun, jangan coba-coba melakukan itu karena mesin menjadi macet. Masalahnya kertas yang dimasukkan ke mesin ini sering terlipat (karena ditarik secara keras oleh roda-roda yang menghancurkan kertas itu). Akibatnya kertas jadi lebih tebal dari yang seharusnya. Berdasarkan hasil analisa, maksimum jumlah kertas yang dapat dimasukkan dalam satu saat adalah tiga lembar kertas. Teknik Mekatronika 2



Proposal Proyek Akhir



Gambar 1 Mesin Penghancur Kertas Pabrikan



4.2. Kertas Kertas adalah bahan yang tipis dan rata, yang dihasilkan dengan kompresi serat yang berasal dari pulp. Serat yang digunakan biasanya adalah alami, dan mengandung selulosa dan hemiselulosa. Kertas dikenal sebagai media utama untuk menulis, mencetak serta melukis dan banyak kegunaan lain yang dapat dilakukan dengan kertas misalnya kertas pembersih (tissue) yang digunakan untuk hidangan, kebersihan ataupun toilet. Adanya kertas merupakan revolusi baru dalam dunia tulis menulis yang menyumbangkan arti besar dalam peradaban dunia. Sebelum ditemukan kertas, bangsa-bangsa dahulu menggunakan tablet dari tanah lempung yang dibakar. Hal ini bisa dijumpai dari peradaban bangsa sumeria, prasasti dari batu, kayu, bambu, kulit atau tulang binatang, sutra, bahkan daun lontar yang dirangkai seperti dijumpai pada naskah-naskah nusantara beberapa abad lampau. 4.3. Transmisi Sabuk-V dan Puli Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah dalam penggunaannya dan harganya pun murah. Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Sabuk-V dibelitkan di sekeliling alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk-V yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan semakin lebar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk biji yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan sabuk-V dibandingkan dengan sabuk-V rata.



Teknik Mekatronika 3



Proposal Proyek Akhir



Gambar 2 Sabuk-V



Puli merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya seperti halnya rantai dan roda gigi. Puli pada umumnya dibuat dari besi cor kelabu FC 20 atau FC 30, dan adapula yang terbuat dari baja. Perkembangan pesat dalam bidang penggerak pada berbagai mesin perkakas dengan menggunakan motor listrik telah membuat arti sabuk-V untuk alat penggerak menjadi berkurang. Akan tetapi sifat elastisitas daya dari sabuk-V untuk menampung kejutan dan getaran pada saat transmisi membuat sabuk-V tetap dimanfaatkan untuk mentransmisikan daya dari penggerak pada mesin perkakas. Keuntungan jika menggunakan puli: 1.



Bidang kontak sabuk-V puli luas, tegangan puli biasanya lebih kecil sehingga lebar puli bisa dikurangi.



2.



Tidak menimbulkan suara yang bising dan lebih tenang.



Gambar 3 Puli



Untuk mencari perbandingan reduksinya dapat dicari dengan rumus sebagai berikut:



𝑖=



𝑛 𝑝𝑢𝑡𝑎𝑟𝑎𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑘𝑒ℎ𝑒𝑛𝑑𝑎𝑘𝑖



.......................................................................(4.1)



Untuk mencari dimensi puli dapat digunakan rumus sebagai berikut : Teknik Mekatronika 4



Proposal Proyek Akhir Dp = i × dp...............................................................................................(4.2) Untuk mencari diameter dalam puli menggunakan Persamaan (4.3): dB =dp – 2Ko ............................................................................................(4.3) Dimana: Dp = diameter minimum puli yang diizinkan Ko = faktor koreksi Untuk mencari diameter luar puli menggunakan Persamaan (4.4): dk =dp + 2k...............................................................................................(4.4) Dimana: dp = diameter minimum puli yang diizinkan K = konstanta Untuk mencari diameter dalam puli menggunakan Persamaan (4.5): Dk = Dp + 2k ............................................................................................(4.5) Dimana: Dp = dimensi puli k = konstanta Untuk menghitung kecepatan linear sabuk-V menggunakan Persamaan (4.6) dp.n v = 60 x1000 ............................................................................................ (4.6)



Dimana: dp = dimensi puli n



= putaran motor



Jarak sumbu poros C dapat dicari dengan Persamaan (4.7):



dk  Dk 2 C> ............................................................................................. (4.7) Dimana : dk = diameter dalam puli Dk = Diameter luar puli Untuk mencari panjang keliling sabuk-V menggunakan Persamaan (4.8): Lmax > c +



dk  Dk .................................................................................. (4.8) 2



Dimana: c = jarak sumbu poros



Teknik Mekatronika 5



Proposal Proyek Akhir dk = diameter dalam puli Dk = diameter luar puli Untuk mencari panjang sabuk-V menggunakan Persamaan (4.9): L = 2C +  /2 (Dp+dp) + (Dp-dp)2/ 4C .................................................... (4.9) Dimana: c = jarak sumbu poros Dp = dimensi puli dp = diameter minimum puli yang diizinkan 4.4. Poros Poros adalah suatu bagian stasioner yang berputar, biasanya berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi (gear), puli, sprocket dan elemen pemindah lainnya. Poros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. Poros merupakan salah satu bagian penting dalam perancangan sebuah mesin atau robot. Sebagian besar mesin mentransmisi daya melalui poros dengan putaran. 4.4.1. Poros Transmisi Poros macam ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi puli sabuk-V atau sproket rantai, dll. 1.



Perencanaan Diameter Poros Perencanaan diameter poros ini dilakukan untuk mencari besarnya diameter



poros yang ideal untuk nilai beban dan rpm yang diberikan oleh motor, semakin besar beban dan rpm yang diberikan oleh motor, maka semakin besar pula diameter poros yang harus di rancang. Karena dengan diameter poros yang besar akan dapat menahan beban yang besar dan ini merupakan salah satu trik untuk meningkatkan keamanan dari poros itu sendiri. Diameter poros dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan (4.10): 5,1



Dp ≥ [ 𝜏𝑎 √(cb × mb)2 + (kt × T2 )2 ] Dimana: Dp = diameter poros (mm)



a



= tegangan geser izin (kg/mm2)



Teknik Mekatronika 6



1⁄ 3



…………….........................(4.10)



Proposal Proyek Akhir Kt = faktor koreksi momen puntir (1,5 – 3,0) Cb = faktor koreksi tumbukan (1,5 – 3,0) M = momen lentur (kg.mm) T



= momen puntir (kg.mm/Nm)



Pemilihan material ini dirancang untuk mengetahui tegangan geser yang terjadi pada poros, dan tegangan geser ini harus lebih kecil dari tegangan geser izin yang didapat dari jenis material poros yang digunakan, jika tegangan geser pada poros lebih besar dari tegangan izin, maka di pastikan poros tersebut tidak aman dan untuk memperbesar tegangan geser izin dapat dilakukan dengan cara memilih material poros yang memiliki kekuatan tarik (𝜎𝑏) lebih besar. Tabel 1 Baja karbon untuk konstruksi mesin baja batang Standar dan



Lambang



macam S30C



Baja



Kekuatan Tarik



panas



(kg/mm2)



Penormalan



Keterangan



48



S35C



52



S40C



55



S45C



58



S50C



62



S55C



66



S35C-D



53



Ditarik



yang S45C-D



60



digerinda,



72



dibubut



karbon kontruksi mesin (jis G 4501) Batang Baja



Perlakuan



difinis Dingin



S55C-D



dingin, dan



Tegangan geser izin dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan (4.11):



𝜏𝑎 =



𝜎𝑏 𝑠𝑓1 × 𝑠𝑓2



.....................................................................................(4.11)



Dimana: 𝜏𝑎



= tegangan geser izin



𝜎𝑏



= kekuatan tarik material (kg/mm2)



𝑠𝑓1



= faktor keamanan yang bergantung pada jenis material dimana



(kg/mm)



untuk bahan SC sebesar 6 𝑠𝑓2



= faktor keamanan yang tergantung dari bentuk poros, harganya 1,3 – 3,0



Teknik Mekatronika 7



Proposal Proyek Akhir 2.



Perhitungan Daya Rencana Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai



macam faktor keamanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan. Jika faktor koreksi adalah fc, maka untuk mencari daya rencana Pd (kW) digunakan Persamaan (4.12): 𝑃𝑑 = 𝑃 𝑥 𝑓𝑐.......................................................................................(4.12) Dimana: 𝑃𝑑 = daya rencana (kW) 𝑓𝑐 = faktor koreksi 𝑃



= daya nominal (kW)



Tabel 2 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan Daya yang ditransmisikan



Fc



Daya rata-rata yang diperlukan



1,2 – 2,0



Daya maksimun yang diperlukan



0,8 -1,2



Daya normal



1,0 -1,5



3.



Analisa Beban Analisa beban ini merupakan perhitungan yang memperkirakan akan



terjadinya momen puntir dan lentur pada poros konstruksi mesin. Jika momen puntir (disebut juga sebagai momen rencana) adalah T (kg.mm) maka, diperoleh Persamaan (4.13): Tx= 9,74 × 105 x



𝑃𝑑 𝑛𝑥



........................................................................................(4.13)



Dimana : Tx = momen puntir



(kg mm/Nm)



𝑃𝑑 = daya rencana



(kW)



𝑛𝑥 = putaran poros



(rpm)



Torsi beban juga dapat diperoleh menggunakan Persamaan (4.14) dan (4.15): T=F×r..............................................................................................................(4.14) F=M×g.............................................................................................................(4.15) Dimana: T = Torsi (kgmm/Nm) F = Gaya (N) r = Jarak (jari-jari) (m) Teknik Mekatronika 8



Proposal Proyek Akhir g = Gravitasi (m/s2) Gerak rotasi disebabkan oleh adanya torsi, yaitu tingkat kecenderungan gaya untuk memutar suatu benda tegar terhadap suatu titik poros. Torsi untuk benda yang bergerak rotasi didapat dari Persamaan (4.16): T=I×α...............................................................................................(4.16) Dimana: I = besaran momen inersia (kgm2) α = percepatan sudut (rad/s2) 4.5. Bearing Bearing adalah alat yang memungkinkan terjadinya pergerakan relatif antara dua bagian dari alat atau mesin, biasanya gerakan angular atau linear. Dengan adanya bearing, gesekan antara dua bagian tersebut menjadi sangat minim dibandingkan tanpa bearing. Bentuk fisik bearing dapat dilihat pada Gambar 4.



Gambar 4 Bearing



Letak bearing bisa di mana saja tergantung alat dan mesin yang memanfaatkan bearing tersebut dan jenis bearingnya. Sedangkan Untuk Fungsi Bearing (Bantalan) tersebut adalah: 1.



Untuk mengurangi koefisien gesekan antara as dan rumahnya.



2.



Menjadikan as dan rumahnya tidak aus karena tidak bergesekan langsung tapi melalui bearing.



3.



Mempermudah maintenance peralatan yang berputar.



4.



Mempermurah biaya pembuatan as ( as tidak perlu dibuat dari baja kualitas tinggi).



5.



Menjadikan alat yang berputar heavy duty dan mengurangi waktu perawatan.



Teknik Mekatronika 9



Proposal Proyek Akhir 4.6. Relay Relay pertama kali ditemukan oleh Jhosep Henry pada tahun 1835. Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi didekatnya (solenoid). Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan berpindah. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere 220 V DC) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut: 1.



Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup atau membuka saklar.



2.



Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik. Di bawah ini contoh relay yang beredar di pasaran.



Gambar 5 Relay yang tersedia di pasaran.



4.6.1. Jenis Jenis Relay Berdasarkan jumlah kutub pada, maka relay dibedakan menjadi 4 jenis: 1.



SPST = Single Pole Single Throw



2.



SPDT = Single Pole Double Throw



3.



DPST = Double Pole Single Throw



4.



DPDT = Double Pole Double Throw



Teknik Mekatronika 10



Proposal Proyek Akhir Pole adalah jumlah COMMON, sedangkan Throw adalah jumlah terminal output (NO dan NC).



Gambar 6 kontak pada relay



4.6.2. Dasar-dasar Relay Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbaik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya. Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada tiga jenis, yaitu: 1.



Normally Open (NO), keadaan normal kontak relay sebelum kumparan (coil) diberi arus listrik.



2.



Normally Closed (NC), keadaan normal kontak relay sebelum kumparan (coil) diberi arus listrik.



3.



Change Over (COMMON), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.



4.6.3. Prinsip kerja relay Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedangkan kontak adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik pada coil. Kontak ada 2 jenis yaitu Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay yaitu ketika coil mendapat energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup.



Teknik Mekatronika 11



Proposal Proyek Akhir



Gambar 7 skema relay elektromekanik



4.7. Limit Switch Limit switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar. Limit switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Bentuk limit switch dapat dilihat pada Gambar 8.



Gambar 8 Limit Switch



Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan pada tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian dari rangkaian tersebut. Limit switch memiliki dua kontak yaitu NO (Normally Open) dan kontak NC (Normally Close) dimana salah satu kontak akan aktif jika tombolnya tertekan. 4.8.



Motor Induksi Motor listrik arus bolak-balik diklasifikasikan dengan dasar prinsip



pengoperasian sebagai motor asinkron (induksi) atau motor sinkron. Motor induksi adalah jenis motor dimana tidak ada tegangan eksternal yang diberikan pada rotornya, tetapi arus pada stator menginduksikan tegangan pada celah udara dan Teknik Mekatronika 12



Proposal Proyek Akhir pada lilitan rotor untuk menghasilkan arus rotor dan medan magnet. Medan magnet stator dan rotor kemudian berinteraksi dan menyebabkan rotor motor berputar. Gambar 9 menunjukkan gambar dari motor induksi.



Gambar 9 Motor Induksi



Motor listrik memiliki 2 komponen listrik utama yaitu: 1. Rotor Motor induksi menggunakan 2 jenis rotor: 1.1. Rotor sangkar tupai, terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak-petak slot paralel. Batang-batang tersebut diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek. 1.2. Rotor belitan, yang memiliki gulungan 3 fasa, lapisan ganda dan terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fasa digulungi kawat pada bagian dalamnya dan ujung lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan sikat yang menempel padanya. 2. Stator Stator dibuat dari sejumlah stampings dan slots untuk membawa gulungan tiga fasa. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat. 4.8.1. Klasifikasi Motor Induksi Motor induksi dapat diklsifikasikan menjadi dua kelompok utama, yaitu: 1.



Motor induksi satu fasa Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fasa, meiliki sebuah motor sangkar tupai, dan memerlukan sebuah



Teknik Mekatronika 13



Proposal Proyek Akhir alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti kipas angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4HP. 2.



Motor induksi tiga fasa Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fasa yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat berupa sangkar tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor sangkar tupai), dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini. Sebagai contoh pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan listrik, dan grinder. Tersedia dalam ukuran 1/3 atau ratusan HP. Motor induksi tiga fasa membuat medan putar yang dapat menstart motor, motor satu fasa memerlukan alat pembantu starting. Pada saat motor induksi satu fasa berputar, motor membangkitkan medan magnet putar. Motor induksi satu fasa lebih besar ukurannya untuk HP yang sama dibandingkan dengan motor tiga fasa, motor satu fasa mengalami pembatasan pemakaian dimana daya tiga fasa tidak ada. Apabila berputar, torsi yang dihasilkan oleh motor satu fasa adalah berpulsa dan tidak teratur, yang mengakibatkan faktor daya dan efisiensi yang rendah dibandingkan dengan motor banyak fasa.



4.8.2.Prinsip Kerja Motor Induksi Prinsip kerja dari motor induksi adalah sebagai berikut: 1.



Apabila sumber tegangan 3 fasa dipasang pada kumparan stator, maka akan timbul medan putar dengan kecepatan n.



2.



Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.



3.



Akibatnya pada kumparan rotor timbul ggl induksi sebesar: Ex 100% 9. Bila ns= 2s = 4,44 f2N2 (untuk satu fasa) E2s adalah tegangan induksi pada saat rotor berputar.



4.



Karena kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup, ggl (E) akan menghasilkan arus (I).



5.



Adanya arus (I) di dalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada rotor.



6.



Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator.



Teknik Mekatronika 14



Proposal Proyek Akhir 7.



Seperti telah dijelaskan pada (3) tegangan induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr).



4.9. Kontaktor Kontaktor (Magnetic Contactor) yaitu peralatan listrik yang bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Pada kontaktor terdapat sebuah belitan yang mana bila dialiri arus listrik akan timbul medan magnet pada inti besinya, yang akan membuat kontaknya tertarik oleh gaya magnet yang timbul tadi. Kontak Bantu NO (Normally Open) akan menutup dan kontak Bantu NC (Normally Close) akan membuka. Kontak pada kontaktor terdiri dari kontak utama dan kontak Bantu. Kontak utama digunakan untuk rangkaian daya sedangkan kontak Bantu digunakan untuk rangkaian kontrol. Didalam suatu kontaktor elektromagnetik terdapat kumparan utama yang terdapat pada inti besi. Kumparan hubung singkat berfungsi sebagai peredam getaran saat kedua inti besi saling melekat. Apabila kumparan utama dialiri arus, maka akan timbul medan magnet pada inti besi yang akan menarik inti besi dari kumparan hubung singkat yang dikopel dengan kontak utama dan kontak Bantu dari kontaktor tersebut. Hal ini akan mengakibatkan kontak utama dan kontak bantunya akan bergerak dari posisi normal dimana kontak NO akan tertutup sedangkan NC akan terbuka. Selama kumparan utama kontaktor tersebut masih dialiri arus, maka kontak-kontaknya akan tetap pada posisi operasinya. Apabila pada kumparan kontaktor diberi tegangan yang terlalu tinggi maka akan menyebabkan berkurangnya umur atau merusak kumparan kontaktor tersebut. Tetapi jika tegangan yang diberikan terlalu rendah maka akan menimbulkan tekanan antara kontak-kontak dari kontaktor menjadi berkurang. Hal ini menimbulkan bunga api pada permukaannya serta dapat merusak kontakkontaknya. Besarnya toleransi tegangan untuk kumparan kontaktor adalah berkisar 85% - 110% dari tegangan kerja kontaktor. Salah satu contoh kontaktor yang dipakai yaitu:



Teknik Mekatronika 15



Proposal Proyek Akhir 4.9.1.Kontaktor Magnet Arus Searah Kontaktor magnet arus searah (DC) terdiri dari sebuah kumparan yang intinya terbuat dari besi. Jadi bila arus listrik mengalir melalui kumparan, maka inti besi akan menjadi magnet. Gaya magnet inilah yang digunakan untuk menarik angker yang sekaligus menutup/ membuka kontak. Bila arus listrik terputus ke kumparan, maka gaya magnet akan hilang dan pegas akan menarik/menolak angker sehingga kontak kembali membuka atau menutup. Untuk merancang kontaktor arus searah yang besar dibutuhkan tegangan kerja yang besar pula, namun hal ini akan mengakibatkan arus yang melalui kumparan akan besar dan kontaktor akan cepat panas. Jadi kontaktor magnet arus searah akan efisien pada tegangan kerja kecil seperti 6 V, 12 V dan 24 V. Cara kerja kontaktor dapat dilihat pada Gambar 11.



Gambar 10 Prinsip Kerja Contactor



4.10.



Jenis ukuran kertas



Ukuran Kertas Letter



: 21,6 cm x 27,9 cm (8.5 inci × 11 inci)



Ukuran Kertas Junior Legar : 20,3 cm x 12,7 cm (8.0 inci × 5.0 inci) Ukuran Kertas Legal



: 21,6 cm x 35,6 cm (8.5 inci × 14 inci)



Ukuran Kertas Ledger



: 43,2 cm x 27,9 cm (17 inci × 11 inci)



Teknik Mekatronika 16



Proposal Proyek Akhir Ukuran Kertas Tabloid



: 27,9 cm x 43,2 cm (11 inci × 17 inci)



Ukuran Kertas F4



: 21,5 cm x 33,0 cm (8.5 inch × 13 inch)



Ukuran Kertas A0 (Ansi E)



: 84,1 cm x 118,9 cm (33.11 inci × 46.81 inci)



Ukuran Kertas A1 (Ansi D)



: 59,4 cm x 84,1 cm (23.39 inci × 33.11 inci)



Ukuran Kertas A2 (Ansi C)



: 42,0 cm x 59,4 cm (16.54 inci × 23.39 inci)



Ukuran Kertas A3 (Ansi B)



: 29,7 cm x 42,0 cm (11.69 inci × 16.54 inci)



Ukuran Kertas A4 (Ansi A)



: 21,0 cm x 29,7 cm (8.27 inci × 11.69 inci)



Ukuran Kertas A4s



: 21,5 cm x 29,7 cm (8.46 inci × 11.69 inci)



Ukuran Kertas A5



: 14,8 cm x 21,0 cm (5.83 inci × 8.27 inci)



Ukuran Kertas A6



: 10,5 cm x 14,8 cm (4.13 inci × 5.83 inci)



Ukuran Kertas A7



: 7,4 cm x 10,5 cm (2.91 inci × 4.13 inci)



Ukuran Kertas A8



: 5,2 cm x 7,4 cm (2.05 inci × 2.91 inci)



Ukuran Kertas A9



: 3,7 cm x 5,2 cm (1.46 inci × 2.05 inci)



Ukuran Kertas A10



: 2,6 cm x 3,7 cm (1.02 inci × 1.46 inci)



Ukuran Kertas C0



: 91,7 cm



x



129,7



cm



Ukuran Kertas C1



: 64,8 cm



x



91,7



cm



Ukuran Kertas C2



: 45,8 cm



x



64,8



cm



Ukuran Kertas C3



: 32,4 cm



x



45,8



cm



Ukuran Kertas C4



: 22,9 cm



x



32,4



cm



Ukuran Kertas C5



: 16,2 cm



x



22,9



cm



Ukuran Kertas C6



: 11,4 cm



x



16,2



cm



Ukuran Kertas C7



: 8,1



cm



x



11,4



cm



Ukuran Kertas C8



: 5,7



cm



x



8,1



cm



Ukuran Kertas B0



: 100,0 cm x 141,4 cm (39.37 inci × 55.67 inci)



Ukuran Kertas B1



: 70,7 cm x 100,0 cm (27.83 inci × 39.37 inci)



Ukuran Kertas B2



: 50,0 cm x 70,7 cm (19.69 inci × 27.83 inci)



Ukuran Kertas B3



: 35,3 cm x 50,0 cm (13.90 inci × 19.69 inci)



Ukuran Kertas B4



: 25,0 cm x 35,3 cm (9.84 inci × 13.90 inci)



Ukuran Kertas B5



: 17,6 cm x 25,0 cm (6.93 inci × 9.84 inci)



Ukuran Kertas B6



: 12,5 cm x 17,6 cm (4.92 inci × 6.93 inci)



Ukuran Kertas B7



: 8,8 cm x 12,5 cm (3.46 inci × 4.92 inci)



Ukuran Kertas B8



: 6,2 cm x 8,8 cm (2.44 inci × 3.46 inci)



Teknik Mekatronika 17



Proposal Proyek Akhir Ukuran Kertas B9



: 4,4 cm x 6,2 cm (1.73 inci × 2.44 inci)



Ukuran Kertas B10



: 3,1 cm x 4,4 cm (1.22 inci × 1.73 inci)



4.11. TDR Time Delay Relay / Timer TDR (Time Delay Relay) sering disebut juga relay timer atau relay penunda batas waktu banyak digunakan dalam instalasi motor terutama instalasi yang membutuhkan pengaturan waktu secara otomatis. Peralatan kontrol ini dapat dikombinasikan dengan peralatan kontrol lain, contohnya dengan MC (Magnetic Contactor), Thermal Over Load Relay, dan lain-lain. Fungsi dari peralatan kontrol ini adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan untuk mengatur waktu hidup atau mati dari kontaktor atau untuk merubah sistem bintang ke segitiga dalam delay waktu tertentu. Timer dapat dibedakan dari cara kerjanya yaitu timer yang bekerja menggunakan induksi motor dan menggunakan rangkaian elektronik. Timer yang bekerja dengan prinsip induksi motor akan bekerja bila motor mendapat tegangan AC sehingga memutar gigi mekanis dan menarik serta menutup kontak secara mekanis dalam jangka waktu tertentu. Sedangkan relay yang menggunakan prinsip elektronik, terdiri dari rangkaian R dan C yang dihubungkan seri atau paralel. Bila tegangan sinyal telah mengisi penuh kapasitor, maka relay akan terhubung. Lamanya waktu tunda diatur berdasarkan besarnya pengisian kapasitor. Bagian input timer biasanya dinyatakan sebagai kumparan (Coil) dan bagian outputnya sebagai kontak NO atau NC. Kumparan pada timer akan bekerja selama mendapat sumber arus. Apabila telah mencapai batas waktu yang diinginkan maka secara otomatis timer akan mengunci dan membuat kontak NO menjadi NC dan NC menjadi NO. Gambar Time Delay dapat dilihat pada Gambar 11.



Gambar 11 Time Delay Relay Teknik Mekatronika 18



Proposal Proyek Akhir Pada umumnya timer memiliki 8 buah kaki yang 2 diantaranya merupakan kaki coil sebagai contoh pada gambar di atas adalah TDR type H3BA dengan 8 kaki yaitu kaki 2 dan 7 adalah kaki coil, sedangkan kaki yang lain akan berpasangan NO dan NC, kaki 1 akan NC dengan kaki 4 dan NO dengan kaki 3. Sedangkan kaki 8 akan NC dengan kaki 5 dan NO dengan kaki 6. Kaki kaki tersebut akan berbeda tergantung dari jenis relay timernya. Dapat dilihat pada gambar 12.



Gambar 12 Bagan Relay



5.



Metodologi



5.1. Study Literatur Setelah mengetahui permasalahan yang ada, langkah selanjutnya adalah melakukan studi beberapa literatur seperti proses penghancuran kertas pada industri dan perbedaannya dengan proses secara manual. Selanjutnya menentukan rancangan mesin yang akan dibuat dan mempertimbangkan kesulitan dan kendala yang akan dihadapi dalam proses pengerjaanya. Pada tahap ini dilakukan pengumpulan bahan-bahan referensi yang digunakan sebagai landasan awal dalam pembatan tugas akhir ini. Pada tahap ini, hal-hal yang dipelajari adalah: 1.



Konsep dasar motor AC.



2.



Sistem mekanis poros.



3.



Desain mekanik menggunakan solidwork.



4.



Berbagai macam ukuran kertas yang ada.



Teknik Mekatronika 19



Proposal Proyek Akhir 5.2. Diskusi Diskusi dapat dilakukan dengan beberapa cara untuk penyelesaian Proposal Proyek Akhir, yaitu: 1.



Bimbingan dan konsultasi dengan dosen pembimbing.



2.



Sharing dengan kawan kawan tentang hal-hal yang berhubungan dengan Proposal Proyek Akhir.



3.



Meminta pendapat dengan senior dan juga alumni tentang Proposal Proyek Akhir.



5.3. PERANCANGAN Mesin penghancur kertas ini adalah mesin yang dirancang untuk memotong kertas dengan kapasitas 0,25kg. Mesin ini menggunakan sistem poros berputar. Mesin memiliki komponen utama yaitu Rangka, Hoper, Poros, Bantalan dan Motor AC. Cara kerja mesin ini yaitu kertas dimasukkan kedalam hoper, kemudian limit switch akan tertekan dan mesin akan hidup/aktif. Maka poros akan berputar, kemudian kertas akan masuk kedalam poros penghancur. Segala sesuatu yang akan dibuat harus dirancang dengan sebaik-baiknya yang berguna untuk mempermudah dan memperlancar proses pembuatannya. Oleh karena itu, pengerjaan proyek akhir ini harus melalui tahap ini. Ada beberapa tahap dalam proses perancangan alat ini, yaitu: 5.3.1. Diagram Blok Dalam perancangan suatu sistem dibutuhkan suatu diagram blok yang dapat menjelaskan kerja sistem secara keseluruhan supaya sistem yang dibuat dapat berfungsi sesuai dengan yang diinginkan. Berikut diagram blok mesin penghancur kertas : Kertas Masuk



Sensor Limit Motor Aktif



Switch



Kertas Terpotong



Gambar 13 Diagram blok



5.3.2. Perancangan Mesin Penghancur Kertas Perancangan mesin penghancur kertas ini terdiri dari beberapa part yang digunakan untuk proses penghancuran. Output hasil pemotongan kertas berupa potonganpotongan kertas lurus dengan lebar 1cm. Perancangan mesin dapat dilihat pada Gambar 14. Teknik Mekatronika 20



Proposal Proyek Akhir 7 1 2



8



3 9 4 10 5



6



Gambar 14 Perancangan Desain Mekanik



Keterangan : 1.



Penampung Kertas



2.



Rangka



3.



Pisau Penghancur



4.



Puli Pisau Penghancur



5.



Belting



6.



Body



7.



Penjepit kertas



8.



Bearing



9.



Penutup Pisau



10. Plat Penampungan Beberapa bagian penting pada alat ini adalah: 1.



Penampung Kertas Penampung Kertas ini digunakan sebagai corong untuk kertas, agar masuk



kepisau penghancur. Roller sehingga kertas dapat turun kebawah dengan sempurna. Penampung kertas diperlihatkan pada Gambar 15. Teknik Mekatronika 21



Proposal Proyek Akhir



Gambar 15 Penampung Kertas



2.



Pisau Pisau ini memiliki jarak antar pisau selebar 1 cm. Dengan jumlah pisau yang



digunakan sebanyak 25 buah. Bahan yang akan digunakan dalam pembuatan pisau adalah bahan aluminum. Pisau kertas dapat dilihat pada Gambar 16.



Gambar 16 Pisau Penghancur



3.



Penjepit Kertas Penjepit kertas ini digunakan untuk menyesuaikan lebar kertas yang akan



dipotong. Maksimal lebar kertas yang dapat dimasukkan ke dalam penampung kertas adalah berukuran A3. Kertas berukuran lebih dari A3 dapat juga dihancurkan dengan cara melipat kertas tersebut hingga selebar A3. Penjepit dapat dilihat pada Gambar 17.



Teknik Mekatronika 22



Proposal Proyek Akhir



Gambar 17 Penjepit Kertas



4.



Rangka Perencanaan rangka yang akan digunakan adalah besi siku, dengan bahan



yang terbuat dari besi. Rangka dapat dilihat pada Gambar 18.



Gambar 18 Rangka



5.3.3.Perancangan Elektronik Perancangan elektronik ini berguna untuk menghidupkan dan mematikan motor secara otomatis. Prinsip kerjanya menggunakan kondisi berat kertas dan timer. Perancangan dapat dilihat pada Gambar 19.



Teknik Mekatronika 23



Proposal Proyek Akhir



Gambar 19 Rancangan Elektronik



5.3.4. Perancangan Perhitungan Daya Motor Pada perancangan motor, terlebih dahulu harus mengetahui gaya dan dan torsi penggerak. Diketahui rencana beban yang akan digerakkan oleh motor: Massa total = Berat kertas = 0.25 kg 1. Untuk mencari W total Sepanjang 90 cm sehingga Beban merata yang diterima poros:



Gambar 20 Beban pada poros



W=𝑀. g W = 0.25 𝑘𝑔 . 9,81 𝑚⁄𝑠 W = 2,452𝑁 𝑤 𝑊𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑙 Teknik Mekatronika 24



Proposal Proyek Akhir 2,452𝑁 30 𝑐𝑚 = 0,082 𝑁⁄𝑐𝑚



𝑊𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑊𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙



𝐹 = 𝑊 𝑥 90 𝐹 = 0,082 𝑁/𝑐𝑚 𝑥 30 𝑐𝑚 𝐹 = 2,46 𝑁 2. Menentukan gaya disetiap tumpuan



Gambar 21 Diagram Benda Bebas



∑𝐹𝑦 = 0 𝐹𝐴 + 𝐹𝐵 = 2,46 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . … … … (1) ∑𝑀𝐴 = 0 (𝐹. 25) − (𝐹𝐵 . 50) = 0 (2,46 . 25) − (𝐹𝐵 . 50) = 0 𝐹𝐵 =



2,46 . 25 50



𝐹𝐵 = 1,23 𝑁 Dari persamaan (1) 𝐹𝐴 + 𝐹𝐵 = 2,46𝑁 𝐹𝐴 = 2,46 𝑁 − 𝐹𝐵 𝐹𝐴 = 2,46 𝑁 − 1,23 𝑁 𝐹𝐴 = 1,23 𝑁



3.



Untuk mencari momen



𝑀 (𝑥 = 0) = 0 𝑀 (𝑥 = 10) = 𝐹𝐴 . 𝑥 = 1,23 . 10



Teknik Mekatronika 25



Proposal Proyek Akhir = 12,3 𝑁𝑐𝑚 𝑥 − 10 𝑀 (𝑥 = 20) = 𝐹𝐴 . 𝑥 − (𝑤(𝑥 − 10) . ( ) 2 20 − 10 = 1,23.20 − (0,082(02 − 10) . ( ) 2 = 20,5 𝑁𝑐𝑚 𝑥 − 10 𝑀 (𝑥 = 25) = 𝐹𝐴 . 𝑥 − (𝑤(𝑥 − 10) . ( ) 2 25 − 10 = 1,23 − (0,082(25 − 10) . ( ) 2 = 21,525 𝑁𝑐𝑚 𝑥 − 10 𝑀 (𝑥 = 30) = 𝐹𝐴 . 𝑥 − (𝑤(𝑥 − 10) . ( ) 2 30 − 10 = 1,23.30 − (0,082(30 − 10) . ( ) 2 = 20,5𝑁𝑐𝑚 𝑥 − 10 𝑀 (𝑥 = 40) = 𝐹𝐴 . 𝑥 − (𝑤(𝑥 − 10) . ( ) 2 40 − 10 = 1,23.40 − (0,082(40 − 10) . ( ) 2 = 12,3 𝑁𝑐𝑚 𝑥 − 10 𝑀 (𝑥 = 50) = 𝐹𝐴 . 𝑥 − (𝑤(𝑥 − 10) . ( ) 2 = 1,23 . 50 − (0,082(50 − 10) . (



50 ) 2



=0 4.



Torsi penggerak



𝑇 = 𝐹 . 𝑅 rata-rata 𝑇 = 2,46 𝑁 . 200 𝑚𝑚 𝑇 = 492 𝑁𝑚𝑚 𝑇 = 0,492 𝑁𝑚 5.



Perencanaan daya motor



Putaran konstruksi yang direncanakan 𝑛 = 1400 𝑟𝑝𝑚 𝑃 = 𝑇 .𝜔



Teknik Mekatronika 26



Proposal Proyek Akhir 2. 𝜋 .𝑛 60 2 . 3,14 . 1400 𝜔= 60 𝜔=



𝜔 = 146,53 𝑃 = 𝑇 .𝜔 𝑃 = 0,492 . 146,53 𝑃 = 72,0944 𝑤𝑎𝑡𝑡 𝑃 = 0,0720944𝐾𝑤 5.3.5. Perhitungan Sabuk-V Puli Diketahui spesifikasi motor : 𝑃 = 0,0720944 𝐾𝑤 ; 𝑛 = 1400 𝑟𝑝𝑚 𝑃𝑑 = 𝑃 𝑥 𝑓𝑐 = 0,0720944𝑘𝑤 𝑥 1.3 = 0,0937 𝑘𝑤 Putaran output (n2) = 1400 rpm 𝒏𝟏



𝟏𝟒𝟎𝟎 𝒓𝒑𝒎



Sehingga rasio putaran motor i= 𝒏𝟐 = σb = 48 Kg/mm2 baja s30c 𝑇 = 9,74𝑥105 𝑥



𝟏𝟒𝟎𝟎𝒓𝒑𝒎



=𝟏



cb = 2, kt = 1,5, fc = 1, sf1 = 6, sf2 = 2



𝑃𝑑 𝑛



𝑇1 𝑑𝑎𝑛 2 = 9,74𝑥105 𝑥



𝑃𝑑 0,0937 = 9,74𝑥105 𝑥 = 65,188 𝑘𝑔. 𝑚𝑚 𝑛2 1400



𝑀𝑏 = 21,525 𝑁𝑐𝑚 𝑀𝑏 = 21,94 𝑘𝑔. 𝑚𝑚 5,1 √( 𝑐𝑏 . 𝑀 )2 + ( 𝐾𝑡 . 𝑇 )2 ] 𝑑𝑠 ≥ [ 𝜏𝑎



1⁄ 3



5,1 √( 1,5 .21,94 𝑘𝑔. 𝑚𝑚)2 + ( 2 .13,037 𝑘𝑔. 𝑚𝑚 )2 ] 𝑑𝑠 ≥ [ 4 𝑘𝑔/𝑚𝑚2 𝑑𝑠 ≥ 9,64 𝑚𝑚 ≈ 10 𝑚𝑚 1.



Perencanaan Sabuk-V dan Puli



1.1. Pemilihan Penampang sabuk-V Diketahui : 𝑃𝑑 = 0,0937 𝑘𝑊, n1 = 1400 rpm. Diagram pemilihan sabuk-V diperoleh : Sabuk- V Standard Jenis Penampang A Teknik Mekatronika 27



1⁄ 3



Proposal Proyek Akhir 1.2. Diameter puli Minimum yang dianjurkan (diameter jarak bagi = dP) dan diameter lingkaran (Dp, dB, DB, dK, DK) Diameter minimum puli yang dianjurkan (mm), diperoleh : Diameter jarak bagi Puli penggerak (dp ) = 95 mm. maka : Diameter jarak bagi Puli yang digerakkan: Dp = dP * i = 95 mm * 1 = 95 mm Diameter puli : 1.



Diameter puli penggerak /motor (dB)



𝑑𝐵 = 𝑑𝑃 − 2𝑘𝑜 dimana ko diperoleh dari [table 5.2 referensi 4] Ukuran puli-V, diketahui penampang sabuk-V adalah penampang A, maka nilai ko = 8.0, jadi: dB = dP – 2ko = 95 mm – 2 * 8,0 = 79 mm 2.



Diameter naf Puli yang digerakkan (DB)



DB = DP – 2ko = 95 mm – 2 * 8,0 = 79 3.



Diameter luar puli penggerak/motor (dK)



𝑑𝐾 = 𝑑𝑃 + 2𝑘 dimana k diperoleh dari [table 5.2 referensi 4] Ukuran puli-V, diketahui penampang sabuk-V adalah penampang A, maka nilai k = 4.5, jadi: dK = dP + 2k = 95 mm + 2 * 4,5 = 104 mm 4.



Diameter luar Puli yang digerakkan (DK)



DK = DP + 2k = 95 mm + 2 * 4,5 = 86 mm 2. V= 3.



Kecepatan linier sabuk-V (v) 𝜋.𝑑𝑝.𝑛1 60000



=



3,14.95.1400 60000



= 6,96 m/s



Panjang sabuk-V (L) 𝜋



L = 2C + 2 (Dp + dp) + 𝜋



(𝐷𝑝−𝑑𝑝)



L = 2.600 + 2 (95 + 95) +



4.𝐶 (95−95) 4.600



L = 1498,3 mm 4.



Nomor sabuk-V No =



5.



𝐿 25,4



=



1498,3 25,4



= 58,98 = 59



Panjang sabuk-V sebenarnya Ls = no sabuk-V * 25.4 = 59 * 25.4



Teknik Mekatronika 28



Proposal Proyek Akhir = 1498,6 mm 6.



Jarak sumbu poros ideal (C) b



= 2L – 𝜋 (Dp+dp) = 2. 1498,3 – 𝜋 (95+95) = 2400 mm



C = C 7.



8.



=



𝑏+√𝑏 2 −8(Dp−dp) 8 2400+√(2400)²−8(95−95)² 8



= 592,38 mm



Sudut kontak (θ) θ = 180 –



57,3 ( 𝐷𝑝−𝑑𝑝)



θ = 180 –



57,3 ( 95−95)



𝐶 592,38



= 1800 sehingga kθ= 0,96



Jumlah sabuk-V



Dimana: Po diperoleh dari [table 5.5 referensi 4] Kapasitas daya yang ditransmisikan untuk satu sabuk-V tunggal. Diketahui : penampang sabuk-V tipe A, n1 = 1400 rpm, Po1 = 1,31 penampang sabuk-V tipe A, n1 = 1400 rpm, i = 1 , Po2 = 0.18 Po = Po1 + Po2 = 1,31 + 0,18 = 1,49 Kθ diperoleh Faktor Koreksi , diketahui Sudut kontak (θ) = 166,05 0 Maka diperoleh Kθ = 0.96 Sehingga: 𝑁= 9.



𝑃𝑑 𝑃𝑜∗𝐾𝜃



0,0937



= 1,49 .0,97 = 0,025 ≈ 1 buah



Lebar puli f dan e diperoleh f = 10 dan e = 15 B = 2f + ( N-1 )e = 2*10 + ( 1-1 )15 = 20 mm



Teknik Mekatronika 29



Proposal Proyek Akhir Kesimpulan Sabuk-V: 1. Tipe A 2. No 59 3. Jumlah 1 buah Puli: 4. 𝑑𝐵 = 79 𝑚𝑚 5. 𝐷𝐵 = 79 𝑚𝑚 6. 𝑑𝐾 = 104 𝑚𝑚 7. 𝐷𝐾 = 86 𝑚𝑚 8. 𝑑𝑃 = 95 𝑚𝑚 9. 𝐷𝑃 = 95 𝑚𝑚 10. 𝐵 = 20 𝑚𝑚



5.3.6. FLOWCHART



Gambar 22 Flowchart



5.4. IMPLEMENTASI MESIN PENGHANCUR KERTAS. Pada tahap ini dilakukan perancangan dan kemudian membuat alat yaitu mesin penghancur kertas dan kemudian melakukan pengujian alat tersebut. Teknik Mekatronika 30



Proposal Proyek Akhir 5.5. MEMBUAT BUKU TUGAS AKHIR Untuk membuat buku tugas akhir berdasarkan format yang telah diberikan oleh kampus yaitu: 1.



BAB I meliputi: Pendahuluan, Tujuan, Perumusan masalah, Ruang Lingkup, dan Manfaat.



2.



BAB II meliputi: Tinjauan Pustaka dan Dasar teori.



3.



BAB III meliputi: Perancangan.



4.



BAB IV meliputi: Analisa.



5.



BAB V meliputi: Kesimpulan dan saran.



5.6. METODE PENGUJIAN 1.



Tentukan Jenis Kertas.



2.



Tentukan Lebar Maksimal kertas.



Teknik Mekatronika 31



Proposal Proyek Akhir 6. JADWAL KEGIATAN Tabel 3 Perencanaan Pengerjaan Proyek Akhir Tahun No



Kegiatan



2014-2015 Jul



1



Studi Liiteratur



2



Pembuatan Proposal



3



Perancangan Sistem



4



Pengajuan Proposal



5



Sidang Proposal



6



Pembuatan Alat



7



pengukuran pengujian



Ags Okt Des Jan Mar Apr Mei Jun Jul



Perbaikan 8



penyempurnaan Pembuatan Laporan



9



PA pengajuan Sidang



10



Akhir



10



Sidang Akhir



Teknik Mekatronika 32



Proposal Proyek Akhir 7. Rancangan Biaya Adapun rancangan biaya penelitian yang direncanakan adalah sebagai berikut: Tabel 4 Rancangan Biaya No Item



Deskripsi Unit



Harga/Unit



Total Harga



1



Motor AC



Unit



1



Rp 800,000.00



2



Besi Siku 5mm



Batang



2



Rp 220,000.00



Rp 440,000.00



3



Mata Grinda



Unit



6



Rp 50,000.00



Rp 300,000.00



4



Bearing



Pcs



4



Rp



50,000.00



Rp 200,000.00



5



Aluminium



Batang



5



Rp



15.000;00



Rp



6



Puli



Pcs



2



Rp 150.000;00



Rp 300.000.00



7



Belting



Buah



1



Rp.



Rp.



8



Akrelik 5mm



Unit



1m



9



Engsel



Pasang



2



Rp.



10



Kawat elektroda



Kotak



1



Rp. 130.000;00 Rp. 130.000;00



11



Kontaktor



Buah



1



Rp. 220.000;00 Rp



30.000;00



Rp 250.000;00



Rp 800,000.00



75,000.00



30.000;00



Rp 250.000;00



5.000;00 Rp.



10.000;00



220.000;00



Rp 2.755.000;00



Jumlah



Teknik Mekatronika 33



Proposal Proyek Akhir DAFTAR PUSTAKA [1]



Asal



usul



bearing.



Diambil



20



agustus



2013



dari



http://elearning.unsri.ac.id/pluginfile.php/4400/mod_resource/content/1/B ANTALAN%20%28BEARING%29.pdf [2]



Zainuri, DChmad, S.T., M.Eng. 2010. “Diktat Elemen Mesin II”, Universitas Mataram: Mataram.



[3]



Sularso dan Kiyokatsu suga, 2008. “ Dasar Perencanaan dan pemilihan Elemen Mesin, cetakan keduabelas”, Pradnya Paramita: Yogyakarta.



[4]



Sularso dan Kiyokatsu suga, 2008. “ Dasar Perencanaan dan pemilihan Elemen Mesin, cetakan keduabelas”, Pradnya Paramita: Yogyakarta.



[5]



Magnetic



ContDCtor.



Diakses



pada



16



juli



2013.



http://bayupancoro.wordpress.com/2008/04/07/magnetc-contDCtor general-purpose/ [6]



http://rahard.wordpress.com/2007/02/18/mesin-penghancur-kertas/



[7]



http://ekonomi.kompasiana.com/bisnis/2013/11/02/pengertian-mesinpenghancur-kertas-607087.html



[8]



Rusnam, Fika Jurelly. 2006. Kontrol Otomatis Kecepatan Putaran Motor AC Dengan PID. Mekatronika Politeknik Caltex Riau: Pekanbaru



[9]



Setiawan, Afrie 2010. MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 & ATMEGA16 menggunakan BASCOM - AVR. Yogyakarta : ANDI Yogyakarta.



[10]



http://rahard.wordpress.com/2007/02/18/mesin-penghancur-kertas/



Teknik Mekatronika 34



Proposal Proyek Akhir



LAMPIRAN



Teknik Mekatronika 35