![Mesin Pencacah Daun Kering [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/mesin-pencacah-daun-kering.jpg)
15 0 2 MB
Tugas Perancangan “Mesin Pencacah Daun Kering Untuk Pembuatan Biokompos”
Disusun oleh : Nama : Mochammad Haidi Mursyidan Fathullah NIM : 13210012
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN S1 FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL JAKARTA 2016 i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya sehingga dapat berhasil menyelesaikan Tugas Perancangan ini yang alhamdulillah tepat pada waktunya. Tugas Perancangan ini berisikan materi serta rancang bangun perancangan Mesin Pencacah Daun Kering Untuk Biokompos. Diharapkan Tugas Perancangan ini dapat memberikan informasi kepada pembaca khususnya mahasiswa mengenai amateri peraktikum ini. Ketika penyusunan Tugas Perancangan ini, banyak pihak yang turut membantu serta memberikan dorongan pemikiran dan materi. Oleh karena itu, penyusun menyampaikan ucapan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah memberi dukungan moril dalam penyelesaian laporan praktikum ini. Ucapan terima kasih penyusun sampaikan kepada Bapak Sumiyanto,Ir. MT. selaku dosen Mata Kuliah Tugas Perancangan. Dan Bapak Ir.Rudi Saputra MT. selaku Dosen Pembimbing atas bimbingan, tuntunan, dan bantuan selama proses penyusunan Tugas Perancangan ini. Akhir kata penyusun menyadari bahwa laporan praktikum masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu diharapkan demi kesempurnaan makalah Tugas Perancangan ini.
Jakarta 23 Februari 2016
Penyusun
ii
DAFTAR ISI
Kata Pengantar ..........................................................................................
i
Daftar Isi....................................................................................................
ii
Bab I Pendahuluan ....................................................................................
1
1.1 Latar Belakang ..........................................................................
1
1.2 Identifikasi Masalah…………………………………………...
2
1.3 Batasan Masalah………………………………………………
3
1.4 Rumusan Masalah……………………………………………..
3
1.5 Tujuan………………………………………………………….. 3 1.6 Manfaat………………………………………………………… 3 1.7 Metedologi Perancangan……………………………………….. 3 1.8 Tempat dan Waktu Pelaksana…………………………………. 4 1.9 Sistematika Perancangan……………………………………….. 4 Bab II Landasan Teori ...............................................................................
5
2.1 Teori dasar .................................................................................
5
2.2 Kegunaan ……………………………………………………… 5 2.3 Manfaat………………………………………………………… 6 2.4 Metode Perancangan………………………………………….... 6 2.5 Spesifikasi Produk Mesin Pencacah Daun Kering……………... 12 2.6 Struktur Fungsi yang dirancang ................................................
12
2.6.1 Motor ...............................................................................
12
2.6.2 Belt ( Sabuk ) ...................................................................
13
2.6.3 Baut ..................................................................................
13 iii
2.6.4 Unit Rangka .....................................................................
14
2.6.5 Bearing.............................................................................
14
2.6.6 Pulley ...............................................................................
15
2.6.7 Pisau Pencacah daun ........................................................
16
2.6.8 Corong .............................................................................
16
2.7 Daftar Spesifikasi Produk ..........................................................
16
2.8 Cara Kerja Mesin .......................................................................
17
2.9 Rumusan dan Komponen Perancangan .....................................
17
2.9.1 Perhitungan daya motor mesin tanpa beban .....................
17
2.9.2 Perhitungan daya motor mesin dengan beban ..................
18
2.9.3 Poros .................................................................................
18
2.9.4 Sistem transmisi sabuk dan puli .......................................
20
2.9.5 Perencanaan Bantalan .......................................................
22
Bab III Identifikasi Masalah………………………………………………. 25
3.1 Spesifikasi Alat Pencacah Daun................................................ .. 24 3.2 Abstraksi .................................................................................
29
3.3 Struktur Fungsi…………………………………………………. 41 3.4 Prinsip dan Solusi………………………………………………. 42 3.5 Varian Konsep ........................................................................... . 43 3.6 Mengevaluasi Varian Konsep…………………………………
49
3.6.1 Mengevaluasi dengan pohon objektif……………………….. 49 3.6.3 Mengevaluasi dengan Tabel seleksi………………………….. 50 Bab IV Perhitungan Dan Analisa ..............................................................
52 iv
4.1 Analisa Perhitungan Daya Motor Penggerak ............................
52
4.1.1 Perhitungan Daya Motor tanpa beban ...............................
52
4.1.2 Perhitungan Daya Motor dengan beban ............................
54
4.2 Sistem Transmisi sabuk dan puli ...............................................
55
4.3 Analisa kekuatan Poros..............................................................
57
4.3.1 Analisa kekuatan poros pada motor ................................
57
4.3.2 Analisa kekuatan poros pada puli pencacah .....................
58
4.4 Dimensi Bantalan.......................................................................
60
4.5 Maintenance ...............................................................................
62
4.5.1 Pengertian dan tujuan utama perawatan ...........................
62
4.5.2 Perawatan Bagian-bagian utama mesin ............................
63
Bab V Penutup ..........................................................................................
64
5.1 Kesimpulan ...............................................................................
64
5.2 Saran .......................................................................................
65
Daftar Pustaka ...........................................................................................
66
Lampiran ...................................................................................................
67
v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Motor ...................................................................
12
Gambar 2.2 Belt ( sabuk ) .......................................................
13
Gambar 2.3 Unit Rangka ........................................................
14
Gambar 2.4 Pulley ..................................................................
15
Gambar 2.5 Pisau Pencacah Daun ..........................................
16
Gambar 2.6 Corong .................................................................
16
Gambar 2.7 Poros....................................................................
18
Gambar 2.8 Ukuran dan Penampang Sabuk V .......................
21
Gambar 2.9 Jenis-Jenis Bantalan Gelinding ...........................
23
Gambar 3.1 Struktur Fungsi ...................................................
41
Gambar 3.2 Sub Fungsi...........................................................
42
DAFTAR TABEL
6
Tabel 2.1 Faktor-faktor koreksi daya ......................................
20
Tabel 3.1 Prinsip Solusi ..........................................................
43
Tabel 3.2 Prinsip Solusi Variant 1 ..........................................
44
Tabel 3.3 Prinsip Solusi Variant 2 ..........................................
46
Tabel 3.4 Seleksi Kombinasi yang sesuai ...............................
50
Tabel 3.5 Tabel evaluasi .........................................................
51
7
BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Di era perkembangan jaman ini semua serba di tuntut cepat,tepat dan efisien khususnya dalam bidang industri. Oleh karena itu,dunia industri di tuntut memiliki sumber daya manusia yang berkualitas tinggi dalam menyeimbangkan kemajuan teknologi,khususnya dalam bidang industri. Seseorang harus memiliki keahlian dalam bidang tertentu, agar seseorang bisa menempatkan diri dan berguna. Selain itu kemajuan teknologi juga sangat berpengaruh terhadap produksi. Semakin cepat majunya teknologi yang digunakan maka semakin cepat laju produksi yang di hasilkan oleh industri itu sendiri di samping mempengaruhi lebih cepat dan banyak hasil produksinya, juga produk yang dihasilkan lebih baik dari segi kualitas maupun kuantitas. Oleh karena itu kualitas mesin produksi juga sangat diperlukan untuk mengontrol kualitas hasil produksi yang di hasilkan. Dalam dunia industri seseorang juga dituntut untuk lebih aktif dan kreatif. Seseorang dituntut mampu memiliki kemampuan terhadap hasil produk untuk lebih dikembangkan lagi. Guna tercapainya kemajuan dan perkembangan dalam dunia industri itu sendiri. Untuk menghasilkan atau membuat alat/mesin yang baru dirasa memang cukup sulit. Seseorang harus kreatif dan mampu mempunyai ide dan mental yang kuat guna menuangkan gagasannya tersebut. Semakin ketatnya dalam dunia industry, semua pekerjaan dituntut semakin cepat dan tepat. Salah satunya adalah proses produksi daur ulang, Pada umumnya proses daur ulang di buat guna mengurangi polusi atau sampah dan di lakukan untuk membuat barang yang tidak mempunyai nilai ekonomis menjadi berharga atau berguna. Melihat adanya peluang untuk dibuat dan diinovasi dari proses daur ulang maka Mesin pencacah daun kering otomatis cukup praktis dan efisien untuk digunakan. Pada umumnya alat/mesin ini digunakan untuk mencacah daun dari segi ukuran besar atau sedang menjadi kecil atau halus agar mudah untuk diurai menjadi kompos untuk tanaman hias dan lain-lain. Perancangan alat atau mesin pencacah daun kering ini dikhususkan hanya untuk mencacah maksimum 1-2 kg daun kering saja, karena dalam pengaplikasiannya kapasitas alat/mesin ini tidak cukup menampung beban dalam jumlah sangat banyak. Misalnya untuk mencacah daun dalam jumlah berat 5 kg, dalam hal ini bisa diproses 2 sampai 3 kali secara berkala dan tidak sekaligus supaya dapat mencegah terjadinya kerusakan pada motor 8
penggerak dan pisau di dalam alat/mesin ini. Pada umumnya masyarakat lebih memilih untuk menimbun atau mencacah daun kering dengan garpu tala atau langsung dibakar sehingga tidak dapat dipakai menjadi pupuk kompos dan menyebabkan polusi udara. Alat/mesin ini dirancang untuk meminimalisir jumlah daun yang dibakar atau dibuang percuma agar dapat dimanfaatkan demi keseimbangan lingkungan. Selain itu untuk mempermudah pekerjaan memproses daun kering dalam jumlah skala sedang sampai besar lebih efektif dan efisien. Dalam pembuatan sebuah alat/mesin pencacah daun kering ini dibutuhkan pemilihan bahan yang tepat, sehingga alat/mesin ini mampu bekerja secara optimal. Serta pengoprasiannya sangat sederhana, agar semua orang dapat menggunakan alat/mesin tersebut. Di samping itu, dalam pemilihan bahan yang tepat akan dihasilkan alat atau mesin yang baik pula dilihat dari segi kekuatan maupun keawetan alat/mesin tersebut. Untuk mencapai hal tersebut, maka dalam perancangan sangat dibutuhkan ketelitian dan perancangan yang matang. Agar bahan-bahan yang dipilih tepat dan alat/mesin yang dihasilkan lebih efektif dan efisien. Serta alat/mesin yang dipilih tepat dan alat/mesin yang dihasilkan lebih efektif dan efisien. Serta alat/mesin yang akan dirancang mampu beroperasi secara maksimal dan baik. Di samping itu , dengan perencanaan yang matang akan menghasilkan hasil yang diinginkan. 1.2.
Identifikasi Masalah Dengan melihat latar belakang di atas dapat diidentifikasikan beberapa masalah di antaranya : a) Proses perancangan alat/mesin pencacah daun kering dengan diinovasi dengan penutup di bagian pencacahan sebagai safety bagi operator. b) Proses pembuatan rangka dan pisau yang kuat. c) Proses pembuatan penutup di bagian pencacah pada body alat/mesin yang presisi. d) Proses pembuatan poros untuk penggerak pisau yang kuat dan presisi. e) Proses pembuatan corong untuk memasukan daun dan corong keluar untuk keluar daun yang sudah dicacah ke tempat yang telah operator sediakan. f) Proses perakitan rangkaian elektrik untuk system ON-OFF pada alat/mesin pencacah daun. g) Proses pengujian alat/mesin pencacah daun untuk mengetahui kinerja dari alat/mesin.
9
1.3.
Batasan Masalah Melihat banyaknya masalah dalam membuat produk alat/mesin pencacah daun, maka penulisan laporan ini difokuskan pada masalah perancangan alat/mesin pencacah daun. Agar pembahasan dalam penulisan laporan ini lebih fokus dan mendalam.
1.4.
Rumusan Masalah Berdasarkan batasan masalah tersebut maka dapat ditarik rumusan masalah yaitu : 1. Bagaimanakah desain dan gambar kerja dari alat/mesin pencacah daun. 2. Bagaimanakah tingkat keamanan dan spesifikasi pada alat/mesin pencacah daun. 3. Berapakah biaya yang dibutuhkan untuk pengerjaan keseluruhan (harga jual alat/mesin pencacah daun).
1.5.
Tujuan Berdasarkan rumusan masalah di atas maka tujuan dari perancangan alat/mesin pencacah daun ini adalah : 1. Mendesain alat/mesin yang lebih praktis atau mudah digunakan dan efisien tenaga. 2. Merencanakan konstruksi yang aman dan spesifikasi alat/mesin. 3. Merencanakan biaya yang dibutuhkan untuk proses pembuatan alat/mesin pencacah daun.
1.6.
Manfaat Manfaat dirancang alat/mesin ini adalah : a. Dapat merangsang pertumbuhan industri kecil dalam pembuatan alat/mesin yang sederhana,praktis dan efisien. b. Dapat mengurangi jumlah polusi dan meningkatkan produksi tanaman hias atau menyeimbangkan lingkungan.
1.7.
Metodologi Perancangan. Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penulisan tugas perancangan ini adalah sebagai berikut : 1. Metode studi kepustakaan, yaitu dengan mempelajari literature yang berhubungan dengan pokok permasalahan atau pembahasan. 2. Metode observasi yaitu mengunjungi tempat dan sumber data yang tepat berguna untuk penulisan laporan. 3. Metode ini dilakukan dengan mengamati langsung objek yang dibahas dilapangan sehingga memperoleh gambaran langsung terhadap objek secara teoritis.
10
1.8.
1.9.
Tempat dan Waktu Pelaksanaan. Tempat
: Rumah dan Kampus
Waktu
:-
Sistematika Perancangan. Sistematika penulisan dan gambaran umum yang terdapat pada setiap bab adalah sebagai
berikut : BAB I PENDAHULUAN Menjelaskan tentang latar belakang masalah, ide perancangan, rumusan masalah, tujuan dan manfaat, metode yang dipakai, tempat dan waktu, dan sistematika perancangan. BAB II LANDASAN TEORI Landasan teori terdiri dari membahas teori penunjang dari perancangan yang akan di buat. BAB III PROSES PERANCANGAN Menjelaskan tentang perancangan untuk merealisasikan system. BAB IV ANALISA PERHITUNGAN Merupakan pengujian yang dilakukan terhadap perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan serta berbagai percobaan dan analisis untuk mengetahui apakah system bekerja dengan baik. BAB V KESIMPULAN Berisi kesimpulan yang perlu untuk melakukan pengembangan system selanjutnya. DAFTAR PUSTAKA
11
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Ide Awal Perancangan Alat/mesin pencacah daun ini merupakan salah satu alat/mesin yang digunakan untuk mencacah daun yang semula berbentuk besar atau sedang menjadi bentuk kecil disesuaikan dengan keinginan dan kegunaan. Alat/mesin ini menggunakan daya motor sebagai alat penggeraknya. Untuk pencacahan ini dibutuhkan gerakan pisau memutar untuk searah sumbu poros guna mencacah daun yang di masukan. Untuk konsep cara kerja alat/mesin ini memiliki persamaan dengan pencacah atau penggiling danging system otomatis atau manual. Dengan mempunyai motor sebagai penggerak poros yang sudah di pasang pisau di bagian sisi mengikuti arah putaran poros untuk mempermudah proses pencacahan ukuran pisau di sesuaikan dengan bodi agar tidak terjadi benturan. Daya kecepatan motor disesuaikan agar proses pencacahan bisa lebih cepat dan hasil yang dihasilkan baik dan sesuai dengan apa yang diinginkan, kemudian pada bagian corong atas di sesuaikan dengan kapasitas mesin agar dapat memperkirakan sedikit atau banyaknya jumlah daun yang akan di cacah. Untuk corong bawah adalah tempat keluarnya daun yang telah di proses menjadi bagian kecil, ukuran di sesuaikan agar tidak terlalu jauh dan tidak terlalu dekat dengan wadah penampung daun yang telah di cacah. Pada kalangan UKM (Usaha Kecil Menengah) harga produk sangat berpengaruh besar yang diharapkan adalah dapat terjangkau dalam ekonomi menengah ke bawah. Untuk itu dibutuhkan desain yang dapat meminimalisir konstruksi dari alat/mesin pencacah daun yang bertujuan untuk mengurangi hargadari produk dapat di jangkau usaha kecil menengah. Akan tetapi tidak meninggalkan dari segi keamanan penggunanya dan kualitasnya dari alat/mesin. 2.2. Kegunaan Kegunaan dari perancangan ini adalah dengan adanya pengembangan alat yang dapat mencacah daun kering lebih cepat dari proses manual dan kita dapat menghasilkan jumlah daun kering cacah lebih banyak yang berdampak hasil produksi pupuk kompos lebih banyak.
12
2.3. Manfaat Adapun manfaat yang diperoleh adalah : 1. Bagi mahasiswa adalah : a. Merupakan implementasi ilmu yang telah di berikan selama duduk di bangku kuliah b. Salah satu bekal pengalaman ilmu untuk mahasiswa sebelum terjun ke dunia industri, sebagai modal persiapan untuk dapat mengaplikasikan ilmu yang telah diberikan. 2. Bagi Lembaga pendidikan adalah : a. Merupakan pengembangan ilmu dan pengetahuan (IPTEK) yang dengan diciptakannya alat/mesin ini diharapkan mampu menghasilkan produksi yang lebih cepat dan menggunakan tenaga yang efisien. b. Merupakan inovasi awal yang dapat dikembangkan kembali dikemudian hari dengan baik. c. Memicu para pelajar lain di tanah air untuk mengembangkan ilmu dan menerapkannya dalam bidang industri.
3. Bagi dunia industri, adalah : a. Merupakan bentuk kreatifitas mahasiswa yang dengan diciptakannya alat/mesin ini diharapkan mampu menghasilkan produksi yang lebih cepat dan menggunakan tenaga yang sedikit. b. Memacu masyarakat untuk berfikir secara dinamis dalam meanfaatkan teknologi tepat guna dalam kehidupan sehari-hari dan mengurangi polusi udara akibat pencemaran yang dihasilkan dari pembakaran daun kering yang tidak di manfaatkan kembali. 2.4. Metode Perancangan Metode perancangan yang akan dipakai adalah VDI 2221, dimana suatu perancangan dituntut efisien,sederhana dan sistematik. Adapun langkah-langkah kerja tahap perancanaan VDI 2221 ada empat tahapan pengerjaan, yaitu :
13
Tahap I : Penjabaran Tugas Tahap pertama ini merupakan pekerjaan menjelaskan dan mendefinisikan tugas dengan cara mengklasifikasikan tugas tersebut ke dalam daftar persyaratan. Dimana daftar persyaratan ini berisikan suatu batasan-batasan yang harus dipenuhi (Demands) dan batasan-batasan yang diharapkan dapat dipenuhi (wishes). Batasan Demands dan Wishes ini dapat bersifat eksternal maupun internal. Demands dan Wishes eksternal merupakan persyaratan-persyaratan yang diminta/berasal dari pihak pemesan atau pemakai hasil rancangan sedangkan Demands dan Wishes internal berasal dari perancang sendiri. Batasan persyaratan Demand dan Whises ini disusun secara kuantitatif dan kualitatif sesuai dengan aspek-aspek yang mempengaruhi dalam perncanaan yaitu seperti geometri, kinematika, produksi dan pengendalian mutu, perakitan, transportasi yang dihasilkan selanjutnya meliputi seluruh tahapan proses pekerjaan dan merupakan pedoman bagi pelaksanaan tahap-tahap berikutnya. Batasan-batasan dalam spesifikasi ini dapat berubah setiap saat sesuai dengan permintaan dan persiapan dalam merencanakan produk yang dibuat. Tahap II : Perencanaan berupa konsep Prinsip solusi Prinsip solusi harus ditentukan untuk variasi dari sub fungsi –sub fungsi didalam suatu sistem dan prinsip – prinsip solusi ini kemudian dikombinasikan sehingga solusi sehingga didapat suatu prinsip solusi yang sesuai dengan spesifikasi yang telah dibuat. Solusi yang dibuat harus logis dan secara fisik dapat memenuhi sub fungsi. Sebagai contoh untuk sub fungsi menyimpan energi, prinsip-prinsip solusi yang memungkinkan antara lain : benda pada ketinggian (menyimpan energy potensial), roda gila (menyimpan energi kinetik),batera (menyimpan energi listrik). Suatu prinsip solusi harus menggambarkan efek-efek fisik yang diperlukan untuk pemenuhan dari fungsi yang diberikan dan juga bentuk segi desainnya. Dalam banyak kasus bagaimanapun juga merupakan suatu kebutuhan untuk mencari efek – efek fisik yang khusus bentuk desain menjadi pemecah masalah. Selain itu mencari suatu solusi,seringkali menemukan kesulitan untuk membuat suatu perbedaan yang jelas antara efek fisik dan segi bentuk desain. Pemikiran efek fisik dan segi bentuk desain tersebut biasanya diungkapkan dalam bentuk diagram atau sketsa bebas dengan tangan. Prinsip solusi dalam bentuk diagram menampilkan sub fungsi dan prinsip solusi dan bentuk matriksnya sebagai kombinasinya. Untuk memenuhi solusi setiap sub fungsi maka minimal 1 solusi untuk 14
setiap sub fungsi. Semakin banyak solusi dari masing – masing sub fungsi. Untuk memperkecil dan mempermudah pemilihan maka kombinasi prinsip solusi tersbut harus yang berdaya guna lebih dan sesuai dengan data spesifikasi yaitu sesuai dengan demands yang telah direncanakan. Dengan adanya standarisasi dan kemajuan industry merupakan sumber informasi tentang produk atau komponen teknik yang sudah ada sehingga hal ini akan
mempermudah
dan
membantu
kita
dalam
perencanaan.
Jadi
dalam
mengkombinasikan prinsip solusi yang dibuat, tidak semua komponen harus dibuat, karena ada komponen – komponen yang menurut standar yang ada dapat digunakan, disampimg mempercepat pengambilan keputusan dalam merancang juga akan lebih unggul jika dilihat dari segi ekonomis. Struktur fungsi Untuk mempermudah dan mengerti proses konstruksi akan sangat bermanfaat bila perencanaan produk tersebut ditinjau sebagai suatu sistem yang terdapat suatu masukan/input dan keluaran/output. Sistem tersebut dapat diuraikan menjadi beberapa sub sistem. Dimana dalam dunia teknik sistem tersebut dapat berupa mesin atau komponennya, jika mesin dipandang sebagai sistem maka komponennya sebagai sub system sedangkan jika komponen mesin dipandang sebagai system maka yang berfungsi sebagai sub sistem adalah bagian dari bagian komponen mesin tersebut. Dalam sistem teknik, berdasarkan pertimbangan logika, demands dan wishes pada spesifikasi ini merupakan penjabaran dari hubungan fisik dari perpindahan atau proses energi, material dan sinyal. Ketiga faktor tersebut mengalami suatu perubahan yang diproses melalui sistem.seperti energi dapat berubah sesuai dengan fungsinya. Sebagai contoh motor listrik dapat merubah listrik menjadi energi mekanik dan panas, motor bakar dapat merubah energi kimia menjadi energi mekanik dan sebagainya. Material juga dapat dirubah/dikonversikan dengan beberapa cara. Material dapat dicampur, dipotong, dipisahkan, dibungkus, dipindahkan,dan lain-lain. Banyak peralatan teknik/mesin memproses informasi dalam bentuk simyal dan sinyal ini mengalami juga proses-proses pada system yang dikirim, dipisahkan, dinaikkan, diturunkan, diputar, dibandingkan dan lain-lain. System ini digambarkan seperti yang tertera pada struktur fungsi dihalaman berikutnya.
15
Struktur Modul Kombinasi – kombinasi prinsip solusi yang telah dibuat untuk selanjutnya diseleksi dengan kriteria – kriteria yang telah ditentukan, yang pada dasarnya untuk lebih menyempurnakan hasil rancangan sperti komponen – komponen hasil kombinasi tersebut bias berupa komponen hasil rakitan maupun komponen tunggal harus kompatibel satu sama lain sehingga didapat struktur unit komponen – komponen yang dapat dirakit dan dibongkar, juga apakah komponen – komponen kombinasi tersebut sesuai dengan demands pada spesifikasi, kemudahan realisasi prinsip solusi, harga diijinkan, alat yang aman, lebih disukai perancang dan kecukupan informasi. Dasar pemilihan kombinasi yang dibatasi oleh criteria – criteria tersebut adalah clarity (kejelasan), simplicity (kesederhanaan), dan sfaty (keamanan). Maksud kejelasan adalah komponen – komponen kombinasi memliki fungsi yang jelas, kesederhanaan meliputi keserhanaan perancangan bentuk dan jumlah komponen. Sedangkan keamanan meliputi kemamana terhadap komponen itu sendiri, operator dan lingkungan. Tahap III : Pembentukan konsep Lay out awal Kombinasi-kombinasi prinsip solusi digambarkan berupa sketsa (gambar layout awal) kemudian di pilih layout awal yang sesuai yaitu yang lebih banyak memenuhi persyaratan yang terdapat pada spesifikasi dan unggul menurut criteria-kriteria teknis dan ekonomis. Lay out definitive Layout awal yang dipilih dikembangkan menjadi layout difinitif. Pada layout definitive ini meliputi hal-hal sebagai berikut :
1. Prosedur perakitan 2. Pemilihan jenis material, finising, dan kekuatan material 3. Perhitungan teknik 4. Pemilihan bentuk, ukuran dan toleransi 5. Estimasi biaya 6. Jumlah komponen standart
16
Tahap IV : Perencanaan secara rinci Dokumen produk Untuk menyempurnakan perencanaan (desain) maka dibuat suatu dokumen hasil rancangan sehingga dapat diproduksi secara terus menerus dan pengembangan yang lebih baik dari produksi berdasarkan dokumen tersebut. Dokumen produk ini meliputi : 1. Gambar susunan 2. Gambar detail komponen 3. Daftar komponen (dibuat dengan kodefikasi standart) 4. Catatan desain dengan perhitungan 5. Instruksi untuk pemesanan, perakitan, pengopersian, pengujian, dan perawatan. Empat tahapan pengerjaan dalam tahapan ini meliputi semua pekerjaan dari tugas perencanaan yang didapat sampai pembuatan dokumen hasil rancangan. Perancangan dimulai dengan tuas yang didapat.
17
Dibawah ini adalah diagram yang menunjukan tahap-tahap dalam metoda VDI 2221 :
TUGAS
1
Menjelaskan dan mendefinisakan tugas
SPESIFIKASI
2
Menentuka fungsi dan strukturnya
STRUKTUR FUNGSI
3
Mancari prinsip solusi dan kombinasinya
PRINSIP SOLUSI
4
Membagi kedalam modul– modul yang dapat diwujudkan
STRUKTUR MODUL
5
Membuat lay out modulmodul yang penting
LAY OUT AWAL
6
Melengkapi lay out secara keseluruhan
LAY OUT DEFINITIF
7
Menyiapkan produksi dan instruksi operasi
DOKUMEN PRODUK Realisasi lebih lanjut
18
2.5. Spesifikasi Produk Mesin pencacah daun kering Spesifikasi produk yang dibutuhkan dalam merancang mesin pencacah daun kering, meliputi: 1. Motor 2. Belt ( sabuk ) 3. Baut 4. Unit Rangka 5. Bearing 6. Pulley 7. Pisau pencacah daun 8. Corong
2.6. Struktur Fungsi yang dirancang 2.6.1. Motor
Gambar 2.1 Motor Motor adalah komponen penggerak pendukung yang menggerakan semua komponen – komponen pelengkap. Motor bergerak secara rotari. Gunanya digunakan sebagai pengganti penggerak manusia, seperti penggerak mekanik. Dengan alat ini, motor bergerak dengan sumber listrik arus bolak-balik (AC). Daya kerja yang didukung oleh komponen sebagai berikut : a. Pulley sebagai penerus motor ke komponen pelengkap dan , daya kerjanya secara rotari. b. Rotor sebagai penghasil gerak rotary yang kemudian digerakkan ke pulley. c. Spull ( gulungan dynamo ) sebagai sumber penggerak rotor yang sumbernya berasal dari arus bolak- balik (AC). 19
2.6.2. Belt (sabuk)
Gambar 2.2 Belt ( sabuk) Belt (sabuk) adalah penerus daya penggerak yang menggerakkan komponen pelengkap yang sumbernya dari motor tersebut. Fungsinya yaitu, sebagai penerus gaya gerak dari motor. 2.6.3. Baut Baut adalah elemen pengikat yang digunakan untuk menyambungkan kontruksi yang akan disambungkan. Secara umum baut digunakan : a. Pengaman posisi dari dua bagian, contohnya bagian atas dan bagian suatu pully dengan motor. b. Sambungan fleksibel, dimana baut menembus ke dalam suatu dudukan kuat dari bagian dan dipegang dalam dudukan luncur dari bagian lain. Contohnya, baut piston dan baut kopling. c. Sebagai penghenti dari pegas , batang, pegas dan semacamnya. d. Pembatas gaya. e. Pengaman dari sekrup, yaitu mur dan baut. Kekuatan baut ideal adalah lebih tinggi daripada tunjangannya. Umumnya St (50,60) dan C35. Sedangkan untuk pembebanan tinggi, biasanya digunakan baut poros yang diproses dan dikeraskan.
20
2.6.4. Unit Rangka
Gambar 2.3 Unit Rangka Unit rangka adalah bentuk yang disusun sedemikian rupa untuk menahan atau menopang benda (gaya). Unit rangka dalam mesin pencacah daun kering dengan penggerak motor sebagai sumber tenaganya. Dalam profil yang tersusun agar dapat menerima gaya yang diterima. Profil memiliki bentuk yang berbeda – beda seperti rofil U, atau profil H. Perbedaan ini sesuai dengan kebutuhan yang diperlukan. Ada kalanya suatu bentuk profil tidak menguntungkan dipasang sebagai profil tunggal dan sering kali karena beban atau gaya luar yang besar atau gaya luar yang besar, maka suatu profil tidak cukup kuat, sehingga kita harus memakai batang majemuk yang terdiri dari dua batang atau lebih. Bahan dari profil tersebut adalah sama yaitu, baja konstruksi yang mempunyai kadar karbon 0,45%. Jadi yang diperlukan sekarang adalah bagaimana caranya agar profil yang dipakai sesuai dengan kondisi atau keadaan. Dan yang paling penting lagi, apakah profil itu dapat menahan gaya yang akan diterima, berarti tugasnya yang utama sudah selesai, dan tinggal disesuaikan dengan kondisinya.
2.6.5. Bearing Bearing berfungsi antara lain sebagai penumpu poros beban sehingga putarannya menjadi halus dan sebagai pemindah daya dari poros. Selain itu sebagai reduksi gesekan. Bagian – bagian bearing secara umumnya adalah sebagai berikut : a. Inner bearing. b. Outer bearing. c. Sangkar atau cage ( cashing ) retainer. d. Elemen gelinding dapat berupa bola,roller atau needle. e. Shield atau seal (optional) 21
Pengkodean pada bearing diberikan melalui serangkaian angka pada kondisi umum, minimal ada tiga digit angka pertama menggambarkan beban yang sanggup ditanggung oleh bearing, sedangkan dua angka selanjutnya bila dikalikan 5 akan menghasilkan diameter lubang dalam satuan mm, contohnya : no bearing 201. Angka 2 melambangkan beban moderat yang dapat ditahan, sedangkan angka 01 melambangkan angka 01 melambangkan diameter lubang 12 (mm). Catatan : angka 00,01,02,03 tidak dikalikan 5 karena sudah ada ketepatan diameter lubangnya yaitu 10, 12, 15, 17. Apabila ingin memasang bearing pada poros atau pada housing maka perlu diperhatikan distribusi gaya yang merata pada seluruh bagian bearing yang ditekan, begitu pula jika ingin melepas bearing pada poros atau bousing. Pada umumnya terdapat macam-macam suaian bearing,dimana suaian adalah kondisi hubungan antara dua dimensi yang diijinkan untuk suatu pemakaian tertentu dari hubungan antara dua permukaan benda yang dirakit menjadi satu pasangan. Dilihat dari kedudukan masing – masing daerah toleransi dari lubang atau poros,terdapat 3 jenis suaian yaitu : a. Suaian longgar ( clearance fit ) b. Suaian pas ( transition fit ) c. Suaian paksa ( interference fit ) 2.6.6. Pulley
Gambar 2.4 Pulley Pulley merupakan komponen yang berputar, sebagai penerus penggerak yang menghubungkan gerak penerus antara motor dengan gear penerus ( daur ulang ).
22
2.6.7. Pisau pencacah daun
Gambar 2.5 Pisau pencacah daun Pisau pencacah daun adalah alat yang digunakan untuk mencacah daun agar proses produksi dapat berjalan semestinya. 2.6.8.
Corong
Gambar 2.6 Corong Corong merupakan tempat wadah untuk memasukan bahan atau disebut juga sebagai inputan bahan masuk. 2.7.
Daftar Spesifikasi Produk
Dimensi
= 54 cm x 50 cm x 55 cm
Daya
= 372 watt
Kinematik
= Rotasi
Speed rpm
= 1420 rpm
Produksi
= 15 kg/jam
Berat Mesin
= 30 kg
23
2.8.
Cara Kerja Mesin Untuk memahami terjadinya pencacahan untuk mendapatkan cacahan daun kering,
terlebih dahulu perlu dijelaskan cara kerja mesin sebagai berikut : Bahan daun kering yang masih utuh atau belum tercacah dimasukan ke dalam corong masuk , setelah terlebih dahulu mesin dihidupkan bersamaan dengan itu pisau berputar, maka bahan daun kering akan masuk dengan sendiri melalui corong ke mata pisau maka tercacahlah dengan sendirinya disebabkan oleh mata pisau yang berputar, selanjutnya hasil pencacahan daun akan jatuh melalui saluran keluar. Demikian selanjutnya proses ini berlangsung secara berulang- ulang. 2.9.
Rumusan Dan Komponen Perancangan Mesin Pencacah Daun Kering Diharapkan mesin pencacah daun kering ini didalam penggunaannya berjalan dengan
baik jika didukung dengan bagian komponen-komponen yang baik dan terencana, dengan menentukan daya motor penggerak yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin pencacah ubi, yang terdiri dari : 1) Daya motor untuk menggerakkan perangkat pencacah tanpa beban (P𝑡𝑏 ). 2) Daya motor untuk menggerakkan perangkat pencacah dengan beban (Pb ). 2.9.1. Perhitungan daya motor untuk menggerakkan perangkat pencacah tanpa beban (P𝑡𝑏 ). Motor listrik berfungsi sebagai penggerak dengan daya 0,5 hp , 1420 rpm direncanakan untuk menggerakkan poros pisau pencacah, poros perantaran dan poros penggerak pisau pencacah melalui puli dan sabuk. Menurut sularso, 1997 , untuk mengetahui daya elektro motor yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin pencacah daun, yang terdiri dari : 1. Menentukan daya tanpa beban yang dibutuhkan dalam suatu benda dalam gerakan melingkar dapat dihitung berdasarkan rumus : P𝑡𝑏 = T.ω Maka, P𝑡𝑏 = I . αω Dimana P𝑡𝑏
= daya motor tanpa beban (Kw)
T
= torsi yang timbul (N.m)
ω
= kecepatan sudut (rad/s)
𝜔=
2.𝜋.𝑛 60
24
2.9.2.
Menghitung daya motor penggerak dengan beban (Pb ) Untuk melakukan perhitungan daya penggerak dengan memberikan beban maka harus
diketahui besar gaya yang dibutuhkan untuk melakukan pencacahan terhadap bahan daun, dan utaran operasionalnya. Rumus yang digunakan adalah : P𝑏 = T.ω Dimana P𝑏
= daya motor dengan beban
T
= torsi yang diakibatkan beban (N.m) T = F.d
F
= gaya pencacahan pada sistem
d
= jarak beban yag terjauh dari sumbu poros pisau (m)
𝜔=
2.𝜋.𝑛 60
( kecepatan sudut = rad/s )
2.9.3. Poros Poros yang berfungsi sebagai pemutar pisau pencacah, poros perantara dan poros penggerak bahan penghubung, harus benar-benar dapat diperhitungkan dan dibuat dari bahan yang cukup kuat sehingga poros tersebut mampu menahan beban yang diberikan kepadanya. Namun bahan poros juga mudah diperoleh dipasaran, dalam perencanaan poros ada beberapa hal yang perlu diperhatikan. Poros yang digunakan untuk meneruskan putaran relative rendah dan bebannya tidak terlalu berat, umumnya dibuat dari baja biasa dan tidak membutuhkan perlakuan khusus. Bahan yang dipilih adalah baja karbon konstruksi standar JIS G 4501, dengan lambang S30C. Yang tertera pada gambar 2.7.
Gambar : 2.7. Poros Pembebanan pada poros tergantung pada besarnya daya dan putaran mesin yang diteruskan serta pengaruh gaya yang ditimbulkan oleh bagian-bagian mesin yang didukung dan 25
ikut berputar bersama poros. Beban punter disebabkan oleh daya dan putaran mesin sedangkan beban lentur serta beban aksial disebabkan oleh gaya-gaya radial yang timbul. 1. Momen punter atau torsi yang terjadi Besar torsi yang terjadi (T) pada poros adalah : (sularso , 1997 , hal,7) 𝑃
T = 9,74. 105 . 𝑛𝑑 1
Dimana :
T
= torsi (kg.mm)
𝑃𝑑
= daya rancang (Kw)
𝑛1
= putaran poros penggerak (rpm) 𝜏𝑎 =
Dimana :
5,1 𝑥 𝑇 𝑑𝑠3
𝑑𝑠 = diameter poros (mm) 𝜏𝑎
= tegangan geser izin (kg/mm2)
T
= Torsi (kg.mm)
2. Menentukan momen punter / torsi yag terjadi 𝑇
𝜎𝑃 = 𝑊
𝑃
Maka : T = 𝜎𝑃 . 𝑊𝑃 3. Menentukan/pemeriksaan sudut puntir yang terjadi Untuk melakukan pemeriksaaan sudut puntir digunakan rumus sebagai berikut : (Sularso, 1997, hal 18)
𝜃 = 584 Dimana :
𝑇 .𝐿 𝐺.𝑑𝑠 4
𝜃 = sudut deleksi (°) T = torsi ( kg.mm ) G = modulus geser, untuk baja = 8,3 x 103 ( kg/mm2 ) 𝑑𝑠 = diameter poros (mm)
4. Menentukan Tegangan geser izin (𝜏𝑎 ) bahan poros adalah : (Sularso, 1997, hal 8) 𝑇𝑎 = 𝑆𝑓
𝜎𝑏
1 𝑥 𝑆𝑓2
26
Dimana : 𝜎𝑏 = kekuatan tarik poros (kg/mm2) 𝑆𝑓1 = faktor keamanan material 𝑆𝑓2 = faktor keamanan poros beralur pasak 5. Menentukan tegangan geser yang terjadi τ pada poros adalah : ( Sularso ,1997, hal 7 ) Tabel 2.1. Faktor- faktor koreksi daya akan ditransmisikan Daya yang akan ditransmisikan
fc
Daya rata-rata yang diperlukan
1,2-2,0
Daya maksimum yang diperlukan
0,8-1,2
Daya normal
1,0-1,5
(Sularso,1997, hal 7) 2.9.4. Sistem transmisi sabuk dan puli Puli befungsi untuk memindahkan/ mentransmisikan daya ke poros mesin pencacah daun, bahan puli terbuat dari besi cor atau baja, untuk konstruksi ringan diterapkan puli dari paduan alumunium. Puli baja sangat cocok untuk kecepatan tinggi ( diatas 3,5 m/s ). Bentuk alur dan tempat dudukan sabuk pada puli disesuaikan denga bentuk penampang sabuk yang digunakan, hal yang terpenting dari perencanaan puli adalah menentukan diameter puli penggerak maupun yang digerakkan. Untuk menentukan diameternya digunakan rumus : 𝑑𝑝1 . 𝑛1 = 𝑑𝑝2 . 𝑛2 Dimana : 𝑑𝑝1
= diameter puli penggerak (mm)
𝑑𝑝2
= diameter puli yang digerakkan (mm)
𝑛1
= putaran puli penggerak (rpm)
𝑛2
= putaran puli yang digerakkan (rpm)
Sabuk (belt) dipergunakan apabila jarak antara dua buah poros sering tidak memungkinkan transmisi langsung dengan roda gigi sehingga dapat digunakan dengan cara sabuk V dipasang langsung pada puli dengan alur dengan meneruskan momen antara dua poros 27
yang jaraknya dapat mencapai 5 meter dengan perbandingan putaran 1:1 sampai dengan 7:1. Beberapa biasanya jarak sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai dengan 2,0 kali diameter puli besar. Keuntungan dalam penggunaan sabuk V antara lain : a. Dapat mentransmisikan daya besar. b. Mempunyai faktor yang lebih besar. c. Pemasangan yang mudah.
Gambar 2.8 Ukuran dan Penampang Sabuk V 1. Menentukan kecepatan linier sabuk (V) (Sularso, 1997, hal 166) 𝑣=
𝜋.𝑑𝑝1 𝑛1 60.1000
Dimana : 𝑑𝑝1 = diameter puli penggerak 𝑛1 = putaran motor penggerak 2. Menentukan panjang sabuk Panjang sabuk dapat dicari dengan persamaan berikut : (Sularso, 1997,hal 170) 𝜋
1
L = 2C + 2 ( 𝐷𝑝1 + 𝐷𝑝2 ) + 4𝐶 ( 𝐷𝑝2 + 𝐷𝑝1 )2 Dimana : C
= jarak antara sumbu kedua poros (mm)
𝐷𝑝1
= diameter puli penggerak (mm)
𝐷𝑝2
= diameter puli yang digerakkan (mm)
28
2.9.5. Perencanaan bantalan Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerak bolak balik dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja secara semestinya. Jadi bantalan dalam permesinan dapat disamakan dengan pondasi gedung. A.
Klasifikasi Bantalan Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros a. Bantalan Luncur. Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara pelapisan pelumas. b. Bantalan gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen seperti bola (peluru), rol atau rol jarum dan rol bulat. 2. Atas dasar arah beban terhadap poros a. Bantalan Radial. Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros. b. Bantalan Aksial. Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros. c. Bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros. Bantalan yang digunakan pada mesin pencacah daun kering ini adalah bantalan gelinding. Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari segi gesekan gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur.
29
Gambar 2.9 Jenis- Jenis Bantalan Gelinding Bantalan berfungsi sebagai dudukan poros dan untuk mendukung poros akibat gaya tegangan sabuk dan beban yang diberikan terhadap poros. Beban radial bantalan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : 𝐹𝑒 = X . V . 𝐹𝑟 + 𝐹𝑎
(Joseph E.Shigley, perencanaan Teknik Mesin, hal
58) Ket : 𝐹𝑒 = Beban radial ekivalen (N) 𝐹𝑟 = Beban radial yang bekerja (N) 𝐹𝑎 = Beban aksial yang bekerja (N) V = factor rotasi X = Faktor radial Y = Faktor aksial Maka beban nominal dinamis spesifik (C) dapat dihitung dengan rumus : I/𝑘
𝐿
C = W (106 ) Dimana : C
( R.S.Khurmi, Machine Design, hal: 909) = Beban nominal dinamis spesifik
L
= Umur bantalan
W
= Ekivalen beban dinamik
K
= 3, untuk bantalan peluru, 10/3, untuk bantalan rol 30
BAB III IDENTIFIKASI MASALAH 5.1.
Spesifikasi Alat Pencacah Daun
Demand/Wish
Daftar Item
Fungsi
Alat pencacah daun kering
D
Geometri : 54x50x55cm Gerakan
D
Nama Kontributor
:-Rotasi
Tanggal Perubahan
(Motor
penggerak ) -Translasi (Pisau pencacah)
D D
Kaitan Gaya : ±30 N Energi yang di butuhkan : 1/2 HP 250 Volt 372 Watt Material : poros dan pisau :
D
stainless steel ,sedangkan untuk rangka : Besi siku,untuk Body : Pelat baja
D
Sistem kontrol : Manual Aliran Informasi : input,daya
D
yang di butuhkan agar mesin dapat menyala dan alat dapat di gunakan
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Safety D
D
Operasional
:
Langsung
di
jalankan oleh operator Human : WARNING,tertera pada tutup bagian pencacah 31
Lingkungan
:
Tanah
tidak
berpolusi jauh dari lingkungan D
Demand/Wish
berdebu
agar
daun
hasil
pencacahan tidak terkontaminasi
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Kualitas D W
Jaminan kualitas memenuhi SNI Jaminan
kualitas
memenuhi
standard ISO 9001 Kontrol kualitas (QC) : Testing
D
mesin
secara
berkala
sesuai
dengan standard yang telah di tentukan Keandalan : pisau dapat bergerak cepat dan tajam untuk mencacah
D
daun dengan tujuan agar cacahan daun yang di hasilkan lebih kecil supaya mudah di proses menjadi pupuk daun atau biokompos
D
Umur Alat mencapai ±3 - 4 tahun
W
Umur Alat mencapai ±5 tahun
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Manufakturing
Produksi komponen : D 32
Pembelian komponen : Kualitas pemasok
komponen
yang
berkualitas dan tidak mudah rusak
D
Asembli
Transport
:
Mudah
dalam
pengepackan
dan
pengiriman kepada konsumen Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Timing Skedul desain : Perencanaan D
proyek sesuai dengan fungsi dan judul (maksimal 1 bulan ) Skedul
D
pengembanngan
:
Pengujian in house ( maksimal 2 bulan ) Skedul deliver : Pengiriman Alat
D
dengan jaringan distribusi yang cepat
dan
teratur,untuk
pengiriman maksimal 1 minggu Analisis Pasar : Kekuatan pasar mengacu D
pada
lingkungan
masyarakat kota maupun desadari segi aspek budidaya lingkungan terutama tumbuhan Biaya desain : tim desain, di lihat
D
dari tingkat kesulitan desain alat di mulai dari kekuatan komponen hingga ketahanan komponen
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Ekonomik D 33
Biaya pengembangan : mengacu pada desain total,biaya pemasok komponen,biaya berkala
pada
pengujian mesin
serta
banyaknya perubahan yang di lakukan Biaya manufaktur : di sesuaikan D
dari segi kesulitan merangkai ,membuat komponen ,dan proses pemesinan yang di lakukan Biaya distribusi : Packing alat yang mudah dan efisien,serta
W
biaya pengiriman yang terjangkau dengan mode sistem transportasi yang cepat dan efisien
D
Demand/Wish
Keinginan pengguna : sistem pengoperasian yang mudah Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Ergonomik
D
Desain
ergonomik
:
pengoperasian mudah dipahami Desain cibernetik : Mesin ramah
W
lingkungan dan mudah untuk di pindahkan
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Ekologikal W
Pemilihan material : solid,kuat dan tahan lama
34
Pemilihian D
fluida
kerja
:
likuid,yaitu pelumas oli pada poros,dan pully
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Aestetik Customer appeal : memiliki 3 D
jenis
pilihan
warna
yaitu
:
biru,hijau,dan merah Fusion : Seperti pada mesin W
produksi umumnya,yaitu lebih mementingkan
Fungsi
juga
kegunaannya,
W
Expetasi future : di harapkan geometris sehingga
mesin kapasitas
ditambah yang
di
hasilkan dapat lebih besar Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Siklus umur D
Distribusi : Tidak ada peraturan khusus saat mesin dalam proses
D
D
D
distribusi Operasi : saat daun di masukan / input maksimal 2 kg/ menit Maintenance
:
service
atau
perawatan di lakukan minimal 2 bulan sekali D 35
Dispasal : Mesin di bersihkan secara
teratur
sehabis
dan
sebelum di pakai
3.2.
Abstraksi. Setelah membuat Daftar Kehendak Kemudian Dirangkum Kedalam 5 Abstraksi yaitu :
Abstraksi I
: menghilangkan seluruh keinginan (W) pada daftar kehendak.
Abstraksi II
: Seluruh keharusan (D) yang tidak penting dihilangkan.
Abstraksi III : Menghilangkan bilangan kwantitatif menjadi kwalitatif. Abstraksi IV : Seluruh masalah pada abstraksi III diformulasikan menjadi bentuk yg umum Abstraksi V
: Untuk memecahkan masalah menjadi netral(menetralisasikan seluruh
masalah). ABSTRAKSI I.
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Fungsi
Alat pencacah daun kering
D
Geometri : 54x50x55cm
Tanggal Perubahan
Gerakan :- Rotasi (Motor D
penggerak ) -Translasi (Pisau pencacah)
D D
Kaitan Gaya : ±30 N Energi yang di butuhkan : 1/2HP 250 Volt 372 Watt Material : poros dan pisau :
D
stainless
steel
,sedangkan
untuk rangka : Besi siku,untuk Body : Pelat baja
36
D
Sistem kontrol : Manual Aliran Informasi : input,daya
D
yang di butuhkan agar mesin dapat menyala dan alat dapat di gunakan
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Safety D
D
Operasional : Langsung di jalankan oleh operator Human : WARNING,tertera pada tutup bagian pencacah Lingkungan : Tanah tidak berpolusi jauh dari lingkungan berdebu
D
agar
daun
pencacahan
hasil tidak
terkontaminasi
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Kualitas D
Jaminan kualitas memenuhi SNI Kontrol
D
kualitas
(QC)
:
Testing mesin secara berkala sesuai dengan standard yang telah di tentukan Keandalan
D
:
pisau
dapat
bergerak cepat dan tajam untuk mencacah daun dengan
37
tujuan agar cacahan daun yang di hasilkan lebih kecil supaya mudah di proses menjadi pupuk daun atau biokompos D
Demand/Wish
Umur Alat mencapai ±3 - 4 tahun Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Manufakturing
Produksi komponen : Pembelian D
komponen
:
Kualitas pemasok komponen yang berkualitas dan tidak mudah rusak Asembli Transport : Mudah
D
dalam
pengepackan
dan
pengiriman kepada konsumen Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Timing Skedul desain : Perencanaan D
proyek sesuai dengan fungsi dan judul (maksimal 1 bulan ) Skedul
D
pengembanngan
:
Pengujian in house ( maksimal 2 bulan ) Skedul deliver : Pengiriman
D
Alat
dengan
jaringan
distribusi yang cepat dan
38
teratur,untuk
pengiriman
maksimal 1 minggu Analisis Pasar : Kekuatan pasar D
mengacu
pada
lingkungan masyarakat kota maupun desadari segi aspek budidaya lingkungan terutama tumbuhan Biaya desain : tim desain, di lihat dari tingkat kesulitan
D
desain alat di mulai dari kekuatan komponen hingga ketahanan komponen
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Ekonomik Biaya
pengembangan
mengacu
pada
desain
total,biaya D
:
pemasok
komponen,biaya
pengujian
berkala pada mesin serta banyaknya perubahan yang di lakukan Biaya
manufaktur
:
di
sesuaikan dari segi kesulitan D
merangkai komponen
,membuat ,dan
proses
pemesinan yang di lakukan D
Demand/Wish
Keinginan pengguna : sistem pengoperasian yang mudah Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
39
Ergonomik Desain D
ergonomik
pengoperasian
:
mudah
dipahami Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Ekologikal Pemilihan material : solid,kuat D
dan tahan lama berdasarkan jenis bahan Pemilihian
D
fluida
kerja
:
likuid,yaitu pelumas oli pada poros,dan pully
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Aestetik Customer appeal : memiliki 3 D
jenis pilihan warna yaitu : biru,hijau,dan merah Expetasi future : geometris
D
mesin
dapat
ditambah
sehingga kapasitas yang di hasilkan dapat lebih besar
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Siklus umur Distribusi D
:
Tidak
ada
peraturan khusus saat mesin dalam proses distribusi
D
40
Operasi
:
saat
daun
di
masukan / input maksimal 2 kg/ menit D
Maintenance : service atau perawatan di lakukan minimal 2 bulan sekali Dispasal : Mesin di bersihkan secara teratur sehabis dan
D
sebelum di pakai
ABSTRAKSI II.
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Fungsi
Alat pencacah daun kering
D
Geometri : 54x50x55cm
Tanggal Perubahan
Gerakan :- Rotasi (Motor D
penggerak ) -Translasi (Pisau pencacah)
D D
Kaitan Gaya : ±30 N Energi yang di butuhkan : 1/2 HP 250 Volt 372 Watt Material : poros dan pisau :
D
stainless
steel
,sedangkan
untuk rangka : Besi siku,untuk Body : Pelat baja
D
Sistem kontrol : Manual Aliran Informasi : input,daya
D
yang di butuhkan agar mesin dapat menyala dan alat dapat di gunakan
41
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Safety D
Human : WARNING,tertera pada tutup bagian pencacah Lingkungan : Tanah tidak berpolusi jauh dari lingkungan berdebu
D
agar
daun
pencacahan
hasil tidak
terkontaminasi
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Kualitas D
Jaminan kualitas memenuhi SNI Kontrol
D
kualitas
(QC)
:
Testing mesin secara berkala sesuai dengan standard yang telah di tentukan
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Manufakturing Pembelian D
komponen
:
Kualitas pemasok komponen yang berkualitas dan tidak mudah rusak
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Timing
42
Skedul desain : Perencanaan D
proyek sesuai dengan fungsi dan judul (maksimal 1 bulan ) Skedul
D
pengembanngan
:
Pengujian in house ( maksimal 2 bulan ) Biaya desain : tim desain, di lihat dari tingkat kesulitan
D
desain alat di mulai dari kekuatan komponen hingga ketahanan komponen
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Ekonomik Biaya
pengembangan
mengacu
pada
desain
total,biaya D
:
pemasok
komponen,biaya
pengujian
berkala pada mesin serta banyaknya perubahan yang di lakukan Biaya
manufaktur
:
di
sesuaikan dari segi kesulitan D
merangkai komponen
,membuat ,dan
proses
pemesinan yang di lakukan Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Ekologikal Pemilihan material : solid,kuat D
dan tahan lama berdasarkan jenis bahan 43
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Aestetik Expetasi future : geometris D
mesin
dapat
ditambah
sehingga kapasitas yang di hasilkan dapat lebih besar
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Siklus umur Operasi D
:
saat
daun
di
masukan / input maksimal 2 kg/ menit
D
Maintenance : service atau perawatan di lakukan minimal 2 bulan sekali Dispasal : Mesin di bersihkan
D
secara teratur sehabis dan sebelum di pakai
44
ABSTRAKSI III.
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Fungsi
Alat pencacah daun kering
Tanggal Perubahan
Gerakan :- Rotasi (Motor D
penggerak ) -Translasi (Pisau pencacah) Material : poros dan pisau :
D
stainless
steel
,sedangkan
untuk rangka : Besi siku,untuk Body : Pelat baja
D
Sistem kontrol : Manual Aliran Informasi : input,daya
D
yang di butuhkan agar mesin dapat menyala dan alat dapat di gunakan
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Safety D
Human : WARNING,tertera pada tutup bagian pencacah Lingkungan : Tanah tidak berpolusi jauh dari lingkungan berdebu
D
agar
pencacahan
daun
hasil tidak
terkontaminasi
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Kualitas 45
D
Jaminan kualitas memenuhi SNI Kontrol
D
kualitas
(QC)
:
Testing mesin secara berkala sesuai dengan standard yang telah di tentukan
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Manufakturing Pembelian D
komponen
:
Kualitas pemasok komponen yang berkualitas dan tidak mudah rusak
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Timing Skedul desain : Perencanaan D
proyek sesuai dengan fungsi dan judul (maksimal 1 bulan ) Skedul
D
pengembanngan
:
Pengujian in house ( maksimal 2 bulan ) Biaya desain : tim desain, di lihat dari tingkat kesulitan
D
desain alat di mulai dari kekuatan komponen hingga ketahanan komponen
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Ekonomik D
46
Biaya
pengembangan
mengacu
pada
:
desain
total,biaya
pemasok
komponen,biaya
pengujian
berkala pada mesin serta banyaknya perubahan yang di lakukan Biaya
manufaktur
:
di
sesuaikan dari segi kesulitan D
merangkai
,membuat
komponen
,dan
proses
pemesinan yang di lakukan Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Ekologikal Pemilihan material : solid,kuat D
dan tahan lama berdasarkan jenis bahan
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Aestetik Expetasi future : geometris D
mesin
dapat
ditambah
sehingga kapasitas yang di hasilkan dapat lebih besar
Demand/Wish
Daftar Item
Nama Kontributor
Tanggal Perubahan
Siklus umur Operasi D
:
saat
daun
di
masukan / input maksimal 2 kg/ menit 47
Maintenance : service atau
D
perawatan di lakukan minimal 2 bulan sekali Dispasal : Mesin di bersihkan D
secara teratur sehabis dan sebelum di pakai
ABSTRAKSI IV Mesin Pencacah daun dapat digunakan setiap hari dengan perawatan maintenance secara baik dan optimal serta pemakaian alat/mesin sesuai dengan kapasitas mesin. ABSTRAKSI V Mesin dapat menghasilkan produksi yang tinggi dan efisien dengan pembiayaan cost yang murah dan terjangkau. 3.3. Struktur Fungsi. Fungsi didefinisikan sebagai hubungan secara umum antara input dan output dari suatu sistem teknik yang akan menjalankan suatu tugas tertentu. Sedangkan fungsi keseluruh adalah kegunaan dari alat tersebut. Fungsi keseluruhan ini diuraikan
menjadi struktur fungsi
keseluruhan dibuat setelah daftar spesifikasi dan masalah utama diketahui. Struktur fungsi digambarkan dengan diagram blok antara input dan output yang berupa aliran energi, material dan sinyal. Apabila fungsi keseluruhan cukup kompleks, maka fungsi tersebut dapat dibagi menjadi subfungsi yang mempunyai tingkat kesulitan yang lebih rendah. Jadi sub fungsi merupakan tugas yang harus dijalankan oleh komponen komponen yang menyusun alat tersebut. Rangkaian dari beberapa subfungsi untuk menjalankan suatu tugas keseluruhan disebut struktur fungsi. Fungsi keseluruhan alat pencacah daun : Material
Cacahan daun Alat Pencacah daun
Energi Listrik
Signal
Fungsi Utama : Mencacah daun kering
Tekan
Panas
Gambar 3.1. Struktur Fungsi (fungsi keseluruhan) 48
Penggerak
Transmisi
Signal Pembentukan 1 Input : Material
Output : Cacahan daun kering
Gambar 3.2. Sub Fungsi
3.4.
Prinsip Solusi. Prinsip solusi alat pencacah daun kering menggambarkan secara sketsa dari sub fungsi
yang berupa alat motor daya, transfer daya, penyimpanan daya, proses terjadinya gaya aksial murni dalam menguji kelelahan material. Dengan dicari beberapa prinsip solusinya maka akan didapat kombinasi gerak dari struktur fungsinya yang pada prinsipnya dapat melaksanakan sub fungsi-sub fungsi tersebut. Prinsip solusi untuk alat perejang plastik disajikan dan digambarkan dalam kolom-kolom matriks seperti pada tabel berikut nya:
49
Tabel 3.1. Prinsip Solusi VARIAN No VARIABEL 1
1
2
3
4
Tenaga Surya
Manual/Tenaga
Penggerak Motor bensin Motor Listrik
Manusia
Sistem
2
Transmisi
Rantai Puli
Rantai dan Gear Roda gigi
Penggerak
3
Manual
-
-
Komponen
4
Pencacah Pisau Pencacah Baling-baling
Pisau Pisau ganda
3.5.
Lengkung
baling Berputar,Pisau datar statis
Varian Konsep. Sebelum Konsep Varian yang paling menjanjikan dapat ditemukan,Pemilihan Prinsip Kombinasinya haruslah pertama-tama disiapkan untuk keperluan evaluasi, yang akhirnya perancangan akan membuat sejumlah gambar lay-out seperti gambar varian di bawah ini :
50
Tabel 3.2. Prinsip Solusi Variant 1 VARIAN No VARIABEL 1
1
2
3
4
Tenaga Surya
Manual/Tenaga
Penggerak Motor bensin Motor Listrik
2
Manusia
Sistem Transmisi
Rantai Puli
Rantai dan Gear Roda gigi
3
4
Penggerak
-
-
-
Komponen Pencacah Pisau Pencacah Baling-baling
Pisau Pisau ganda
Lengkung
baling Berputar,Pisau datar statis
51
52
Tabel 3.3. Prinsip Solusi Variant 2 VARIAN No VARIABEL 1
1
2
3
4
Tenaga Surya
Manual/Tenaga
Penggerak Motor bensin Motor Listrik
2
Manusia
Sistem Transmisi
Rantai Puli
Rantai dan Gear Roda gigi
3
Penggerak Manual
-
-
4
Komponen Pencacah Pisau Pencacah Baling-baling
Pisau Pisau ganda
Lengkung
baling Berputar,Pisau datar statis
53
54
55
3.6. Mengevaluasi varian konsep. Evaluasi yang dilakukan didasarkan pada prinsip penilaian menurut VDI 2225, yang secara umum dilakukan dengan cara menentukan kriteria evaluasi dan bobot kriteria. Adapun kriteria tersebut meliputi: tabel seleksi, objektif tree. 3.6.1. Mengevaluasi dengan Pohon Objektif.
∑W=1
56
3.6.2. Mengevaluasi dengan tabel seleksi. Tabel 3.4. Seleksi Kombinasi yang sesuai. TABEL PEMILIHAN
STRUKTUR FUNGSI TERBAIK ALAT PENCACAH DAUN KERING
KRITERIA PEMILIHAN :
KEPUTUSAN (KEP) :
(+) ya
(+) solusi yang dicari
(-) tidak
(-) hapuskan solusi
(?) kurang informasi Memenuhi tugas keseluruhan
(?) kumpulkan informasi
A
(!) periksaMemenuhi spesifikasidaftar kehendak (!) lihat spesifikasi untuk perubahan B
Secara prinsip dapat diwujudkan C
Efisiensi waktu D
Sesuai dengan keinginan perancang E
Perawatan dan keselamatan F
Biaya yang diijinkan G
H V1
+
-
+
V2
+
+
+ C
Sv
PENJELASAN
KEP
+
-E
+
+ Tidak sesuai keinginan perancang
-
D +
+
+
+ Sesuai keinginan perancang
+
B
Dari A hasil pemilihan varian yang terbaik maka varian kedua dipilih sebagai varian yang terbaik karena semua sistem dapat di ambil dan di konversikan pada kenyataannya.
57
Tabel 3.5. Tabel evaluasi S
No.
KRITERIA EVALUASI
BOBOT
PARAMETER
VARIASI 1
VARIASI 2
A T
Nilai Besaran
Nilai
Nila
Nilai
i
bbt
Besaran
bbt
1
Pergerakan Komponen sedikit
0,056
Pergerakan Komponen
Sedikit
1
0,168
Sedang
3
0,168
2
Gerakan arah vertikal mudah
0,140
Gerakan arah vertikal
Sedang
2
0,280
Mudah
3
0,420
3
Getaran gaya luar kecil
0,084
Getara gaya luar
Sedang
2
0,168
Banyak
1
0,084
4
Kekuatan gaya baik
0,120
Hasil data
Baik
3
0,360
Baik
3
0,360
5
Kemungkinan kecelakaan kecil
0,210
Kemungkinan kecil
Kecil
3
0,630
Kecil
3
0,630
0,090
Kesalahan operator
Sedang
2
0,180
Kecil
3
0,270
3
0,090
3
0,036
3
0,054
3
0.120
3
0,180
4
0,336
4
0,224
6
Kemungkinan
salah
operator
kecil
7
Jumlah Komponen sedikit
0,030
Jumlah komponen
Sedikit
3
0,090
8
Kerumitan Komponen sedikit
0,012
Kerumitan komponen
Sedikit
2
0,024
Sedang
2
0,036
3
0,120
3
0,180
4
0,336
4
0,224
9
Pemakaian Komponen standar banyak
0,018
10
Perakitan Sederhana
0,040
11
Pemeliharaan sederhana
0,060
12
Persiapan operasi mudah
0,084
13
Pengecekan data mudah
0,056
Pemakaian
komponen
standar Kemudahan
dan lama
perakitan Waktu
Sederhan a
dan
biaya
perawatan Kemudahan
persiapan
Murah Sangat
operasi
Mudah
Kemudahan pengecekan
Sangat
data
Mudah
Sederhan a Sederhan a Sedang Sederhan a Murah Sangat Mudah Sangat Mudah
2,796
2,972
Dengan melihat tabel evaluasi diatas maka didapat: Variasi 1: 2,796 Variasi 2: 2,972 Maka diambil kesimpulan alat yang paling memenuhi daftar spesifkasi adalah varian 2.
58
BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA 4.1
Analisa Perhitungan Daya Motor Penggerak Daya motor yang digunakan untuk menggerakkan poros pisau pencacah perlu
diperhitungkan, daya motor poros pisau pencacah adalah daya yang dibutukan pada motor penggerak dibagi dengan efisiensi mekanismenya. Pada spesifikasi perencanaan kapsitas mesin pencacah (m) adalah 2,5 kg/jam dan putaran poros pencacah 286 rpm, maka kecepatan putaran mata pisau dapat dihitung dengan : 𝑛2 =
𝑑1. 𝑛1 𝑑2
Dimana : 𝑛2 = Putaran mata pisau (mm) 𝑑1. = diameter puli penggerak (mm) 𝑛1 = putaran mesin (rpm) 𝑑2 = diameter puli mata pisau (mm) 𝑛2 =
70,8 𝑚𝑚 .1420 𝑟𝑝𝑚 200 𝑚𝑚
𝑛2 = 503 rpm ≈ Mengingat kemungkinan adanya keterbatasan pada sistem maka putarannya ditingkatkan menjadi 505 rpm. 4.1.1. Perhitungan Daya Motor Penggerak tanpa beban Untuk menentukan daya motor penggerak yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin pencacah daun kering terdiri dari : 1. Daya motor untuk menggerakkan perangkat pencacah tanpa beban 2. Daya motor untuk menggerakkan perangkat pencacah dengan beban
59
1. Perhitungan daya motor penggerak tanpa beban P𝑡𝑏 = I.α.ω a.
Menentukan momen inersia pada poros Dimana diameter poros yang digunakkan ditentukan diameter 25 mm, hal ini memacu pada bantalan yang digunakan pada mesin ini semuanya berdiameter dalam 25 mm. sedangkan poros terdiri dari satu bagian,dengan panjang 550 mm, bahan baja dengan massa jenis 7,84 x 10-6 kg/mm3, ditentukan sebagai berikut : 1
I =32.ρ.d .l Dimana : ρ = massa jenis poros d = diameter poros l = panjang poros 1
I = 32.7,84 x 10-6 kg/mm3.25 mm .550 mm I = 3,09 x 10-4 kg/mm2 b. Menentukan momen inersia puli, puli dianggap 50% pejal, diameter rata rata puli adalah [{70,8 + 200)}:2] x 50% = 67,5 mm, tebal puli rata-rata adalah 20 mm,sementara jumlah puli sebanyak 2 buah,maka tebal total adalah (2 x 20 mm) x 50% = 20 mm maka : 1
I =32.ρ.d .l 1
I = 32.7,84 x 10-6 kg/mm3.67,5 mm .20 mm I = 3,30 x 10-6 kg/mm2 c. Maka momen inersia total : 3,09 x 10-4 kg/mm2 + 3,30 x 10-6 kg/mm2 = 3,12 x 10-4 kg/mm2 d. Menentukan besar α 𝛼=
𝜔𝑓 − 𝜔0 𝑡
Dimana 𝜔𝑓 = kecepatan sudut akhir 𝜔0 = kecepatan sudut awal t = waktu yang dibutuhkan agar motor berputar pada kondisi konstan ditetapkan selama 5 detik
maka 𝛼 =
2.𝜋.𝑛/60−0 5
60
𝛼=
2.𝜋.505 𝑟𝑝𝑚/60−0 5
𝛼 = 10,571 (rad/s) Sehingga daya penggerak tanpa beban adalah : P𝑡𝑏 = 3,12 x 10-4 kg/mm2 . (10,571) . (2π505)/60 = 0,174 = 174 watt Daya motor yang digunakan pada saat tidak terdapat beban adalah 174 watt.
4.1.2. Perhitungan Daya motor penggerak pencacah daun kering dengan beban Untuk mengetahui Daya motor penggerak dengan beban harus diketahui besar gaya yang dibutuhkan untuk melakukan pencacahan. Gaya yang berada pada poros pencacah pisau yang bekerja adalah sama dengan masa bahan ditambah beban penekan yang diasumsikan sebesar 1 kg, menjadi 2 kg dari beban masa = 1 kg. pada spesifikasi perencanaan, kapasitas mesin pencacah adalah 2,5 kg/jam, dengan daya motor 0,5 hp putaran motor 1420 rpm, sedangkan putaran poros pencacah adalah 505 rpm. Untuk menentukan daya penggerak yang dibutuhkan adalah : 𝑃𝑏 = T.ω T=F.d Dimana : F = Gaya yang bekerja (N) T = Torsi ( N.m ) d = Diameter poros = 250 mm = 0,250 m (m) Maka di dapat Gaya yang bekerja pada pencacah daun adalah : F = Gaya yang bekerja = 2 kg x 9,81 = 19,62 N T = 19,62 N x 0,250 m = 4,905 Nm Dengan kecepatan Sudut putaran adalah : 𝜔=
2. 𝜋. 𝑛 60
𝜔=
2.𝜋.505 60
= 52,85 (rad/s) 61
Maka didapat daya motor penggerak pada pencacah daun dengan beban didapat : 𝑃𝑏 = 4,905 Nm . 52,64 rad/s 𝑃𝑏 = 259,2 = 259 Watt Dengan Daya Motor 0,5 Hp = 372 Watt, didapat daya yang dibutuhkan pada saat proses kerja atau pada saat dibebani adalah 259 Watt. Jadi daya Motor ≥ dari pada daya yang dibutuhkan,sehingga aman dipakai. 4.2 Sistem Transmisi Sabuk Dan Puli Sistem transmisi pada mesin pencacah daun kering adalah dengan uli, dengan putaran motor 1420 rpm. Data-data pada mesin yang dirancang : 1. Puli motor penggerak Ø 70,8 mm 2. Puli pada poros penggerak pisau Ø200mm Dengan megabaikan slip pada sabuk maka jumlah putaran pada masing-masing puli adalah sebagai berikut : 𝑑
𝑛2 = 𝑛1 x 𝑑1 2
Dimana : 𝑑1 = diameter puli penggerak 𝑛1 = putaran puli penggerak 𝑑2 = diameter puli yang digerakkan 𝑛2 = putaran puli yang digerakkan Putaran puli pada poros penggerak pisau adalah : 𝑑
𝑛2 = 𝑛1 x 𝑑1 2
= 1420 x
70,8 200
= 502 rpm Diameter puli diatas merupakan (dk) diameter luar puli, maka untuk menentukan diameter nominal puli (dp) adalah :
62
𝑑𝑝1 = 𝑑𝑘1 – t = 70,8-22 = 48,8 mm 𝑑𝑝2 = 200-22 = 178 mm Kecepatan linier sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
𝑣=
𝜋𝑥𝑑𝑝1 𝑥𝑛1 60𝑥1000
Dimana : 𝑑𝑝1 = Diameter puli penggerak n
= putaran motor penggerak v
𝑣=
= kecepatan linear sabuk
𝜋𝑥178𝑥1420 = 13,2 𝑚/𝑠 60𝑥1000
Jarak poros rencana diambil 2 kali diameter puli besar, maka 𝐶𝑟𝑒𝑛𝑐𝑎𝑛𝑎 = 2 x 178= 356 mm Panjang sabuk rencana (L) dapat dihitung sebagai berikut : 𝜋
1
𝐿 = 2𝐶 + 2 (𝑑𝑝1 + 𝑑𝑝2 ) + 4𝐶 (𝑑𝑝1 − 𝑑𝑝2 )2 Dimana : C = Jarak antara sumbu kedua poros (mm) 𝑑𝑝1 = Diameter puli penggerak (mm) 𝑑𝑝2 = diameter puli yang digerakkan (mm) 𝜋
1
2
4𝑥 356
𝐿 = 2 𝑥 356 + (48,8 + 178) +
(178 − 48,8)2
= 712 + 356,12 + 11,72 = 1079,84 mm ≈ 1100 mm Dapat dilihat pada lampiran 2 dipilih panjang sabuk standart adalah 44 inchi. Maka jarak sumbu poros dapat dihitung sebagai berikut :
63
𝐶=
𝑏 + √𝑏 2 − 8(𝐷𝑃− 𝑑𝑝 )2 8
𝐶=
1487,84 + √1487,842 − 8(178 − 48,8)2 8
= 373 mm Dimana untuk b = 2 x 1100 – 3,14( 178 + 48,8 ) = 1487,84 mm 𝐿− 𝐶−
𝐷𝑝− 𝑑𝑝
≥ 𝐶, 1100 −
2 𝐷𝑘− 𝑑𝑘
4.3
2
178− 48,8 2
≥ 373, baik
, 373 ˃0 = baik
Analisa Kekuatan Poros
4.3.1 Analisa kekuatan poros pada motor penggerak Poros pada motor penggerak berdiameter 10 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S30C dengan kekuatan tarik (𝜎𝐵 )= 48 kg/mm2 , maka 𝜏𝑎 adalah : 𝜏𝑎 =
𝜎𝐵 𝑆𝑓1 𝑥 𝑆𝑓2
Dimana : 𝜏𝑎 = Tegangan Geser Izin ( kg.mm) 𝜎𝐵 = Kekuatan tarik ( kg/mm2 ) 𝑆𝑓1 = Faktor keamanan bahan, SF = 5,6 S-C = 6,0 bila pengaruh masa dan baja paduan 𝑆𝑓2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 ÷3,0)
𝜏𝑎 =
𝑘𝑔⁄ 𝑚𝑚2 5,6 𝑥 2
48
= 4 𝑘𝑔⁄𝑚𝑚2 Untuk daya perencanaan (Pd) adalah :
64
Pd = fc.P Dimana : fc = Faktor koreksi terlihat pada table 2.1 diambil 1 P = Daya Motor 0,5 Hp = 0,372 Kw= 372 Watt Pd = 1 x 0,370 = 0,372 kW Torsi (kg.mm) adalah : 𝑃
T = 𝜔𝑑 𝑃𝑑 𝑥 102 𝑥 60 𝑥 1000
T=
2𝜋𝑛
T = 9,74 x 105 x
0,372 1420
T = 255,1 kg.mm Tegangan geser yang timbul : τ=
5,1.𝑇 𝑑𝑠3
=
5,1 𝑥 255,1 𝑘𝑔.𝑚𝑚 10 𝑚3
= 1,3
𝑘𝑔⁄ 𝑚𝑚2
Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena 𝜏𝑎 > τ 4.3.2 Analisa kekuatan poros pada puli pencacah Poros pada puli pencacah adalah poros pemutar berdiameter 25 mm. Bahan poros diperkirakan dari baja karbon S50C dengan kekuatan tarik (𝜎𝐵 ) = 62 kg / mm2 Maka 𝜏𝑎 adalah : 𝜏𝑎 =
𝜎𝐵 𝑆𝑓1 𝑥 𝑆𝑓2
Dimana : 𝜏𝑎 = Tegangan Geser Izin ( kg.mm) 𝜎𝐵 = Kekuatan tarik ( kg/mm2 ) 𝑆𝑓1 = Faktor keamanan bahan, SF = 5,6 S-C = 6,0 bila pengaruh masa dan baja paduan 65
𝑆𝑓2 = Faktor keamanan akibat alur pasak (1,3 ÷3,0)
𝜏𝑎 =
62
= 5,1
𝑘𝑔⁄ 𝑚𝑚2 6𝑥2 𝑘𝑔⁄ 𝑚𝑚2
Untuk daya perencanaan (Pd) adalah : Pd = fc.P Dimana : fc = Faktor koreksi terlihat pada table 2.1 diambil 1 P = Daya Motor 0,5 Hp = 0,372 Kw= 372 Watt Pd = 1 x 0,370 = 0,372 kW
Torsi (kg.mm) adalah : 𝑃
T = 𝜔𝑑 𝑃𝑑 𝑥 102 𝑥 60 𝑥 1000
T=
2𝜋𝑛
T = 9,74 x 105 x
0,372 505
T = 717,7 kg.mm Tegangan geser yang timbul : τ=
5,1.𝑇 𝑑𝑠3
=
5,1 𝑥 717,7 𝑘𝑔.𝑚𝑚 25 𝑚3
= 0,23
𝑘𝑔⁄ 𝑚𝑚2
Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi aman karena 𝜏𝑎 > τ
66
4.4
Dimensi Bantalan Dalam mesin ini bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding, bantalan gelinding
mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil bila dibandingkan dengan bantalan luncur. Bila diketahui gaya radial poros sebesar 717,7 (N) . maka momen geser bantalan dapat ditentukan sebagai berikut : 𝑀𝑡= F.f.(D/2) Dimana : 𝑀𝑡 = Momen geser bantalan (N.mm) F = Gaya radial (N) f = koefisien geser bantalan = 0,0015 untuk bola bantalan tunggal D = Diameter poros (mm) Maka : 𝑀𝑡 = 717,7 . 0,0015 .(25/2) 𝑀𝑡 = 13,45 (N.mm) Akibat gaya gesek yang timbul maka akan menyebabkan sebagian daya akan turun hilang. Maka besar daya yang hilang adalah : 𝑃𝑙𝑜𝑠𝑠= 𝑀𝑡 .N.(2π/60) Dimana : 𝑃𝑙𝑜𝑠𝑠 = Daya hilang (Watt) 𝑀𝑡 = Momen geser bantalan (N.mm) N = Putaran poros (rpm) Maka : 𝑃𝑙𝑜𝑠𝑠 = 13,45 . 1420 .(2π/60) 𝑃𝑙𝑜𝑠𝑠 = 1998,9 (Watt) Beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah : F𝑒 = X. F𝑟 + Y. F𝑎 67
Dimana : F𝑒 = Beban radial ekivalen (N) X = Faktor radial = 0,6 F𝑟 = Beban radial yang bekerja (N) Y = Faktor aksial = 0,5 F𝑎 = Beban aksial yang bekerja (N) Bila beban aksial (F𝑎 ), maka : F𝑎 = F𝑎 =
0,47 .𝐹𝑟 𝐾 0,47 .717,7 1,5
F𝑎 = 224,8 (N) Jadi beban ekivalen yang dialami pada bantalan adalah : F𝑒 = 0,6 .717,7 + 0,5 . 224,8 F𝑒 = 543,02 (N) Bila diasumsikan kehandalan bantalan yag bekerja sebesar 95% dengan pemakaian direncanakan selama 180 jam, maka dapat ditentukan umur bantalan yang digunakan sebesar : 1,17
𝐿
R = exp [– (6,84𝐿 ) 10
]
Dimana R = Kehandalan bantalan (R=0,95) L = Umur bantalan yang direncanakan 𝐿10 = Umur penilaian bantalan
Maka : 1800
1,17
0,95 = 𝑒𝑥𝑝 [– (6,84𝐿 ) 10
678,7
]
1,17
𝐿10 = (0,051293294)
68
𝐿10 = 66.418,06 jam Maka umur bantalan yang dapat dipergunakan sebesar 66.418,06 jam. 4.5.
Maintenance.
4.5.1 Pengertian Dan Tujuan Utama Perawatan Untuk dapat mencapai jumlah produksi yang maksimum maka perlu sekali dibutuhkan kesiapan mesin yang digunakan dengan seoptimal mungkin. Agar mesin dapat siap pakai dan tidak mengganggu dalam sistem produksi ,maka diperlukan suatu cara yang disebut pemeliharaan. Suatu mesin tidak mungkin tidak mengalami kerusakan, tetapi usia kegunaannya dapat diperpanjang dengan melakukan kegiatan perawatan. Perawatan dapat diartikan sebagai suatu kegiatan yang bertujuan untuk memelihara dan menjaga setiap komponen-komponen mesin atau peralatan agar dapat tahan lama sehingga dapat mencapai hasil produksi yang maksimum. Tujuan utama sistem perawatan adalah sebagai berikut : 1. Agar mesin ataupun perlatan yang digunakan dalam keadaan siap pakai secara optimal untuk menjamin kelancaran proses kerja mesin. 2. Untuk memperpanjang usia daripada mesin. 3. Untuk menjamin keselamatan operator dalam menggunakan mesin atau peralatan. 4. Untuk mengetahui kerusakan mesin sedini mungkin sehingga dapat mencegah kerusakan yang lebih fatal. Perawatan yang dilakukan terhadap mesin pencacah daun kering ini dapat dilakukan dengan beberapa cara sebagai berikut : 1. Perawatan secara rutin Perawatan dilakukan secara terus menerus, misalnya setiap hari atau selesai menggunakan/ memakai mesin. Pada mesin ini kegiatan perawatan secara rutin yang digunakan adalah pembersihan dan pelumasan pada bagian yang berputar. 2. Perawatan secara periodik. Perawatan secara periodik adalah kegiatan yang dilakukan dalam jangka waktu tertentu. Misalnya seminggu sekali, sebulan sekali, dan setahun sekali. Pada mesin ini, kegiatan perawatan secara periodik adalah tegangan sabuk, poros pisau pencacah. Sehingga mesin pencacah daun ini dapat bekerja secara optimal. 69
4.5.2. Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin Perawatan utama yang dilakukan pada bagian-bagian utama mesin adalah sebagai berikut : 1. Puli dan Sabuk Bagian yang memerlukan perawata pada puli adalah memeriksa kekencangan baut pengikat puli, mengecek secara visual kesejajaran antara puli. Periksa tegangan sabuk serta kerusakan yang terjadi pada sabuk, apabila sabuk sudah rusak sebaiknya diganti dan apabila tegangan sabuk kendor maka harus dikencangkan kembali.
2. Poros Untuk poros, kegiatan perawatan yang dilakukan adalah memeriksa keseimbangan terhadap bearing ( bantalan ). 3. Bantalan / Bearing Lakukan pengecekan pada bantalan. Jika bantalan sudah aus, harus diganti walaupun belum mencapai umur jam kerja. Hal yang sangat penting terhadap perawatan bantalan adalah mengenai pelumasan, karena pelumasan pada bantalan untk mengurangi gesekan dan tingkat keausan antara elemen gelinding dan ruma bantalan, mereduksi panas yang terjadi akibat gesekan, dan mencegah korosi. Cara pelumasan yang dipakai disini dengan pelumasan grease / gemuk, pada bantalan ini dianjurkan dengan cara manual karena konstruksinya lebih sederhana dan semua gemuk yang bermutu baik dapat memperpanjang umur bantalan. Pemberian gemuk dilakukan dengan mengisi dalam bantalan secukupnya.
70
BAB V PENUTUP 5.1.1. Kesimpulan Berdasarkan dari data data di atas yang telah direncanakan dan disusun sedemikian rupa maka dapat di ambil kesimpulan bahwa varian 2 lebih efisien untuk digunakan ,di samping sudah otomatis, operator tidak membutuhkan tenaga yang besar untuk menjalankan di banding varian 1 yang terbilang masih manual,oleh karena itu dalam hal ini perlu di lihat dari segi produktifitas variant 2 juga lebih unggul. Dalam hal lingkungan yang berdampak pada kesehatan manusia dan penggunaan barang yang sudah tidak terpakai,penting bahwa alat ini untuk digunakan, disamping hemat daya,alat ini mempunyai nilai ekonomis yang cukup tinggi dimana hasil dari produksi dapat di gunakan kembali sebagai pupuk kompos yang berguna bagi tumbuhan maupun lingkungan sekitar.
Setelah dilakukan analisis perhitungan terhadap daya-daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan peralatan mesin pencacah daun kering ini, menghitung yang berhubungan dengan komponen-komponen utama mesin yang direncanakan. Sehingga berdasarkan tujuan dari perencanaan ini yaitu : mampu merencanakan mesin pencacah daun dengan kapasitas 2,5 kg/ jam dengan hasil yang baik, maka hasilnya dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Perencanaan daya motor penggerak dari mesin pencacah daun kering ini adalah sebesar 0,5 hp, putaran motor 1420 rpm, tegangan 220 v dengan satu phasa. 2. Didapat daya yang dibutuhkan pada saat proses kerja atau pada saat dibebani adalah 258 Watt, Maka dipilih Daya Motor 0,5 Hp = 372 Watt, Jadi daya Motor ≥ dari pada daya yang dibutuhkan,sehingga aman dipakai. 3. Dari putaran 1420 rpm menjadi 502 rpm maka direncanakan perbandingan putaran motor 1:5, sehingga rencana pemilihan besar Puli motor penggerak Ø 70,8 mm dan Puli pada poros penggerak pisau Ø200mm. 4. Perencanaan Puli motor penggerak Ø 70,8 mm dan Puli pada poros penggerak pisau Ø200mm. 5. Dari diameter perencanaan puli diatas maka didapat panjang sabuk rencana (L) 1079,84 mm ≈ 1100 mm Karena Panjang sabuk standard adalah 44 inchi dengan jarak sumbu poros C= 373 mm ≥(L) = 1100 mm dikatakan baik dan kecepatan linier sabuk =13,2 m/s. 6. Perencanaan Poros pada puli pengiris adalah poros pemutar parutan berdiameter 25 mm. bahan poros diperkirakan dari baja karbon S50C dengan 71
kekuatan tarik
(𝜎𝐵 ) = 62 kg / mm2 , dan didapat tegangan geser izin 𝜏𝑎
𝑘𝑔⁄ 𝑚𝑚2. (T) Torsi (kg.mm) = 717,7 kg.mm dengan tegangan geser 𝑘𝑔⁄ yang timbul (τ) = 0,23 𝑚𝑚2 . Jadi dapat dikatakan bahwa konstruksi = 5,1
aman karena 𝜏𝑎 > τ. 5.1.2. Saran. Untuk menggunakan mesin pencacah daun ini agar dapat memperoleh hasil secara optimal maka perlu dilakukan sesuatu hal, yaitu : 1. Daun yang akan di olah disarankan adalah daun kering bukan daun basah agar proses pencacahan dapat berjalan optimal. 2. Mesin ini hendaknya dijaga kebersihannya agar dapat menghasilkan produk
yang
baik dan memperlancar produktivitas. 3. Hendaknya corong input dan output dikrom untuk mengurangi perawatan dan menghasilkan produk yang bersih juga lebih hieginis. 4. Perawatan Mesin dimulai dari pelumasan secara berkala pada komponen bantalan, puli dan poros.
72
DAFTAR PUSTAKA 1. Diktat Kuliah Konsep Desain& Permodelan Modul 04&05 Bpk M.Dwi Trisno,ir.MT.2014 2. http://clearwaste.blogspot.com/2008/06/foto-detail-pencacah-daun.html 3. http://pencacahsampahorganik.blogspot.com/ 4. http://www.indonetwork.co.id/mesinmesinindustri/group+/change?view=list 5. Sularso dan Kiyokatsu suga, Dasar Perencanaan dan pemilihan Elemen Mesin. Pradnya paramita : Jakarta, 1997. 6. Timoshenko, S. Dasar dasar Perhitungan Kekuatan Bahan, Penerbit Restu Agung. Jakarta.1986. 7. Shigley, Joseph E. Perencanaan Teknik Mesin. Edisi ke-4. Erlangga. Jakarta. 1993. 8. www.wikipedia.com
73
Lampiran I Harga X,V dan Y dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Faktor-faktor X,V dan Y
Sumber : Sularso, 2004:135
74
Lampiran II Tabel ini menunjukan nomor-nomor nominal sabuk standard utama Panjang sabuk V standard
75
Lanjutan lampiran II
Lampiran III Tabel Daya Motor Listrik
76
Lanjutan Lampiran III Tabel Daya Motor Listrik
Lampiran IV Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja yang di finis dingin untuk poros
77
Lampiran V Tabel Konversi satuan
78
79
Lampiran VI Tabel Nomor Bantalan Gelinding Jenis Bola
80
Lampiran VII Tabel Pasak
Ukuran dalam mm Diameter (d) No min
b
h
a
c
max
01
13
17
5
5
2.5
3
02
18
22
6
6
3
3,5
03
24
30
8
7
3,5
4
04
32
38
10
8
4
4,5
05
40
44
12
8
3,5
4,5
06
45
50
14
9
4
5
07
52
58
16
10
4
5
08
60
68
18
11
4,5
6
09
70
78
20
12
4,5
6
10
80
92
24
14
5,5
6
11
95
110
28
16
6
8
12
115
130
32
18
6,5
9
13
135
150
36
20
7,5
10
14
155
168
40
22
8,5
11
81
15
170
200
45
25
10,5
13
16
210
230
50
28
11
14
17
240
260
55
30
12
15
18
270
290
60
32
12,5
16
19
300
330
70
36
14
18
82
