REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI …/Rekayasa... · 1 REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI KOTORAN SAPI PROYEK AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh

1

REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET

PUPUK DARI KOTORAN SAPI

PROYEK AKHIR

Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna

memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)

Program Studi DIII Teknik Mesin

Disusun oleh :

Setyo Budi

I 8106038

PROGRAM DIPLOMA III MESIN PRODUKSI

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010

2

HALAMAN PERSETUJUAN



Disusun Oleh :

Setyo Budi

I 8106038

Proyek Akhir ini telah disetujui untuk diajukan dihadapan Tim Penguji Tugas

Akhir Program Studi D-III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta

Pembimbing I Pembimbing II

3

Zainal Arifin, ST., MT

NIP. 19730308 200003 1001

Dr.Kuncoro Diharjo, ST, MT

NIP. 1971013 199702 1001

HALAMAN PENGESAHAN



Disusun oleh :

Setyo Budi

I 8106038

Telah dipertahankan dihadapan Tim Penguji Pendadaran Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret pada :

Hari : jumat

Tanggal : 29 Januari 2010

Tim Penguji :

1. Zainal Arifin, ST., MT

NIP. 197303082000031001

(..................................)

2. Dr. Kuncoro Diharjo, ST., MT

NIP. 19710131997021001

(..................................)

3. Dr. Techn. Suyitno, ST., MT

NIP. 197409022001121002

(..................................)

4. Heru Sukanto, ST,. MT

NIP. 197207311997021001

(..................................)

Mengetahui, Disahkan,

Ketua Program D-III Teknik Koordinator Proyek Akhir

Fakultas Teknik UNS Fakultas Teknik

4

Zainal Arifin, ST, MT. Jaka Sulistya Budi, ST.

NIP. 19730308 200003 1001 NIP. 19671019 199903 1001

HALAMAN MOTTO

· Terus berusaha mensyukuri segala pemberianNya, karena hanya orang

yang bersyukur yang dapat merasakan kenikmatan hidup.

· Hidup adalah perjuangan untuk berubah menjadi lebih baik dan berguna

bagi semua.

· Apa yang kita cita-citakan tidak akan terwujud tanpa disertai tekad dan

usaha yang keras.

PERSEMBAHAN

Sebuah hasil karya yang kami buat demi menggapai sebuah cita-cita, yang ingin ku-

persembahkan kepada:

Allah SWT, karena dengan rahmad serta hidayah-Nya saya dapat melaksanakan `Tugas

Akhir’ dengan baik serta dapat menyelesaikan laporan ini dengan lancar

Kedua Orang Tua yang aku sayangi yang telah memberi dorongan moril maupun meteril serta

semangat yang tinggi sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

Kakak ku yang aku sayangi, ayo kejar cita-citamu.

D III Produksi dan Otomotif angkatan 2006 yang masih tertinggal, semangat Bro !!!

perjungan belum berakhir.

Ade’-ade’ angkatanku, Jangan pernah menyerah!!

5

ABSTRAKSI

Setyo Budi, 2010, REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI

KOTORAN SAPI

Diploma III Mesin Produksi, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Pondok pesantren Abdurrahman Bin Auf yang terletak di klaten

mempunyai pertenakan sapi yang cukup banyak. Sehingga menghasilkan kotoran

yang banyak pula. Kotoran ini dikumpulkan dan digunakan untuk pembuatan

biogas. Sisa kotoran hasil biogas dimanfaatkan untuk pembuatan pupuk pertanian.

Proyek Akhir ini bertujuan untuk merencanakan, membuat, dan menguji mesin

pembuat pellet untuk keperluan meningkatkan nilai ekonomi pupuk kotoran sapi.

Metode dalam perancangan mesin ini adalah studi pustaka dan trial and

error. Alat ini memiliki bagian utama yaitu power screw. Untuk

menstransmisikan daya dari motor ke reducer kemudian ke poros menggunakan

puli dan V-belt. Proses pembuatannya melalui beberapa tahapan yaitu

pemotongan, pembubutan, pengelasan, pelubangan dan perakitan komponen.

Dari hasil perancangan dan pembuatan mesin pembuat pellet didapatkan

mesin dengan spesifikasi sebagai berikut: diameter power screw = 72 mm,

diameter tabung = 80 mm, panjang tabung = 580 mm, ukuran hopper = 400 x 400

mm, ukuran lubang masukan = 80 x 50 mm. Setelah dilakukan pengujian, mesin

pembuat pellet ini dapat mencetak pellet dengan kapasitas ± 52,86 kg/jam.

6

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah swt. yang memberikan limpahan rahmat,

karunia dan hidayah-Nya, sehingga laporan Proyek Akhir dengan judul

REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI KOTORAN SAPI ini

dapat terselesaikan dengan baik tanpa halangan suatu apapun. Laporan Proyek

Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam mata kuliah

Proyek Akhir dan merupakan syarat kelulusan bagi mahasiswa DIII Teknik Mesin

Produksi Universitas Sebelas Maret Surakarta dalam memperoleh gelar Ahli

Madya (A.Md)

Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih

atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat disusun. Dengan ini penulis

menyampaikan terima kasih kepada:

1. Allah SWT. yang selalu memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya.

2. Bapak dan Ibu di rumah atas segala bentuk dukungan dan doanya.

3. Bapak Zainal Arifin, ST, MT. selaku Ketua Program D-III Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret Surakarta sekaligus pembimbing Proyek Akhir I.

4. Bapak Dr. Kuncoro Diharjo, ST, MT. selaku pembimbing Proyek Akhir II.

5. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST. MT. selaku Pembimbing Akademik.

6. Rekan-rekan D III Produksi dan Otomotif angkatan 2006

7. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu kritik, pendapat dan saran yang membangun dari

pembaca sangat dinantikan. Semoga laporan ini dapat bermafaat bagi penulis pada

khususnya dan bagi pembaca bagi pada umumnya, Amin.

Surakarta, Januari 2010

Penulis

7

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL....................................................................... .....................................i

HALAMAN PERSETUJUAN............................................................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN........................................................................................... .iii

HALAMAN MOTTO........................................................................................................ iv

PERSEMBAHAN............................................................................................................... v

ABSTRAKSI ..................................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ...................................................................................................... vii

DAFTAR ISI....................................................................................................................... 7

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... x

DAFTAR TABEL.............................................................................................................xii

DAFTAR NOTASI..........................................................................................................xiii

BAB I PENDAHULUAN.................................................................................................. 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................. 1

1.2 Perumusan Masalah .......................................................................................... 1

1.3 Batasan Masalah ............................................................................................... 2

1.4 Tujuan Proyek Akhir......................................................................................... 2

1.5 Manfaat Proyek Akhir....................................................................................... 2

1.6 Metode Pemecahan Masalah............................................................................. 3

BAB II DASAR TEORI ..................................................................................................... 4

2.1 Puli dan Sabuk .................................................................................................. 4

2.2 Pasak ................................................................................................................. 7

2.3 Reducer.............................................................................................................. 8

2.4 Poros.................................................................................................................. 8

2.5 Statika.............................................................................................................. 10

2.6 Pemilihan Mur dan Baut ................................................................................. 14

2.7 Bantalan .......................................................................................................... 15

2.8 Perhitungan Las............................................................................................... 17

8

2.9 Proses Permesinan........................................................................................... 19

BAB III ANALISA PERHITUNGAN ............................................................................. 23

3.1 Prinsip Kerja ................................................................................................... 23

3.2 Menentukan Reducer dan Tegangan Sabuk.................................................... 25

3.3 Perencanaan Pasak .......................................................................................... 32

3.4 Perencanaan Tension Puli ............................................................................... 34

3.5 Perencanaan Poros .......................................................................................... 37

3.5.1 Diameter Poros....................................................................................... 37

3.5.2 Diameter Power Screw........................................................................... 43

3.6 Perencanaan Rangka ...................................................................................... 44

3.7 Perencanaan Mur dan Baut ............................................................................. 51

3.7.1 Baut pada Dudukan Motor..................................................................... 51

3.7.2 Baut pada Dudukan Reducer.................................................................. 54

3.8 Perencanaan Bantalan .................................................................................... 57

3.9 Perhitungan Las............................................................................................... 59

3.10 Menghitung Kapasitas Mesin........................................................................ 61

BAB IV PROSES PRODUKSI......................................................................................... 62

4.1 Pembuatan Poros............................................................................................. 62

4.2 Pembuatan Lubang.......................................................................................... 66

4.3 Membuat Rangka ............................................................................................ 70

4.4 Hopper ............................................................................................................ 71

4.5 Proses Pengecatan ........................................................................................... 72

4.6 Perakitan.......................................................................................................... 72

4.7 Estimasi Biaya................................................................................................. 74

4.8. Perawatan Mesin ............................................................................................ 76

BAB V PENUTUP............................................................................................................ 77

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

9

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka

(Khurmi, 2002).........................................................................................5

Gambar 2.2. Sketsa prinsip statika kesetimbangan (Popov, 1996)..............................11

Gambar 2.3. Sketsa gaya dalam (Popov, 1996) ...........................................................11

Gambar 2.4. Sketsa reaksi tumpuan rol (Popov, 1996) ...............................................13

Gambar 2.5. Sketsa reaksi tumpuan sendi (Popov, 1996) ..........................................13

Gambar 2.6. Sketsa reaksi tumpuan jepit (Popov, 1996).............................................13

Gambar 2.7. Macam-macam bantalan gelinding (Sularso dan Suga, 1987) ...............16

Gambar 3.1. Rekayasa mesin pembuat pellet pupuk dari kotoran sapi .......................23

Gambar 3.2. Penampang sabuk antara motor dengan reducer ....................................27

Gambar 3.3. Penampang sabuk antara reducer dengan poros power screw................30

Gambar 3.4. Sketsa tension puli...................................................................................34

Gambar 3.5. Pembebenan pada tension puli ................................................................34

Gambar 3.6. Diagram gaya geser.................................................................................36

Gambar 3.7. Diagram momen lentur ...........................................................................36

Gambar 3.8. Skema pembebanan pada poros ..............................................................38

Gambar 3.9. Pembebanan dan potongan pada poros ...................................................39

Gambar 3.10. Diagram BMD.......................................................................................41

Gambar 3.11. Konstruksi rangka ................................................................................45

Gambar 3.12. pembebanan pada salah satu rangka .....................................................46

Gambar 3.13. Diagram gaya geser (A - E - B) ............................................................48

Gambar 3.14. Diagram momen lentur (A - E - B) .......................................................48

Gambar 3.15. Diagram pembebanan pada batang (A - C)...........................................50

Gambar 3.16. Diagram SFD batang (A - C) ................................................................50

Gambar 3.17. Diagram NFD batang (A-C)..................................................................50

Gambar 3.18. Diagram BMD batang (A-C) ...............................................................50

10

Gambar 3.19. Baut pada dudukan motor .....................................................................52

Gambar 3.20. Baut pada dudukan reducer ..................................................................55

Gambar 3.21. Las pada rangka.....................................................................................59

Gambar 4.1. Poros Transmisi.......................................................................................62

Gambar 4.2. Proses pencekaman poros .......................................................................62

Gambar 4.3. Konstruksi rangka ...................................................................................70

Gambar 4.4. Hopper.....................................................................................................71

Gambar 4.5. Prose pengecatan.....................................................................................72

Gambar 4.6. Perakitan..................................................................................................73

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Momen yang terjadi ....................................................................................40

Tabel 4.1. Kecepatan pahat HSS (mm/men)................................................................63

Tabel 4.2. Kecepatan pemakanan pahat (mm/rev).......................................................63

Tabel 4.3. Daftar harga komponen mesin ....................................................................74

Tabel 4.4. Daftar harga komponen cat .........................................................................75

DAFTAR NOTASI

A = luas penampang (mm2).

N = putaran (rpm).

d = diameter (mm).

F = gaya (N).

I = jumlah langkah pemakanan.

L = panjang pembubutan (mm).

11

l = jarak (mm).

M = momen (kg.m).

Me = momen ekivalen (kg.m).

N,n = kecepatan putaran (rpm).

P = daya motor (watt).

Z = section modulus.

r = jari-jari (mm).

vc = kecepatan pemakanan (mm/rev).

T = torsi (N.m).

Te = torsi ekivalen (N.m).

v = kecepatan (m/s).

σ = tegangan tarik (N/mm2).

τ = tegangan geser (N/mm2).

q = sudut kontak (derajat).

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Berdasarkan peninjauan di lapangan pada Pondok Pesantren Abdurrahman

Bin Auf yang memiliki luas lahan kurang lebih mencapai lima hektar mempunyai

beberapa unit usaha, diantaranya peternakan ayam, dan peternakan sapi. Pondok

Pesantren berkapasitas 120 orang santri ini memiliki sekitar 4000 ekor ayam dan

100 ekor sapi yang dipisahkan dalam empat kandang ayam dan dua kandang sapi.

Dengan jumlah sapi mencapai 100 ekor, volume kotoran yang dihasilkan sekitar

2360 kg/hari. Kotoran ini dikumpulkan dan digunakan untuk membuat biogas.

Sisa kotoran setelah dibuat biogas digunakan untuk pupuk pertanian. Sebagian

pupuk ini digunakan sendiri dan yang lain dijual.

Penggunaan pupuk ini masih dalam bentuk serbuk. Sehingga

menimbulkan beberapa masalah antara lain: pemerataan pupuk dalam bentuk ini

12

dirasa kurang begitu mudah dan berdebu. Permasalahan pemerataan dan berdebu

ini dapat diatasi dengan mengolahnya menjadi pellet. Pembuatan pellet

membutuhkan teknologi dan mesin-mesin tepat guna.

Pembuatan pellet adalah proses mengkompresikan kotoran sapi berbentuk

serbuk untuk menghasilkan pupuk yang berbentuk silindris. Pellet memberikan

keuntungan: pupuk tidak berdebu, pemerataan pupuk lebih mudah sehingga akan

meningkatkan nilai ekonomi pupuk. Beberapa keuntungan mesin inilah yang

mendorong kami untuk membuat mesin pellet.

1.2. Perumusan Masalah

Melihat latar belakang yang ada, maka yang menjadi masalah adalah

bagaimana merancang, membuat, dan mencoba Mesin Pembuat Pellet dari

Kotoran Sapi.

1.3. Batasan Masalah

Batasan masalah pada proyek akhir ini adalah:

- Tidak menghitung thermo control, heater, dan kekerasan pellet.

1.4. Tujuan Proyek Akhir

Tujuan dari proyek akhir ini adalah merancang, membuat, dan mencoba

mesin pembuat pellet pupuk dari kotoran sapi dengan sistem kerja power screw.

1.5. Manfaat Proyek Akhir

Proyek akhir ini mempunyai manfaat sebagai berikut :

1. Bagi mahasiswa

- Mahasiswa dapat memperoleh pengetahuan tentang perencanaan,

pembuatan, dan pengujian alat rekayasa mesin pellet dengan sistem

kerja power screw.

- Mahasiswa dapat menerapkan ilmu yang diperoleh selama kuliah

khususnya dalam bidang mata kuliah kerja bangku dan plat,

13

permesinan, mekanika teknik, elektronika, elemen mesin serta mata

kuliah lain yang mendukung dalam perencanaan mesin ini.

2. Bagi institusi

- Mesin ini diharapkan dapat digunakan untuk penelitian lebih jauh

mengenai proses pembuatan pellet pupuk dari kotoran sapi.

3. Bagi pondok pesantren Abdurrahman Bin Auf

- Mempermudah penggunaan pupuk dari kotoran sapi.

- Meningkatkan nilai jual pupuk dari kotoran sapi.

1.6. Metode Pemecahan Masalah

Dalam penyusunan laporan ini penulis mengunakan beberepa metode

untuk merancang mesin pellet antara lain:

a. Studi pustaka.

Yaitu data diperoleh dengan merujuk pada beberapa literatur sesuai

dengan permasalahan yang dibahas.

b. Perencanaan.

Yaitu melakukan perencanaan dalam merancang mesin agar memperoleh

hasil pellet yang dikehendaki.

BAB II

DASAR TEORI

Untuk melakukan perhitungan pada komponen mesin ini diperlukan dasar-

dasar perhitungan yang sudah menjadi standar internasional. Perhitungan ini akan

memperkecil ketidaksesuaian (error factor) dari material maupun komponen

mesin. Hal-hal yang berkaitan dengan perancangan mesin ini meliputi:

2.1. Puli dan Sabuk

14

Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin pellet ini yang berfungsi

sebagai alat untuk meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan

menggunakan sabuk. Puli dapat terbuat dari besi cor, baja cor, baja pres, atau

aluminium. (Khurmi dan Gupta, 2002)

Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke

poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda.

Tipe sabuk antara lain: sabuk flat, sabuk V, dan sabuk circular. Faktor-faktor

dalam perencanaan sabuk (Khurmi dan Gupta, 2002):

1. Perbandingan kecepatan

Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut ditulis

dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002):

2

1

1

2

DD

NN

= (2.1)

dengan:

D1 = Diameter puli penggerak (mm)

D2 = Diameter puli pengikut (mm)

N1 = Kecepatan puli penggerak (rpm)

N2 = Kecepatan puli pengikut (rpm)

2. Kecepatan linier sabuk

Kecepatan linier sabuk dapat ditulis dengan matematis sebagai berikut

(Khurmi dan Gupta, 2002):

v = 60

.. Ndp (2.2)

dengan:

v = Kecepatan linier sabuk (m/s)

d = Diameter puli pengikut (mm)

N = Putaran puli pengikut (rpm)

15

3. Panjang Sabuk

Panjang sabuk adalah panjang total dari sabuk yang digunakan untuk

menghubungkan puli penggerak dengan puli pengikut.

Gambar 2.1 Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka (Khurmi dan Gupta, 2002)

Persamaan panjang total sabuk terbuka dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi

dan Gupta, 2002) :

÷÷ø

öççè

æ -+++=

xrr

xrrL2

2121

)(2)(p (2.3)

dengan:

L = Panjang total sabuk (mm)

x = Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm)

r1 = Jari-jari puli kecil (mm)

r2 = Jari-jari puli besar (mm)

4. Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor

Persamaan perbandingan tegangan antara sisi kencang dengan sisi kendor

dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002) :

bqm cosec..log3,22

1 =T

T (2.4)

dengan:

T1 = Tegangan tight side sabuk (N)

T2 = Tegangan slack side sabuk (N)

µ = Koefisien gesek

16

θ = Sudut kontak (rad)

β = Sudut alur puli (o)

5. Sudut kerja puli ( α )

Persamaan sudut kerja puli dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut


Sin α = X

rr112 - (untuk sabuk terbuka) (2. 5)

Sudut kontak puli:

θ = (180 – 2 α). 180p

rad (untuk sabuk tertutup) (2.6)

6. Kecepatan sabuk (v)

Besarnya kecepatan sabuk dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut


v = 60

.. Ndp (2.7)

dengan:

v = Kecepatan sabuk (m/s)

d = Diameter sabuk (mm)

N = Putaran sabuk (rpm)

7. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk

Persamaan daya yang dipindahkan oleh sabuk dapat ditulis dengan

persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002):

P =(T1-T2) x v ×n (2.8)

Dengan:

P = Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W)

T1 = Tegangan tight side sabuk (N)

T2 = Tegangan slack side sabuk (N)

v = Kecepatan sabuk (m/s)

17

n = Banyak sabuk

2.2. Pasak

Pasak merupakan bagian dari elemen mesin yang dipakai untuk

menetapkan bagian-bagian mesin seperti roda gigi, sprocket, puli, kopling, dll

pada poros.

Pasak terdiri beberapa bentuk antara lain (Khurmi dan Gupta, 2002) :

1. Pasak setengah lingkaran

2. Pasak bulat

3. Pasak persegi panjang

Mencari lebar pasak :

W =4d

(2.9)

Mencari tebal pasak

t = 32

.W

(2.10)

Pengecekan terhadap tegangan geser pada pasak

T = l.2

.d

W st

(2.11)

dimana :

W = lebar pasak (mm)

d = diameter poros (mm)

l = panjang pasak (mm)

t = tebal pasak (mm)

st = tegangan geser (N/mm2)

T = torsi poros (N.mm)

2.3. Reducer

18

Fungsi utama dari reducer adalah sebagai pereduksi putaran input dari

motor listrik menjadi putaran yang diinginkan. Sesuai dengan perbandingan

reducer yang digunakan pada mesin pembuat pellet ini, misalnya menggunakan

reducer 1:60, artinya input reducer dari putaran motor 60 rpm maka poros output

reducer menjadi 1 rpm. Adapun bagian dari reducer adalah roda gigi cacing

berpasangan dengan roda gigi miring yang akan membentuk sudut 90.

2.4. Poros

Poros merupakan bagian yang berputar, dimana terpasang elemen

pemindah gaya, seperti roda gigi, bantalan dan lain-lain. Poros bisa menerima

beban-beban tarikan, lenturan, tekan atau puntiran yang bekerja sendiri-sendiri

maupun gabungan satu dengan yang lainnya. Kata poros mencakup beberapa

variasi seperti shaft atau axle (as). Shaft merupakan poros yang berputar dimana

akan menerima beban puntir, lenturan atau puntiran yang bekerja sendiri maupun

secara gabungan. Sedangkan axle (as) merupakan poros yang diam atau berputar

yang tidak menerima beban puntir (Khurmi dan Gupta, 2002). Jenis poros yang

lain (Sularso, 1987) adalah jenis poros transmisi. Poros ini akan mentransmisikan

daya meliputi kopling, roda gigi, puli, sabuk, atau sproket rantai dan lain-lain.

Poros jenis ini memperoleh beban puntir murni atau puntir dan lentur.

Untuk merencanakan suatu poros maka perlu memperhatikan hal-hal sebagai

berikut (Sularso dan Suga, 1987):

1. Kekuatan Poros.

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau gabungan antara

puntir dan lentur, juga ada poros yang mendapatkan beban tarik atau tekan.

Oleh karena itu, suatu poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk

menahan beban-beban di atas.

2. Kekakuan Poros.

Meskipun suatu poros mempunyai kekuatan cukup tetapi jika lenturan

puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan

suara, karena itu di samping kekuatan poros, kekakuannya juga harus

19

diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros

tersebut.

3. Korosi.

Baja tahan korosi dipilih untuk poros. Bila terjadi kontak fluida yang korosif

maka perlu diadakan perlindungan terhadap poros supaya tidak terjadi

korosi yang dapat menyebabkan kekuatan poros menjadi berkurang.

4. Bahan Poros.

Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan

finishing, baja konstruksi mesin yang dihasilkan dari ingot yang di ”kill”

(baja yang dideoksidasikan dengan ferrosilikon dan dicor, kadar karbon

terjamin). Meskipun demikian, bahan ini kelurusannya agak kurang tetap

dan dapat mengalami deformasi karena tegangan yang kurang seimbang.

Poros-poros untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya

dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap

keausan.

Pertimbangan-pertimbangan yang digunakan untuk poros menggunakan

persamaan sebagai berikut (Khurmi dan Gupta, 2002):

1. Torsi

NP

T..2

.60p

=

(2.12)

dengan :

T = Torsi maksimum yang terjadi (kg.m).

P = Daya motor (W).

N = Kecepatan putaran poros (rpm).

2. Torsi ekivalen

22 TMTe +=

(2.13)

Diameter poros :

20

3..16

s

eTd

tp= (2.14)

Keterangan :

Te = Torsi ekivalen (kg.m).

T = Torsi maksimum yang terjadi (kg.m).

M = Momen maksimum yang terjadi (kg.m).

t s = Tegangan geser maksimum yang terjadi (kg/cm2).

d = Diameter poros (cm).

3. Momen ekivalen

Me = [ ]22

21

TMM ++

(2.15)

Diameter poros :

3.

.32

b

eMd

sp= (2.16)

Keterangan :

Me = Momen ekivalen (kg.m).

s b = Tegangan tarik maksimum yang terjadi (kg/cm2).

2.5. Statika

Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban

terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut.

Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi

suatu obyek tinjauan utama dan meliputi gaya luar dan gaya dalam. Gaya luar

adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar sistem yang pada

umumnya menciptakan kestabilan konstruksi (Popov, 1996) .

21

Gambar 2.2 Sketsa prinsip statika kesetimbangan (Popov, 1996)

Jenis bebannya dibagi menjadi:

1. Beban dinamis adalah beban sementara dan dapat dipindahkan pada

konstruksi.

2. Beban statis adalah beban yang tetap dan tidak dapat dipindahkan pada

konstruksi.

3. Beban terpusat adalah beban yang bekerja pada suatu titik.

4. Beban terbagi adalah beban yang terbagi merata sama pada setiap satuan

luas.

5. Beban terbagi variasi adalah beban yang tidak sama besarnya tiap satuan

luas.

6. Beban momen adalah hasil gaya dengan jarak antara gaya dengan titik yang

ditinjau.

7. Beban torsi adalah beban akibat puntiran.

Gambar 2.3 Sketsa gaya dalam (Popov, 1996)

Gaya dalam (Gaya luar) Beban

(Gaya luar) Reaksi

(Gaya luar) Reaksi

(Gaya luar) Reaksi

(Gaya luar) Reaksi

Beban

Reaksi

Reaksi Reaksi

22

Gaya dalam dapat dibedakan menjadi :

1. Gaya normal (normal force) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu batang.

2. Gaya lintang/geser (shearing force) adalah gaya yang bekerja tegak lurus

sumbu batang.

3. Momen lentur (bending momen).

Persamaan kesetimbangannya adalah (Popov, 1996):

- Σ F = 0 atau Σ Fx = 0

Σ Fy = 0 (tidak ada gaya resultan yang bekerja pada suatu benda)

- Σ M = 0 atau Σ Mx = 0

Σ My = 0 (tidak ada resultan momen yang bekerja pada suatu benda)

4. Reaksi.

Reaksi adalah gaya lawan yang timbul akibat adanya beban. Reaksi sendiri

terdiri dari :

1. Momen.

Momen (M) = F x s

(2.17)

di mana :

M = momen (N.mm).

F = gaya (N).

s = jarak (mm).

2. Torsi.

3. Gaya.

Dalam ilmu statika, tumpuan dibagi atas:

1. Tumpuan roll/penghubung.

Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu, biasanya

penumpu ini disimbolkan dengan:

23

Gambar 2.4 Sketsa reaksi tumpuan rol (Popov, 1996)

2. Tumpuan sendi.

Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah

Gambar 2.5 Sketsa reaksi tumpuan sendi (Popov, 1996)

3. Tumpuan jepit.

Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah dan dapat menahan

momen.

Gambar 2.6 Sketsa reaksi tumpuan jepit (Popov, 1996)

Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya gaya

dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macam-macam diagram gaya

dalam itu sendiri adalah sebagai berikut :

Reaksi

Reaksi

Momen

Reaksi

Reaksi

Reaksi

24

1. Diagram gaya normal (NFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya

normal yang terjadi pada suatu konstruksi.

2. Diagram gaya geser (SFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya

geser yang terjadi pada suatu konstruksi.

3. Diagram moment (BMD), diagram yang menggambarkan besarnya momen

lentur yang terjadi pada suatu konstruksi.

2.6. Pemilihan Mur dan Baut

Pemilihan mur dan baut merupakan pengikat yang sangat penting. Untuk

mencegah kecelakaan, atau kerusakan pada mesin, pemilihan mur dan baut

sebagai alat pengikat harus dilakukan secara teliti dan direncanakan dengan

matang di lapangan. Tegangan maksium pada baut dihitung dengan persamaan di

bawah ini (Khurmi dan Gupta, 2002):

σ maks = AF

(2.18)

=

4.

2dF

p

Bila tegangan yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser dan tarik bahan,

maka penggunaan mur-baut aman.

Baut berbentuk panjang bulat berulir, mempunyai fungsi antara lain


1. Sebagai pengikat

Baut sebagai pengikat dan pemasang yang banyak digunakan ialah

ulir profil segitiga (dengan pengencangan searah putaran jarum jam).

Baut pemasangan untuk bagian-bagian yang berputar dibuat ulir

berlawanan dengan arah putaran dari bagian yang berputar, sehingga

tidak akan terlepas pada saat berputar.

25

2. Sebagai pemindah tenaga

Contoh ulir sebagian pemindah tenaga adalah dongkrak ulir,

transportir mesin bubut, berbagai alat pengendali pada mesin-mesin.

Batang ulir seperti ini disebut ulir tenaga (power screw).

Tegangan geser maksimum pada baut

tmax = nd

F

c ..4

2p (2.19)

Dimana :

tmax = Tegangan geser maksimum (N/mm2)

F = Beban yang diterima (N)

dc = Diameter baut (mm)

r = Jari-jari baut (mm)

n = Jumlah baut

2.7. Bantalan

Bantalan adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu poros

yang berbeban dan mengurangi gesekan pada poros, sehingga putaran poros dapat

berlangsung secara halus. Pelumas digunakan untuk mengurangi panas yang

dihasilkan dari gesekan tersebut. Secara garis besar bantalan dapat

diklasifikasikan menjadi 2 jenis yaitu (Sularso dan Suga, 1987):

1. Bantalan Luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan antara poros dengan bantalan yang dapat

menimbulkan panas yang besar sehingga untuk mengatasi hal tersebut

diberikan lapisan pelumas antara poros dengan bantalan.

2. Bantalan Gelinding

26

Pada bantalan gelinding ini terjadi gesekan antara bagian yang berputar

dengan bagian yang diam melalui elemen gelinding, sehingga gesekan yang

terjadi menjadi lebih kecil.

Berdasarkan arah beban terhadap poros bantalan dibagi menjadi 3 macam

yaitu (Sularso dan Suga, 1987):

a. Bantalan radial

Pada bantalan ini arah beban adalah tegak lurus dengan sumbu poros.

b. Bantalan aksial

Pada bantalan ini arah beban adalah sejajar dengan sumbu poros.

c. Bantalan gelinding khusus

Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus

dengan sumbu poros.

Gambar 2.7 Jenis-jenis bantalan gelinding (Sularso dan Suga, 1987)

2.8. Perhitungan Las

27

Dalam proses pengelasan rangka, jenis las yang digunakan adalah las

listrik DC dengan pertimbangan akan mendapatkan sambungan las yang kuat.

Pada dasarnya instalasi pengelasan busur logam terdiri dari bagian–bagian penting

sebagai berikut (Kenyon dan Ginting, 1985):

1. Sumber daya, yang bisa berupa arus bolak balik (AC) atau arus searah

(DC).

2. Kabel timbel las dan pemegang elektroda.

3. Kabel balik las (bukan timbel hubungan ke tanah) dan penjepit.

4. Hubungan ke tanah.

Fungsi lapisan elektroda dapat diringkaskan sebagai berikut :

1. Menyediakan suatu perisai yang melindungi gas sekeliling busur api dan

logam cair.

2. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol.

3. Mengisi kembali setiap kekurangan yang disebabkan oksidasi elemen–

elemen tertentu dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las

mempunyai sifat–sifat mekanis yang memuaskan.

4. Menyediakan suatu terak pelindung yang juga menurunkan kecepatan

pendinginan logam las dan dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat

pendinginan.

5. Membantu mengontrol (bersama–sama dengan arus las) ukuran dan

frekuensi tetesan logam cair.

6. Memungkinkan dipergunakannya posisi yang berbeda.

Dalam las listrik, panas yang akan digunakan untuk mencairkan logam

diperoleh dari busur listrik yang timbul antara benda kerja yang dilas dan kawat

logam yang disebut elektroda. Elektroda ini terpasang pada pegangan atau holder

las dan didekatkan pada benda kerja hingga busur listrik terjadi. Karena busur

listrik itu, maka timbul panas dengan temperatur maksimal 3450oC yang dapat

mencairkan logam (Khurmi dan Gupta, 2002).

1. Sambungan las

28

Ada beberapa jenis sambungan las, yaitu:

Ø Butt join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang sama.

Ø Lap join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang pararel.

Ø Edge join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang paparel, tetapi

sambungan las dilakukan pada ujungnya.

Ø T- join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain.

Ø Corner join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain.

2. Memilih besarnya arus

Besarnya arus listrik untuk pengelasan tergantung pada diameter elektroda dan

jenis elektroda. Tipe atau jenis elektroda tersebut misalnya: E 6010, huruf E

tersebut singkatan dari elektroda, 60 menyatakan kekuatan tarik terendah

setelah dilaskan adalah 60.000 kg/mm2, angka 1 menyatakan posisi

pengelasan segala posisi dan angka 0 untuk pengelasan datar dan horisontal.

Angka keempat adalah menyatakan jenis selaput elektroda dan jenis arus.

Besar arus listrik harus sesuai dengan elektroda, bila arus listrik terlalu kecil,

maka:

- Pengelasan sukar dilaksanakan.

- Busur listrik tidak stabil.

- Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan benda

kerja.

- Hasil pengelasan atau rigi-rigi las tidak rata dan penetrasi kurang dalam.

Apabila arus terlalu besar maka:

29

- Elektroda mencair terlalu cepat.

- Pengelasan atau rigi las menjadi lebih besar permukaannya dan penetrasi

terlalu dalam.

Tegangan yang terjadi pada sambungan las dapat dihitung dengan:

σ = A

F max

(2.20)

dimana:

Fmax = gaya maksimum pada sambungan las (kg)

A = luas penampang (cm2)

2.9. Proses Permesinan

Proses permesinan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan

elemen-elemen mesin, yang meliputi proses kerja mesin dan waktu pemasangan.

Pada umumnya mesin-mesin perkakas mempunyai bagian utama sebagai

berikut (Rochim, 1993):

Motor penggerak (sumber tenaga).

1. Kotak transmisi (roda-roda gigi pengatur putaran).

2. Pemegang benda kerja.

3. Pemegang pahat/alat potong.

Macam-macam gerak yang terdapat pada mesin perkakas (Rochim, 1993):

a. Gerak utama (gerak pengirisan).

Adalah gerak yang menyebabkan mengirisnya alat pengiris pada benda

kerja. Gerak utama dapat dibagi :

Ø Gerak utama berputar

Misalnya pada mesin bubut, mesin frais, dan mesin drill.

Mesin perkakas dengan gerak utama berputar biasanya mempunyai

gerak pemakanan yang kontinyu.

Ø Gerak utama lurus

30

Misalnya pada mesin sekrap.

Mesin perkakas dengan gerak utama lurus biasanya mempunyai gerak

pemakanan yang periodik.

b. Gerak pemakanan.

Gerak yang memindahkan benda kerja atau alat iris tegak lurus pada gerak

utama.

c. Gerak penyetelan.

Menyetel atau mengatur tebal tipisnya pemakanan, mengatur dalamnya

pahat masuk dalam benda kerja.

Adapun macam-macam mesin perkakas yang digunakan antar lain:

Ø Mesin bubut

Prinsip kerja mesin mesin bubut adalah benda kerja yang berputar dan

pahat yang menyayat baik memanjang maupun melintang. Benda kerja yang dapat

dikerjakan pada mesin bubut adalah benda kerja yang silindris, sedangkan

macam-macam pekerjaan yang dapat dikerjakan dengan mesin ini adalah antara

lain (Scharkus dan jutz, 1996):

- pembubutan memanjang dan melintang

- pengeboran

- pembubutan dalam atau memperbesar lubang

- membubut ulir luar dan dalam

Perhitungan waktu kerja mesin bubut adalah (Rochim, 1993):

1. Kecepatan pemotongan (v).

v = π.D.N

(2.21)

dimana :

D = diameter banda kerja (mm).

N = kecepatan putaran (rpm).

31

2. Pemakanan memanjang

waktu permesinan pada pemakanan memanjang adalah :

n = d

Vc.1000.p

(2.22)

Tm = nSIL

r ..

(2. 23)

Dimana :

Tm = waktu permesinan memanjang (menit)

L = panjang pemakanan (mm)

I = jumlah pemakanan

S = pemakanan (mm/put)

n = putaran mesin (rpm)

d = diameter benda kerja (mm)

v = kecepatan pemakanan (m/mnt)`

3. Pada pembubutan melintang

waktu permesinan yang dibutuhkan pada waktu pembubutan melitang adalah :

Tm = nSIL

r ..

(2.24)

Ø Mesin Bor

Mesin bor digunakan untuk membuat lubang (driling) serta memperbesar

lubang (boring) pada benda kerja. Jenis mesin bor adalah sebagai berikut

(Banyumedia publishing, 2003):

1. Mesin bor tembak

32

2. Mesin bor vertikal

3. Mesin bor horisontal

Pahat bor memiliki dua sisi potong, proses pemotongan dilakukan dengan

cara berputar. Putaran tersebut dapat disesuaikan atau diatur sesuai dengan

bahan pahat bor dan bahan benda kerja yang dibor. Gerakan pemakanan pahat

bor terhadap benda kerja dilakukan dengan menurunkan pahat hingga menyayat

benda kerja.

Waktu permesinan pada mesin bor adalah:

Tm = nS

L

r . (2.25)

n = d

v.

1000.p

(2.26)

L = l + 0,3 . d

(2.27)

Dimana: d = Diameter pelubangan (mm)

BAB III

ANALISA PERHITUNGAN

3.1 Prinsip Kerja

33

Gambar 3.1 Rekayasa mesin pembuat pellet dari kotoran sapi

Rekayasa Mesin Pembuat Pellet Sistem Pemasukan dengan power screw

adalah sebuah alat dengan gerakan utama berputar. Gaya putar ini disebabkan

karena adanya putaran dari motor listrik. Motor listrik dipasang pada kerangka

dan diberi puli 1, kemudian dipasangkan belt yang berhubungan dengan puli 2

yang terpasang pada input reducer. Lalu pada output reducer dipasang puli 3 yang

terhubung dengan puli 4 melalui belt. Setelah motor listrik dihidupkan (dalam

keadaan on), maka power screw akan ikut berputar. Adanya reducer akan

mengakibatkan putaran power screw lebih lambat, tetapi menghasilkan tenaga

yang lebih besar. Selama bekerja, poros power screw harus dapat berputar dengan

34

lancar dan gesekan yang kecil, untuk itu poros diberi 2 buah bantalan agar

seimbang dengan pelumasan yang cukup.

Mesin pembuat pellet ini dilengkapi dengan pemanas yang bertujuan

untuk mengeringkan kotoran sapi. Setelah heater panas, kemudian kotoran sapi

dialirkan melalui Power Screw. kotoran sapi akan mengalami pemanasan dan

pemadatan selama mengalir dalam power screw dan bergerak menuju nozzle.

Setelah itu kotoran sapi akan keluar dalam bentuk pellet.

Bagian-bagian utama dari Mesin Pembuat Pellet Sistem Pemasukan

dengan power screw antara lain:

a. Elemen yang berputar : puli, poros transmisi, sabuk.

b. Elemen yang diam : bearing, barrel

c. Penggerak : motor listrik.

d. Bagian pendukung : rangka, reducer, dudukan, thermo control,

heater dan lain-lain.

Cara kerja Mesin Pembuat Pellet Sistem Pemasukan dengan Power Screw antara

lain:

1. Memanasi barrel dengan heater dalam waktu ± 5 menit dengan suhu ±

150°C.

2. Setelah panas, kotoran sapi dimasukkan melalui hopper.

3. Stop kontak dihubungkan dengan listrik PLN kemudian saklar dinyalakan

sehingga motor listrik berputar.

4. Poros transmisi ikut berputar dengan adanya sabuk dan puli yang saling

menghubungkan.

5. Poros transmisi akan memutar power screw.

6. Kotoran sapi akan masuk dalam barrel menuju nozzle dan keluar berupa

pellet.

3.2 Menentukan Reducer dan Tegangan Sabuk

Direncanakan : Daya motor = ½ hp

= ½ x 746 watt

35

= 373 watt

Putaran motor (N1) = 1420 rpm

Diameter 4 buah puli sama yaitu 101,6 mm

Jarak puli 1dan 2 = 245 mm

Jarak puli 3 dan 4 = 620 mm

1. Menentukan reducer

Dari pengamatan mesin-mesin yang ada, putaran power screw yang baik untuk

menghasilkan pellet yaitu antara 20 – 40 rpm. Untuk mendapatkan putaran power

screw yang sesuai maka dipilih reducer dengan perbandingan 1 : 60, sehingga

didapat putaran 23,66 rpm.

2. Tegangan sabuk antara motor dengan reducer

a. Sudut singgung puli 1 dan 2 :

Sin α = 1

12

Xrr -

= 245

8,508,50 -

Sin α = 0

α = 0

θ = (180 - 2 a ) ´ 180p

rad

= (180 - 2 (0) ´ 180

14,3 rad

= 3,14 rad

b. Panjang sabuk antara puli 1 dengan puli 2 ( L1)

L1 = p (r1+r2) + 2X1+ ( )

1

21

Xrr - 2

= 3.14(50,8+50,8 ) + 2 x 245 + ( )2245

8,508,50 -

= 319,024 + 490 + 0

= 809,024 mm

36

= 0,809 m

Dari panjang sabuk diatas maka dipilih sabuk tipe A (lampiran 2)

c. Kecepatan linear puli 1 dan 2 :

v1 = 60

1.1.14.3 ND

= 60

1420.6,101.14,3

= 7550,23 mm/s

= 7,55 m/s

d. Sudut kontak puli 2β = 34º atau β = 17º

Cosec β = 1/sin 17º = 1/0,29

2,3 log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = µ .θ .cosecβ

2,3 log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = 0,3 .3,14 .cosec17º

2,3 log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = 3,24

log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T =

3,224,3

log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = 1,408

÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = 25,62

e. Luas penampang

37

Gambar 3.2 Penampang sabuk antara motor dengan reducer

Tan 17º = 8x

x = 8 . 0,3

= 2,4 mm

a = b – 2x

= 13 – 2.2,4

= 8,2 mm

A = tba

.2+

= 82

2,813x

+

= 84,8 mm2

f. Massa belt per meter

m = A . L . ρ

= 84,8x10-6 . 1 . 1140

= 0,096 kg/m

g. Gaya centrifugal sabuk

38

Tc = m .v1 2

= 0,096 .( 7,55)2

= 0,72 N

h. Tegangan maksimum sabuk

T = stress .area = σ .A Teg ijin sabuk = 7 N/mm2

= 7 . 84,8

= 593,6 N

T1 = T – Tc = 593,6 – 0,72

= 592,88 N

T2 = 62,251T

= 62,2588,592

= 23,14 N

Jadi gaya tarik total dua buah sabuk adalah sebesar : 2(T1 + T2)

T1 + T2 = 2(592,88 N + 23,14 N)

= 1232,04 N

3. Tegangan sabuk antara reducer dengan poros power screw

a. Sudut singgung puli 3 dan 4 :

Sin α = 2

34

Xrr -

= 620

8,508,50 -

= 0

α = 0°

θ = (180 – 2 a ) x 180p

39

= (180 – 2 (0)´ 180

14,3

= 3,14 rad

b. Panjang sabuk puli 3 dan puli 4 (L2) :

L2 = p (r3+r4)+2X2+( )

2

43

X

rr - 2

= 3.14 (50,8+50,8 ) + 2 x 620 + ( )

6208,508,50 2-

= 319,024 +1240 + 0

= 1559,024 mm

= 1,559 m

Dari panjang sabuk diatas maka dipilih sabuk tipe A (lampiran 2)

c. Kecepatan linear puli 3 dan 4 :

v2 = 60

14,3 33 NxDx

= 60

66,236,10114,3 xx

= 125,80 mm/s

= 0,1258 m/s

d. Sudut kontak puli 2β = 34º atau β = 17º

Cosec β = 1/sin 17º = 1/0,29

2,3 log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = µ .θ .cosecβ

2,3 log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = 0,3 .3,14 .cosec17º

2,3 log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = 3,24

log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T =

3,224,3

40

log ÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = 1,408

÷÷ø

öççè

æ

2

1

T

T = 25,62

e. Luas penampang

Gambar 3.3 Penampang sabuk antara reducer dengan poros power screw

Tan 17º = 8x

x = 8 . 0,3

= 2,4 mm

a = b – 2x

= 13 – 2.2,4

= 8,2 mm

A = tba

.2+

= 82

2,813x

+

41

= 84,8 mm2

f. Massa belt per meter

m = A . L . ρ

= 84,8x10-6 . 1 . 1140

= 0,096 kg/m

g. Gaya centrifugal sabuk

Tc = m .v 2

= 0,096 .( 0,1258)2

= 0,0015 N

h. Tegangan maksimum sabuk

T = stress .area = σ .A Teg ijin sabuk = 7 N/mm2

= 7 . 84,8

= 593,6 N

T1 = T – Tc = 593,6 – 0,0015

= 593,59 N

T2 = 62,251T

= 62,2559,593

= 23,16 N

Jadi gaya tarik sabuk total dua buah puli adalah sebesar : 2( 1T + 2T )

1T + 2T = 2(593,59 N + 23,16 N) = 1233,5 N

3.3 Perencanaan Pasak

42

Pasak digunakan untuk menetapkan bagian mesin berupa puli yang

terpasang pada poros. Bahan pasak terbuat dari ST 37 dari lampiran 4 kekuatan

bahan diketahui kekuatan geser sebesar τ = 240 N/mm2.

Diketahui : d poros = 20 mm

N = 23,66 rpm

P = 373 Watt

1. lebar pasak (w) =4d

= 4

20

= 5 mm

2. Tinggi pasak (t ) = 32

. w

= 32

. 5

= 3,34 mm

3. Torsi yang terjadi pada pasak

T = N

P.2

.4500p

=66,23.2

373.4500p

= 11296,57 Nmm

4. Panjang pasak berdasarkan tegangan geser ijin bahan pasak

T = w. l . Sft

.2d

11296,57 = 5 . l. 30. 2

20

l =

220

.30.5

57,11296

l = 7,53 mm

5. Panjang pasak berdasarkan tegangan desak ijin bahan pasak

43

T = l .2t

. Sfs

. 2d

11296,57 = l . 24

. 46,25 . 2

20

l =925

57,11296

l = 12,2 mm

Secara teoritis didapatkan panjang pasak adalah 12,2 mm (dipilih l yang paling

besar), namun secara umum panjang pasak untuk ukuran w = 5 mm dan t = 3,34

mm, dari lampiran 5 tentang dimensi pasak diperoleh panjang pasak l = 20 mm,

w = 5 mm dan t = 5 mm.

6. Gaya di tumpu pasak

F = rT

= 10

57,11296

= 1129,657 N

7. Tegangan geser pada pasak

τs =lw

F.

=20.5657,1129

= 11,29 N/ mm2

8. Tegangan geser ijin pasak

τt =Sft

=8

240

= 23,125 N/ mm2

Jadi tegangan τs < τt maka pasak aman digunakan.

3.4 Perencanaan Tension Puli

44

Berikut tension puli yang ada pada mesin pembuat pellet:

Gambar 3.4 Sketsa tension puli

Diketahui tegangan dua buah sabuk sisi kendor (2t2) = 2 . 23,16

= 46,32 N

Pembebanan yang terjadi pada batang tension puli adalah :

Gambar 3.5 Pembebanan pada tension puli

∑ Fx = RBx = 0

∑ Fy = RAy – 46,32 + RBy = 0

RAy + RBy = 46,32 N

45

∑ MA = 15 . 46,32 - RBy . 60 = 0

RBy = 60

8,694 = 11,58 N

RAy = 46,32 – 11,58

= 34,74 N

Persamaan gaya dalam

Nx = 0

Vx = 34,74 N

Mx = 34,74 . x

Titik A x = 0

MA = 0

Titik C x = 15

MC= 34,74 × 15

Mc = 521,1 N

Persamaan gaya dalam

Nx = 0

Vx = - 11,58 N

Mx = 11,58 . x

46

Titik B x = 0

MB = 0

Titik C x = 45

Mc = 11,58. 45

= 521,1 N

Diagram gaya geser (SFD)

Gambar 3.6 Diagram gaya geser

Diagram momen lentur (BMD)

Gambar 3.7 Diagram momen lentur

Pada kontruksi tension puli untuk mesin pembuat pellet ini digunakan baja

silinder (ST-37) dengan diameter 12 mm dan pusat titik berat Y = 6mm. Sehingga

dari data yang ada dapat ditentukan :

1. Momen inersia

I = 4. 4rp

= 46. 4p

= 1017,38 mm4

2. Tegangan tarik yang terjadi

47

s max =I

yM .

= 38,10176.1,521

= 3,07 N/mm2

3. Tegangan tarik ijin bahan

sb = Sfs

=

8370

= 46,25 N/mm2

Sehingga didapat s max < sb ( aman digunakan )

3.5 Perencanaan Poros

3.5.1 Diameter Poros

Analisa berat puli terdiri dari gaya tarik total dua buah sabuk 2( 1 2T T+ )

yang menghubungkan reducer dengan poros ditambah dengan berat material puli

itu sendiri. Secara matematis sebagai berikut :

Wpuli = 5 N 2( 1 2T T+ ) = 1233,5 N Wtotal = Wpuli + 2( 1 2T T+ ) = 5 + 1233,5 = 1238,5 N

48

Gambar 3.8 Skema pembebanan pada poros

Kesetimbangan :

S FH = 0

S FV = 0

RBV + RCV = 1238,5 + (50 x 0,58)

RBV + RCV = 1267,5 N………..…….………..……………(3.1)

S MB = 0

0,026 RCV + (0,05´1238,5) = (( 0,026 + 0,29)´50´0,58)

0,026 RCV + 61,925 = 0,316´50´0,58

0,026 RCV = 9,164 – 61,925

RCV = -2029,26 N ………………………………….(3.2)

Persamaan 3.1 dan 3.2 disubstitusikan :

RBV + RCV = 1267,5 N

RBV + (-2029,26) = 1267,5 N

RBV = 3296,76 N

(Harga negatif menunjukan tanda arah anak panah terbalik pada RCV )

49

Sehingga gambar menjadi :

Gambar 3.9 Pembebanan dan potongan pada poros

Potongan yang dianalisa :

potongan x-x kiri ( A-B )

Sehingga :

Mx = -1238,5. X

X VX

Mx

Nx

1238,5 N

50

Potongan y-y kiri ( B-C )

Sehingga :

Mx = -1238,5.X + (3296,76) (X – 0,05)

Potongan y-y kanan ( C-D )

Sehingga :

Mx = -50. X.X/2

Tabel 3.1 Momen yang terjadi

Nilai X BMD Potongan Titik

m Nm A 0 0

x – x B 0,05 -61,925

B 0,05 -61,925 y – y

C 0,076 -8,41

C 0,58 -8,41 z – z

D 0 0

0,05m

X

1238,5 N

Nx

Vx

Mx

3296,76 N

50 N

Mx

Nx

Vx X

51

Diagran BMD

Gambar 3.10 Diagram BMD

Diketahui

- Bahan ST 42

- Tegangan tarik (σt) = 420 N/mm2

- Tegangan geser (τ) = 250 N/mm2

- Momen maksimal poros ( M ) = 61,925 Nm

= 61925 Nmm (pada titik C)

Torsi pada poros ( T )

N

PT

..2

.60

p=

= 67,23.14,3.2

85,372.60

= 64,148

22371

= 150,5 Nm

52

Dari tabel 14.2 (Khurmi, R.S., 2002, hal:474) mengenai poros berputar dengan

beban kontinyu dan tetap diperoleh :

Faktor keamanan momen ( Km ) = 1,5

Faktor keamanan torsi ( Kt ) = 1

Sehingga torsi ekuivalen dapat dicari dengan rumus :

Diameter poros dengan Torsi ekivalen ( Te ) :

Te = ( ) ( )22 .. TkMk tm +

= ( ) ( )22 5,150.1925,61.5,1 +

= 25,2265008,8628 +

= 33,31278

= 176,856 Nm = 176856 Nmm

Te = 3..16

dstp

d3 = s

Tetp .16.

= 250.14,3

16.176856

= 785

2829696

= 3604,7

= 3 7,3604

= 15,33 mm

Diameter poros berdasar Te ( d) = 15,33 mm

Diameter poros dengan momen ekivalen ( Me ) :

Me = ( ) ( ) ( ) úûù

êëé ++ 22 ...2

1 TkMkMk tmm

= ( ) ( ) ( ) úûù

êëé ++ 22 5,150.1925,61.5,1925,61.5,12

1

= ( )[ ]25,2265008,862888,9221 ++

= 230,763 Nm = 230763 Nmm

53

Me = 3..32

dtsp

d3 = t

Mesp .32.

= 420.14,3

32.230763

= 8,1318

7384416

= 5599,34

d = 3 34,5599

= 17,75 mm

Diameter poros berdasarkan Me adalah 17,75 mm

Sehingga dipilih diameter poros 20 mm

3.5.2 Diameter Power Screw

Panjang ulir = 0,58 m

= 22,83 inch

Diameter poros (d) = 0,02 m

= 0,78 inch

Modulus elastisitas baja (m ) = 30000000

Jarak pitch (p) = 0,05 m

= 1,97 inch

Massa poros (m) = 4 kg ( ditimbang )

Percepatan gravitasi(g) = 9,81 m/s2

Momen inersia polar (Ip) = 32p

x d4

= 32p

x 0,784

= 0,036 inch4

54

Berat poros (W1) = m x g

= 4 x 9,81

= 32,24 N

= 8,82 lbf

Berat ulir total (W2) = p

W x L

= 97,182,8

x 22,83

= 102,21 lbf

Lendutan poros = mxIpx

xLxW

384

5 32

=3000000036,0384

83,2221,1025 3

xxxx

= 0,14 inch

= 3,56 mm

Untuk menghindari gesekan antara tabung q 80 mm dengan ulir karena lendutan

maka diameter power screw dibuat 72 mm.

3.6 Perencanaan Rangka

Dalam perancangan alat ini, dibutuhkan sebuah komponen yang mampu

menopang berbagai komponen lain, yaitu rangka. Rangka mesin pembuat pellet

ini mempunyai beberapa fungsi yang penting, antara lain:

1. Tempat untuk menopang barrel.

2. Tempat menopang hopper.

3. Tempat menopang power screw.

4. Tempat menopang motor, reducer, dan komponen lainnya.

Adapun rangka dari mesin ini disusun dari batang-batang baja profil L

yang harus mempunyai kekuatan menopang komponen mesin tersebut, serta kuat

55

menahan getaran dari mesin tersebut. Selain itu, kerangka tersebut harus

mempunyai ketahanan yang baik. Dari perancangan rangka tersebut, diperoleh

gambar rangka:

Gambar 3.11 Konstruksi rangka

Keterangan : Pembebanan yang terjadi pada rangka adalah :

Berat puli : 5 N

Berat hopper, poros, power screw, dan barrel : 95 N

Berat kotoran sapi maksimal ( hopper dan barrel ) : 140 N

Berat keseluruhan yang diterima dua buah rangka : 240 N

56

Pembebanan ditopang oleh dua rangka maka pembebanan pada salah satu rangka

adalah : 120 N

Gambar 3.12 Pembebanan pada salah satu rangka

57

∑ MA = 0

P.8,5 – RBV.17 = 0

120.8,5 – RBV.17 = 0

Rbv = 17

1020 = 60 N

∑MB = 0

Rav.17 – P.8,5 = 0

RAV = 17

1020= 60

Momen lentur di titik E

ME = RAV.x

= 60.8,5

= 510 Nmm

58

Diagram gaya geser (SFD)

Gambar 3.13 Diagram gaya geser ( A - E – B )

Diagram momen lentur

Gambar 3.14 Diagram momen lentur ( A - E – B )

α = 18°

β = 72°

F = aCos

Rav

= 95,0

60

= 63,15 N

59

Rah = F.sina

= 63,15.0,31

= 19,57 N

Dimana F = F’

Rcv = cosa .F’

= 0,95.63,15

= 59,99

Rch = F’.cosβ

= 63,15.0,31

= 19,57

F1 = Rav.cosβ

= 60.0,31

= 18,6 N

F2 = Rav.cosα

= 60.0,95

= 57 N

MC = F.x

= 18,6.80

= 1488 Nmm

60

Gambar.3.15 Diagram pembebanan pada batang A-C

Gambar.3.16 SFD batang A-C

Gambar.3.17 NFD batang A-C

Gambar.3.18 BMD batang A-C

61

Pada kontruksi rangka untuk mesin pembuat pellet ini digunakan baja

profil L ISA 2020 (40 mm x 40 mm x 3 mm) dengan momen inersia (I) =

3,53x104 mm4 dan pusat titik berat (Y) = 10,9 mm. Dan dari hasil perhitungan,

dapat diketahui besar momen maksimum dari rangka tersebut adalah 1488 Nmm.

Sehingga dari data tersebut akan ditentukan :

4. Tegangan tarik yang terjadi

s max =I

yM .

= 410.53,39,10.1488

= 0,45 N/mm2

5. Tegangan tarik ijin bahan

sb = Sfs

=

8370

= 46,25 N/mm2

Sehingga didapat s max < sb ( rangka aman digunakan )

3.7 Perencanaan Mur Dan Baut

Dalam perencanaan mesin reactor pirolisis dengan tenaga motor ini mur

dan baut digunakan untuk merangkai bebebrapa elemen mesin dianrtaranya :

1. Baut pada dudukan rangka motor, untuk mengunci posisi motor.

2. Baut pada dudukan rangka reducer, untuk mengunci posisi reducer.

3.7.1 Baut pada dudukan motor

Baut yang digunakan adalah M12 sebanyak 4 buah, yang terbuat dari baja

ST 37. dari lampiran diketahui mengenai baut M12 antara lain sebagai berikut :

1. Diameter mayor (d) = 12 mm

2. Diameter minor (dc) = 9,85 mm

3. Tegangan tarik (s ) = 370 N/mm2

62

4. Tegangan geser (t ) = 240 N/mm2

5. Faktor keamanan ( sf ) = 8

6. W = 2(T1 + T2)

= 2(592,88 N + 23,14 N)

= 1232,04 N

Gambar 3.19 Baut pada dudukan motor

a. Tegangan tarik ijin (s t)

s t = sfs

= 8

370

= 46,25 N /mm2

b. Tegangan geser ijin (t t)

t t = sft

= 8

240

63

= 30 N /mm2

c. Beban geser langsung yang diterima baut

Ws = n

W

= 4

04,1232

= 308 N

d. Beban tarik yang terjadi akibat gaya tarik sabuk, beban tarik maksimal terjadi

pada baut 3 dan 4.

Wt = ( )22

21

2

2

..

LL

LLW

+

= ( )22 1422

14.10.04,1232

+

=400

6,172485

= 431,21 N

e. Diasumsikan beban tarik dan geser yang diterima baut ekivalen

- Beban tarik ekivalen Wte = [ ]22 421

stt WWW ++

= [ ]22 308.421,43121,43121

++

= 591,55 N

- Beban geser ekivalen Wse = [ ]22 421

st WW +

= [ ]22 308.421,43121

+

= 375,96 N

f. Tegangan tarik ( bauts ) dan tegangan geser ( bautt ) yang terjadi pada baut

- Tegangan tarik bauts = 2.

4dc

Wte

p

64

= 2858,9.

4

55,591p

= 7,75 N/mm2

Tegangan tarik pada baut bauts < tegangan tarik ijin s t maka baut aman

- Tegangan geser bautt =2.

4d

Wse

p

= 212.

4

96,375p

= 3,32 N/mm2

Tegangan geser pada baut bautt < tegangan geser ijin t t maka baut aman

3.7.2 Baut pada dudukan reducer

Baut yang digunakan adalah M12 sebanyak 4 buah, yang terbuat dari baja

ST 37. dari lampiran diketahui mengenai baut M12 antara lain sebagai berikut :

1. Diameter mayor (d) = 12 mm

2. Diameter minor (dc) = 9,858 mm

3. Tegangan tarik (s ) = 370 N/mm2

4. Tegangan geser (t ) = 240 N/mm2

5. Faktor keamanan ( sf ) = 8

6. W = 2(T1 + T2)

= 2(592,88 N + 23,14 N)

= 1232,04 N

65

Gambar 3.20 Baut pada dudukan reducer

Kekuatan baut berdasarkan perhitungan tegangan tarik

a. Tegangan tarik ijin (s t)

s t = sfs

= 8

370

= 46,25 N /mm2

b. Tegangan geser ijin (t t)

t t = sft

= 8

240

= 30 N /mm2

c. Beban geser langsung yang diterima baut

Ws = n

W

66

= 4

04,1232

= 308 N

d. Beban tarik yang terjadi akibat gaya tarik sabuk, beban tarik maksimal terjadi

pada baut 3 dan 4.

Wt = ( )22

21

2

2..

LLLLW+

= ( )22 5,95,12

5,9.2,13.04,1232

+

=185

81,154497

=835,12 N

e. Diasumsikan beban tarik dan geser yang diterima baut ekivalen

- Beban tarik ekivalen Wte = [ ]22 421

stt WWW ++

= [ ]22 308.412,83512,83521

++

= 936,42 N

- Beban geser ekivalen Wse = [ ]22 421

st WW +

= [ ]22 308.412,83521

+

= 518,86 N

f. Tegangan tarik ( bauts ) dan tegangan geser ( bautt ) yang terjadi pada baut

a. Tegangan tarik bauts = 2.

4dc

Wte

p

= 2858,9.

4

42,936p

= 12,27 N /mm2

Tegangan tarik pada baut bauts < tegangan tarik ijin s t maka baut aman

67

b. Tegangan geser bautt =2.

4d

Wse

p

= 212.

4

86,518p

= 4,59 N /mm2

Tegangan geser pada baut bautt < tegangan geser ijin t t maka baut aman.

3.8 Perencanaan Bantalan

Perencanaan bantalan pada mesin pembuat pellet ini berfungsi untuk menyangga

poros power screw, maka diperlukan analisa bantalan yang sesuai

Diketahui :

1. Nomor bantalan yang digunakan = 204

2. Beban dasar static (Co) = 6550 N

3. Beban dinamik (C) = 10000 N

4. Kecepatan putar (N) = 23,66 rpm

Bantalan B

Beban radial (WR) Sama dengan RBV = 3081,92 N

Beban radial ekivalen (We)

- Beban radial ekivalen statis (We)

Faktor radial (X) = 0,6

Faktor aksial (Y) = 0,5

Faktor keamanan (KS) = 1

Beban aksial (WA) = 0

We = ( X . WR + Y . WA ) . KS

= ( 0,6 . 3081,92 + 0,5 . 0 ) . 1

= 1849,152 N

- Beban radial ekivalen dinamis (We)

Faktor radial (X) = 1

Faktor aksial (Y) = 0


68

Faktor putaran (V) = 1 ( semua jenis bantalan )


We = ( X . V . WR + Y . WA ) . KS

= ( 1 . 1 . 3081,92 + 0 . 0 ) . 1

= 3081,92 N

Jadi bantalan yang digunakan aman karena We < 10000 N

Bantalan C

Beban radial (WR) Sama dengan RCV = 1814,42 N

Beban radial ekivalen (We)

- Beban radial ekivalen statis (We)

Faktor radial (X) = 0,6

Faktor aksial (Y) = 0,5



We = ( X . WR + Y . WA ) . KS

= ( 0,6 . 1814,42 + 0,5 . 0 ) . 1

= 1088,652 N

- Beban radial ekivalen dinamis (We)

Faktor radial (X) = 1

Faktor aksial (Y) = 0


Faktor putaran (V) = 1 ( semua jenis bantalan )


We = ( X . V . WR + Y . WA ) . KS

= ( 1 . 1 . 1814,42 + 0 . 0 ) . 1

= 1814,42 N

Jadi bantalan yang digunakan aman karena We < 10000 N

69

3.9 Perhitungan Las

Sambungan las yang dilakukan adalah sambungan las jenis sudut (fillet)

dan las temu (butt)

· Sambungan pada rangka utama menggunakan baja profil L

(40 mm x 40 mm x 3 mm)

Gambar 3.21 Las pada rangka

Dari data diketahui :

h = 3 mm

t = 3 mm

l = 40 mm

b = 37 mm

W = 12 kg

Tegangan geser ijin pada pengelasan ( st ) = 350 kg/cm2

Tegangan geser pada sambungan las

st = hl

W707,0

70

st = 40.3.707,0

12

st = 84,84

12

st = 0,14 kg/mm2

= 14 kg /cm2

Section modulus

Z = t ÷÷ø

öççè

æ +6

.4 2bbl

= 3 ÷÷ø

öççè

æ +6

3737.40.4 2

= 6

7289.3

= 3644,5 mm3

Tegangan lengkung

s b = Z

lW .

= 5,3644

40.12

= 0,13 kg /mm2

= 13 kg /cm2

71

Tegangan geser maxsimum

st max = 21 22 )(4 sb ts +

= 21 22 )14(413 +

= 21

. 30,87

= 15,43 kg/cm2

st max < st ijin ( aman )

3.10 Menghitung Kapasitas Mesin

Dari percobaan yang telah dilakukan dalam waktu 10 menit mesin ini

menghasilkan 8,81 kg, sehingga kapasitas mesin dalam satu jam adalah :

1060

x 8,81 = 52,8 kg/jam

BAB IV

PROSES PRODUKSI

4.1. Pembuatan Poros

Didapat dari perencanaan di atas poros mesin pembuat pellet memiliki

panjang (L) = 720 mm, diameter (d) sebesar 20 mm, dan Bahan dari jenis baja

ST-42.

f 20 mm

720 mm

72

Gambar 4.1 Poros transmisi

Pengerjaan poros sepanjang ( Li ) = 720 mm diameter (di) = 20 mm bahan

poros ST 42. Bahan dibubut dari diameter mula – mula (do) = 25 mm, menjadi

dimeter 20 mm dengan panjang (L1) = 720 mm.

Gambar 4.2 Proses pencekaman poros

Proses kerja setelah dilakukan persiapan di atas adalah sebagai berikut.

Bahan yang dipergunakan sebagai poros adalah baja ST 42 dengan kekuatan tarik

sebesar 42 kg/mm2. Poros dibubut dengan mesin bubut. Kecepatan pemakanan

disesuaikan dengan benda kerja. Beberapa hal yang perlu dipersiapkan dalam

proses pembubutan adalah :

1. Alat ukur seperti jangka sorong.

2. Dial indicator untuk menentukan titik pusat.

3. Pahat yang digunakan adalah pahat HSS untuk baja dengan kecepatan

tinggi.

4. Kunci–kunci untuk penyetelan chuck dan pahat.

5. Penitik.

6. Center drill.

7. Gerinda untuk mengasah pahat.

Tabel 4.1 Kecepatan pahat HSS (mm/men)

Bahan benda kerja Bubut kasar Bubut halus Bubut ulir

Baja mesin 27 30 11

Baja perkakas 21 27 9

Pahat bubut

Center

73

Besi tuang 18 24 8

Perunggu 27 30 8

alumunium 61 93 18

(Marsyahyo, 2003)

Tabel 4.2 Kecepatan pemakanan pahat (mm/rev)

Bahan benda kerja Bubut kasar Bubut halus

Baja mesin 0,25 – 0,50 0,07 – 0,25

Besi tuang 0,25 – 0,50 0,07 – 0,25

Baja perkakas 0,40 – 0,65 0,13 – 0,30

Perunggu 0,40 – 0,65 0,07 – 0,25

(Marsyahyo, 2003)

Langkah-langkah pembubutan:

1. Proses pertama yakni pemasangan pahat, pahat dipasang secara benar

dengan pengaturan letak ketinggian supaya center dengan bantuan kepala

lepas pada bagian mesin bubut.

2. Pemasangan bahan poros pada chuck kepala tetap, dengan bantuan dial

indicator kita dapat menentukan letak center yang tepat pada benda kerja,

dibuat lubang kecil pada center sebagai pegangan kepala lepas.

3. Membubut benda kerja sampai ukuran yang diinginkan.

4. Setelah itu benda kerja yang sudah jadi dilepas.

- Waktu Permesinan

Bahan poros dari ST.42

(do) = 25 mm

(d1) = 20 mm

(Lo) = 730 mm

(L1) = 720 mm

vc = 27 mm/menit (HSS dengan σ < 45 kg/mm2)

Sr = 0,25 mm/put

Waktu permesinan dengan mesin bubut, putaran yang terjadi :

74

n = 1.

1000.d

vc

p

= 20.

27000p

= 429,93 rpm

Putaran yang digunakan adalah = 300 rpm (lampiran 9)

Pembubutan muka

a. Waktu pembubutan muka :

Pembubutan muka ini dilakukan dengan menggunakan pahat potong sehingga

jumlah pemakanan sekali

Tm = nSr

Iro

.

.

Tm = 300.25,01.5,12

= 0,16 menit

Waktu setting (ts) = 15 menit

Waktu pengukuran (tu) = 5 menit

Waktu total = Tm + ts + tu

= 0,16 + 15 + 5

= 20,16 menit

b. Pembubutan memanjang

Pemakanan dari ø 25 x 730 mm menjadi ø20 x 720

Tm = nSr

IL

.

.1

Dimana: t = 1 mm

I = t

dd

.210 -

I = 1.22025 -

75

= 2,5 = 3 kali pemakanan

Tm = 300.25,03.720

= 28,8 menit

Waktu setting (ts) = 15 menit

Waktu pengukuran (tu) = 5 menit

Waktu total = Tm + ts + tu

= 28,8 + 15 + 5

= 48,8 menit

Total waktu pembubutan keseluruhan :

= 20,16 + 48,8

= 68,96 menit

4.2. Pembuatan Lubang

1. Lubang untuk Dudukan Barrel

Proses pengeboran untuk landasan dudukan rumah bearing 12 mm

dengan menggunakan 2 mata bor, diameter 5 mm dan 12 mm. Landasan dudukan

baja ST 37. Sebelum proses pengeboran, terlebih dahulu pastikan mata bor tidak

dalam keadaan tumpul, agar tajam perlu diasah menggunakan gerinda.

Waktu pengeboran 12 mm dengan mata bor 5 mm :

Putaran (n) = 150 rpm.

Sr = 0,1

Kedalaman = 3 mm.

Waktu untuk sekali pengeboran :

Tm = nSr

ld.

.3,0 +

76

= 150.1,0

35.3,0 +

= 0,3 menit

Pengeboran dilakukan di 2 titik, sehingga waktu pengeboran :

= 2 x 0,3

= 0,6 menit

Waktu setting = 5 menit

Waktu total pengeboran untuk mata bor 5 mm adalah 0,6 + 5 = 5,6 menit.


putaran (n) = 150 rpm.

Sr = 0,18

Kedalaman(l) = 3 mm.


Tm = nSr

ld.

.3,0 +

= 150.18,0

312.3,0 +

= 0,24 menit

Pengeboran dilakukan di 2 titik, sehingga waktu pengeboran

= 2 x 0,24

= 0,48 menit


Waktu pengeboran untuk mata bor 12 mm adalah 0,48 + 5 = 5,48 menit.

Waktu total pengeboran untuk pengeboran lubang dudukan bearing adalah 11,08

menit

2. Lubang untuk Dudukan Motor Listrik

Proses pengeboran untuk landasan dudukan motor 12 mm dengan

menggunakan 2 mata bor, diameter 5 mm dan 12 mm dua tahap. Landasan

dudukan baja ST 37. Sebelum proses pengeboran, terlebih dahulu pastikan mata

bor tidak dalam keadaan tumpul, agar tajam diasah menggunakan gerinda.

77


Ptaran (n) = 150 rpm.

Sr = 0,1

Kedalaman = 3 mm.


Tm = nSr

ld.

.3,0 +

= 150.1,0

35.3,0 +

= 0,3 menit


= 4 x 0,3

= 1,2 menit





Sr = 0,18



Tm = nSr

ld.

.3,0 +

= 150.18,0

312.3,0 +

= 0,24 menit


= 4 x 0,24

= 0,97 menit



78

Waktu total pengeboran untuk pengeboran lubang dudukan motor listrik adalah

12,17 menit

3. Lubang untuk Dudukan Reducer

Proses pengeboran untuk landasan dudukan reducer 12 mm dengan

menggunakan 2 mata bor, diameter 5 mm dan 12 mm dua tahap. Landasan

dudukan baja ST 37. Sebelum proses pengeboran, terlebih dahulu pastikan mata

bor tidak dalam keadaan tumpul, agar tajam diasah menggunakan gerinda.



Sr = 0,1

Kedalaman = 3 mm.


Tm = nSr

ld.

.3,0 +

= 150.1,0

35.3,0 +

= 0,3 menit


= 4 x 0,3

= 1,2 menit





Sr = 0,18



Tm = nSr

ld.

.3,0 +

= 150.18,0

312.3,0 +

79

= 0,24 menit


= 4 x 0,24

= 0,97 menit



Waktu total pengeboran untuk pengeboran lubang dudukan reducer = 12,17

menit.

Jadi waktu pengeboran total untuk semua dudukan adalah :

11,08 + 12,17 + 12,17 = 35,42 menit

4.3. Membuat Rangka

Bahan yang digunakan adalah :

Besi kanal siku 40 x 40 x 3

80

Gambar 4.3 Konstruksi rangka

Langkah Pembuatan

Untuk tiang mesin:

Potong besi kanal siku 40 x 40 x 3 sepanjang 80 cm sebanyak 6 buah.

Untuk landasan barrel:

Potong besi kanal siku 40 x 40 x 3 sepanjang 17 cm sebanyak 2 buah.

Untuk landasan motor dan reducer :

Potong besi kanal siku 40 x 40 x 3 sepanjang 52.2 cm sebanyak 2 buah

Potong besi kanal siku 40 x 40 x 3 sepanjang 50 cm sebanyak 2 buah

4.4. Hopper

81

Bahan yang digunakan lembaran plat baja dengan tebal 1 mm, ukuran

permukaan muka 400 mm, dan permukaan alas 50

Gambar 4.4 hopper

Langkah Pembuatan

1. Membuat pola gambar pada plat sesuai ukuran

2. Memotong plat pada pola dengan gunting plat

3. Mengelas dengan las asitiline.

4. Finishing dengan digerinda

4.5. Proses Pengecatan

Langkah pengerjaan dalam proses pengecatan yaitu :

1. Membersihkan seluruh permukaan benda dengan amplas dan air untuk

menghilangkan korosi.

82

2. Pengamplasan dilakukan beberapa kali sampai permukaan benda luar dan

dalam benar-benar bersih dari korosi.

3. Memberikan cat dasar atau poxi keseluruh bagian yang akan dicat.

4. Mengamplas kembali permukaan yang telah diberi cat dasar (poxi) sampai

benar-benar halus dan rata sebelum dilakukan pengecatan.

5. Melakukan pengecatan warna.

Gambar 4.5 Proses pengecatan

4.6. Perakitan

Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan

pembuatan suatu mesin atau alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk

menempatkan dan memasang bagian-bagian dari suatu mesin yang digabung dari

satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi perakitan mesin yang

siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan.

Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai

berikut :

1. Komponen-komponen yang akan dirakit, telah selesai dikerjakan dan telah

siap ukuran sesuai perencanaan.

2. Komponen-komponen standart siap pakai ataupun dipasangkan.

3. Mengetahui jumlah yang akan dirakit dan mengetahui cara

pemasangannya.

4. Mengetahui tempat dan urutan pemasangan dari masing-masing

komponen yang tersedia.

5. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan.

Komponen- komponen dari mesin ini adalah :

a. Rangka.

b. Barrel

83

c. Power screw

d. Hopper

e. Motor listrik

f. Reducer

g. Puli

h. Sabuk

i. Mur dan baut

j. Bantalan

k. Nozzle

Langkah-langkah perakitan :

1. Memasang barrel, Hopper pada rangka bagian atas dan mengikatnya dengan

baut pada dudukannya.

2. Memasang reducer pada dudukannya.

3. Memasang sabuk antara reducer, dan poros power screw.

4. Memasang motor pada dudukannya dan menghubungkan sabuk antara motor

dan reducer.

5. Mesin pembuat pellet siap digunakan.

Gambar 4.6 Perakitan

4.7. Estimasi Biaya

1. Komponen Mesin

Tabel 4.3 Daftar harga komponen mesin

No Komponen Jumlah Harga satuan Total harga

1. Hopper, power screw, barrel 1 Rp.1.250.000 Rp.1.250.000

84

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

Nozzle

Reducer 1/60

Besi siku 40x40x3 mm

Motor listrik ½ hp

Mur dan baut M12x1.5

Mur dan baut M 8 x1.5

Puli

V belt tipe A

Elektroda AWS

Heater

Thermo control

Plat seng 0,3 mm

Kabel

Steker

Saklar

1

1

10meter

1

20

6

4

4

15

1

1

3meter

5meter

2

2

Rp. 30.000

Rp. 300.000

Rp. 120.000

Rp. 550.000

Rp 1.000

Rp. 1.000

Rp. 35.000

Rp. 16.000

Rp. 7.000

Rp. 75.000

Rp. 224.000

Rp. 30.000

Rp. 10.000

Rp. 3.000

Rp. 4.000

Rp. 30.000

Rp. 300.000

Rp. 120.000

Rp. 550.000

Rp. 20.000

Rp. 6.000

Rp 35.000

Rp. 16.000

Rp. 7.000

Rp. 75.000

Rp. 224.000

Rp. 90.000

Rp. 10.000

Rp. 6.000

Rp. 8.000

Jumlah Rp. 2.747.000

3. Komponen Cat

Tabel 4.4 Daftar harga komponen cat

No Komponen Jumlah Harga satuan Total harga

1. Amplas 1000 2 Rp. 2.000/lembar Rp. 4.000

85

2.

3.

4.

5.

6.

Amplas 400

Thiner ND

Dempul San Polac

Cat Hamertone

Kuas 2”

2

1

1

1

1

Rp. 2.000/lembar

Rp. 12.500/liter

Rp. 8.500/kaleng

Rp. 30.000/kaleng

Rp. 5000

Rp. 4.000

Rp. 12.500

Rp. 8.500

Rp. 30.000

Rp. 5000

Jumlah Rp.64.000

Biaya total pembuatan mesin pellet.

Komponen mesin Rp. 2.747.000

Komponen cat Rp. 64.000

Biaya lain-lain Rp. 300.000 +

Total Rp. 3.111.000

4.8. Perawatan Mesin

Perawatan merupakan suatu kegiatan atau pekerjaan yang dilakukan

terhadap suatu alat, mesin atau sistem yang mempunyai tujuan antara lain :

86

1. Mencegah terjadinya kerusakan mesin pada saat dibutuhkan atau

beroperasi.

2. Memperpanjang umur mesin.

3. Mengurangi kerusakan-kerusakan yang tidak di harapkan.

Perawatan yang baik dilakukan pada sebuah alat atau mesin adalah

melakukan tahapan-tahapan perawatan. Hal ini berarti menggunakan sebuah

siklus penjadwalan perawatan, yaitu :

1. Inspeksi (pemeriksaan).

2. Perbaikan kecil (small repair).

3. Perbaikan total atau bongkar mesin (complete over houle).

Seperti pada industri manufaktur pada umumnya apabila tahap-tahap di

atas terjadwal dan dilaksanakan dengan tertib, maka untuk prestasi tertinggi dan

efektifitas mesin dapat tercapai dengan maksimal. Dalam mesin ini secara

terperinci perawatan dapat dilakukan dengan meliputi :

1. Rangka dan baut.

Hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan perawatan antara lain :

Ø Melakukan pembersihan terutama setelah penggunaan mesin.

Ø Melakukan pemeriksaan terhadap sambungan-sambungan las

secara rutin.

Ø Memeriksa baut-baut harus selalu dalam keadaan kencang dan

kuat.

Ø Mencegah terjadinya karat dan korosi pada baut.

2. Motor listrik.

Hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan perawatan antara lain :

Ø Melakukan pembersihan terutama setelah penggunaan mesin.

Ø Melakukan pemeriksaan pada kabel sumber arus.

Ø Melakukan pelumasan pada bearing.

87

BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari hasil pembuatan rekayasa mesin pembuat pellet dari kotoran sapi

sistem pemasukan dengan power screw ini dapat disimpulkan sebagai berikut :

- Kapasitas maksimal hopper adalah 14 Kg.

- Kapasitas mesin pellet adalah ±52,86 kg/jam.

- Total biaya untuk pembuatan 1 unit mesin ini adalah ± Rp. 3.107.000,-

5.2. Saran

- Perawatan dilakukan secara berkala.

- Membersihkan sisa-sisa kotoran sapi yang menempel pada barrel dan

power screw dengan air setelah menggunakan mesin.

- Memanaskan heater terlebih dahulu sebelum mesin digunakan.

DAFTAR PUSTAKA

Kenyon dan Ginting. 1985. Dasar-dasar Pengelasan. Jakarta: Erlangga.

Khurmi, R. S dan Gupta, J. K. 2002. Machine Design.Ram Nagar-New Delhi:

SC Had & Company LTD.

Marsyahyo, Eko. 2003. Mesin Perkakas Pemotongan Logam. Malang:

Banyumedia,.

Popov.1996. Mekanika Teknik. Jakarta: Erlangga.

Sularso dan Suga K. 1987. Dasar dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya

Paramitha.

Scharkus dan Jutz. 1996. Westermann Tables for the Metal Trade. New Delhi:

Wiley Eastern Limited.

Shinger, Ferdinand L. 1995. kekuatan bahan. Jakarta: Erlangga.

88

89

Documents

REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI …/Rekayasa... · 1 REKAYASA MESIN PEMBUAT PELLET PUPUK DARI KOTORAN SAPI PROYEK AKHIR Diajukan untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh