BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah.

Meningkatnya kebutuhan manusia akan pangan maka akan

meningkatkan pula kreativitas dan inovasi dalam rancang bangun mesin-mesin

pengolah makanan. Salah satu dari sekian banyak bahan untuk membuat

makanan adalah santan. Sekarang ini produktivitas santan kelapa masih

rendah, dengan demikian perlu dirancang mesin untuk memenuhi kebutuhan

tersebut yaitu mesin pemarut dan pemeras kelapa.

Menurut data BPS kota Medan terdapat 55 pasar tradisional di kota

Medan, dan diperkirakan setiap pasar membutuhkan mesin atau alat pemeras

kelapa parut dan pemarut kelapa. Dari hasil survey di beberapa pasar di kota

Medan yang diamati memiliki proses diantaranya: pemarutan kelapa,

pemerasan kelapa dengan menggunakan kain kassa sebagai wadah, lalu

diperas dengan menggunakan sistem mendongkrak. Untuk membuat 1 kg

santan kelapa dibutuhkan sekitar ± 4 buah kelapa. Dalam sehari para

pedagang dipasar tradisional membutuhkan 300 - 400 buah kelapa untuk diperas

dan menghasilkan ±100 kg santan kelapa. Proses pemerasan 4 kg kelapa

parut dalam 2 kali perasan dilakukan ± 7 menit dan proses pengepresan

dengan menggunakan dongkrak tabung kecil dilakukan secara repetitif

sebanyak ± 30 kali. Dalam sehari proses pengepresan dengan menggunakan

dongkrak tabung kecil dilakukan secara repetitif sebanyak ± 3000 kali.

Kegiatan repetitif ini akan dapat menyebabkan keluhan musculoskuletal.

Perancangan mesin pemarut dan pemeras kelapa merupakan jawaban dari

permasalahan di atas. Berdasarkan data diatas, penulis berharap untuk

memperbaiki proses pemarutan dan pemerasan kelapa agar lebih baik dan efisien,

maka penulis ingin membuat terobosan-terobosan mesin pemarut dan pemeras

kelapa baru yang dapat mempersingkat waktu operasi pengerjaan. Salah satu

1

terobosan baru adalah menciptakan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut

dengan daya 2 HP dan tenaga penggerak berupa motor listrik. Diharapkan

dengan penciptaan mesin ini berdampak pada pemanfaatan bahan baku

menjadi lebih optimal sehingga dapat mendorong perkembangan industri

dalam bentuk komoditi lain, seperti industri santan instan.

Gambar 1.1 Mesin pemarut kelapa

Kelebihan dari mesin ini adalah dapat memarut beberapa belahan kelapa

yang sudah dibuka tempurungnya lalu dimasukkan ke pemarutan dan langsung

mengeluarkan hasil parutan yang begitu sempurna. Adapun kekurangan dari

mesin ini adalah proses pemarutan harus kelapa yang sudah dikupas atau

dipisahkan dari tempurungnya.

2

Gambar 1.2. Mesin pemeras santan manual

Kelebihan dari mesin pemeras sistem dongkrak adalah proses pengerjaan

yang cukup efisien tidak menggunakan tenaga arus listrik yang hanya

memanfaatkan tenaga manusia untuk proses penekanan santan kelapa dan mesin

yang begitu sangat mudah untuk dipindahkan dari tempat satu ketempat yang

lainnya. Sedangkan untuk kekurangan dari mesin pemeras santan sistem hidrolik

ini adalah proses pengerjaan yang cukup sedikit dalam sekali proses pengerjaan

dan menghabiskan waktu yang begitu lama didalam proses pengerjaan yang

banyak.

Gambar 1.3. Mesin pemarut kelapa dengan mesin

Untuk kekurangan dari pada mesin ini adalah proses pengerjaan yang

cukup berbahaya bagi yang menggunakan mesin ini dikarenakan mata pemarut

yang begitu dekat dengan tangan untuk pemarutan kelapa.

Kelebihan dari mesin pemarut kelapa dengan mesin ini adalah proses

pengerjaan pemarutan yang begitu cukup cepat dalam pengerjaan dengan

kapasitas besar yang cukup sederhana untuk digunakan oleh para pedagang

industri kecil dan ibu rumah tangga.

Adapun kelebihan dari mesin yang akan dirancang adalah dimana suatu

proses pemarutan bisa dilakukan di satu mesin yang secara otomatis kelapa hasil

parutan akan masuk kedalam tabung pemeras kelapa yang bisa dikontrol

3

kapasitasnya melalui sipekerja. Mesin ini juga dilengkapi dengan sistem

pemerasan yang memanfaatkan sistem motor listrik yang mana mesin pemarut

dan pemeras kelapa tidak menggunakan tenaga manusia lagi dan bisa diatur

berapa besar putaran yang hendak diinginkan. Mesin ini sangat efisien terhadap

kebutuhan-kebutuhan industri kecil, menengah dan rumah tangga dikarenakan

konstruksi mesin yang tidak terlalu besar yang bisa mempermudah pengerjaan

pemarutan dan pemerasan kelapa. Proses pemarutan sama halnya dengan proses

pemarutan yang telah ada sebelumnya, tetapi hasil parutan pada mesin ini tidak

sama seperti parutan mesin lainnya yang harus dipindahkan dari tempat satu

ketempat yang lain untuk proses pemerasan.

Berdasarkan masalah diatas, maka perencanaan perancangan mesin

pemarut dan pemeras kelapa parut dengan daya 2 HP kali ini mengacu pada

mesin pemarut dan pemeras kelapa yang masih manual. Hanya saja

dimodifikasi pengerjaannya dengan menggunakan sumber tenaga motor

listrik. Kapasitas pengerjaanpun semakin lebih banyak. Mesin pemarut dan

pemeras kelapa ini sangat cocok untuk pedagang dipasar dan industri kecil,

menengah dan rumahan. Sehingga mesin ini dapat mengurangi penggunaan

tenaga manusia.

B. Rumusan Masalah.

Untuk mencapai tujuan perancangan mesin pemarut dan pemeras kelapa

permasalahan yang akan dibahas, maka perlu ditentukan rumusan masalahnya,

yaitu mengenai rancangan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut dengan daya

2 HP. Dimana dalam rumusan masalah ini diperlukan perancangan yang nantinya

dapat dijadikan acuan dalam perancangan rekayasa alat.

Adapun masalah mesin dalam rancangan ini adalah sebagai berikut (1).

Pada mesin pemarutan dan pemerasan kelapa ini, kelapa yang akan diproses

harus diaprut dengan tangan atau menggunakan tenaga manusia. Bukan dalam

bentuk kelapa yang sudah dipisahkan dari tempurungnya. (2). Komponen-

komponen kelistrikan tidak dibahas atau tidak dijelaskan dalam bab. (3). Kelapa

4

parutan tersebut dilakukan 2 kali proses pemerasan mesin tanpa memperhatikan

hasil (kekentalan santan). (4). Kerangka pada mesin serta berbagai macam

sambungan yang ada diasumsikan aman untuk pemakaian.

Berdasarkan permasalahan alat terseut, maka rumusan masalah pada

rancangan ini adlaah sebagai berikut:

1. Menentukan ukuran-ukuran utama mesin pemarut dan pemeras kelapa

parut dengan daya 2 HP

2. Mampu mendesign gambar konstruksi mesin pemarut dan pemeras kelapa

parut dengan daya 2 HP

C. Manfaat

Adapun manfaat dari rancang mesin pemarut dan pemeras kelapa parut

dengan daya 2 HP ini adalah sebagai berikut:

1. Sebagai bekal pembelajaran tentang cara memodifikasi mesin produksi

dibidang teknik mesin.

2. Sebagai proses penyiapan keahlian mahasiswa dalam menghadapi

persaingan dunia kerja.

3. Sebagai bahan kajian di Jurusan Teknik Mesin dalam mata kuliah Teknik

merancang.

4. Untuk meningkatkan kualitas, kuantitas dan keamanan pembuatan mesin

pemarut dan pemeras kelapa yang sangat bermanfaat bagi masyarakat,

industri kecil dan menengah.

5

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Kajian Singkat Kelapa

Tanaman kelapa (Cocos nucivera L.) merupakan salah satu tanaman yang

termasuk famili Palmae dan banyak tumbuh didaerah tropis seperti Indonesia.

Tanaman ini memiliki nilai ekonomi yang sangat tinggi karena hampir seluruh

bagian tanaman ini dapat digunakan untuk kebutuhan manusia sehari – hari

(Palungkung, 1992). Buah kelapa dapat diolah menjadi berbagai macam

produk. Salah satunya adalah santan, minyak kelapa ( VCO), biodiesel, dan

minyak kopra. Semua olahan tersebut berawal dari santan yang dihasilkan

melalui proses pemarutan buah kelapa.

Gambar 2.1. Buah, kelapa parut dan santan

Dalam perkembanganya proses pembuatan santan mengalami banyak

inovasi, diantaranya dari proses pembuatan santan melalui pemarutan secara

manual hingga menggunakan mesin bersumber tenaga gerak motor listrik atau

motor bakar. Dimana metode –metode tersebut memiliki kelemahan dan

kelebihan masing – masing. Berawal dari alasan tersebut, timbul suatu

keinginan untuk membuat satu metode pembuatan santan yang diharapkan

lebih efisien diantara metode – metode tersebut, yaitu dengan membuat

rancang bangun mesin pemarut yang dilengkapi dengan pemeras santan. Dengan

pertimbangan mesin yang fleksibel bertenaga gerak motor listrik berdaya 2

HP 3 fasa diharapkan dapat menjawab kebutuhan manusia membuat santan

dalam kapasitas kecil.

6

B. Gambar mesin pemarut dan pemeras kelapa parut

Keterangan gambar:

1. Tabung pemeras

2. Katup penekan

3. Motor listrik

4. Pulley penggerak

5. Poros

6. Pulley yang digerakkan

7. Bantalan poros penekan

8. Roda gigi pinyon dan besar

9. Pemarut

10. Corong kelapa/Input

7

9

10

12

13

876

11

4

5

3

2

1

14

15

11. Bantalan dan dudukan

12. Rangka mesin

13. Corong santan/Output

14. Sabuk v-belt

15. Poros penekan

Prinsip kerja mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini adalah mesin

pemarut kelapa dipasang langsung dengan motor listrik yang dimanfaatkan

sebagai pemarut dengan mata parutan kelapa sehingga kelapa dapat berbentuk

parutan yang dilakukan dengan proses tenaga manusia seperti mesin yang telah

ada sebelumnya, namun pada mesin ini kelapa parutan yang sudah diparut secara

otomatis akan masuk kedalam tabung penekanan melalui saluran masuk yang

dibentuk corong dengan besi plat tipis guna menghasilkan santan dari proses

penekanan kelapa parut yang dicampur sedikit dengan air bersih. Sedangkan

untuk prinsip kerja penekanan kelapa yang sudah diparut untuk menghasilkan

santan menggunakan motor listrik 3 fasa dengan daya 2 HP sebagai sumber

tenaga yang mana putaran ditransmisikan melalui puli dan sabuk V-belt sehingga

sabuk V-belt berputar meneruskan putaran kepenggerak roda gigi kerucut lurus

yang mana roda gigi berputar sehingga poros ulir tekan berputar melalui roda gigi

permukaan yang berputar untuk dapat melakukan pergerakan naik dan turun untuk

melakukan proses pengepresan/penekanan kelapa parut yang akan menghasilkan

santan.

Mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini merupakan salah satu jenis

alat tepat guna. Mesin tersebut berfungsi sebagai alat pemarut sakaligus penghasil

santan dari proses penekanan kelapa parut sehingga menjai santan mentah yang

siap diolah dengan dimensi telah ditentukan. Proses menghasilkan santan terjadi

akibat gaya tekan aksial F yang ada pada saat poros tekan ulir berputar.

Cara kerja mesin ini memiliki persamaan dengan mesin press yang

digerakkan sekerup yang telah ada sebelumnya, karena mesin tersebut memiliki

bagian poros penekan. Namun untuk membuat mesin pemarut dan pemeras kelapa

8

yang layak dikalangan produsen dan masyarakat yang membutuhkan maka

beberapa cara untuk memodifikasi dan perbaikan konstruksi dari mesin yang telah

ada sebelumnya. Hal tersebut bertujuan untuk meningkatkan hasil produktifitas

santan dan mengurangi biaya produksi pembuatan mesin.

Mesin pemarut dan pemeras ini harus dapat mempermudah dan

meningkatkan proses produksi santan. Besarnya tekanan pada poros penekanan

dapat diatur sehingga hasil santan dapat ditentukan. Adapun perencanaan dari

mesin ini adalah:

1. Tidak lagi menggunakan tenaga manual sebagai penggerak uatamanya.

2. Dimensi mesin yang sesuai sehingga tidak menghabiskan banyak biaya.

3. Kapasitas produksi mesin yang lebih banyak.

4. Daya mesin yang besar sehingga dapat meningkatkan produksi.

5. Memiliki fungsi yang lebih dari mesin yang telah ada sebelumnya.

6. Tingkat ergonomis yang lebih pada saat proses produksi.

7. Mudah dalam pengguanaan dan perawatannya.

C. Analisis Morfologi Mesin Pemarut dan pemeras kelapa parut

Berdasarkan penggunaan mesin ini, maka diperlukan beberapa langkah

analisis kebutuhan sebagai acuan dalam perencanaan pembuatan mesin pemarut

dan pemeras tersebut.

1. Spesifikasi Mesin

Spesifikasi mesin pemarut dan pemeras kelapa parut diharapkan memiliki

kapasitas produksi yang lebih tinggi dibandingkan dengan mesin yang telah ada di

pasaran sebelumnya dan memiliki dimensi yang sesuai dengan kebutuhan

sehingga tidak menghabiskan banyak biaya. Spesifikasi tersebut juga harus

memenuhi beberapa ketentuan pernyataan kebutuhan pengguna mesin, antara lain:

harga penjualan produk, kapasitas produksi, tingkat kenyamanan penggunaan,

kemudahan penggunaan, dan daya motor penggerak.

a. Harga jual mesin dapat dipengaruhi oleh harga meterial yang digunakan

sebagai bahan pembuatan mesin ini. Oleh karena itu untuk memenuhi

9

kebutuhan mesin yang diharapkan perencanaan mesin harus dapat

mengoptimalkan bahan-bahan dengan harga yang terjangkau namun dapat

menghasilkan kostruksi mesin yang baik dan efisien bagi pengguna.

b. Kapasitas produksi dapat dipengaruhi oleh dimensi mesin yang

digunakansebagai penggerak. Untuk itu perhitungan dimensi yang sesuai

dapat meningkatkan kecepatan produksi sehingga menghasilkan produk

yang lebih banyak dalam waktu yang relatif lebih singkat.

2. Desain Konstruksi Mesin

Perancangan Mesin pemarut dan pemeras kelapa parut diharapkan dapat

memenuhi kekurangan pada mesin yang telah ada sebelumnya. Sehingga

perancangan Mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ditentukan atas berbagai

pertimbangan sebagai berikut :

a) Mesin pemarut dan pemeras kelapa parut tidak menggunakan tenaga

penggerak manusia sebagai penggerak utamanya melainkan diganti

dengan tenaga motor listrik.

b) Spesifikasi mesin yang ergonomis dengan dimensi yang nyaman bagi

operator dan mudah disesuaikan dengan ruang kerja mesin berdimensi

panjang 50 cm x lebar 50 cm x tinggi 100 cm.

c) Mudah dalam pengoperasian serta perawatan cadang mesin.

d) Higenis bila digunakan untuk produksi bahan pangan.

3. Standar Penampilan Produk.

Berdasarkan kapasitas kerja yang ingin dicapai dalam pembuatan mesin

ini, maka untuk standar penampilan dan dimensi mesin dapat ditentukan

berdasarkan tinggi rata-rata orang dewasa sebagai operator pemarutan dan

pemerasaan. Tujuannya adalah dengan spesifikasi mesin yang akan dirancang

operator dapat merasa lebih nyaman pada saat proses produksi sehingga

memudahkan proses produksi dan mampu menghasilkan produk yang sesuai

dengan target yang ditentukan. Kemudahan pengoperasian mesin juga sangat

10

diperlukan sebagi salah satu kenyamanan operator produksi sehingga proses

pengerjaan tidak mengganggu operator produksi dengan sulitnya pengoperasian.

4. Target Keunggulan Mesin.

Dalam pembuatan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini memiliki

beberapa target sebagai perbandingan keunggulan dengan mesin yang telah ada

sebelumnya. Beberapa target yang ingin dicapai dalam pembuatan mesin pemarut

dan pemeras kelapa parut tersebut adalah:

a. Pengoperasian mesin lebih mudah.

b. Biaya pembuatan terjangkau.

c. Mempunyai dimensi yang sesuai sehingga tidak memenuhi ruangan dan

nyaman pada saat pengoperasian.

d. Proses perawatan mudah.

e. Meningkatkan kualitas dan kuantitas produk.

Analisis morfologi merupakan pendekatan yang sistematis dan terstruktur

dalam mencari alternatif pemecahan masalah. Sebagai pengembangan produk

pemahaman karakteristik mesin dan penguasaan karakteristik mesin sangat

dibutuhkan dalam penyelesaian masalah. Materi dasar inilah yang selanjutnya

akan dikembangkan sebagai acuan memilih komponen mesin yang ekonomis,

sesuai perhitungan teknis dan memiliki tampilan yang menarik.

Berdasarkan penjelasan terkait diatas dapat memberikan gambaran

mengenai kebutuhan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut. Gambaran

mengenai spesifikasi tersebut dapat dikategorikan menjadi 2 yaitu:

a) D (Demands)/keharusan yaitu merupakan syarat mutlak yang harusdimiliki mesin sebagai sarana pemecahan masalah yang terdapat padapengguna.

b) W (Wishes)/keinginan yaitu syarat yang masih dapat dipertimbangkankeberadaannya sebagai nilai tambah yang terdapat pada mesin ini.

Tabel 1. Spesifikasi Mesin Pemarut dan pemeras kelapa parut

11

No Perancangan Persyaratan Tingkat kebutuhan

1 Gaya a. Mempunyai mata aerut untuk kelapa sayur

b. Memberikan gaya tekan yang sesuai

D

D2 Kinematika a. Arah sentripugal tetap

b. Mekanismenya mudah beroperasi c. Menggunakan sistem transmisi agar

didapat keuntungan mekanis.

DD

D3 Geometri a. Panjang berkisar 1000 mm

b. Lebar berkisar 1000 mm c. Tinggi berkisar 2000 mm d. Dimensi dapat diperbesar dan

diperkecil

DDDW

4 Energi a. Menggunakan tenaga motor b. Dapat diganti dengan penggerak lain

DW

5 Material a. Mudah didapat dan murah harganya b. Tahan korosi dan cuaca c. Sesuai standar teknis d. Umur pemakaian yang panjang e. Sifat mekanisnya baik

DDDDD

6 Ergonomi a. Sesuai dengan kebutuhan b. Tidak bising c. Mudah dioperasikan

DWD

7 Sinyal a. Petunjuk pengoperasian mudah dipahami

D

8 Keselamatan a. Kontruksi harus kokoh b. Bagian yang berbahaya ditutup c. Tidak menimbulkan polusi

DDD

9 Produksi a. Dapat diproduksi bengkel kecil b. Suku cadang murah dan mudah

didapat c. Biaya produksi relatif murah d. Dapat dikembangkan lagi

DD

WW

10 Perawatan a. Biaya perawatan murah b. Perawatan mudah dilakukan c. Perawatan secara berkala

DDW

11 Transfortasi a. Mudah dipindahkan b. Tidak perlu alat khusus untuk

memindahkan

DW

Berdasarkan cara kerja identifikasi kebutuhan dan keterangan spesifikasi

mesin kebutuhan mesin dalam memperoleh nilai ergonomis dan ekonomis, maka

12

dapat digunakan alternatif penyelesaian tugas design dan perancangan dengan

menggunakan matriks morfologi (tabel 2).

Tabel 2. Analisis morfologi mesin pemarut dan pemeras kelapa.

No Bahan Keterangan Varian yang dipilih

1 Besi siku Bahan rangka dudukan mesin

2 Besi poros ulir Transmisi 3

3 Besi kanal UNP Bahan rangka dudukan mesin

4 Roda gigi Transmisi 2

5 Motor listrik 3 fasa Sumber penggerak pemeras

6 Sabuk V-Belt dan

pully

Transmisi 1

7 Plat baja tipis Saluran masuk dan saluran

keluar

8 Motor listrik Sumber penggerak pemarut

13

9 Bantalan Dudukan/penumpu poros

10 Penahan bantalan Untuk penahan bantalan

Adanya analisis morfologi di atas, dapat memperjelas gambaran mesin

pemarut dan pemeras kelapa parut yang dirancang. Pemilihan komponen yang

digunakan dalam perancangan mengacu pada pemakaian serupa mesin yang sudah

ada, serta beberapa inovasi tambahan untuk meningkatkan fungsional mesin ini

itu sendiri. Disamping memperhatikkan kinerja yang optimmal, perancangan

mesin juga memperhitungkan biaya produksi sehingga harganya dapat dijangkau

untuk seluruh lapisan masyarakat yang membutuhkan.

5. Cara Kerja Mesin

Mesin Pemarut dan pemeras kelapa parut ini bekerja dengan cara

menekan kelapa parut yang berada didalam tabung penekanan yang telah berupa

parutan halus dengan poros penekan. Kemudian setelah kelapa diparut maka

kelapa hasil parutan akan langsung masuk ke dalam tabung penekanan sehingga

setelah selesai ditekan dengan poros dan kelapa parut dicampur dengan air maka

akan menghasilkan santan.

6. Langkah Pengoperasian Mesin

Langkah-langkah pengoperasian Mesin Pemarut dan pemeras kelapa parut

ini adalah sebagai berikut :

a.) Siapkan kelapa sayur yang sudah dibelah

b.) Atur sistem arus dengan menghidupkan motor listrik dengan

menghubungkan saklar ke stop kontak dan posisikan saklar pada posisi

ON

c.) Lakukan proses pemarutan kelapa

14

d.) Setelah selesai proses pemarutan, selanjutnya lakukan proses

menghidupkanmotor listrik dengan menghubungkan saklar ke stop kontak

dan posisikan pada posisi ON

e.) Tambahkan sedikit air pada kelapa parutan dengan takaran yang sesuai

dengan kapasitas yang dimasukkan

f.) Lakukan proses penekanan kelapa parut didalam tabung

g.) Santan kelapa akan keluar dari saluran corong penekanan

h.) Lihat hasil santan, apabila santan kekentalan maka ulang satu kali lagi

15

BAB III

METODE PERANCANGAN

A. Teori Dasar Perancangan

Perancangan adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian dalam proses

pembuatan produk. Dalam tahap perancangan tersebut dibuat keputusan-

keputusan penting yang akan mempengaruhi keigatan-kegiatan lain yang

menyusulnya (Dharmawan, 1999: 1). Proses perancangan dilakukan sebelum

pembuatan suatu produk dan menghasilkan sebuah gambaran tentang produk

yang akan dibuat. Dalam proses perancangan akan menghasilkan gambar

sederhana yang kemudian digambar lagi sesuai dengan aturan sehingga dapat

dimengerti oleh semua orang yang membaca.

B. Diagram Alir Perencanaan Mesin

Dalam langkah perancangan Mesin Pemarut dan oemeras kelapa parut

mempunyai proses perencanaan. Proses perencanaan tersebut direkomendasikan

agar dilakukan secara berurutan sesuai dengan diagram, sehingga dapat

meningkatkan efisiensi produksi. Proses perencanaan mesin pemarut dan pemeras

kelapa dapat dilihat pada gambar 3.2 .

16

Gambar 3.2. Diagram alir perancangan mesin

Mekanisme pemarutan dan pemerasan pada mesin ini menggunakan

sistem pemutaran yang sama dengan beberapa mesin milling yang digunakan pada

perusahaan atau industri. Sistem pemutaran ini digerakkan oleh jenis transmisi,

yaitu dari perputaran puli sabuk V diteruskan oleh poros penghubung menuju ke

roda gigi permukaan ke poros ulir penekanan. Pemilihan bahan yang tepat untuk

membuat komponen mesin ini harus dipertimbangkan dengan baik, karena

mempengaruhi kinerja mesin dan perhitungan biaya produksi.

Ada beberapa aspek dalam perancangan seperti yang diungkapkan oleh

(Dharmawan, 1999:15) yang harus diperhatikan dalam pemilihan suatu bahan

teknik yaitu:

1. Bidang produk, meliputi:

a. Harus memenuhi persyaratan kesehatan pengguna

b. Harus memenuhi ketelitian dan kecepatan produksi

17

c. Mesin harus efisiensi dan hemat biaya produksi

d. Mesin yang kuat dan umur yang cukup panjang

e. Ramah lingkungan dan rasio daya-erat mesin tertentu

f. Tingkat kebisingan yang rendah

2. Bidang ekonomi, meliputi:

a. Ketersediaan barang

b. Biaya pengerjaan

c. Biaya permesinan

d. Harga bahan

e. Waktu pengerjaan

Aspek-aspek yang perlu diperhatikan dalam perancangan alat tidak lepas

dari bagaimana proses pengerjaan dan kekuatan komponen bahannya.

Diharapkan mesin pemarut dan pemera kelapa parut ini dapat bekerja secara

efektif dan seoptimal mungkin.

C. Landasan Skematik

Dalam perancangan suatu elemen mesin ada beberapa aspek yang harus

diperhatikan. Salah satu aspek tersebut adalah pemilihan jenis bahan teknik yang

akan digunakan. Pemilihan bahan untuk elemen atau komponen sangat

berpengaruh terhadap kekuatan elemen tersebut. Penentuan bahan yang tepat

pada dasarnya merupakan kompromi antara berbagai sifat, lingkungan dan cara

penggunaan sampai dimana sifat bahan dapat memenuhi persyaratan yang telah

ditentukan.

1. Daya penggerak

Penggerak merupakan sumber tanaga dari proses pemarutan dan

pemerasan. Untuk meringankan kerja dan meningkatkan hasil produktifitas

pengerjaan dari operator maka jenis penggerak yang dipilih pada sistem

pemerasan adalah motor listrik 3 phasa dengan daya 2 HP karena proses

penekanan santan pada kelapa parut harus dilakukan pergerakan naik turun,

sedangkan untuk sistem pemarutan kelapa menggunakan motor listrik dengan

18

daya ½ HP. Pemilihan motor listrik ini disesuaikan dengan kapasitas proses

pemerasan dan pemarutan yang biasa digunakan. Dimana rumus untuk

menentukan daya adalah.

Pd=fc . P(kW )............................................................................(sularso, 1997:7)

Dimana:

P= Daya yang ditransmisikan (kW)

Pd= Daya rencana (kW)

f c= Faktor koreksi

2. Poros

Poros merupakan salah satu bagian dari mesin yang sangat penting karena

hampir semua mesin menggunakan poros sebagai penghubung atau alat untuk

meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran, oleh karenanya poros

memegang peranan utama dalam transmisi dalam sebuah mesin. (Sularso,

1997:1). Perhitungan yang digunakan dalam merancang poros utama yang

mengalami beban puntir dan beban lentur.

ds=[ 5,1τ a

K tCb T ]1 /3....................................................................(Sularso, 1997:8)

Dimana:

d s = diameter poros

τ a =tegangan tarik

k t =faktor koreksi

cb =faktor lenturan

T = torsi

3. Bantalan

19

Bantalan merupakan elemen mesin yang mampu menumpu poros

berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara

halus, aman, dan panjang umur (Sularso, 1997:103). Bantalan harus cukup kokoh

untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.

Pemasangan bantalan poros diantara poros dan dudukan bertujuan untuk

memperlancar putaran poros, mengurangi gesekan dan mengurangi panas serta

menambah ketahanan poros. Syarat bantalan poros harus presisi ukuran yang

tinggi sehingga tidak kocak dalam bekerja. Pemilihan bantalan disesuaikan

dengan tabel yang telah memiliki ketetapan. Perhitungan yang digunakan dalam

merancang untuk kekuatan bantalan:

W = wl .........................................................................................(Sularso,1997:107)

Perhitungan untuk tekanan bantalan:

P = Wld .........................................................................................(Sularso,

1997:109)

Dimana:

P=tekanan bantalan

w=beban bantalan

Bantalan dapat dikelompokan atas 2 bagian dilihat dari segi elemenya

yaitu :

a) Bantalan luncur, dimana gesekan terjadi langsung pada poros

dengan bantalan perantara lapisan pelumas.

b) Bantalan gelinding, dimana gesekan terjadi antara elemen

gelindingya dengan cincin dalam dan cincin luar bantalan.

Bantalan dapat dikelompokkan berdasarkan kegunaan sebagai berikut :

a. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros

20

1) Bantalan luncur

2) Bantalan gelinding

b. Atas dasar arah beban terhadap poros

1) Bantalan radial

2) Bantalan aksial

3) Bantalan gelinding khusus

Pemilihan terhadapat bantalan adalah dengan menganalisa gaya – gaya

yang terjadi pada poros. Apakah poros tersebut menerima gaya aksial ataupun

gaya radial. Maka dari gaya tersebut dapat ditentukan dengan persamaan beban

eqivalen dinamis.

Pr = X . V . Fr + Y . Fa………………………......……….......( Sularso, 1997:135 )

Pa = X . Fr + Y. Fa

Dimana :

Pr = Beban eqivalen dinamis radial

Pa = Beban eqivalen dinamis aksial

V = Faktor rotasi

1, untuk bantalan cicin dalam berputar

1,2 untuk bantalan cicin luar yang berputar

X = Faktor beban radial

Y = Faktor beban aksial

Fa = Beban aksial [ Kg ]

Fr = Beban radial [ Kg ]

21

Kriteriaa pemiliha X dan Y adalah dari harga [

FaV . Fr ],

Bila harga [

FaV . Fr < e ], maka harga X = 1 daan Y = 0 untuk bantalan baris

tunggal.

Bila harga [

FaV . Fr > e ], maka harga x = 0,56 dan harga Y dipilh sesuai dengan

harga perbandingan Fa / Co.

c. Faktor umur bantalan

fh = fn . C / P.................................................................................(sularso, 1997:136)

Dimana :

fh = Fakto umur

fn = Faktor kecepatan

Lh = umur nominal

C = Beban nominal dinamis spesifik [ Kg ]

P = Beban eqivalen dinamis [ Kg ]

d. Umur nominal bantalan

Lh = 500 fh3 ...............................................................................(Sularso, 1997:136)

4. Sabuk V-belt.

Sabuk V-Belt merupakan material alternatif yang dapat digunakan bila

jarak antara dua buah poros yang akan dihubungkan terlalu jauh ssehingga tidak

memungkinkan bila menggunakan transmisi langsung dengan roda gigi atau

rantai. Sabuk V-belt adalah salah satu transmisi penghubung yang terbuat dari

22

karet dan mempunyai penampang trapesium. Dalam penggunaannya sabuk V-belt

dibelitkan mengelilingi alur puli yang berbentuk sabuk V. Bagian belt yang

membelit pada puli akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya

akan bertambah besar (Sularso, 1997:163). V-belt banyak digunakan karena sabuk

V-belt sangat mudah dalam penangananya dan murah harganya. Selain itu sabuk

V-belt juga memiliki keungulan lain dimana V-belt akan menghasilhan transmisi

daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah serta jika dibandingkan dengan

transmisi roda gigi dan rantai, sabuk V-belt bekerja lebih halus dan tak bersuara.

Penampang sabuk V-belt dapat diperoleh atas dasar daya rencana dan

putaran poros pengerak. Daya rencana dihitung dengan mengalikan daya yang

diteruskan dengan faktor koreksi. Transmisi sabuk V-belt hanya dapat

menghubungkan poros-poros yang sejajar dengan arah putaran yang sama. Sabuk

V-belt selain juga memiliki keungulan dibandingkan dengan transmisi-transmisi

yang lain, sabuk V-belt juga memiliki kelemahan dimana sabuk V-belt dapat

memungkinkan untuk terjadinya slip. Oleh karena itu, maka perencanaan sabuk

V-belt perlu dilakukan untuk memperhitungkan jenis sabuk yang digunakan dan

panjang sabuk yang akan digunakan dengan pemilihan sabuk sesuai dengan daya

rencana dan putaran poros penggerak.

n1

n2=

D p

dp....................................................................................( Sularso; 1997 :166)

Dimana:

n1 = putaran motor (rpm)

n2 =putaran puli penggerak (rpm)

Dp =diameter nominal (mm)

d p =diameter nominal (mm)

23

Gambar 2.3. Ukuran penampang sabuk-V

Gambar 2.4. Diagram pemilihan sabuk-V

24

5. Pulley

Pulley digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros ke poros yang

lain.

Pulley yang digunakan terbuat dari besi tuang. Dalam perencanaanya

diameter pulley harus benar-benar di perhitungkan agar putaran yang diinginkan

dapat diperoleh.

Tabel 3.2 Ukuran pulleydapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Type Diameter W Lo K Ko e f

A 71-100

101-125

125 atau lebih

34

36

38

11,95

11,92

12,30

9,2 4,5 8,0 15,0 10,0

B 125-160

161-200

201 atau lebih

34

36

38

15,58

16,07

16,29

12,5 5,5 9,5 19,0 12,5

C 200-250

251-315

34

36

21,18

21,45 16,9 7,0 12,0 25,5 17,0

25

316 atau lebih 38 21,72

D 355-450

451 atau lebih

36

38

30,77

31,14

24,6 9,5 15,5 37,0 24,0

E 500-630

631 atau lebih

36

38

36,95

37,45

28,7 12,7 19,3 44,5 29,0

6. Roda Gigi Kerucut Lurus

Adapun fungsi roda gigi tersebut adalah sebagai pemindah daya dari

putaran puli yang digerakkan keroda gigi untuk memutar poros ulir penekanan

santan dengan putaran dari roda gigi keporos. Adapun jenis roda gigi yang dipakai

mesin pemeras kelapa adalah roda gigi kerucut lurus

Gambar 2.14. Klasifikasi Roda Gigi

26

Untuk menentukan jarak bagi lingkar (t) ditulis

t=πdz .........................................................................................(Sularso,1997:214)

Untuk menentukan modul (m) maka dirumuskan

m=dz .........................................................................................(Sularso,1997:214)

Menentukan jarak bagi diametral maka dirumuskan

DP= zd '' ( 1

in ).............................................................................(Sularso,1997:215)

Untuk hubungan DP dan m maka dapat dirumuskan

m=25 , 4DP ....................................................................................(Sularso, 1997:215)

Dimana:

t =jarak bagi lingkar

d =diameter lingkaran jarak bagi

z =jumlah gigi

m =modul

DP=jarak bagi diametral

Dalam perancangan ini akan dibahas mengenai roda gigi kerucut lurus.

Pada teori umumnya dianggap bahwa roda gigi kerucut lurus merupakan benda

kaku yang hampir tidak mengalami perubahan bentuk untuk jangka waktu yang

lama. Bagian-bagian roda gigi kerucut lurus dapat dilihat pada gambar dibawah

ini :

27

Gambar 1.1. Nama-nama bagian roda gigi

Untuk perencanaan roda gigi maka dirumuskan perbandingan antara

jumlah gigi pada roda gigi pinion dan driver adalah :

i=n1

n2 .....................................................................................(Sularso, 1997:268)

Perbandingan roda gigi yang digunakan hanya untuk mentransmisikan putaran

dengan perbandingan n1 : n2 = 1 : 1, maka i = 1

Diameter sementara roda gigi yang pertama

d1=2R sin δ=zm ...................................................................(Sularso, 1997:268)

Dimana :

d1 = diameter sementara roda gigi pertama

R = sisi kerucut

δ = sudut kerucut jarak bagi

z =jumlah gigi

m =modul

Untuk mencari diameter lingkaran jarak bagi maka dirumuskan

perbandingan z1 = z2 = 1, maka untuk mencari diameter lingkaran jarak bagi

roda gigi standart.

d=mz ....................................................................................(Sularso, 1997:269)

28

Dimana:

d =diameter lingkar jarak bagi

m=modul

z= jumlah gigi

Sisi kerucut:

R=d /(2sin δ )

Dimana:

R= sisi kerucut

d =diameter lingkar jarak bagi

δ = sudut kerucut jarak bagi

Tinggi kepala:

hk = (1 + x1)m ..........................................................................(Sularso, 1997:269)

Dimana :

hk = tinggi kepala

x1 = perubahan kepala

m = modul

Tinggi kaki:

h f=(1−x1 )m+ck Dimana:

hf = tinggi kaki

Ck =kelonggaran puncak untuk pinion ≥ 0,188 m

Tinggi gigi:

H=2m+ck

Dimana:

H=tinggi gigi

b. Gaya Tangensial Roda Gigi

29

Hubungan antara daya yang ditransmisikan P (kW), gaya tangensial Ft

(kg), dan kecepatan keliling V (m/s) adalah :

P= Ft . v102 .............................................................................(Sularso, 1997:238)

Namun bila daya yang ditransmisikan merupakan daya nominal dari sebuah motor

listrik, dapat dipilih fc = 1.

Pd=f c . P .................................................................................(Sularso, 1997:238)

Pd=Ft .v102 ..................................................................................(Sularso, 1997:238)

maka :

Ft=102. PdV

Dimana :

Pd = daya rencana (Kw) pada perhitungan ini daya rencana yang

digunakan.

Maka kecepatan keliling pada lingkaran jarak bagi roda gigi yang mempunyai

putaran n1 (rpm) adalah

v=π db 1n1

60 x1000..............................................................................(Sularso, 1997:238)

Dimana:

v =kecepatan keliling

db 1=diameter jarak bagi

n1 =putaran

7. Cetakan

Pada mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini, untuk menentukan

kapasitas mesin ditentukan bagian tabung pemeras/penekan kelapa parut dan

putaran penekan. Maka diperhitungkan yang ada ditabung.

30

V= π4 (D)2.L......................................................................................( )

Dimana:

V = Volume tabung

D = Diameter tabung

L = Panjang tabung

BAB IV

PERHITUNGAN KOMPONEN UTAMA

A. Tabung Pemeras dan corong

Pada mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini, untuk menentukan

kapasitas mesin ditentukan bagian tabung pemeras/penekan kelapa parut dan

putaran penekan. Maka diperhitungkan yang ada ditabung.

1. Tabung pemeras

Pada perancangan mesin pemarut dan pemeras kelapa parut ini digunakan

tabung dengan diameter tabung (∅ )150 mm dan panjang tabung (L) 500 mm.

Gambar 1.1 Konstruksi tabung

Untuk menentukan diameter plat tabung pada kemiringan ∝ maka

dilakukan perhitungan

Dv=√di2+( t2 )2

Dimana:

Dv = Dimaeter plat tabung pada kemiringan ∝

31

dp = Diameter poros tabung = 32 mm

di = Diameter tabung = 150 mm

t = Tebal plat tabung = 4 mm

Dv=√¿¿

Dv=√22500+4

Dv = 300 mm

Sin ∝ =d i

Dv

Sin ∝ =150300

=0,5

∝= 37,7°

Untuk menentukan diameter dalam tabung pada kemiringan ∝ maka

diperoleh

dv =dp

sin∝

dv =32

37,7

= 0,84 mm

Tabel 1.1. Dimensi dan ukuran perencanaa tabung pemeras

Dimensi Ukuran

Tebal katup penekan 50 mm

Tebal plat 4 mm

Diameter luar tabung (∅ ¿150-4 =146 mm

Panjang tabung (L) 500-50 =450 mm

Untuk menghitung kapasitas tabung kelapa parut yang masuk kedalam

tabung dalam sekali pemerasan maka untuk menentukan volume tabung adalah:

V= π4 (D)2.L

Dimana:

V= Volume tabung (mm)

32

D= Diameter tabung 146 (mm)

L= Panjang tabung 450 (mm)

Maka:

Vtabung =π4

¿

Vtabung = π4 (146)2 . 450 mm

= 7529877 mm2

Jadi volume kelapa parut yang masuk kedalam tabung pemeras =

7529877 mm. Dari data yang didapat diperoleh massa jenis kelapa (p) adalah

sebesar 0,802x10−3. Maka massa kelapa parut yang masuk kedalam tabung

adalah:

mkelapa=V kelapa . p

= 7529877 . 0,802x10−3

mk= 6,038 Kg

Dari hasil uji coba dilapangan sebelumnya, jumlah putaran yang

dibutuhkan oleh cetakan selama 60 detik sebanyak 1 kali.

Maka kapasitas alat pemeras kelapa santan dapat dihitung yaitu

Q = M.n .60

Dimana :

Q = Kapasitas alat [ kg/jam]

M = massa kelapa [ kg ]

n = Jumlah putaran

Maka :

Q = M..n. .60

= 6,038 . 1 . 60

= 362,28 [kg/jam]

33

= 362 [kg/jam]

2. Perhitungan poros penekan

Poros pada poros penekan tabung terbuat dari baja S55C-D dengan

kekuatan tarik 91 kg/mm2

Gambar 1.1 Penampang poros penekan

Poros penekan dirancang berulir screw press untuk meneruskan putaran

dari roda gigi besar sehingga untuk menghitung massa poros dilakukan, yaitu:

mpx=π

4¿¿

Dimana:

mp = Massa poros (kg)

L =Panjang poros =1000 (mm)

p = Massa jenis baja =7,85.10−6(kg/mm3)

d = Diameter poros =32 (mm)

Jadi:

mp¿ π

4¿ ¿

= 0,785.1024.1000.7,85.1 0−6

= 6,42 Kg

Dengan demikian massa total (beban radial) yang dialami poros adalah:

Fr = mp + mk

= 6,42 + 6,038

= 12,458 Kg

Dari konstruksi mesin, poros penekan akan mengalami beban kombinasi

yaitu beban puntir yang disebabkan oleh adanya torsi.

B. Pemilihan Motor Penggerak

34

1. Data motor

Data motor yang digunakan pada mesin pemarut dan pemeras kelapa parut

adalah:

Tabel 1.1. Data pemilihan daya penggerak mesin pemarut dan pemeras

Daya Putaran Daya rencana

Pemarut 0,5 HP 1400 rpm 2 kw

Pemeras 2 HP 3 Fasa 1400 rpm 1400 rpm

Putaran untuk mesin pemarut kelapa parut direncanakan 2 kw, untuk

memperoleh putaran 300 rpm dari putaran motor 1400 rpm dilakukan

dengan memakai puli yang mempunyai perbandingan 1 : 300 selanjutnya putaran

yang keluar dari puli adalah:

i=n1

n2

Dimana:

i = perbandingan putaran (rpm),

n2 = putaran poros pada puli (rpm)

n1= putaran poros pada motor listrik (rpm)

i=n1

n2=

1450300

=4,8 rpm

Maka perbandingan putaran (i)

i=d2

d1=

n1

n2

Dimana:

i = perbandingan putaran (rpm)

35

d2 = diameter poros pada roda gigi (rpm)

d1= diameter poros pada motor listrik (rpm)

n2= putaran poros pada puli (rpm)

n1 = putaran poros pada roda gigi (rpm)

i=d2

d1=

n1

n2=1450

300=4,8

1( perbandingan puli )5 :1

¿ 51=

d1

d2=d2=5 d2 . diameter puli (d1 )=6 inchi , maka d2=5 x 6=30 inchi

Daya motor yang dibutuhkan untuk menekan mesin pemaras kelapa parut

berasal dari motor listrik. Dalam hal ini daya yang dipakai dalam proses pemeras

kelapa parut adalah daya maksimum yang dibutuhkan.

Pada tabel 3.1 terlihat bahwa puli tipe E diameter minimum yang

diizinkan 450 mm dan diameter minimum yang dianjurkan 550 mm puli 30

inchi termasuk kedalam diameter minimum yang dianjurkan.

Jadi, perbandingan puli 5:1 putaran pada puli (n2) 300 rpm. Sedangkan

yang diinginkan putaran pada pemarut kelapa 300 rpm, jadi diameter pada puli(d2

) 30 inchi, sedangkan pada roda gigi pulinya 6 inchi.

Maka diketahui:

d p 2¿¿

(diameter puli 2) = 30 inchi =762 mm

d p 3¿¿

(diameter puli 3 ) = 6 inchi =152 mm

n2(putaran puli) = 4,8 rpm

n3(putaran poros roda gigi) = 300 rpm

2. Perbandingan reduksi

Perbandingan reduksi ini dapat dihitung dengan cara membandingkan

putarnya, yaitu sebagai berikut:

36

i=n1

n2= 4,8

300=0,016

C. Perencanaan Pemilihan Puli dan Sabuk-V

Data-data pada mesin yang dirancang :

1. puli pemaeras Ø 4’’ ( 101,6 mm )

2. puli motor penggerak Ø 3’’ ( 76,2mm )

Pemilihan penampang sabuk ini dapat ditentukan dengan cara melihat

daya rencana yaitu sebesar 2 HP, dan putaran poros penggerak 1400 rpm.

Berdasarkan diagram pemilihan sabuk, maka didapat penampang sabuk V dengan

tipe A.

Gambar 1.1 Penampang Pulley

1. Diameter lingkaran jarak bagi puli

Untuk penampang sabuk V tipe E, diameter minimum puli yang

dianjurkan dapat dilihat pada tabel 1.1:

Tabel 11. Diameter minimum puli yang diijinkan dan dianjurkan (mm)

Penampang A B C D E

Diameter min. Yang diizinkan 65 115 175 300 450

Diameter min. Yang dianjurkan 95 145 225 350 550

(Sularso, 1997:169)

37

5. Kecepatan linear sabuk

Dapat ditentukan berdasarkan putaran motor, yaitu sebagai berikut:

v=d p . n1

60.1000

¿762.4,860000

=3657

60000

= 0,06 m/s

Kecepatan v adalah 0,06 < 30 m/s, jadi baik

6. Penentuan panjang sabuk

Setelah dirancang dan diperoleh jarak antara kedua pusat puli yaitu

950 mm, maka panjang sabuk yang diperlukan dapat ditentukan dengan

persamaan (2.20).

Gambar 1.1:Perhitungan panjang keliling sabuk

L=2C+ π2 ( d p+D p )+ 1

4 C ( Dp−d p )2

=2(550) + 3,14

2(762+152 )+ 1

4.550(152−762)2

38

=1.100 +3,14

2( 914 )+ 1

2.200(372)

= 1.100 +1434,9 +0,16

= 2535 mm

Berdasarkan pada tabel 1.1 didapat ukuran V-belt yang digunakan 100

inchi.

Tabel 3.1. Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, fc

Daya yang akan ditransmisikan Fc

Daya rata-rata yang diperlukan

Daya maksimum yang diperlukan

Daya normal

1,2-2,0

0,8-1,2

1,0-1,5

Dengan demikian daya yang direncanakan untuk pemeras kelapa yaitu:

1 Hp = 0,746 kW, maka

P = 2,4 Hp x 0,746 kW = 1,7904 kW=1,8 kW

Pada rancang bangun ini akan dihitung daya motor yang dibutuhkan untuk

pemerasan kelapa parut adalah yaitu :

Pd=f c . P(Kw)............................................................................(Sularso, 1997:7)

Dimana:

P= Daya yang ditransmisikan (kW)

Pd= Daya rencana (kW)

f c= Faktor koreksi

Penyelesaian:

Pd = 1,2 x 1,8 kW

39

= 2,16 kW

diasumsikan = 2,2 kW

Dalam hal ini perlu dilakukan pemeriksaan terhadap daya tersebut. Pada

perancangan daya maksimum yang dibutuhkan. Jika momen puntir disebut

sebagai momen rencana adalah T (kg.mm) maka:

Pd = ( T / 1000) (2 .π.n1/ 60)102 ..................................................................(Sularso,

1997:7)

Sehingga:

T=9,74 x 105 Pd

n1............................................................................(Sularso, 1997: )

Dimana:

Pd= Daya rencana (kW)

T =Momen puntir/momen rencana (kg.mm)

n1=Putaran motor (rpm)

Sehingga untuk menentukan T maka:

T=9,74 x 105 21400

T = 1477 (kg.mm)

Maka diperoleh:

Pd =( 1477 / 1000) (2. 3,14. 1400/ 60)102

Pd =( 1477) (151,76 )102 = 2,19 Hp

Maka daya yang dibutuhkan untuk pemerasan kelapa parut dengan putaran

1450 rpm adalah dengan daya 2,2 Hp.

Atas dasar daya rencana dan putaran poros penggerak, penampang sabuk

V yang sesuai dapat diperoleh dari gambar 3.3 dan gambar 3.4 dibawah ini.

40

Gambar 3.3. Ukuran penampang sabuk-V

Gambar 3.4. Diagram pemilihan sabuk-V

Pemilihan penampang sabuk-V untuk sistem transmisi mesin pemeras

kelapa parut dipilih tipe A yang dikarenakan daya rencana sebesar 2,2 kW dan

putaran motor sebesar 1400 rpm dan putaran puli yang digerakkan 300 rpm maka

didapat:

D min = 95 (mm)

41

dp = 95 (mm), Dp = 95 x 4,83= 458,8 (mm)

dk = 95 +2+5,5 =102,5 (mm)

Dk = 458,8 +2+5,5 = 466,6 (mm)

53

ds 1+10=53

22,4+10=47,3 (mm ) , DB1=50(mm)

53

ds 2+10=53

31,5+10=62,5 (mm ) , DB2=70(mm)

Kecepatan linear sabuk-V (m/s) adalah

V=d p n1

60 x 1000

Maka diperoleh: V=95 x140060 x1000 = 2,2 (m/s)

V : 30

2,2 (m/s) < 30 (m/s), baik

E. Perencanaan Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin.

Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran, peranan

utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.

Dalam perancangan mesin ini bahan poros yang digunakan baja batang

difinis dingin S30C-D. Adapun data perencanaan merancang mesin pemarut dan

pemeras kelapa yaitu putaran puli yang digerakkan 300 rpm. Bila momen rencana

T kg.mm dibebankan pada suatu diameter poros ds (mm) maka tegangan geser τ

kg/m2 yang terjadi adalah:

τ= T(π ds

3/16)=5,1T

ds3 ......................................................................(Sularso, 1997:

7)

Dimana:

τ = Tegangan

42

T= Momen puntir rencana

ds= Diameter poros

τ a (kg/mm2) untuk pemakaian umum pada poros dengan berbagai cara.τ a dihitung atas dasar batas kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari batas

kelelahan tarik yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik σ B(kg/mm2).

Batas kelelahan puntir adalah 18% dari σ B(kg/mm2) sesuai standar ASME. Untuk

harga 18% faktor keamanan untuk bahan S-C Sf1 6,0 dan Sf2 1,3-3,0 dengan

pengaruh masa, dan baja paduan.

S30C-D, 58 (kg/mm2), Sf1= 6,0, Sf2= 2,0

Maka dapat diketahui tegangan geser yang diizinkan:

τ a=σ B /( Sf 1 xSf 2)............................................................................(Sularso, 1997:8)

Dimana:

τ a = Tegangan tarik yang dizinkan

σ B = Tegangan tarik (kg/mm2 ¿

Sf 1, Sf 2= Faktor keamanan

Maka:

τ a=58/ (6,0 x 2,0 )=4,83 (kg /mm2)

Kemudian keadaan momen puntir harus ditinjau, faktor koreksi yang

dianjurkan oleh ASME maka digunakan Kt=2,0 karena terjadi sedikit kejutan atau

tumpukan pada poros dan Cb=1,5 karena diperkirakan akan terjadi pemakaian

dengan beban lentur. Maka diperoleh rumus untuk menentukan diameter poros ds

(mm) :

ds=¿......................................................................(Sularso, 1997:8)

Maka untuk menentukan diameter poros penggerak dan yang digerakkan

adalah:

43

ds1=¿

= 16,7 (mm), ≈ Untuk mendapatkan diameter bagian bantalan anggaplah

diameter poros ds 1 = 22,4 (mm)

ds 2=¿

= 28,2 (mm), ≈ Untuk mendapatkan anggaplah diameter bagian bantalan

poros yang digerakkan ds 2= 31,5 (mm)

F. Perencanaan Pasak

Suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin

seperti roda gigi, sproket, puli, kopling. Momen diteruskan dari poros ke naf atau

dari naf ke poros. Jika momen rencana dari poros adalah T (kg.mm) dan diameter

poros adalah ds(mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah

F = T

ds/2.......................................................................................(Sularso, 1997:25)

Maka diperoleh data sebagai berikut:

ds 1=22,4 (mm )

ds2=31,5 ( mm )

T 1=1477 (kg . mm )

T 2=7142(kg . mm)

Maka gaya tangensial:

Fds1 = 1477/ (22,4 /2) = 131 (kg)

Penampang pasak yang digunakan pada poros penggerak 5 x 5

Kedalaman alur pasak pada poros t 1= 2,8 (mm)

Kedalaman alur pasak pada naf t 2= 2,1 (mm)

Fds2 = 7142 / (31,5 /2) = 453 (kg)

44

Penampang pasak yang digunakan pada poros yang digerakkan 14 x 9,

Kedalaman alur pasak pada poros t 1= 5,5 (mm)

Kedalaman alur pasak pada naf t 2= 2,9 (mm)

Dengan demikian tegangan geser τ ka(kg/mm2) yang ditimbulkan adalah:

τ ka=Fb l .......................................................................................(Sularso, 1997:25)

Dari tegangan geser yang diijinkan τ ka(kg/mm2), panjang pasak l1(mm) yang

diperlukan dapat diperoleh:

τ ka≥ Fb . l1 .............................................................................(Sularso, 1997:25)

Bahan yang dipilih untuk pasak S45C dicelup dingin dan dilunakkan, maka:

σB=70( kg

mm2 ) ,Sf k 1 x Sf k 2=6 x 3=18

Untuk menentukan tegangan geser yang diijinkan

τ ka=70 /18=3,9(kg /mm2)

Tekanan permukaan yang diijinkan Pa = 8 (kg/mm2), dikarenakan diameter poros

yang tidak terlalu besar. Menentukan panjang pasak pada poros penggerak:

τ k1=131

5 x l 1≤ 3,9 l1≥ 6,71(mm)

P1=131

l2 x2,1≤8,0 l2≥ 7,79(mm)

l= 7,79 (mm)

lk= 12 (mm)

b /ds=¿5 / 22,4 = 0,223, 0,25 > 0,223 < 0,35,

lk /ds=¿12/ 22,4 = 0,535, 0,75 > 0,535 < 1,5,

Ukuran pasak : 5 x 5

Panjang pasak yang aktif : 12 (mm)

45

Bahan pasak : S45C, dicelup dingin, dan dilunakkan

Menentukan panjang pasak pada poros yang digerakkan:

τ k 2=453

14 x l1≤ 3,9 l1≥ 8,29(mm)

P2=453

l2 x2,9≤ 8,0 l2≥ 19,5(mm)

l = 19, 5 (mm)

lk= 40 (mm)

b /ds=¿14 / 31,5 = 0,444, 0,25 < 0,444 > 0,35, baik

lk /ds=¿40/ 31,5 = 26,66, 0,75 < 26,66 > 1,5, baik

Ukuran pasak : 14 x 9

Panjang pasak yang aktif : 40 (mm)

Bahan pasak : S45C, dicelup dingin, dan dilunakkan

46

G. Bantalan

Perencanaan pemilihan untuk bantalan pada mesin pemarut dan pemeras

kelapa ini berbahan perunggu yaitu bantalan luncur yang biasa digunakan pada

umumnya.

Bahan bantalan Kekerasan

Hb

Tekanan maksimum

yang diperbolehkan

(kg/mm2 ¿

Temperatur

maksimum yang

diperbolehkan (

℃¿

Besi cor

Perunggu

Kuningan

Perunggu fosfor

Logam putih berdasar Sn

Logam putih berdasar Pb

Paduan Cadmium

Kelmet

Paduan Aluminium

Perunggu timah hitam

160-180

50-100

80-150

100-200

20-30

15-20

30-40

20-30

45-50

40-80

0,3-0,6

0,7-2,0

0,7-2,0

1,5-6,0

0,6-1,0

0,6-0,8

1,0-1,4

1,0-1,8

2,8

2,0-3,2

150

200

200

250

150

150

250

170

100-150

220-250

(Sularso, 1997: )

H. Perencanaan Roda Gigi

Roda gigi yang digunakan untuk memindahkan daya pada mesin adalah

roda gigi lurus, yang berukuran Ø140mm, tebal 30mm,dengan jumlah gigi 52, dan

diameter jarak pembagi 135 mm.

1. Modul

M =

DN .....................................................................................( sularso, 1997;214 )

Dimana :

M = Modul

47

D = Diameter jarak bagi

N = Banyak gigi

Maka :

M =

DN

M =

13552

M = 2,6

2. Jarak bagi lingkaran

P =

π . DN ...................................................................................( Sularso,1997;214 )

Dimana :

P = Jarak bagi lingkaran

D = Diameter jarak bagi

N = Banyak gigi

Maka :

P =

π . DN

P =

3 ,14 . 135 mm52

P = 8,15 [mm]

3. Jarak titik pusat roda gigi yang berpasangan

L =

D+d2 ........................................................................................( sularso, 1997 )

48

Dimana :

L = Jarak titik pusat

D = Diameter jarak bagi penggerak

d = Jarak bagi yang digerakkan

Maka :

L =

D+d2

L =

130 , 5+130 ,52

L = 130,5 [mm]

4. Putaran roda gigi

n1.d1 = n2.d2 ............................................................................................................... (sularso, 1997 )

Dimana :

n1 = putaran roda gigi [rpm]

n2 = putaran poros [rpm]

d1 = dia meter roda gigi [mm]

d2 = diameter poros [mm]

Maka :

n1.d1 = n2.d2

n1 =

n2 x d2d1

n1 =

39 rpm . 20mm135 mm

49

n1 =

780135

n1 = 5, 7 [rpm]

5. Kecepatan roda gigi.

V =

π . db1. n160 .1000 ........................................................................( sularso, 1997;238 )

Dimana :

db : Diameter jarak bagi

V : Kecepatan

Kecepatan pada roda gigi adalah :

V = π . db1. n160

= 3 ,14 . 0 ,135 .3960

= 0,27 [ m/s ]

6. Gaya tangensial

Ft = Mt / r ........................................................................................( sularso,

1997 )

Dimana :

Ft = Gaya tangensial [ N ]

Mt = Momen Torsi

r = radius jarak bagi

50

Sehingga gaya tangensial yag terjadi pada roda gigi adalah :

Ft =

0 , 18[ Nm ]0 , 0675[ m ]

= 2,67 [ N ]

7. Gaya radial

Fr = Ft . tg θ .....................................................................................( sularso, 1997 )

Dimana :

Fr = Gaya radial roda gigi [ N ]

Ft = Gaya tange nsial roda gigi [ N ]

θ = Sudut tekan roda gigi = 20°

Sehingga gaya radial yang terjadi pada roda gigi adalah :

Fr = 2,67 . tg 20°

= 0,96 [ N ]

8. Tegangan lentur

σb =

Ftb .2 . y .......................................................................................(sularso, 1997 )

Dimana :

b = Tebal gigi [ mm ]

y= Nilai dari tabel

Ft= gaya tangensial [ N ]

σb= tegangan lentur [ Kg/mm2 ]

Dari tabel faktor roda gigi didapat nilai dari z = 50 , nilai y = 0,408

51

Maka tegangan lentur yang terjadi pada roda gigi adalah :

τ b =

Ftb .2 . y

=

2 ,67[ N ]20 . 2. 0,408[ mm2 ]

= 0,00128 [ N ]

= 1,6.10-2 [ Kg/mm2 ]

9. Gaya pada roda gigi.............................................

(Sularso,1997;)

F = √ Ft2+Fr2

= √2 ,672+0 , 962

= √7 ,12+0 ,926

= √6 ,8352

= 2,6 N

10. Torsi yang terjadi karena putaranτ = F . r .......................................................................................(sularso, 1997 )

τ = 0,18 . 0,01

= 0,0018 [Nm]

11. Daya pada roda gigi

θ =

2 π . n60 .1000 . τ ................................................................. ( sularso, 1997 )

=

2.3 , 14 .5,7 .60 .1000 .0,0018

52

=

0 ,4237460000

= 4x10-6 [Hp]

Maka daya yang direncanakan

Pd = Fc . P ..............................................................................( sularso, 1997 )

= 1,5 . 4x10-6

= 6 x10-6 [ Hp ]

I. Konstruksi Rangka

Spesifikasi rangka yang dibuat mempunyai dimensi 1000 x 1000 x 2000

mm dengan spesifikasi sebagai berikut.

No Komponen Bahan Dimensi

1 Besi siku BJ 37

2 Besi kanal UNP

3 Plat baja tipis 0,6 mm

4 Las busur listrik Elektroda E 6013 ∅ 3,6 mm

53

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

B. Saran

54

DAFTAR PUSTAKA

Sularso, Kiyotsu, 1997, Elemen-Elemen Mesin,

55

LAMPIRAN GAMBAR

Pandangan Atas

56

57

58