Upload
aji-yoga-panji-pratama
View
68
Download
17
Embed Size (px)
DESCRIPTION
membahas alat pengodol kapuk
Citation preview
i
RANCANG BANGUN MESIN PENGODOL KAPUK BERKAPASITAS
10 KG / JAM DENGAN PENGGERAK MOTOR LISTRIK ½ HP
Tugas Akhir
Diajukan untuk Melengkapi Syarat Akhir Studi
Dan Memperoleh Sebutan Ahli Madya
Program Studi Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin
Oleh:
1. Nur Alfalah 3.21.10.5.17 / ME-3B
2. Putut Wahyu Tri Wibowo 3.21.10.5.18 / ME-3B
3. Roni Setiawan 3.21.10.5.20 / ME-3D
4. Tio Febiyanto 3.21.10.5.23 / ME-3B
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI SEMARANG
2013
ii
iii
iv
NIM 3.21.10.5.1
v
ABSTRAK
Rancang bangun mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik dengandaya ½ HP bertujuan untuk memperbaiki kinerja mesin sejenis yang terdapat diDesa Karaban, karena masih memiliki kekurangan di antaranya daya yang terlalubesar yaitu 24 PK dan hanya menghasilkan kapuk odolan 85 Kg/jam. Tujuan daripembuatan mesin ini adalah memodifikasi mesin pengodol kapuk di DesaKaraban tersebut dengan menggunakan penggerak motor listrik dan daya yanglebih kecil yaitu ½ HP agar bisa digunakan pada home industry (dengan dayalistrik terpasang 900 watt). Metode pembuatan rancang bangun ini terdiri daripengamatan secara langsung di Desa Karaban, perancangan mesin pengodolkapuk, merancang bangun mesin pengodol kapuk penggerak motor listrik daya ½HP, pengujian mesin, pengumpulan data pengujian, dan analisa data pengujian.Hasil pengujian dari mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik daya½ HP ini dengan variasi putaran poros utama, yaitu 700 rpm, 1050, 1400 rpm, dan2100 rpm dan hasil yang paling optimal adalah pada putaran poros 1400 rpmdengan hasil kapuk urai dengan kualitas kebersihan kapuk urai adalah 6 biji/Kgkapuk urai hasil odolan dan kapasitas 10 Kg/jam. Pengoperasian mesin ini, harusdilakukan dalam ruangan tertutup (bisa menggunakan kelambu), untuk mencegahpenyebaran liar dari kapuk urai.
Kata kunci : Pengodol Kapuk, Kapuk Randu, Motor Listrik ½ HP
vi
PEDOMAN DAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR
Tugas Akhir Ahli Madya yang tidak dipublikasikan, terdaftar dan tersedia
di perpustakaan Politeknik Negeri Semarang, adalah terbuka untuk umum dengan
ketentuan hak cipta ada pada pengarang. Referensi kepustakaan diperkenankan
untuk dicatat, tetapi pengutipan atau ringkasan hanya dilakukan seijin penulis dan
harus dengan kebisaaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.
Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tugas akhir haruslah
seijin Pimpinan Politeknik Negeri Semarang. Perpustakaan yang meminjam
Tugas Akhir ini untuk keperluan anggotanya diharuskan mengisi nama dan tanda
tangan peminjam serta tanggal peminjaman.
vii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
“Maka ingatlah kamu kepadaku, niscaya Aku ingat kepadamu dan berterima
kasihlah kepadaKu dan janganlah kamu menyangkal (nikmat – Ku)” (Al –
Baqoroh : 152).
“Janganlah kamu mati, melainkan dengan keadaan muslim.”( Al – Baqoroh :
132).
“Allah akan meninggikan orang - orang yang beriman di antara kamu dan orang-
orang yang berilmu dengan beberapa derajat.” (Al- Mujaadilah : 11)
“Jika kau meminta maka Tuhanmu akan memberi”
Janganlah pernah kamu lari dari masalah yang membelitmu, berusahalah sekuat
tenaga untuk bisa keluar dari masalah tersebut niscaya kamu akan menjadi orang
yang sukses.
Jangan pernah takut akan kegelapan saat malam datang, jadilah kamu pelita yang
akan menerangi orang-orang di sekitarmu.
viii
PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini dipersembahkan untuk:
1. Bapak dan Ibu atas pengorbanan material dan spiritual. Doa-doamu akan selalu
kunantikan untuk perjuangan berikutnya.
2. Drs. Suryanto, M.Pd. dan Dra. S. Setyowati Rahayu, M.Si. yang telah bersedia
meluangkan waktunya untuk membimbing kami.
3. Dosen-Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin yang banyak membantu menunjang
proses pembuatan tugas akhir ini.
4. Partner Tugas Akhir, terima kasih untuk perjuangan, pengorbanan dan kerja keras
selama ini.
5. Teman-teman yang kompak dan selalu membagi ilmu, inspirasi, keceriaan serta
kebersamaannya.
ix
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah
melimpahkan rahmat dan hidayah–Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir dengan judul “Rancang Bangun Mesin Pengodol Kapuk
Berkapasitas 10 Kg/jam dengan Penggerak Motor Listrik ½ HP”. Tugas Akhir ini
disusun sebagai syarat kelulusan jenjang Diploma III Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Semarang.
Laporan ini sebagai syarat wajib untuk menempuh Tugas Akhir. Dalam
menyelesaikan laporan ini, kami telah melibatkan berbagai pihak, untuk itu pada
kesempatan ini kami ingin menyampaikan terimakasih kepada :
1. Dr. Totok Prasetyo B.Eng, M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Semarang.
2. Drs. Kunto Purbono, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik
Negeri Semarang.
3. Hartono, S.T, M.T. selaku Ketua Program Studi Jurusan Teknik Mesin
Politeknik Negeri Semarang.
4. Drs. Suryanto, M.Pd. selaku Dosen pembimbing I Politeknik Negeri
Semarang.
5. Dra. S. Setyowati Rahayu, M.Si. selaku Dosen pembimbing II Politeknik
Negeri Semarang.
6. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang
yang telah mendukung proses penyusunan Tugas Akhir ini.
7. Semua pihak yang penulis tidak dapat sebutkan satu persatu yang telah
membantu proses penyusunan Tugas Akhir ini.
Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat
kekurangan. Untuk itu, kami menerima setiap masukan dan kritik yang
membangun. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Semarang, Agustus 2013
Penulis
x
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL.......................................................................................... i
HALAMAN PERNYATAAN .............................................................................. ii
HALAMAN PERSETUJUAN..............................................................................iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv
ABSTRAK............................................................................................................ v
HALAMAN PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR............................ vi
HALAMAN MOTTO.......................................................................................... vii
HALAMAN PERSEMBAHAN ..........................................................................viii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix
DAFTAR ISI......................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................xiii
DAFTAR TABEL................................................................................................xvi
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN ..................................................... xvii
DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................xxi
I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang......................................................................................... 1
1.2. Perumusan Masalah................................................................................. 4
1.3. Pembatasan Masalah ............................................................................... 4
1.4. Tujuan Tugas Akhir................................................................................. 4
1.5. Metode..................................................................................................... 5
1.6. Sistematika Penyusunan .......................................................................... 5
II. DASAR TEORI
2.1. Proses Pengodolan Kapuk randu ............................................................. 7
2.2. Pendekatan Perhitungan Daya Pengodol Kapuk...................................... 8
xi
2.3. Pendekatan Perhitungan Luas, Gaya, dan Torsi Blower.......................... 8
2.3.1 Luas Blower................................................................................. 8
2.3.2 Gaya Blower ................................................................................ 9
2.3.3 Daya Blower ............................................................................... 10
2.4. Daya Total............................................................................................... 10
2.5. Transmisi Daya Menggunakan V-Belt .................................................... 10
2.6. Poros Dengan Beban Puntir dan Lentur.................................................. 14
2.7. Pasak ....................................................................................................... 16
2.8. Bantalan (Bearing).................................................................................. 17
2.9. Perhitungan Body.................................................................................... 19
III. PERTIMBANGAN DESAIN
3.1. Perancangan............................................................................................ 21
3.2. Alternatif Desain .................................................................................... 26
3.2.1 Alternatif Desain I ...................................................................... 26
3.2.2 Alternatif Desain II..................................................................... 28
3.3. Pemilihan Konsep dengan Metode Datum ............................................. 30
IV. PERHITUNGAN DAN PEMILIHAN BAHAN
1.1. Proses Pengodolan Kapuk....................................................................... 34
1.2. Pendekatan Perhitungan daya pengodol Kapuk...................................... 35
1.3. Pendekatan Perhitungan Luas, Gaya, dan torsi Blower .......................... 35
1.3.1. Luas Blower................................................................................ 35
1.3.2. Gaya Blower ............................................................................... 36
1.3.3. Daya Blower ............................................................................... 36
1.4. Daya Total............................................................................................... 37
1.5. Transmisi daya Menggunakan V-Belt ..................................................... 37
1.6. Poros dengan Beban Puntir dan Lentur .................................................. 42
1.7. Perhitungan Panjang Pasak ..................................................................... 43
1.8. Perhitungan Bantalan (Bearing).............................................................. 44
1.9. Perhitungan Body .................................................................................... 48
4.9.1. Blade........................................................................................... 48
4.9.2. Body Masuk ................................................................................ 49
4.9.3. Body Blower ............................................................................... 50
xii
4.9.4. Body Keluar ................................................................................ 51
4.9.5. Tutup Body ................................................................................. 52
4.9.6. Body Utama ................................................................................ 53
4.9.7. Blower......................................................................................... 54
4.9.8. Blower......................................................................................... 55
4.9.9. Sliding Pintu (Samping) ............................................................. 56
4.9.10. Sliding Pintu (Bawah)................................................................. 56
4.9.11. Handle Pintu............................................................................... 57
4.9.12. Hooper ........................................................................................ 57
V. PROSES PENGERJAAN DAN PERHITUNGAN BIAYA
5.1. Proses Pengerjaan................................................................................... 59
5.1.1. Pembuatan Komponen Mesin Pengodol Kapuk .......................... 60
5.1.2. Perakitan Mesin Pengodol Kapuk................................................ 61
5.2. Perhitungan Biaya .................................................................................. 62
5.2.1. Perhitungan Biaya Bahan Baku ................................................... 62
5.2.2. Perhitungan Biaya Pemesinan...................................................... 64
5.2.3. Perhitungan Break Event Point .................................................... 64
5.2.3.1. Biaya Tetap ................................................................... 65
5.2.3.2. Biaya Variabel .............................................................. 65
5.2.3.3. Break Event Point ......................................................... 66
VI. PENGUJIAN DAN ANALISA
6.1. Pengujian Mesin..................................................................................... 68
6.2. Tujuan Pengujian ................................................................................... 68
6.3. Bentuk Pengujian ................................................................................... 68
6.4. Pengujian Kapasitas/ Output Kapuk Uraian .......................................... 68
6.5. Pengujian Kebersihan/ Kualitas Kapuk Uraian ..................................... 71
VII. PENUTUP
7.1. Kesimpulan ............................................................................................ 74
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Peta Pasokan Bahan Baku Kapuk .............................................. 1
Gambar 1.2 Pengrajin Kasur Karaban ........................................................... 2
Gambar 1.3 Skema Proses Pengolahan Kapuk .............................................. 3
Gambar 2.1 Batang Rotor .............................................................................. 7
Gambar 2.2 Blade ........................................................................................ 9
Gambar 2.3 Konstruksi Sabuk-V.................................................................. 11
Gambar 2.4 Ukuran Penampang Sabuk-V.................................................... 11
Gambar 2.5 Gaya yang Bekerja pada Sabuk ................................................ 13
Gambar 2.6 Poros dengan Beban Puntir dan Bengkok................................. 15
Gambar 2.7 Dimensi Pasak........................................................................... 16
Gambar 2.8 Bending ..................................................................................... 19
Gambar 3.1 Tahapan Dalam Proses Perancangan ........................................ 22
Gambar 3.2 Skema Kebutuhan Mesin .......................................................... 24
Gambar 3.3 Tahapan Proses Perakitan ......................................................... 25
Gambar 3.4 Alternatif Desain I..................................................................... 26
Gambar 3.5 Rangkaian Komponen Alternatif Desain I................................ 26
Gambar 3.6 Alternatif Desain II ................................................................... 28
Gambar 3.7 Rangkaian Komponen Alternatif Desain II .............................. 28
Gambar 3.8 Lubang Masuk Kapuk............................................................... 30
Gambar 3.9 Rotor Pengodol ......................................................................... 31
xiv
Gambar 3.10 Blower ....................................................................................... 31
Gambar 4.1 Penampang Sabuk-V Tipe A .................................................... 38
Gambar 4.2 FBD Poros................................................................................. 45
Gambar 4.3 Gaya yang Bekerja pada Poros ................................................. 45
Gambar 4.4 Bentangan Blade ....................................................................... 48
Gambar 4.5 Bentangan Body Masuk ............................................................ 49
Gambar 4.6 Bentangan Body Blower............................................................ 50
Gambar 4.7 Bentangan Body Keluar ............................................................ 51
Gambar 4.8 Bentangan Tutup Body.............................................................. 52
Gambar 4.9 Bentangan Body Utama............................................................. 53
Gambar 4.10 Bentangan Blower ..................................................................... 54
Gambar 4.11 Bentangan Blower ..................................................................... 55
Gambar 4.12 Bentangan Sliding Pintu (Depan).............................................. 56
Gambar 4.13 Bentangan Sliding Pintu (Bawah) ............................................. 56
Gambar 4.14 Bentangan Handle Pintu ........................................................... 57
Gambar 4.15 Hooper ...................................................................................... 57
Gambar 5.1 Bagan Perakitan Mesin Pengodol Kapuk ................................. 61
Gambar 5.2 Grafik BEP Mesin Pengodol Kapuk ......................................... 67
Gambar 6.1 Grafik Hasil Pengujian Kapasitas Mesin .................................. 69
Gambar 6.2 Kapuk Sebelum Proses Pengodolan.......................................... 71
Gambar 6.3 Kapuk Sesudah Proses Pengodolan .......................................... 71
Gambar 6.4 Sampel Kapuk Hasil Putaran 700 rpm...................................... 72
xv
Gambar 6.5 Sampel Kapuk Hasil Putaran 1050 rpm.................................... 72
Gambar 6.6 Sampel Kapuk Hasil Putaran 1400 rpm.................................... 73
Gambar 6.7 Sampel Kapuk Hasil Putaran 2100 rpm.................................... 73
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Faktor Koreksi Daya yang akan Ditransmisikan ...................... 15
Tabel 3.1 Matriks Peringkat dan Bobot Kriteria ....................................... 32
Tabel 4.1 Tebal Dan Lebar Pasak ............................................................. 44
Tabel 5.1 Daftar Komponen Mesin Pengodol Kapuk............................... 59
Tabel 5.2 Pembuatan Komponen Mesin Pengodol Kapuk ....................... 60
Tabel 5.3 Harga Bahan Baku Non Standar ............................................... 62
Tabel 5.4 Harga Bahan Baku Standar ....................................................... 63
Tabel 5.5 Biaya Pemesinan ....................................................................... 64
Tabel 6.1 Hasil Pengujian Kapasitas Mesin.............................................. 69
xvii
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN
Lambang Satuan
A Faktor pembengkokan
A1 Luas penampang input (mm2)
A2 Luas blade blower (mm2)
As Luas penampang sabuk (mm2)
BEP Break Event Point
C Jarak sumbu kedua puli (mm)
d1 Jari–jari puli penggerak (mm)
d2 Jari–jari puli pada bantalan (mm)
ds Diameter poros (mm)
F1 Gaya rencana (N)
F2 Gaya pada blade blower (N)
Fc Biaya tetap (Rupiah)
fc Faktor koreksi
Fgk Gaya geser kapuk (N)
Fgu Gaya geser udara (N)
g ijin Tegangan geser ijin (N/mm2)
k Jarak permukaan dalam ke permukaan netral (mm)
Km Faktor koreksi momen puntir
Ko Faktor koreksi
Kt Faktor koreksi momen bengkok
xviii
L Panjang sabuk (mm)
ℓ Panjang pasak (mm)
ℓ1 Jarak garis bending (mm)
L1 Panjang pelat lurus (mm)
ℓ2 Jarak garis bending (mm)
L2 Panjang pelat lurus (mm)
Lp Jarak antara pulley dan bantalan (mm)
M Momen bengkok (Nmm)
mm Massa sabuk tiap meter (Kg/m)
n Jumlah putaran (rpm)
ns Jumlah sabuk
ɵ Sudut kontak puli dan sabuk (rad)
P Daya output motor (Watt)
P1 Tekanan rencana (N/mm2)
P2 Tekanan pada blower (N/mm2)
Pb Daya pada blower (Watt)
Pd Nilai daya rencana (Watt)
Pr Daya pengodol kapuk (Watt)
Pt Daya total (Watt)
Pt Daya yang ditransmisikan sabuk (Watt)
R Radius rotor (mm)
Rb Radius blade (mm)
xix
R Radius pembengkokan (mm)
sf1 Faktor kekuatan
sf2 Faktor konsentrasi tegangan
t Tebal pelat (mm)
T Torsi atau momen puntir (Nmm)
T1 Gaya total pada sisi kencang (N)
T2 Gaya tarik pada sisi kendor (N)
Tb Torsi blade (Nmm)
Tc Gaya sentrifugal (N)
Tr Torsi rotor (Nmm)
Tt1 Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (N)
Tt2 Gaya total pada sisi kendor (N)
v Kecepatan (m/s)
Vb Kecepatan linier sabuk (m/s)
Vc Biaya variabel (Rupiah)
w Lebar pasak (mm)
WT Gaya total (N)
x Jumlah batang rotor
z Jumlah blade
α Sudut pembengkokan (o)
δ Sudut lilitan antara sabuk dan puli penggerak (o)
μ Koefisien gesek sabuk
xx
σt Tegangan tarik ijin pada sisi kencang (N/mm2)
ω Kecepatan sudut (rad/s)
β Sudut kemiringan sabuk (o)
xxi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Massa Jenis Kapuk
Lampiran 2 Pengujian Gaya Geser dan Torsi Pada Kapuk Randu
Lampiran 3 Pengujian Gaya Geser Udara dan Torsi Pada Blower
Lampiran 4 Ulir Standar
Lampiran 5 Nilai Km dan Kt
Lampiran 6 Simbol Pengelasan
Lampiran 7 Penunjukan Pengelasan
Lampiran 8 Gambar Kerja
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kabupaten Pati dan sekitarnya dikenal sebagai Java Kapok sejak jaman
Kolonial Belanda, terutama di Desa Karaban yang berkaitan dengan kapuk randu
atau kapuk uraian. Keberhasilan usaha ini, yang terlihat sekarang hampir semua
(sebagian besar) masyarakat menjadi pengrajin kapuk atau pengodol kapuk,
sehingga Desa Karaban dikenal sebagai pusat pengodol kapuk randu atau menjadi
sentra pengodol kapuk. Kata Supeno, pemilik pengolahan dan pengepakan kapuk
UD Causa Prima, asal Desa Karaban, Kecamatan Gabus, Kabupaten Pati, satu
tempat usaha pengolahan dan pengepakan kapuk membutuhkan 1.760 ton kapuk
per tahun. Sementara kebutuhan kapuk yang berasal dari Kudus, Jepara, Pati,
Blora, dan Grobogan, hanya bisa dipenuhi 1.110 ton kapuk per tahun. Sisanya,
660 ton, didatangkan dari sejumlah kota di Jawa Timur, seperti Madiun,
Probolinggo, Trenggalek, dan Banyuwangi.
(Sumber: www.google.com)
Gambar 1.1 Peta Pasokan Bahan Baku Kapuk
2
Sedangkan harga untuk kapuk uraian di pasaran berkisar Rp. 14.000/Kg.
Jumlah lahan perkebunan kapuk yang ada di kabupaten Pati sekitar 16.330 hektar,
pada tahun 2006 produksi kapuk uraian Desa Karaban mencapai 119,31 ton/
tahun dan terdapat 47 tempat usaha pengolahan dan pengepakan kapuk, 1.500
perajin kasur, 2.500 buruh pengolah dan pengepak kapuk, dan 1.000 tenaga
pemasaran kasur dan kapuk (Kompas, 2010). Dalam pemasarannya selain kapuk
tersebut diolah dalam bentuk kapuk yang telah dipres, kapuk tersebut juga diolah
menjadi kasur. Di bawah ini adalah gambar seorang pengrajin kasur dengan bahan
baku kapuk Di Desa Karaban.
Kasur tersebut telah memasuki pasar keluar Jawa, seperti Sumatera,
Kalimatan, Sulawesi bahkan ada juga yang di ekspor keluar negeri seperti
Malaysia dan Singapura. Setiap stok kasur yang dibawa ke daerah Sumatera
misalnya selalu terjual habis. Budi daya dan bisnis kapuk randu sangat terbuka
lebar. Serta produksi kapuk randu dari Indonesia masih belum tertandingi negara
lain. Seratnya sangat elastis, mampu menahan keluar masuknya hawa panas dan
hawa dingin. Kapuk dari Jawa juga berdaya apung tinggi di atas permukaan air,
berdaya redam suara, dan tidak disukai kutu.
Kapuk merupakan bahan utama kasur, bantal, dan guling. Sebelum kapuk
siap digunakan untuk mengisi kasur, bantal, guling dan sebagainya, kapuk perlu
mengalami beberapa tahap pemrosesan. Tahap pemrosesannya yaitu pemilihan
kapuk gelondongan kering, pengupasan kulit kapuk, pemisahan serat kapuk
dengan inti, pengeringan, dan pemisahan serat kapuk dengan biji.
(Sumber : Industri kasur kapuk Karaban Pati)
Gambar 1.2 Pengrajin Kasur Karaban
3
Gambar di bawah ini adalah skema pengolahan dari pengolahan kapuk
randu hingga menjadi kapuk odolan yang sudah bersih dari bijinya.
Gambar 1.3 Skema Proses Pengolahan Kapuk
Keterangan gambar :
1. Bahan baku kapuk randu yang baru diambil dari pohon.
2. Kapuk randu dipisahkan dari kulitnya.
3. Kapuk randu dipisahkan dengan intinya kemudian dijemur.
4. Setelah selesai proses penjemuran, kapuk diproses di mesin pengodol kapuk.
5. Kapuk uraian yang bersih dari bijinya setelah diproses di mesin pengodol
kapuk.
6. Biji kapuk hasil pemisahan dengan kapuk oleh mesin pengodol kapuk.
4
Mesin yang digunakan untuk pengodol kapuk di Desa Karaban
menggunakan penggerak mesin diesel 24 PK, untuk menggerakkan dua rotor,
sehingga biaya untuk konsumsi bahan bakar adalah ± Rp. 60 ribu untuk
menghasilkan 85 Kg kapuk/jam. Dengan demikian perlu mesin serupa yang lebih
efektif dan efisien, dan memiliki kelebihan sebagai berikut :
a. Dapat menghasilkan kapuk bersih dari bijinya.
b. Mudah cara mengoperasikanya.
c. Lebih efektif dan efisien dalam penggunaan daya motor karena melalui
proses perhitungan dan analisa sehingga dapat menekan biaya produksi.
1.2 Perumusan Masalah
(1) Mesin Pengodol Kapuk yang ada di UKM tidak efisien dalam
penggunaan daya yaitu mesin diesel 24 PK.
(2) Belum adanya mesin pengodol kapuk skala rumah tangga.
(3) Belum adanya analisa perhitungan untuk perancangan mesin pengodol
kapuk pada UKM.
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam perancangan mesin pengodol kapuk ini, dibatasi berbagai masalah
sebagai berikut :
(1) Perancangan metode pengodol kapuk untuk daya motor kecil yaitu ½ HP
untuk industri rumah tangga.
(2) Mesin pengodol kapuk dengan kapasitas 10 kg/jam
(3) Mesin dioperasikan di ruang tertutup agar tidak mengganggu sistem
pernafasan dilingkungan sekitar.
1.4 Tujuan Tugas Akhir
Tujuan tugas akhir ini adalah :
(1) Merancang mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik ½ HP
putaran 1400 rpm dengan kapasitas 10 kg/jam.
(2) Membuat mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik ½ HP
putaran 1400 rpm dengan kapasitas 10 kg/jam.
5
(3) Menguji kinerja mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik
½ HP putaran 1400 rpm.
1.5 Metode
Metode yang digunakan dalam merancang pembuatan mesin pengodol
kapuk ini adalah:
(1) Metode perancangan mesin pengodol dengan memperhitungkan
karakteristik bahan kapuk yang masuk mesin, yaitu massa jenis kapuk,
dan gaya gesek kapuk terhadap batang rotor sebagai dasar perancangan
teknik pengodolan kapuk dan mekanisme sistem penggerak transmisi
dan putaran mesin, yang dirancang dengan daya ½ HP kapasitas 10
kg/jam.
(2) Pembuatan mesin pengodol kapuk yang meliputi pembuatan komponen
dan perakitannya.
(3) Analisa data hasil pengujian, meliputi :
Kapasitas kapuk, yaitu jumlah kapuk urai yang dapat dihasilkan
mesin
Kualitas kapuk urai, yaitu kebersihan kapuk urai terhadap biji kapuk
(4) Pengolahan data
1.6 Sistematika Penyusunan
Sistematika penyusunan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang pembuatan mesin ini adalah untuk
memodifikasi mesin pengodol kapuk yang sudah ada yaitu sebagai berikut :
a. Penggunaan sumber daya yang terlalu besar, mesin diesel 24 PK.
b. Kualitas kapuk urai kurang bersih, harus beberapa kali proses.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini berisi tentang bagian-bagian mesin dan dasar perhitungan bagian-bagian
mesin seperti : body, kerangka, poros utama, batang pengodol, blower penghisap,
pulley, V-belt, dan motor listrik.
6
BAB III PERTIMBANGAN DESAIN
Bab ini membahas tentang alternatif teknik pengodolan kapuk hingga saat ini
adalah hanya dengan metode rotasi batang pengodol dengan berbagai
modifikasinya.
BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMILIHAN BAHAN
Bab ini membahas tentang analisa teknik pengodolan dan perhitungan teoritis
torsi dan daya mesin yang dibutuhkan, serta mekanisme transmisi daya dan
putaran dari penggerak. Teknik pengodolan yang digunakan adalah dengan
memukul/ memisah gumpalan kapuk dengan batang pengodol, sehingga biji
kapuk mudah keluar dengan adanya gaya sentrifugal dari putaran poros utama.
BAB V PROSES PENGERJAAN DAN PERHITUNGAN BIAYA
Bab ini membahas tentang cara pembuatan komponen non-standar dan perakitan
komponen, serta biaya yang dibutuhkan dalam pembuatan mesin pengodol kapuk.
BAB VI PENGUJIAN DAN ANALISA
Bab ini membahas tentang hasil perhitungan secara teoritis dengan hasil
pengujian mesin sehingga analisa data yang dilakukan diketahui faktor-faktor
penyebab perbedaan dari perhitungan secara teoritis dengan hasil pengujian
mesin. Kriteria yang diinginkan dari hasil pengujian pengodolan kapuk randu
adalah sebagai berikut :
a. Kualitas kapuk urai : Kapuk urai bersih dari bijinya (klentheng).
b. Kuantitas kapuk urai : Jumlah kapuk urai yang dihasilkan mesin dalam kg
tiap jam.
BAB VII PENUTUP
Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran-saran, sehingga tugas akhir ini
dapat dikembangkan lebih lanjut, dengan harapan dapat digunakan atau
diaplikasikan dalam kehidupan bermasyarakat.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
7
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Proses Pengodolan Kapuk Randu
Proses pengodolan kapuk randu merupakan dasar untuk merancang alat
pengodol kapuk randu. Mesin pengodol kapuk randu memiliki dua fungsi yaitu
sebagai pengodol antara biji dan kapuknya, dan sebagai penghalus/ pencampur.
Ada juga yang menyebut mesin ini sebagai mesin molen.
Prinsip kerja mesin pengodol kapuk adalah dengan menggunakan metode
rotari rotor dengan jumlah 14 batang sebagai pengurai (pengodol). Dengan
demikian rotor membutuhkan torsi pemutar. Menurut Khurmi (2005 : 10),
besarnya torsi dapat dihitung dengan persamaan (notasi telah dimodifikasi)
sebagai berikut :
Tr = Fgk.R………………………………………………………..…… (1)
Keterangan :
Tr = Torsi rotor (Nmm)
Fgk = Gaya geser kapuk (N)
R = Radius rotor (mm)
Batang rotor yang digunakan dalam proses pengodolan kapuk dijelaskan
pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.1 Batang Rotor
50
(mm)
170
(mm)
300
8
2.2 Pendekatan Perhitungan Daya Pengodol Kapuk
Pendekatan teoritik perhitungan daya pengodol dapat dijelasakan dengan
menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 14) yang telah dimodifikasi sebagai
berikut :Pr = x. Tr. ω ................................................................................. ….. (2)ω = 2πn60 ....................................................................................... …... (3)
Keterangan:
Pr = Daya pengodol kapuk (watt)Tr = Torsi rotor (Nmm)
ω = Kecepatan sudut (rad/s)n = Jumlah putaran (rpm)
x = Jumlah batang
2.3 Pendekatan Perhitungan Luas, Gaya, dan Torsi Blower
Blower penghisap adalah bagian utama yang berfungsi untuk menghisap
kapuk agar masuk ke dalam mesin agar terjadi proses pemisahan. Blower berada
dalam satu poros dengan rotor pengodol sehingga putaran blower dan rotor
pengodol sama.
2.3.1 Luas Blower
Rumus untuk mencari luas blower (Hukum Bernouli yang diterapkan untuk
pesawat terbang) menggunakan rumus dari Kanginan (2007:236) dengan notasi
dimodifikasi sebagai berikut :
P1 = P2 …………………………………………………..…………… (4)= …………………………………………………………….. (5)
P2 = . ………………………..…………………………………… (6)
A2 = . ………………………………………………………........... (7)
9
Keterangan :
P1 = Tekanan rencana
P2 = Tekanan pada blower
F1 = Gaya rencana
F2 = Gaya pada blade blower
A1 = Luas penampang input
A2 = Luas blade blower
z = Jumlah blade
2.3.2 Gaya Blower
Gaya blower terjadi karena blade menggeser udara, disebut gaya geser udara
pada blower. Dengan menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 10) dengan notasi
dimodifikasi, torsi blade dihitung sebagai berikut :
Tb = Fgu.Rb ……………………………………………………...…… (8)
Keterangan :
Tb = Torsi blade (Nmm)
Fgu = Gaya geser udara (N)
Rb = Radius blade (mm)
Gambar blade blower yang digunakan untuk proses penghisapan dan
pengeluaran kapuk ditunjukkan pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.2 Blade
b
a
6
00
10
2.3.3 Daya Blower
Daya blower terjadi karena adanya torsi dan kecepatan sudut (ω) yang
terjadi pada blade dan jumlah blade. Berikut adalah rumus yang digunakan dari
Khurmi (2005 : 14) yang telah dimodifikasi sebagai berikut :Pb = x. Tb.ω…………………………………………………..……...
(9)ω = 2πn60……………………………………………………………… (10)
Keterangan:
Pb = Daya pada blower (watt)Tb = Torsi blade (Nmm)
ω = Kecepatan sudut (rad/s)
n = Jumlah putaran (rpm)
x = Jumlah blade
2.4 Daya Total
Daya total adalah daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan batang rotor
dan blower pada motor listrik. Berikut adalah perhitungan daya total:
Pt = Pr + Pb ……………………………………………………………... (11)
Keterangan :
Pt = Daya total
Pr = Daya rotor
Pb = Daya blower
2.5 Tranmisi Daya Menggunakan V-Belt
Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan,
tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa
tarikan yang besar. Sabuk-V dibelitkan di keliling alur puli yang membentuk V
pula. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan
sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya geseken juga akan
bertambah karena bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar
pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan dari
Sabuk-V dibandingkan dengan sabuk rata.
11
Berikut ini adalah penampang bagian dan dimensi V-belt :
Keterangan :
1. Terpal
2. Bagian Penarik
3. Karet Pembungkus
4. Bantal Karet
(Sumber : Soelarso, 2008:164)
Gambar 2.3 Kontruksi Sabuk-V
(Sumber : Khurmi, 2005 : 728)
Gambar 2.4 Ukuran Penampang Sabuk-V
Transmisi sabuk-V merupakan komponen mesin yang berfungsi untuk
meneruskan daya dari poros ke poros lainnya, melalui puli yang kemudian
diteruskan oleh belt dengan putaran pada kecepatan yang sama ataupun pada
kecepatan yang berbeda.
a. Kecepatan Linier Sabuk-V menggunakan rumus dari Sularso (2008 : 166)
sebagai berikut :
Vb = . .…………………………..……………………............. (12)
Keterangan :
Vb = Kecepatan linier sabuk (m/s)
D = Diameter puli penggerak (mm)
n = Putaran poros penggerak (rpm)
11
Berikut ini adalah penampang bagian dan dimensi V-belt :
Keterangan :
1. Terpal
2. Bagian Penarik
3. Karet Pembungkus
4. Bantal Karet
(Sumber : Soelarso, 2008:164)
Gambar 2.3 Kontruksi Sabuk-V
(Sumber : Khurmi, 2005 : 728)
Gambar 2.4 Ukuran Penampang Sabuk-V
Transmisi sabuk-V merupakan komponen mesin yang berfungsi untuk
meneruskan daya dari poros ke poros lainnya, melalui puli yang kemudian
diteruskan oleh belt dengan putaran pada kecepatan yang sama ataupun pada
kecepatan yang berbeda.
a. Kecepatan Linier Sabuk-V menggunakan rumus dari Sularso (2008 : 166)
sebagai berikut :
Vb = . .…………………………..……………………............. (12)
Keterangan :
Vb = Kecepatan linier sabuk (m/s)
D = Diameter puli penggerak (mm)
n = Putaran poros penggerak (rpm)
11
Berikut ini adalah penampang bagian dan dimensi V-belt :
Keterangan :
1. Terpal
2. Bagian Penarik
3. Karet Pembungkus
4. Bantal Karet
(Sumber : Soelarso, 2008:164)
Gambar 2.3 Kontruksi Sabuk-V
(Sumber : Khurmi, 2005 : 728)
Gambar 2.4 Ukuran Penampang Sabuk-V
Transmisi sabuk-V merupakan komponen mesin yang berfungsi untuk
meneruskan daya dari poros ke poros lainnya, melalui puli yang kemudian
diteruskan oleh belt dengan putaran pada kecepatan yang sama ataupun pada
kecepatan yang berbeda.
a. Kecepatan Linier Sabuk-V menggunakan rumus dari Sularso (2008 : 166)
sebagai berikut :
Vb = . .…………………………..……………………............. (12)
Keterangan :
Vb = Kecepatan linier sabuk (m/s)
D = Diameter puli penggerak (mm)
n = Putaran poros penggerak (rpm)
12
b. Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (Tt1) menggunakan rumus dari
Khurmi (2005 : 697) yang telah dimodifikasi sebagai berikut :
Tt1 = σt. As..…………………………………..…………………. (13)
Keterangan :
Tt1 = Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (N)
σt = Tegangan tarik ijin sabuk pada sisi kencang tipe A
= 2,8 MPa : 2,8 N/mm2 (Khurmi, 2005 : 680)
As = Luas penampang sabuk (mm2)
c. Gaya sentrifugal (Tc) menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 732)
sebagai berikut :
Tc = mm.Vb2….……………………………………………...…… (14)
Keterangan :
Tc = Gaya sentrifugal (N)
Vb = Kecepatan linier sabuk (m/s)m = Massa sabuk tiap meter untuk sabuk tipe A = 0,106 (kg/m)
d. Gaya total pada sisi kencang (T1) menggunakan rumus dari Khurmi (2005
: 696) sebagai berikut :
T1= Tt1 - Tc……………………….........…………….…………….… (15)
Keterangan :
T1 = Gaya total pada sisi kencang (N)
Tt1 = Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (N)
Tc = Gaya sentrifugal (N)
e. Sudut kontak antara puli dan sabuk ( θ ) menggunakan rumus dari Khurmi
(2005 : 694) sebagai berikut := (180° + 2δ) (rad)….…………….…………………………... (16)
Keterangan :
θ = Sudut kontak antara puli dan sabuk (rad)
δ = Sudut lilitan antara sabuk dan puli penggerak (°)
13
f. Gaya tarik pada sisi kendor (T2) menggunakan rumus dari Khurmi (2005 :
731) yang telah dimodifikasi sebagai berikut :
2,3 log [ ]=μ.ϴ
………………………….……….……………. (17)
Keterangan :
T2 = Gaya tarik pada sisi kendor (N)
Tl = Gaya sabuk sisi kencang ( N )
μ = Koefisien gesek sabuk : 0,30 untuk bahan rubber dalam keadaan
kering (Khurmi, 2005 : 681)
θ = Sudut kontak antara puli dan sabuk (rad)
β = Sudut kemiringan sabuk (o)
g. Gaya total pada sisi kendor ( Tt2) menggunakan rumus dari Khurmi (2005
: 696) sebagai berikut :
Tt2 = T2 + Tc ……………………………...…………………...……. (18)
Keterangan :
Tt2 = Gaya total pada sisi kendor (N)
T2 = Gaya tarik pada sisi kendor (N)
Tc = Tegangan akibat gaya sentrifugal (N)
h. Panjang sabuk menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 690) yang telah
dimodifikasi sebagai berikut :
Gambar 2.5 Gaya yang Bekerja pada SabukL = (d + d ) + 2C + ( ) …………………………………………. (19)
Keterangan :
L = Panjang sabuk (mm)
d1 = Jari–jari puli penggerak (mm)
d1
C
d2
14
d2 = Jari–jari puli pada bantalan (mm)
C = Jarak sumbu kedua puli (mm)
i. Jumlah sabuk menggunakan rumus dari Khurmi (2008 : 732) sebagai
berikut :
ns = …………………………………….…………………….….….. (20)
Keterangan :
P = Daya yang ditransmisikan motor (watt)P = Daya yang ditransmisikan sabuk (watt)
ns = Jumlah sabuk
j. Torsi atau momen puntir yang diteruskan menggunakan rumus dari
Khurmi (2005 : 513) yang telah dimodifikasi sebagai berikut :
T = = . .π.Keterangan :
T = Torsi atau momen puntir (Nmm)
P = Daya (Watt)
ω = Kecepatan sudut (rad/s)
n = Putaran (rpm)
2.6 Poros dengan beban puntir dan lentur
Poros meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai. Dengan
demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur sehingga pada
permukaan poros akan terjadi tegangan geser karena momen puntir, tegangan tarik
karena momen lentur. Berikut daya rencana menggunakan rumus dari Sularso
(2008 : 7) sebagai berikut :
Pd = fc .P ……………………………………. …………………. (22)
Keterangan:
Pd = Nilai daya rencana (Watt)
fc = Faktor koreksi
P = Daya output motor (Watt)
15
Tabel 2.1 Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan
Daya yang akan ditransmisikan fc
Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 – 2,0
Daya maksimum yang diperlukan 0,8 – 1,2
Daya normal 1,0 – 1,5(Sumber: Sularso, 2008 : 7)
Pada poros pejal untuk penampang bulat, maka tegangan geser ijinnya
menggunakan rumus dari Sularso (2008 : 8) yang telah dimodifikasi sebagai
berikut :
τg ijin = . .………................……………...................................... (23)
Keterangan:
τg ijin = Tegangan geser ijin (Kg/mm2)
σt = Tegangan tarik maksimum (Kg/mm2)
Sf1 = Faktor kekuatan = 6,0
Sf2 = Faktor konsentrasi tegangan = 1,3 – 3,0
Untuk menentukan momen lentur/ bengkok (M) menggunakan rumus dari
Khurmi (2005 : 521) sebagai berikut :
WT = T1 + T2+ W..…………………………………………………….. (24)
M = WT x L…….…………………………………………………….... (25)
Gambar 2.6 Poros dengan beban Puntir dan Bengkok
16
Keterangan :
WT = Gaya total (N)
T1 = Gaya sabuk sisi kencang (N)
T2 = Gaya sabuk sisi kendor (N)
M = Momen bengkok (Nmm)
L = Jarak antara pulley dan bantalan (mm)
Untuk menentukan poros dengan beban puntir dan beban lentur,
menggunakan rumus dari Sularso (2008 : 18) yang telah dimodifikasi sebagai
berikut :
τg ijin = (5,1 / ds3) √KmM + Kt T …………………………………… (26)
ds = ( (5,1/τg ijin) (KmM) + (Kt T) ) 1/3……………. …………. (27)
Keterangan :
τg ijin = Tegangan geser ijin (N/mm2)
ds = Diameter poros (mm)
M = Momen bengkok (Nmm)
T = Momen puntir (Nmm)
Kt = Faktor koreksi momen bengkok = 1 - 1,5
Km = Faktor koreksi momen puntir = 1,5
2.7 Pasak
Pasak adalah suatu baja lunak yang dimasukkan antara poros dan lubang
puli agar keduanya dapat bergerak bersamaan. Pasak selalu dimasukkan secara
pararel pada sumbu poros.
(Sumber : Khurmi, 2005 : 471)
Gambar 2.7 Dimensi Pasak
17
Untuk menentukan panjang pasak menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 476)
sebagai berikut :T = π .τg ijin. d …………………………..........…………….…….. (28)T = l .w .τg ijin. ……………………...............…..………………… (29)
Karena bahan poros dan pasak sama maka rumus yang digunakan untuk
menentukan panjang pasak sebagai berikut :
l = 1,571 d…………..………………………………………………… (30)
Keterangan :
T = Momen puntir (Nmm)
τg ijin = Tegangan geser ijin (N/mm )l = Panjang pasak (mm)w = Lebar pasak (mm)
ԁ = Diameter poros (mm)
2.8 Bantalan (Bearing)
Bantalan merupakan komponen mesin yang banyak digunakan untuk
menumpu bagian mesin yang berputar. Bantalan berfungsi untuk
mengurangi gesekan antara permukaan benda, menyesuaikan posisi bagian
mesin pasangannya, menahan gaya reaksi, dan untuk menahan gerakan yang
tidak diinginkan yang disebabkan oleh bagian mesin lain. Bantalan
merupakan komponen standard atau komponen yang dibeli, maka analisis
bantalan disesuaikan dengan analisis yang ada pada katalog produsen
bantalan yang dipakai. Pemilihan Bantalan berdasarkan Katalog FAG
sebagai berikut:
Bantalan dalam kondisi kerja dinamis, menggunakan persamaan :
fL = . fn
dimana :
fL = Indeks dinamis
C = Kapasitas nominal dinamis spesifik (N)
P = Beban ekivalen dinamis (N)
fn = Faktor kecepatan
18
Besarnya beban ekivalen dinamis ditentukan :
P = X . Fr + Y . Fa
dimana :
Fr = Beban radial (N)
Fa = Beban aksial (N)
X = Faktor radial
Y = Faktor aksial
Faktor kecepatan fn dapat dinyatakan :
fn =
dimana :
fn = faktor kecepatan
n = putaran bantalan
p = pangkat untuk persamaan umur
umur bantalan dalam jam dinyatakan :
Lh = 500 . fLp
dimana :
Lh = umur bantalan dalam jam
fL = indeks dinamis
p = pangkat untuk persamaan umur
Besarnya pangkat untuk persamaan umur p tergantung elemen
gelinding ;
p = 3 untuk bantalan bola
p = 10/3 untuk bantalan rol
Harga fn dapat dilihat pada table dikatalog FAG sebagai fungsi konversi
terhadap harga putaran bantalan n. Harga fL juga dapat dilihat pada tabel di
katalog FAG sebagai fungsi konversi terhadap umur bantalan dalam jam dan
fungsi aplikasi.
Bantalan harga pada tabel fL fungsi aplikasi dapat digunakan sebagai
dasar pemilihan bantalan yang digunakan, apakah memenuhi syarat atau
tidak memenuhi syarat, ditinjau dari beban yang ditumpu.
19
2.9 Perhitungan Body
Body adalah bagian untuk melindungi beberapa komponen sesuai dengan
fungsinya masing-masing. Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan untuk
membuat body :
(Sumber : Eugene, 1963 : 26)
Gambar 2.8 Bending
Keterangan :
L1, L2 = Panjang pelat lurus (mm)
α = Sudut pembengkokan (o)
R = Radius pembengkokan (mm)
t = Tebal pelat (mm)
k = Jarak permukaan dalam ke permukaan netral (mm)
A = Faktor pembengkokan
l1, l2 = Jarak garis bending (mm)
B = Panjang bentangan pelat (mm)
Berikut adalah rumus yang digunakan dari Eugene (1963 : 26) sebagai berikut :
1. Bila R > 0 :
- untuk R < 2t………………….k = 0,33.t
- untuk R = 2t s.d. 4t………….. k = 0,40.t
- untuk R > 4t………………….k = 0,50.t
A = (R + k)
20
2. Bila R = 0
- untuk t < 1,5 mm……………. N = 0,4.t
- untuk t = 1,5 s.d. 3 mm………N = 0,4 t
- untuk t > 3 mm……………… N = 0,4 t
A =°
21
BAB III
PERTIMBANGAN DESAIN
3.1 Perancangan
Gagasan perancangan mesin pengodol kapuk randu muncul karena masih
banyak pengusaha kecil menengah yang masih menggunakan alat yang tidak
efisien dalam konsumsi daya dan hanya sekedar jadi tanpa memperhatikan
kualitas keluarannya. Untuk itu perlu dibuat mesin pengodol kapuk yang
dimodifikasi untuk menghasilkan kapuk yang halus dan bersih dari bijinya.
Proses perancangan alat ini dilakukan melalui beberapa tahap yaitu tahap
identifikasi kebutuhan, perumusan masalah, sintesis, analisa, evaluasi dan
presentasi. Pada tahap identifikasi dijumpai dalam proses pengodolan kapuk
dibutuhkan mesin yang efektif, efisien, ekonomis dan mudah dioperasikan.
Selanjutnya adalah tahap perumusan masalah dimana tahapan ini merumuskan
masalah yang timbul yaitu mesin yang sudah ada kurang efektif dalam
penggunaan daya, sehingga ongkos produksi besar.
Pada tahap sintesa akan dijumpai penggambaran dari mesin pengodol yang
memenuhi spesifikasi/ kualifikasi seperti kapasitas, kualitas, serta kemudahan
dalam pengoperasian. Tahap selanjutnya yaitu analisa meliputi teknik pengodolan,
teknik penghisapan kapuk, dan proses transmisi daya dan putaran. Selanjutnya
adalah tahap evaluasi yang berisi tentang pemilihan alternatif desain terbaik
berdasarkan pertimbangan kelebihan dari masing-masing alternatif desain.
22
Skema tahapan dalam proses perancangan (menurut Budynas (2008) : 12)
digambarkan seperti dibawah ini :
Gambar 3.1 Tahapan Dalam Proses Perancangan
IDENTIFICATION OF NEED
Dalam proses pengodolan di butuhkan mesin yang efektif, efisien
ekonomis dan mudah dioperasikan
DEFINITION OF PROBLEM
Mesin yang sudah ada kurang efektif dalam penggunaan daya
motor, sehingga biaya produksi besar
SYNTHESIS
Pemilihan alternative desain berdasarkan pertimbangan
kelebihan-kelebihan dari masing-masing mesin
ANALYSIS
Analisis mesin meliputi : perhitungan-perhitungan, teknik
pengodolan, teknik penghisapan, dan sistem transmisi daya dan
putaran
EVALUATION
Mesin harus memiliki kualifikasi seperti: penggerak motor listrik
½ HP, kapasitas tinggi, kualitas baik, dan aspek kemudahan
pengoperasian
PRESENTATION
Penyajian hasil perancangan mesin
23
Tahapan pada proses perancangan Model Shigley di atas dapat dijelaskan
seperti berikut ini :
a. Identifikasi kebutuhan (Identification of need)
Mesin yang sudah ada dengan penggerak diesel 24 PK hanya mampu
menghasilkan 85 kg/jam dan dilakukan pengodolan berulang (tidak
langsung bersih). Atas dasar tersebut kami membuat mesin pengodol kapuk
skala rumahan tetapi dengan hasil dan kualitas yang baik, efisien, dan
efektif, serta ekonomis.
b. Perumusan masalah (Definition of problem)
Berdasarkan pengamatan yang dilakukan di industri pengodol kapuk di Desa
Karaban, Pati, ternyata mesin yang digunakan untuk proses produksi
terkesan asal jadi tanpa dilakukan analisa dan perhitungan sehingga dalam
pemilihan motor penggerak dan bahan bahan pendukung mesin tidak sesuai,
yang mengakibatkan banyak daya dari motor yang terbuang sia-sia dan itu
berimbas pada biaya produksi yang lebih besar.
c. Sintesis (Synthesis)
Mesin pengodol kapuk yang dirancang memiliki kelebihan-kelebihan
dibandingkan mesin yang sudah ada sebagai berikut;
(1) Menggunakan daya motor yang rendah (1/2 HP) sehingga dapat
digunakan pada skala home industry.
(2) Kualitas atau kebersihan kapuk urai baik.
(3) Kapasitas atau output kapuk urai besar.
(4) Mudah dalam proses pengoperasian.
Terdapat dua alternatif pengodolan yaitu blower dan batang pengodol berada
pada satu poros atau blower dan batang pengodol berada pada poros yang
berbeda.
Kelebihan dari metode satu poros adalah :
(1) Konstruksi sederhana.
(2) Biaya lebih murah karena komponen yang diperlukan lebih sedikit.
(3) Daya yang digunakan kecil.
Kelebihan dari metode dua poros (blower dan batang pengodol terpisah)
24
(1) Putaran blower dan batang pengodol masing-masing dapat diatur
putarannya.
d. Analisis (Analysis)
Analisa yang dilakukan untuk proses pembuatan mesin pengodol kapuk
adalah :
(1) Perhitungan-perhitungan yang meliputi daya dan kapasitas mesin
pengodol kapuk.
(2) Teknik pengodolan dengan 14 batang pengodol yang dibuat seperti
mekanisme ulir dengan jarak sudut masing-masing batang pengodol
30o.
(3) Teknik penghisapan dilakukan oleh blower penghisap yang terdiri
dari 6 buah blade dengan jarak sudut masing-masing blade 60o dan
kemiringan 0o terhadap sumbu poros.
(4) Transmisi daya dari motor listrik ½ HP diteruskan ke poros utama
yang menggerakan batang pengodol 1400 rpm.
e. Evaluasi (Evaluation)
Gambar 3.2 Skema Kebutuhan Mesin
Mesin
Pengodol
Kapuk
Daya motor rendah ½
HP untuk home industry
Kapasitas/
output kapuk
tinggi
Kualitas
kapuk baik/
bersih dari
bijinya
Aspek kemudahan dalam
pengoperasian
25
f. Presentasi (Presentasion)
Hasil rancangan mesin pengodol kapuk dipresentasikan/ disajikan pada
laporan, gambar kerja dan dokumentasi lain Tugas Akhir.
Dalam proses perencanaan mesin pengodol kapuk ini, kriteria desain
dibutuhkan untuk menilai beberapa alternatif desain yang dihasilkan. Menurut
Dieter (1991 : 8) Kriteria desain secara umum dibagi menjadi dua, yaitu:
(1) Kriteria ” MUST ”, yaitu kriteria yang harus dipenuhi dalam perencanaan
mesin. Kriteria must dalam rancang bangun ini adalah sebagai berikut :
a. Mampu memenuhi kebutuhan industri rumah tangga.
b. Mampu mengodol dan memisahkan biji kapuk dengan baik.
c. Mudah dan aman dalam pengoperasian karena dioperasikan
di ruang tertutup sehingga kapuk uraian tidak bertebaran
keluar sehingga tidak mengganggu sistem pernafasan.
(2) Kriteria ” WANT ”, yaitu kriteria yang diharapkan ada pada proses
perancangan. Kriteria want dalam rancang bangun ini adalah sebagai
berikut:
a. Biaya pembuatan terjangkau.
b. Perawatan mudah dan ekonomis.
c. Menghasilkan kapasitas produksi yang tinggi dan kualitasnya
bagus.
`
Gambar 3.3 Tahapan Proses Perakitan
26
3.2 Alternatif Desain
3.2.1 Alternatif Desain I
Gambar 3.4 Alternatif Desain I
Gambar 3.5 Rangkaian Komponen Alternatif Desain I
27
Keterangan gambar :
1. Rangka 9. Body Atas
2. Body blower 10. Inti Body
3. Batang pengodol 11. Filter
4. V-belt 12. Pintu output biji
5. Body samping 13. Hooper input
6. Tutup blower 14. Pulley
7. Motor listrik 15. Roda
8. Blade blower
Prinsip Kerja :
Kapuk dihisap oleh blower (8) sehingga masuk ke dalam mekanisme mesin.
Didalam mesin terdapat mekanisme pengodolan yang terdiri dari 14 batang
pengodol (3) yang berfungsi untuk menguraikan kapuk sehingga diharapkan
kapuk bisa terurai dan klentheng (biji kapuk) terpisah keluar karena adanya
gaya sentrifugal akibat putaran batang pengodol sedangkan kapuk yang
sudah terurai tadi terhisap blower (8) dan selanjutnya dihembuskan keluar
ke dalam ruang penampungan.
Kelebihan :
(1) Bahan lebih kuat karena terbuat dari plat baja dengan tebal 8 (mm);
(2) Biji kapuk langsung keluar melalui tempat pembuangannya;
(3) Suaranya halus.
Kekurangan :
(1) Tempat input terlalu tinggi sehingga proses pemasukan kapuk lebih
sulit.
(2) Daya hisap blower tidak maksimal karena ruang output biji kapuk
terbuka sehingga udara yg masuk dari 2 arah.
(3) Biaya mahal.
(4) Konstruksi berat dan tidak efisien.
28
3.2.2 Alternatif Desain II
Gambar 3.6 Alternatif Desain II
Gambar 3.7 Rangkaian Komponen Alternatif Desain II
14
15
29
Keterangan :
1. Rangka 9. Tutup body
2. Body blower 10. Inti body
3. Batang pengodol 11. Filter
4. V-belt 12. Pintu output biji
5. Body samping 13. Hooper input
6. Tutup blower 14. Pulley
7. Motor listrik 15. Roda
8. Blade blower
Prinsip Kerja :
Kapuk di hisap oleh blower (8) sehingga masuk ke dalam mekanisme
mesin, di dalam mesin terdapat mekanisme pengodolan yang terdiri dari 14 batang
pengodol (3) dengan sudut kemiringan 300 dan dibuat sepreti mekanisme ulir agar
proses aliran kapuk lebih cepat karena dibantu dorongan batang pengodol (3).
Pengodol yang berfungsi untuk menguraikan kapuk di harapkan kapuk bisa terurai
dan klentheng (biji kapuk) terpisah keluar karena adanya gaya sentrifugal akibat
putaran batang pengodol (3) sedangkan kapuk yang sudah terurai tadi terhisap
blower dan selanjutnya dihembuskan keluar ke dalam ruang penampungan.
Kelebihan :
1. Mudah dan aman dalam pemasukan kapuk.
2. Terdapat Penutup output biji kapuk (saat mesin hidup) output klentheng
(biji kapuk) ditutup sehingga penghisapan hanya terjadi di ruang input
saja.
3. Biaya lebih murah.
4. Daya hisap lebih mudah karena batang pengodol dibuat separti
mekanisme ulir sehingga membantu mendorong kapuk.
5. Konstruksi ringan tapi tetap kuat dan efisien.
30
Kekurangan :
1. Suaranya agak berisik.
2. Pengambilan biji kapuk lebih sulit karena menunggu mesin berhenti
beroperasi baru bisa diambil.
3.3 Pemilihan Konsep dengan Metode Datum
Menyusun sejumlah kriteria dan konsep yang akan diperbandingkan.
Memilih sebuah konsep sebagai konsep datum atau konsep referensi
atau konsep patokan (benchmark), yang akan digunakan untuk
membandingkan konsep-konsep lain terhadap konsep datum ini.
Konsep datum dapat berupa salah satu dari konsep yang sedang
dipertimbangkan, atau produk generasi sebelumnya, atau sebuah produk
komersial yang tersedia.
Besarnya bobot diperoleh dari hasil diskusi antara semua anggota tim
perancangan.
Di bawah ini gambar mesin pengodol kapuk yang sudah ada (sebagai datum)
di desa Karaban, Pati :
Gambar 3.8 Lubang Masuk Kapuk
31
Gambar 3.9 Rotor Pengodol
Gambar 3.10 Blower
Mengacu pada pemilihan konsep model datum, (Hurts, KS (2005) : 62), Tabel di
bawah ini adalah hasil survei yang dilakukan terhadap UKM Jaya Mulya milik
Bapak Supomo.
32
Tabel 3.1 Pemilihan Konsep Model Datum
Kriteria Bobot
Konsep
Alternatif
I
Alternatif
II
Mesin
Lama
1 Kualitas 10 + +
2 Kapasitas 9 - - D
3 Konstruksi 8 + + A
4 Daya 7 + + T
5 Biaya 6 + + U
6 Pengoperasian 5 - S M
Jumlah + 4 4
Jumlah S 1
Jumlah - 2 1
Jumlah Total 2 3
Nilai Akhir 17 22
Keterangan :
Nilai (+), (S) dan (-) diberikan ke masing-masing alternatif desain yang
dibandingkan dengan datum (mesin yang sudah ada)
Nilai (+) : Konsep yang diniai lebih baik dibandingkan konsep datum
Nilai (S) : Konsep yang dinilai sama dengan konsep datum nilainya (0)
Nilai (-) : Konsep yang dinilai lebih buruk dibandingkan konsep datum
Nilai Akhir = (Bobot x Nilai) Nilai (+) dan Nilai (-)
Nilai Akhir Alternatif I
= ( 10 – 9 + 8 + 7 + 6 – 5 )
= ( 17 )
Nilai Akhir Alternatif II
= ( 10 – 9 + 8 + 7 + 6 )
= ( 22 )
Nilai akhir untuk alternatif desain II lebih besar yaitu 22, sedang untuk alternatif
desain I nilai akhirnya hanya 17.
33
Dari hasil penilaian-penilaian di atas yaitu berdasarkan kelebihan dan
kekurangan masing-masing alternatif atau dengan metode pemilihan konsep
model datum ternyata konsep terbaik yaitu alternatif II, sehingga alternatif II yang
dipakai sebagai desain perancangan mesin pengodol kapuk.
34
BAB IV
PERHITUNGAN DAN PEMILIHAN BAHAN
Setelah tahap perumusan masalah dan pertimbangan desain, tahap
berikutnya adalah pemecahan masalah, baik secara praktek maupun secara teoritis
dengan menerapkan rumus-rumus perhitungan. Perhitungan yang dilakukan
adalah perhitungan gaya yang bekerja pada komponen-komponen utama mesin
pengodol biji kapuk. Dari hasil perhitungan ini maka dimensi ukuran serta jenis
bahan yang akan digunakan dapat ditentukan secara tepat dan akurat. Untuk
pemilihan bahan selain dari hasil perhitungan gaya yang bekerja dapat juga
ditentukan berdasarkan fungsi, pembebanan yang terjadi, serta sifat-sifat fisik
bahan yang dipilih dari masing-masing komponen yang akan digunakan pada
pembuatan mesin ini.
4.1 Proses Pengodolan Kapuk Randu
Proses pengodolan kapuk randu merupakan dasar untuk merancang alat
pengodol kapuk randu. Mesin pengodol biji kapuk randu memiliki dua fungsi
yaitu sebagai pengodol antara biji dan kapuknya, dan sebagai penghalus/
pencampur. Ada juga yang menyebutnya sebagai mesin molen.
Prinsip kerja mesin pengodol biji kapuk adalah dengan menggunakan
metode rotari rotor dengan jumlah 14 batang sebagai pengodol (pengurai).
Dengan demikian rotor membutuhkan torsi pemutar. Besarnya torsi dapat dihitung
dengan persamaan (1) sebagai berikut :
Dari lampiran 2 :
Fgk = 0,06754 (N)
R = 0,1275 (m)
Maka, Tr = Fgk.R
Tr = 0,06754 x 0,1275
= 8,6114 x 10-3 (Nm)
Jadi, Torsi batang rotor untuk pengodol adalah 8,6114 x 10-3 (Nm)
35
4.2 Pendekatan Perhitungan Daya Rotor
Pendekatan teoritik perhitungan daya rotor menggunakan persamaan (2)
dan (3) sebagai berikut :
Tr = 8,6114 x 10-3 (Nm)
n = 1400 (rpm)
x = 14
maka ω dan Pr adalah sebagai berikut:ω = 260ω = . .ω =ω = 146,53 (rad/s)Pr = x. Tr. ωPr = 14. 8,6114 x 10-3. 146,53
= 17,67 (Watt)≈ 18 (Watt)
Jadi, daya yang diperlukan untuk menggerakkan 14 batang rotor adalah 18 (Watt).
4.3 Pendekatan Perhitungan Luas, Gaya, dan Torsi Blower
Blower penghisap adalah bagian utama yang berfungsi untuk menghisap
kapuk agar masuk ke dalam mesin agar terjadi proses pemisahan. Disini blower
berada dalam satu poros dengan rotor pengodol sehingga putaran blower dan rotor
pengodol sama.
4.3.1 Luas Blower
Rumus untuk mencari luas blower (Hukum Bernouli yang di terapkan untuk
pesawat terbang) menggunakan persamaan (4), (5), (6), dan (7) sebagai berikut :
F1 = F2 = 500 (N)
A1 = 180956 (mm2)
z = 6
Maka P2 dan A2
P1 = P2
P1 =
36
P1 =
P1 = P2 = 0,002763 (N/mm2)
A2 = .A2 = , .A2 = ,A2 = 29617,566 (mm2) ≈ 30000 (mm2)
Jadi luas penampang blower adalah sebagai berikut (sesuai dengan kebutuhan
konstruksi) :
a = 200 (mm)
b = 150 (mm)
4.3.2 Gaya Blower
Gaya blower terjadi karena blade menggeser udara, maka dapat
menyebutnya gaya geser udara pada blower. Menggunakan persamaan (8) sebagai
berikut :
Dari lampiran 3:
Fgu = 1,848 (N)
Rb = 0,15 (m)
Maka Tb = Fgu.Rb
Tb = 1,848 x 0.15
Tb = 0,2772 (Nm)
Jadi, Torsi blower untuk menggeser udara adalah 0,2772 (Nm).
4.3.3 Daya Blower
Pendekatan teoritik perhitungan daya blower menggunakan persamaan (9)
dan (10) sebagai berikut :
Tb = 0,2772 (Nm)
n = 1400 (rpm)
z = 6
Maka ω dan Pb sebagai berikut:
37
ω =
ω = 2. .140060=ω = 146,53 (rad/s)
Pb = x.Tb. ω= 6 . 0,2772 . 146,53
= 243,708 (Watt) ≈ 244 (Watt)
Jadi, daya yang diperlukan untuk menggerakkan blower adalah 244 (Watt)
4.4 Daya Total
Daya total adalah daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan batang rotor
dan blower pada motor listrik. Perhitungan daya total menggunakan persamaan
(11) sebagai berikut :
Pr = 18 (Watt)
Pb = 244 (Watt)
Pt = Pr + Pb
= 18 + 244
= 262 (Watt)
Jadi, daya total yang dibutuhkan untuk menggerakkan rangkaian mesin ini adalah
262 (Watt), sehingga mengunakan motor listrik ½ HP (373 Watt).
4.5 Tranmisi Daya Menggunakan V-Belt
Transmisi sabuk-V merupakan komponen mesin yang yang berfungsi untuk
meneruskan daya dari poros keporos lainnya, melalui puli yang kemudian
diteruskan oleh belt dengan putaran pada kecepatan yang sama ataupun pada
kecepatan yang berbeda :
a. Kecepatan Linier Sabuk-V menggunakan persamaan (12) sebagai berikut :
n = 1400 (rpm)
D = 75 (mm)
Maka, Vb =. .
38
=. .
= 5,498 (m/s)
Jadi, kecepatan linier sabuk-V adalah 5,498 (m/s)
Perhitungan penampang Sabuk sebagai berikut :
( Sumber : Sularso, 2008 : 164 )
Gambar 4.1 Penampang Sabuk-V Tipe A
Mencari x :
Sudut Puli = 400
tan ( . 40o) =
x = tan 20˚ . 9
= 3,276 (mm)
Mencari lebar sabuk terpendek pada sabuk penampang V :
Y = 12,5 – (2 . x)
= 12,5 – (2 . 3,276)
= 5,948 (mm)
Keterangan :
Y = Lebar sabuk terpendek (mm)
Luas penampang sabuk = luas trapesium :
Z = 12,5 (mm)
Y = 5,948 (mm)
Maka A = t=
, ,.9
39
= 83,016 (mm2)
Jadi, luas penampang sabuk-V adalah 83,016 (mm2).
b. Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (Tt1) menggunakan persamaan
(13) sebagai berikut :
σt = 2,8 (N/mm2)
As = 83,016 (mm2)
Maka Tt1 =σt. As
Tt1 = 2,8 (N/mm2) x 83,016 (mm2)
Tt1 = 232,445 (N)
Jadi, gaya maksimum untuk sabuk sisi kencang 232,445 (N).
c. Penambahan gaya akibat gaya sentrifugal (Tc) menggunakan persamaan
(14) sebagai berikut:
mm = 0,106 (Kg/m)
Vb = 5,498 (m/s)
Maka Tc = m . VbTc = 0,106 (Kg/m) . 5,4982 (m /s )
= 3,204 (N)
Jadi, besarnya penambahan gaya akibat gaya sentrifugal adalah 3,204 (N).
d. Gaya sabuk sisi kencang (T1) menggunakan persamaan (15) sebagai
berikut:
Tt1 = 232,445 (N)
Tc = 3,204 (N)
Maka T1 = Tt1 - Tc
T1 = 232,445 (N) – 3,204 (N)
T1 = 229,241 (N)
Jadi, besarnya gaya sabuk sisi kencang adalah 229,241 (N).
e. Sudut kontak antara puli dan sabuk ( θ ) menggunakan persamaan (16)
sebagai berikut :
r1 = .d1 = 37,5 (mm)
40
r2 = .d2 = 37,5 (mm)
C = 360 (mm)
Maka Sinδ =Sudut δ = 0˚ karena r1 = r2 = 37,5 ( mm )
θ1 = (180o + 2δ) 180 ( rad )
θ1 = (180o + 2.0) ( rad )
= π ( rad ) ≈ θ1 = θ2 karena sudut α = 0˚
Jadi, sudut kontak antara puli dan sabuk adalah π (rad).
f. Gaya sabuk pada sisi kendor (T2) menggunakan persamaan (17) sebagai
berikut :
T1 = 229,241 (N)
ɵ = 3,14 (rad)
μ = 0,30
Maka T2 sebagai berikut:
2,3 log [ ]=.
2,3 log [ ]=, . ,
2,3 log [ ]= 2,754
log [ ]= 1,1974 → = 15,754
T = ,= ,,
T2 = 14, 551 (N)
Jadi, besarnya gaya sabuk pada sisi kendor adalah 14, 551 (N).
β = x sudut puli
= x 40 (o)
= 20 (o)
41
g. Gaya total pada sisi kendor (Tt2) menggunakan persamaan (18) sebagai
berikut:
T2 = 14, 551 (N)
Tc = 3,204 (N)
Maka Tt2 = T2 + Tc
Tt2 = 14, 551 (N) + 3,204 (N)
Tt2 = 17, 755 (N)
Jadi, besarnya gaya total sisi kendor adalah 17, 755 (N).
h. Panjang sabuk menggunakan persamaan (19) sebagai berikut :
d1 = 75 (mm)
d2 = 75 (mm)
C = 360 (mm)
Maka L = (d + d ) + 2C + ( )L = + (75 + 75) + 2.360 + ( ).L = π (75) + 720 + ( )L = 955,62 (mm)
Karena panjang sabuk minimal 955,62 mm tidak ada di standar panjang
sabuk, maka digunakan sabuk standar dengan panjang yang paling
mendekati yaitu 1016 mm.
Sabuk standar dengan panjang 1016 mm adalah sabuk tipe A 3V 400.
i. Menghitung jumlah sabuk menggunakan persamaan (20) sebagai berikut :
1 HP = 746 (Watt)
P = .HP = 373 (Watt)
Maka Pt dan ns sebagai berikut:
Pt = (T1 – T2)Vb
= (229,241 - 14, 551) 5,498
= 1180, 366 (Watt)
ns =
42
= 1180,366ns = 0,316 ≈ 1
Jadi, jumlah sabuk yang digunakan adalah 1
j. Menghitung torsi atau momen puntir yang diteruskan menggunakan
persamaan (21) sebagai berikut :
P = 373 (Watt)
n = 1400 (rpm)
Maka T = = .=
.. , .= 2545,496 (Nmm)
Jadi, torsi yang diteruskan dari motor listrik adalah 2545,496 (Nmm).
4.6 Poros dengan Beban Puntir dan Lentur
Berikut perhitungan daya rencana menggunakan persamaan (22) sebagai
berikut :
fc = 1(karena daya yang diperlukan adalah maksimum)
P = 373 (Watt)
Maka Pd = fc .P
Pd = 1 .373 (Watt)
Pd = 373 (Watt)
Pada poros pejal untuk penampang bulat, maka tegangan geser ijinnya
menggunakan persamaan (23) sebagai berikut :
Bahan poros S30Cσt = 480 (N/mm2)
Sf1 = 6
Sf2 = 2
Maka τg ijin = .
43
= ( / ).= 40 (N/mm2)
Untuk menentukan momen lentur/ bengkok (M) menggunakan persamaan
(24) dan (25) sebagai berikut :
T1 = 229,241 (N)
T2 = 89,373 (N)
W = 4 (N)
L = 60 (mm)
Maka WT dan M sebagai berikut:
WT = T1 + T2 + W
WT = 229,241 (N) + 89,373 (N) + 4 (N)
WT = 322,614 (N)
M = WT x L
M = 322,614 (N) x 60 (mm)
M = 19356,84 (Nmm)
Untuk menentukan poros dengan beban puntir dan beban lentur,
menggunakan persamaan (27) sebagai berikut :
g ijin = 40 (N/mm2)
Km = 1,5 (karena poros berputar dengan pembebanan momen lentur
tetap)
M = 19356,84 (Nmm)
Kt = 1,5 (karena ada tumbukan)
T = 2545,496 (Nmm)
Maka ds = ( (5,1 / g ijin ) (KmM) + (Kt T) ) 1/3
= ( (5,1/40 (N/mm2) (1,5.19356,84 ) + (1,5.2545,496 )2) 1/3
= (0,1275 (29285,241)) 1/3
= 15,514 (mm) ≈ 20 (mm)
Direncanakan diameter poros d = 20 (mm) dikarenakan diameter bantalan
yang direncanakan d = 20 (mm).
44
4.7 Perhitungan Panjang Pasak
Karena bahan poros dan pasak sama maka menggunakan persamaan (30)
sebagai berikut :
d = 20 (mm)
Maka ℓ = 1,571.d
= 1,571.20
= 31,42 (mm) ≈ 32 (mm)
Karena diameter poros 20 mm tidak ada di dalam tabel 4.1, maka tebal dan
lebar pasak diambil diameter maksimum adalah 22 mm dengan alasan lebih aman
untuk dipakai. Maka lebar pasak = 8 mm dan tebal pasak = 7 mm.
Tabel 4.1 Tebal dan Lebar Pasak
(Sumber : Khurmi, 2005 : 472)
4.8 Perhitungan Bantalan (Bearing)
Perhitungan bantalan sebagai berikut:
Fa = 282 (N)
Wp = 2,943 (N)
Wb = 1,962 (N)
Ws = 39,24 (N)
Tt1 = 232,445 (N
Tt2 = 92,577 (N)
45
n = 1400 rpm
Maka menentukan seri bantalan, dan umur bantalan sebagai berikut:
∑MA = 0
-BV . 880 - (Wp + Tt1 + Tt2). 60 + Wb . 90 + Ws . 530 – Fa . 200 = 0
-BV . 880 - (2,943+232,445 +92,577).60 + 1,962.90 + 39,24.530 – 282. 200 = 0
-BV . 880-19677,9+176,58+20797,2-56400=0
-BV . 880 – 55104,12 = 0
60 (mm) 90 (mm) 440 (mm) 350 (mm)
60 (mm) 90 (mm) 440 (mm) 350 (mm)
200
Gambar 4.2 FBD Poros
WbFa
200(mm)
Av Bv
Gambar 4.3 Gaya Yang Bekerja Pada Poros
WpWb
Fa
46
BV =55104,12
= -62,618 (N)
∑MB = 0
-AV .880 + (Wp + Tt1 + Tt2) . 930 + Wb . 780 + Ws . 350 + Fa . 790 = 0
-AV .880 + (2,943+232,445 +92,577).930 + 1,962.780+39,24.350
-282.790 = 0
AV. 880 + 305007,45+1530,36+13734 +222780 =0
AV . 880 + = 0
AV =,
AV = -617,1 [N]
Menentukan seri bantalan sebagai berikut:
Fr = Av = 617,1 (N)
Fa= 282 (N)
n = 1400 (rpm)
d poros = 20 (mm)
Untuk bantalan FAG deep groove ball bearings sebagai berikut:
= , = 0,457 karena nilai ≤ 0,8maka, rumus yang digunakan
adalah:
Po = Fr
47
fn =
fn =
= 0,288
Karena mekanisme ini termasuk “High Capacity Blowers” dengan kondisi
beban aksial, dan berat rotor maka fL = 4 . . .5. Diambil fL = 4 , memerlukan nilai
C dengan rumus :
fL = . fn
C = fL.
C = 4 ., ( ),
C = 8570,83 N
= 8,57 kN
Jadi C yang digunakan 9,3 (kN) (katalog)
Bantalan yang digunakan adalah :
- Seri = FAG 6004.C3
- d = 20 (mm)
- D = 42 (mm)
- B = 12 (mm)
Menentukan nilai fL baru :
C = fL.
9300 = fL.,,
fLbaru = 4,34
Lh = 500 . fLp
= 500 . (4,34)3
= 40873,252 (Jam)
48
4.9 Perhitungan Body
Diketahui : R = 1 (mm)
α = 90o
t = 0,8 (mm)
R = 1 < 2t
= 1 < 1,6 (mm), maka k = 0,33.t
A = (R + k)
= (1 + 0,33.0,8). , .
= 1,98 ≈ 2 (mm)
Rumus bentangan : Ln = (ln – t – R) + ½ A (untuk 1x daerah bending)
Ln+1 = (ln+1 – 2t – 2R) + A (untuk 2x daerah bending)
B = L1 + L2 + ……+ Ln
Perhitungan Bentangan Komponen Berbahan Pelat ST 37, antara lain :
4.9.1 Blade (13)
Gambar 4.4 Bentangan Blade
49
L1 = (l1 – t – R) + ½.A = (10 – 0,8 – 1) + ½.2 = 9,2 (mm)
L2 = (l2 – 2t – 2R) + A = (200 – 1,6 – 2) + 2 = 198,4 (mm)
B1 = L1 + L2 = 207,6 (mm)
B2 = L3 = 150 (mm)
t = 0,8 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat blade adalah 207,6 x 150 x 0,8
(mm)
4.9.2 Body Masuk (2.1)
L4 = L6 = L9 = (l4 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)
L5 = (l5 – 2t – 2R) + A = (598 – 1,6 – 2) + 2 = 596,4 (mm)
L7 = 299 (mm)
L8 = 398 (mm)
B4 = L4 + L5 + L6 = 29,2 + 596,4 + 29,2 = 654,8 (mm)
Gambar 4.5 Bentangan Body Masuk
50
B5 = L7 + L8 + L9 = 299 + 398 + 29,2 = 726,2 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat body masuk adalah 654,8 x
726,2 x 0,8 (mm).
4.9.3 Body Blower (7.1)
B6 = L10 = 170 (mm)
L11 = L13 = (l11- t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½.2 = 9,2 (mm)
l12 = 3,14 . 480 . = 1201,6 (mm)
L12 = (l12 – 2t – 2R) + A = (1201,6 + 1,6 + 2) + 2 = 1200 (mm)
B7 = L11 + L12 + L13 = 9,2 + 1200 + 9,2 = 1218,2 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat body blower adalah 1218,2 x
170 x 0,8 (mm).
Gambar 4.6 Bentangan Body Blower
51
4.9.4 Body Keluar (3.1)
L14 = L16 = L19 = (l14 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)
L15 = (l15 – 2t – 2R) + A = (598 – 1,6 – 2) + 2 = 596,4 (mm)
L17 = 299 (mm)
L18 = 398 (mm)
B8 = L14 + L15 + L16 = 29,2 + 596,4 + 29,2 = 654,8 (mm)
B9 = L17 + L18 + L19 = 299 + 398 + 29,2 = 726,2 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat body keluar adalah 726,2 x
654,8 x 0,8 (mm).
Gambar 4.7 Bentangan Body Keluar
52
4.9.5 Tutup Body (9)
B10 = L20 = 700 (mm)
L21 = L23 = (l21 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)
L22 = (l22 – 2t – 2R) + A = (467,9 – 1,6 – 2) + 2 = 466,3 (mm)
B11 = L21 + L22 + L23 = 29,2 + 466,3 + 29,2 = 524,7 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat tutup body adalah 700 x 524,7
x 0,8 (mm).
Gambar 4.8 Bentangan Tutup Body
52
4.9.5 Tutup Body (9)
B10 = L20 = 700 (mm)
L21 = L23 = (l21 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)
L22 = (l22 – 2t – 2R) + A = (467,9 – 1,6 – 2) + 2 = 466,3 (mm)
B11 = L21 + L22 + L23 = 29,2 + 466,3 + 29,2 = 524,7 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat tutup body adalah 700 x 524,7
x 0,8 (mm).
Gambar 4.8 Bentangan Tutup Body
52
4.9.5 Tutup Body (9)
B10 = L20 = 700 (mm)
L21 = L23 = (l21 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)
L22 = (l22 – 2t – 2R) + A = (467,9 – 1,6 – 2) + 2 = 466,3 (mm)
B11 = L21 + L22 + L23 = 29,2 + 466,3 + 29,2 = 524,7 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat tutup body adalah 700 x 524,7
x 0,8 (mm).
Gambar 4.8 Bentangan Tutup Body
53
4.9.6 Body Utama (1)
B12 = L24 = 700 (mm)
L25 = (l25 – t – R) + ½ A = (298 – 0,8 – 1) + ½.2 = 297,2 (mm)
L26 = (l26 – 2t 2R) + A = (598 – 1,6 – 2) + 2 = 596,4 (mm)
L27 = (l27 – t – R) + ½ A = (398 – 0,8 – 1) + ½.2 = 397,2 (mm)
B13 = L25 + L26 + L27 = 297,2 + 596,4 + 397,2 = 1290,8 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat body utama adalah 1290,8 x
700 x 0,8 (mm).
Gambar 4.9 Bentangan Body Utama
54
4.9.7 Blower (7.3)
L28 = L30 = (l28 – t – R) + ½ A = (21 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 20,2 (mm)
L29 = (l29 – 2t – 2R) + A = (166 – 1,6 – 2) + 2 = 164,4 (mm)
B14 = L31 = 575,93 (mm)
B15 = L28 + L29 + L30 = 20,2 + 164,4 + 20,2 = 204,8 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat blower adalah 575,93 x 204,8
x 0,8 (mm).
Gambar 4.10 Bentangan Blower
55
4.9.8 Blower (7.5)
L32 = L34 = (l32 – t –R) + ½ A = (21 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 20,2 (mm)
L33 = (l33 – 2t – 2R) + A = (166 – 1,6 – 2) + 2 = 164,4 (mm)
B16 = L35 = 47,1 (mm)
B17 = L32 + L33 + L34 = 20,2 + 164,4 + 20,2 = 204,8 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat blower adalah 204,8 x 47,1 x
0,8 (mm).
Gambar 4.11 Bentangan Blower
56
4.9.9 Sliding Pintu (Samping) (5.1)
L36 = (l36 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + 2 = 9,2 (mm)
L37 = (l37 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)
L38 = (l38 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)
B18 = L39 = 340 (mm)
B19 = L36 + L37 + L38 = 9,2 + 6,8 + 21,2 = 37,2 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat sliding pintu (samping) adalah
340 x 37,2 x 0,8 (mm).
4.9.10 Sliding Pintu (Bawah) (5.2)
L40 = (l40 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½. 2 = 9,2 (mm)
L41 = (l41 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)
L42 = (l42 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)
Gambar 4.12 Bentangan Sliding Pintu (Samping)
Gambar 4.13 Bentangan Sliding Pintu (Bawah)
56
4.9.9 Sliding Pintu (Samping) (5.1)
L36 = (l36 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + 2 = 9,2 (mm)
L37 = (l37 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)
L38 = (l38 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)
B18 = L39 = 340 (mm)
B19 = L36 + L37 + L38 = 9,2 + 6,8 + 21,2 = 37,2 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat sliding pintu (samping) adalah
340 x 37,2 x 0,8 (mm).
4.9.10 Sliding Pintu (Bawah) (5.2)
L40 = (l40 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½. 2 = 9,2 (mm)
L41 = (l41 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)
L42 = (l42 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)
Gambar 4.12 Bentangan Sliding Pintu (Samping)
Gambar 4.13 Bentangan Sliding Pintu (Bawah)
56
4.9.9 Sliding Pintu (Samping) (5.1)
L36 = (l36 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + 2 = 9,2 (mm)
L37 = (l37 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)
L38 = (l38 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)
B18 = L39 = 340 (mm)
B19 = L36 + L37 + L38 = 9,2 + 6,8 + 21,2 = 37,2 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat sliding pintu (samping) adalah
340 x 37,2 x 0,8 (mm).
4.9.10 Sliding Pintu (Bawah) (5.2)
L40 = (l40 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½. 2 = 9,2 (mm)
L41 = (l41 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)
L42 = (l42 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)
Gambar 4.12 Bentangan Sliding Pintu (Samping)
Gambar 4.13 Bentangan Sliding Pintu (Bawah)
57
B20 = L43 = 270 (mm)
B21 = L40 + L41 + L42 = 9,2 + 6,8 + 21,2 = 37,2 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat sliding pintu (bawah) adalah
270 x 37,2 x 0,8 (mm).
4.9.11 Handle Pintu (6.2)
L44 = L48 = (l44 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 9,2 (mm)
L45 = L47 = (l45 – 2t – 2R) + A = (20 – 1,6 – 2) + 2 = 18,4 (mm)
L46 = (l46 – t – R) + ½ A = (70 – 1,6 – 2) + 2 = 68,4 (mm)
B22 = L49 = 20 (mm)
B23 = L44 + L45 + L46 + L47 + L48 = 9,2 + 18,4 + 68,4 + 18,4 + 9,2
= 123,6 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat handle pintu adalah 123,6 x 20
x 0,8 (mm).
4.9.12 Hooper (4.1)
L50 = L52 = (l50 – t – R) + ½ A = (180 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 179,2 (mm)
L51 = (l51 – 2t – 2R) + A = (250 – 1,6 – 2) + ½ .2 = 248,4 (mm)
L53 = (l53 – t – R) + ½ A = (60 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 59,2 (mm)
L54 = (l54 – t – R) + ½ A = (38 – 0,8 – 1) + ½ /2 = 37,2 (mm)
Gambar 4.14 Bentangan Handle Pintu
Gambar 4.15 Hooper
58
B24 = L50 + L51 + L52 = 179,2 + 248,4 + 179,2 = 606,8 (mm)
B25 = L53 + L54 = 59,2 + 37,2 = 96,4 (mm)
Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat hooper adalah 606,8 x 96,4 x
0,8 (mm).
59
BAB V
PROSES PENGERJAAN
DAN PERHITUNGAN BIAYA
Mesin Pengodol Kapuk terdiri atas komponen utama berupa poros pengodol
dan kipas pengangkat kapuk, serta beberapa komponen tambahan yang diperlukan
sesuai rancangan desain dan fungsi mesin yang diperlukan. Pemilihan material
dan dimensi bahan sangat berpengaruh terhadap kegunaan dan fungsi mesin yang
akan dibuat.
5.1 Proses Pengerjaan
Dalam proses pengerjaan mesin pengodol kapuk ini, terdapat spesifikasi
bahan dan dimensi komponen–komponen yang digunakan sebagai berikut :
Tabel 5.1 Daftar Komponen Mesin Pengodol Kapuk
No.
Nama
Komponen
(nomor)
Bahan
KomponenJumlah Ukuran
1. Rangka (10) Besi Siku 2 Buah 4 x 4 (mm), p = 1200(mm)
2. Poros (11) S 30C 1 Buah ∅ 20 x 1300 (mm)
3. Body (1) Pelat ST 37 2 Lembar 2438 x 1219 (mm)t = 0,8 (mm)
4. Blower (13) Pelat ST 37 6 Buah 250 x 150(mm)t = 0,8(mm)
5. Batang Rotor (14) Stainless Steel 1 Buah ∅ dalam = 6 (mm), ∅ luar = 8(mm), p = 170 (mm)
6. Filter (6) Galvanis 1 Buah ∅ 48 (mm), p = 700 (mm)
7. Pulley (16) Alumunium 2 Buah ∅ 75 (mm)
8. V-belt (17) - 1 Buah 37 inch
9. Motor Listrik (15) - 1 Buah 0,5 HP, 1400 rpm
10. Roda Karet (10) - 4 Buah ∅ 75 (mm)
11. Bearing (11) - 2 Buah NKN P204
60
5.1.1 Pembuatan Komponen Mesin Pengodol Kapuk
Tabel 5.2 Pembuatan Komponen Mesin Pengodol Kapuk
No. Komponen Pengerjaan Waktu Mesin
1. Rangka
- Pemotongan
- Pengelasan
- Pelubangan
- Penggerindaan
- Pengamplasan
- Pengecatan
20 menit
60 menit
40 menit
20 menit
50 menit
10 menit
Mesin Gergaji
Las Listrik, Palu
Gerinda Tangan
Bor Tangan
Dempul, Amplas
Spray Gun
2. Body
- Pemotongan
- Pembentukan
- Pengelasan
- Pelubangan
- Rivet
- Pengamplasan
- Pengecatan
60 menit
40 menit
15 menit
30 menit
10 menit
60 menit
40 menit
Mesin Potong
Mesin Bending
Las Titik, Palu
Penggores, Kikir
Penggaris, Penitik
Dempul, Amplas
Penggores, Tang Rivet
3. Poros Kipas
- Pembubutan
- Pelubangan
- Penguliran
30 menit
30 menit
40 menit
Mesin Bubut
Mesin Bor, Tap
Pemegang Tap
4. Klem Rotor
- Pemotongan
- Pembentukan
- Pelubangan
30 menit
60 menit
40 menit
Mesin Potong, Penggores
Palu, Penitik
Mesin Bor, Kikir
5. Batang Rotor
- Pemotongan
- Membuat Alur
Pasak
10 menit
30 menit
Mesin Gergaji, Kikir
Mesin Milling
Jangka Sorong
6. Pasak- Pemotongan
- Penggerindaan
10 menit
10 menit
Gergaji & Gerinda Tangan
Jangka sorong
61
5.1.2 Perakitan Mesin Pengodol Kapuk
Perakitan komponen–komponen mesin pengodol kapuk yang dibuat
dijelaskan dengan gambar bagan sebagai berikut :
Gambar 5.1 Bagan Perakitan Mesin Pengodol Kapuk
Rangka
Roda rangka
Bearing
Body
Filter
Poros rotor
Poros blower
Batang rotor
Rumah blower
Tutup blower
Blade blowerV-belt
Motor listrik
Pulley
Tutup body
Mesin
pengodol
kapuk
62
5.2 Perhitungan Biaya
Perhitungan biaya bertujuan untuk mengetahui biaya total yang diperlukan
dalam pembuatan Rancang Bangun Mesin Pengodol Kapuk dengan Kapasitas 10
Kg/jam.
5.2.1 Perhitungan Biaya Bahan Baku
Biaya bahan baku adalah biaya yang diperlukan untuk pengadaan bahan
pembuatan mesin pengodol kapuk, baik komponen standar (bahan jadi) maupun
bukan standar. Untuk komponen standar harganya langsung dapat dicari melalui
tabel harga komponen standar. Sedangkan untuk bahan yang tidak standar harus
ditentukan massa dan ukurannya dahulu, selanjutnya harganya ditentukan
menurut harga tiap satuannya. Komponen non-standar dan harga komponen non-
standar dijelaskan pada tabel di bawah ini :
Tabel 5.3 Harga Bahan Baku Non-Standar
No. Komponen Ukuran Ket Jumlah SatuanHarga/
satuanTotal
1.Dempul
Plastik¼ (Kg) * 3 kaleng Kilogram Rp 10.000,- Rp 30.000,-
2. Amplasp = 250 (mm)
l = 200 (mm)* 5 lembar Meter Rp 2.500,- Rp 12.500,-
3. Cat Hitam ¼ (Kg) * 3 kaleng Kilogram Rp 7.000,- Rp 21.000,-
4. Cat Biru ½ (Kg) * 1 kaleng Kilogram Rp 25.000,- Rp 25.000,-
5. Thinner 0,4 (liter) * 1 botol Liter Rp 7.000,- Rp 7.000,-
6. Sealer ¼ (liter) * 1 botol Liter Rp 22.000,- Rp 22.000,-
7. Klem Rotorp = 100 (mm)
l = 30 (mm)** 14 buah Meter Rp 2.500,- Rp 35.000,-
8.Filter
Galvanis
p = 780 (mm)
d = 480 (mm)** 1 buah Meter Rp 400.000,- Rp 400.000,-
TOTAL Rp 552.500,-(Sumber : TB. Sarana (*), CV. Rante Mas (**) : 2013)
63
Sedangkan untuk komponen standar dan harga komponen standar dijelaskan
pada tabel di bawah ini :
Tabel 5.4 Harga Bahan Baku Standar
No. Komponen Ukuran Ket Jumlah SatuanHarga/
satuanTotal
1. Poros Standar *** 1 Meter Rp 36.000,- Rp 36.000,-
2. Poros Kipas Standar *** 1 Meter Rp 27.500,- Rp 27.500,-
3. Pipa StainlessSteel
Standar *** 1 Meter Rp 39.000,- Rp 39.000,-
4. Pelat ST 37 Standar *** 2 Lembar Rp 210.000,- Rp 420.000,-
5. Besi Siku Standar ***** 2 Meter Rp 120.000,- Rp 240.000,-
6. Roda KaretRRC
Standar *** 4 Set Rp 10.500,- Rp 42.000,-
7. Motor Listrik Standar *** 1 Buah Rp 650.000,- Rp 650.000,-
8. Pulley 3 inch Standar *** 2 Buah Rp 22.500,- Rp 45.000,-
9. Pulley 6 inch Standar *** 1 Buah Rp 65.000,- Rp 30.000,-
10. Pulley 9 inch Standar *** 1 Buah Rp 85.000,- Rp 40.000,-
11. Pasak Standar *** 2 Buah Rp 5.000,- Rp 10.000,-
12. V-belt Standar *** 3 Buah Rp 15.000,- Rp 45.000,-
13. Bearing Standar *** 2 Buah Rp 21.000,- Rp 42.000,-
14. Mur & BautM5
Standar **** 48 Buah Rp 250,- Rp 12.000,-
15. Mur & BautM8
Standar **** 22 Buah Rp 500,- Rp 11.000,-
16. Mur & BautM10
Standar **** 4 Buah Rp 600,- Rp 2.400,-
17. Ring Baut M5 Standar **** 96 Buah Rp 50,- Rp 4.800,-
18. Ring Baut M8 Standar **** 44 Buah Rp 250,- Rp 11.000,-
19. Ring BautM10
Standar **** 8 Buah Rp 250,- Rp 2.000,-
20. Baut Klip Standar **** 8 Buah Rp 2.000,- Rp 12.000,-
21. Rivet Standar **** 14 Buah Rp 200,- Rp 2.800,-
TOTAL Rp 1.724.500,-(Sumber : Sumber Teknik (***), Sumber Rejeki (****), HAN (*****) : 2013)
64
5.2.2 Perhitungan Biaya Pemesinan
Tabel 5.5 Biaya Pemesinan
No. KomponenPemakaian
Mesin
Waktu
PakaiSewa Mesin
Total Biaya
Sewa Mesin
1. Poros- Gergaji
- Milling
10 menit
2 jam
Rp. 15.000,-/jam
Rp. 35.000,-/jam
Rp. 2.500,-
Rp. 70.000,-
2. Poros Kipas
- Gergaji
- Bubut
- Bor (ordinat)
10 menit
6 jam
2 jam
Rp. 15.000,-/jam
Rp. 20.000,-/jam
Rp. 10.000,-/jam
Rp. 2.500,-
Rp. 120.000,-
Rp. 20.000,-
3. Rangka- Gergaji
- Las Listrik
20 menit
1 hari
Rp. 15.000,-/jam
Rp. 75.000,-/hari
Rp. 5.000,-
Rp. 75.000,-
4. Body - Bending 12 jam Rp. 30.000,-/jam Rp. 360.000,-
TOTAL Rp. 655.000,-(Sumber : Projas Jurusan Teknik Mesin Polines : 2013)
Total biaya pembuatan adalah jumlah–jumlah keseuruhan biaya yang
diperlukan untuk pembuatan mesin pengodol kapuk, adapun rincian besarnya
biaya pembuatan mesin, sebagai berikut :
Biaya total bahan baku standar = Rp 1.724.500,-
Biaya total bahan baku non standar = Rp 552.500,-
Biaya pemesinan = Rp 655.000,-
Total = Rp 2.932.000,-
5.2.3 Perhitungan Break Event Point (BEP)
Perhitungan Break Event Point (BEP) berfungsi untuk mengetahui berapa
jumlah produk yang harus dibuat agar mencapai titik impasnya, sehingga modal
untuk pembuatan mesin pengodol ini dapat kembali. Rumus yang digunakan
untuk menghitung BEP yaitu :
65
Menghitung BEP :
BEP =
Keterangan :
BEP = Jumlah produk titik impas (unit)
Fc = Biaya tetap (Rp)
Vc = Biaya variabel (Rp)
P = Harga jual per unit (Rp)
5.2.3.1 Biaya Tetap
Biaya tetap yaitu biaya yang tidak dipengaruhi oleh jumlah produk yang
akan dibuat, yang temasuk biaya tetap adalah :
Biaya pembuatan mesin = Rp 2.932.000,-
Jadi, biaya tetap adalah Rp 2.932.000,-
5.2.3.2 Biaya Variabel
Biaya variabel yaitu biaya yang dipengaruhi oleh jumlah produk yang akan
dibuat. Dalam percobaan produksi selama 1 jam dapat menghasilkan 10 (Kg)
kapuk bersih dan dalam 1 bulan kapasitasnya menjadi 10 x 8 x 26 = 2080
Kg/bulan. Biaya variabel antara lain :
1. Biaya Listrik
Biaya listrik untuk skala rumahan adalah Rp 495,- (kWh-1) (PLN, Januari
2013). Daya motor listrik yang dipakai adalah ½ (HP) = 373 (Watt),
sedangkan daya listrik yang dibutuhkan dalam 1 bulan adalah :
Pemakaian daya (1 bulan) = daya motor listrik x jam kerja sehari x jumlah hari
kerja dalam 1 bulan
= 0,373 (kW) x 8 jam/ hari x 26 hari
= 78,624 (kWh)
Maka, biaya listrik untuk pemakaian mesin per bulan adalah :
Biaya listrik/ bulan = Rp 495 (kWh-1) x 78,624 (kWh) = Rp 39.000,-
Jadi, biaya yang dibebankan tiap Kg kapuk adalah :
Biaya listrik =. ,
= Rp 18,75 (Kg-1)
66
2. Biaya Bahan Baku
Untuk tiap 1 (Kg) kapuk bersih diperlukan 3 (Kg) buah kapuk, sedangkan
harga 1 (Kg) buah kapuk dihargai Rp 4.500,- (Kg-1). Jadi biaya bahan baku
tiap Kg kapuk adalah :
Biaya bahan baku = 3 x Rp 4.500,- (Kg-1) = Rp 13.500,- (Kg-1)
3. Upah Tenaga Produksi
Upah tenaga produksi adalah Rp 2.000.000,- per bulan. Karyawan yang
dibutuhkan untuk pengoperasian mesin pengodol sebanyak 2 orang. Jadi upah
tenaga produksi tiap Kg kapuk adalah :
Upah tenaga produksi =
=. . ,.
= Rp 961,5 (Kg-1) ≈ Rp 1.000,- (Kg-1)
Karena tenaga produksi ada 2 orang, maka upah tenaga produksi menjadi
Rp 1000,- (Kg-1) x 2 = Rp 2.000,- (Kg-1)
Total biaya variabel = biaya listrik + biaya bahan baku + upah tenaga produksi
= Rp 18,75(Kg-1) + Rp 13.500,-(Kg-1) + Rp 2.000,- (Kg-1)
= Rp 15.518,75 (Kg-1) ≈ Rp 15.600,- (Kg-1)
5.2.3.3 Break Event Point
Harga jual kapuk bersih direncanakan Rp 17.000,- per Kg. Perhitungan
BEP untuk mesin pengodol kapuk adalah sebagai berikut :
BEP =
=. .. / . /
= 2094 (Kg)
Maka waktu untuk mencapai BEP adalah :
=
= = 26 hari kerja
67
Jadi, modal untuk membuat mesin pengodol kapuk dapat kembali setelah
mencapai produksi selama 26 hari (1 bulan termasuk hari libur). Titik impas
dalam rupiah adalah = BEP (unit) x harga jual kapuk per Kg
= 2094 (Kg) x Rp. 17.000,- (Kg-1)
= Rp. 35.598.000,-
Grafik BEP dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 5.2 Grafik BEP Mesin Pengodol Kapuk
67
Jadi, modal untuk membuat mesin pengodol kapuk dapat kembali setelah
mencapai produksi selama 26 hari (1 bulan termasuk hari libur). Titik impas
dalam rupiah adalah = BEP (unit) x harga jual kapuk per Kg
= 2094 (Kg) x Rp. 17.000,- (Kg-1)
= Rp. 35.598.000,-
Grafik BEP dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 5.2 Grafik BEP Mesin Pengodol Kapuk
67
Jadi, modal untuk membuat mesin pengodol kapuk dapat kembali setelah
mencapai produksi selama 26 hari (1 bulan termasuk hari libur). Titik impas
dalam rupiah adalah = BEP (unit) x harga jual kapuk per Kg
= 2094 (Kg) x Rp. 17.000,- (Kg-1)
= Rp. 35.598.000,-
Grafik BEP dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 5.2 Grafik BEP Mesin Pengodol Kapuk
68
BAB VI
PENGUJIAN DAN ANALISA6.1 Pengujian Mesin
Pengujian mesin ini dilakukan untuk mendapatkan hasil dari rancang bangun
mesin pengodol kapuk dan juga untuk mengetahui kecocokan antara hasil
perhitungan dengan hasil di lapangan.
6.2 Tujuan Pengujian
Tujuan dilakukannya pengujian terhadap mesin pengodol kapuk ini :
(1) Menghitung kapasitas/ output kapuk maksimal yang dapat dicapai
mesin.
(2) Mendapatkan kebersihan/ kualitas kapuk urai.
6.3 Bentuk Pengujian
Ada 2 pengujian yang akan dilakukan pada mesin pengodol kapuk ini yaitu:
(1) Pengujian kapasitas/ output kapuk uraian.
(2) Pengujian kebersihan/ kualitas kapuk uraian.
6.4 Pengujian Kapasitas/ Output Kapuk Uraian
Pengujian yang dilakukan pada kapasitas mesin adalah menguji
output/keluaran hasil pengodolan yang paling banyak dan stabil keluarannya.
Pengujian ini dilakukan dengan cara mengubah putaran poros melalui
penggantian pulley, baik pulley motor listrik maupun poros pengodol.
Perbandingan kecepatan putaran yang digunakan adalah 1:1, 3:2 (dipercepat), 3:4
(diperlambat) dan 1:2 (diperlambat) untuk mencari hasil terbaik.
69
Tabel 6.1 Hasil Pengujian Kapasitas Mesin
Putaran(rpm)
Output
Kapuk(Kg)
Waktu Uji(menit)
Jumlahbiji/Kg
7001
1,21,2
10354
10501,21,41,5
10364
14001,51,61,7
10657
21001,41,21,4
10758
NB : Pengujian tanpa proses pengeringan
Kestabilan putaran mesin menentukan kapasitas mesin yang dihasilkan.
Daya yang diperlukan untuk tiap kecepatan juga berbeda-beda. Rata-rata kapasitas
mesin sesuai hasil uji di atas pada kecepatan 700, 1050, 1400 dan 2100 (rpm)
adalah secara berturut-turut 1,1 (Kg); 1,3 (Kg); 1,6 (Kg); dan 1,3 (Kg). Maka
kapasitas tertinggi terdapat pada kecepatan 1400 (rpm), yang ditunjukkan pada
grafik sebagai berikut : .
Gambar 6.1 Grafik Hasil Pengujian Kapasitas Mesin
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
700 1050 1400 2100
kg
rpm
Hasil Pengujian Kapasitas Mesin
pengujian 1
pengujian 2
pengujian 3
70
Analisa berdasarkan grafik hasil pengujian kapasitas mesin adalah sebagai
berikut :
Kecepatan 700 (rpm) : kapasitas mesin pada percobaan pertama adalah 1 (Kg),
selanjutnya pada percobaan kedua dan ketiga meningkat menjadi 1,2 (Kg).
Rata-rata kapasitas mesinnya adalah 1,1 (Kg).
Kecepatan 1050 (rpm) : kapasitas mesin pada percobaan pertama adalah 1,2
(Kg), pada percobaan kedua adalah 1,4 (Kg) dan percobaan ketiga adalah 1,5
(Kg). Rata-rata kapasitas mesinnya adalah 1,3 (Kg).
Kecepatan 1400 (rpm) : Kapasitas mesin pada percobaan pertama, kedua dan
ketiga adalah 1,5 (Kg); 1,6 (Kg); 1,7 (Kg). Rata-rata kapasitas mesin adalah
1,6 (Kg). Kinerja mesin mengalami peningkatan kapasitas dibandingkan
dengan kecepatan 700 dan 1050 (rpm).
Kecepatan 2100 (rpm) : Kapasitas mesin pada percobaan pertama, kedua dan
ketiga adalah 1,4 (Kg); 1,2 (Kg) dan 1,4 (Kg). Rata-rata kapasitas mesin
adalah 1,3 (Kg). Hasil ini menunjukkan penurunan dibandingkan dengan
kecepatan 1400 (rpm), ini disebabkan daya yang diperlukan pada kecepatan
2100 (rpm) melebihi daya yang direncanakan (373 Watt) yaitu sebagai
berikut:
Torsi rotor (Tr) = 0,121 (Nm)
Torsi blower (Tb) = 1,663 (Nm)
Torsi total (Tt) = 1,784 (Nm)
Putaran (n) = 2100 (rpm)
Kecepatan sudut () =. . = . .
= 219,912 (rad/s)
Daya (P) = Tt x
= 1,784 Nm x 219,912 (rad/s)
= 392,323 (Watt)
71
6.5 Pengujian Kebersihan/ Kualitas Kapuk Uraian
Gambar 6.2 Kapuk Sebelum Proses Pengodolan
Kapuk sebelum proses pengodolan masih terdapat banyak biji. Tekstur
kapuk masih menggumpal.
Gambar 6.3 Kapuk Sesudah Proses Pengodolan
Kapuk yang sudah diodol bersih dari biji dan teksturnya berubah menjadi
mengembang dan berupa serat-serat halus.
72
Gambar 6.4 Sampel Kapuk Hasil Putaran 700 (rpm)
Pada kecepatan 700 (rpm) ini kapuk diurai dengan kecepatan rendah
sehingga proses penguraian kapuk dari bijinya relatif lama. Hasilnya walaupun
sudah bersih namun tekstur kapuk belum halus dan sedikit menggumpal. Biji yang
terdapat pada kapuk ini selama 3 kali pengujian berturut-turut adalah 3, 5 dan 4
(biji/Kg).
Gambar 6.5 Sampel Kapuk Hasil Putaran 1050 (rpm)
Pada kecepatan 1050 (rpm) ini hasil kapuk yang diodol lebih halus dari
kecepatan 700 (rpm). Biji yang terdapat pada kapuk hasil odolan dengan
kecepatan 1050 (rpm) selama 3 kali pengujian adalah 3, 6 dan 4 (biji/Kg).
73
Gambar 6.6 Sampel Kapuk Hasil Putaran 1400 (rpm)
Pada kecepatan 1400 (rpm) ini hasil kapuk yang diodol mampu
mengembang dan halus. Kapasitas mesinnya 1,6 (Kg) dan jumlah biji yang
terdapat pada kapuk selama 3 kali pengujian adalah 6, 5 dan 7 (biji/Kg).
Gambar 6.7 Sampel Kapuk Hasil Putaran 2100 (rpm)
Pada kecepatan ini kapuk yang dihasilkan menurun karena tidak stabil
putaran mesinnya. Serat kapuk yang dihasilkan mampu mengembang. Jumlah biji
yang terdapat pada kapuk selama 3 kali pengujian bertambah menjadi 7, 5 dan 8
(biji/Kg).
74
BAB VII
PENUTUP7.1 Kesimpulan
Kesimpulan dari pembuatan rancang bangun mesin pengodol kapuk
berkapasitas 10 (Kg/jam) dengan penggerak motor listrik ½ (HP) antara lain :
(1) Berdasarkan hasil pengujian mesin pengodol kapuk dengan bervariasi
putaran poros yaitu 700, 1050, 1400, dan 2100 (rpm), hasil terbaik
didapatkan pada putaran mesin 1400 (rpm).
(2) Kapasitas maksimal yang di capai mesin adalah 0,16 (Kg/menit) (dari
hasil percobaan 1,6 Kg dalam 10 menit), maka dalam 1 jam
kapasitasnya menjadi 0,16 (Kg/menit) x 60 (menit/jam) = 9,6 (Kg/jam)≈ 10 (Kg/jam).
(3) Kualitas/ kebersihan kapuk adalah 6 (biji/Kg).
7.2 Saran
Dalam pengoperasian mesin pengodol kapuk ini perlu dilakukan beberapa
hal agar keselamatan operator/ lingkungan sekitar dan hasil kapuk bias optimal,
antara lain :
(1) Bagi operator gunakan masker saat mengoperasikan mesin pengodol
kapuk agar pernafasan tidak terganggu akibat kapuk yang beterbangan.
Begitu pula untuk orang-orang yang ada di daerah kerja pengodolan
kapuk wajib menggunakan masker.
(2) Hasil kapuk yang diodol juga tergantung pada kapuk yang dimasukkan,
kapuk yang dimasukkan harus mengalami proses penjemuran pada
matahari terik selama minimal 2 jam (Sumber: UKM Mulya Jaya) agar
kapuk mengembang dan mudah diurai sehingga hasilnya dapat bersih
dari bijinya.
75
DAFTAR PUSTAKA
Budynas-Nisbet. 2008. Shigley’s Mechanical Engineering Design. The McGraw-
Hill Companies, United State of America.
Harjanto Eddy. 1996. Manajemen Operasi. Grasindo, Jakarta.
Hurts K.S, dan Rahmat Saptono. 2005. Prinsip-prinsip Dasar Rekayasa.
Universitas Indonesia. Jakarta.
Kanginan Marthen, Ir. M.Sc. 2006. Fisika 2 Untuk SMA Kelas XI. Erlangga,
Jakarta.
Katalog FAG
Khurmi, R.S and Gupta JK. 2005. A Textbook Of Machine Design. Eurasia
Publishing House (Pvt) Ltd. Ram Nagar, New Delhi.
Ostergaard Eugene, D. 1963. Basic Diemaking. McGraw-Hill Book Company,
Inc. United State of America.
Sularso, Ir. MSME dan Suga Kiyakatsu. 2008. Dasar Perencanaan dan
Pemilihan Elemen Mesin. PT Pradnya Paramita, Jakarta.
76
Lampiran 1
Massa Jenis Kapuk1) Tujuan
- Untuk mengetahui massa jenis kapuk
2) Dsar teori
- Hukum kekekalan energi
- Rumus yang digunakan :
Keterangan : ρ = massa jenis kapuk (kg/m3)
m = berat beban (kg)
v = volume kapuk (m3)
3) Alat dan Bahan :
- Alat :
1. Penggaris
2. Wadah kapuk (toples)
3. Beban 1 (Kg)
- Bahan :
Kapuk randu
4) Rangkaian Percobaan
ρ = m/v
kapuk
beban
t
Kayu
Ø145 mm
t =2 mm
Penampang kayu
77
5) Hasil Pengujian
6) Kesimpulan
- Massa jenis kapuk adalah 0,1714 (Kg/m3)
Percobaan F (kg) t (mm) ρ (kg/m3)
1 1,020 35 0,172
2 1,020 36 0,169
3 1,020 34 0,175
4 1,020 36 0,169
5 1,020 35 0,172Rata-rata 1,020 35,2 0,1714
78
Lampiran 2
Pengujian
Gaya Geser dan Torsi Pada Kapuk Randu1. Tujuan
- Untuk mengetahui gaya dan torsi yang bekerja pada pengadul kapuk
2. Dsar teori
- Hukum kekekalan energi
- Rumus yang digunakan :
Keterangan :
m = massa batang rotor (kg)
g = gravitasi bumi (9.81 m/s2)
h = tinggi total (mm)
h1 = jarak kapuk yang tergeser (mm)
fg = gaya geser kapuk (N)
3. Alat dan Bahan
- Alat :
1. Penggaris
2. Batang rotor
3. Busur derajat
- Bahan :
Kapuk randu
79
4. Rangkaian percobaan
Spesifikasi :
- L = 17 cm = 0,17 m
- m rotor = 3,07625x10-3 kg
- ρ kapuk = 0,1714 kg/m3 *)
- v kapuk = 145 x 175 x 115 = 2918125 mm3 = 2,918x10-3 m3
- m kapuk = ρ kapuk x volume kapuk = 0,1714 x 2,918x10-3 =5,001
x10-4 kg
5. Hasil Pengujian
*) Hasil pengujian ρ kapuk (Lihat Lampiran 1)
Percobaan h1(cm) h(cm)
1 7.5 17.52 8 18.53 8.5 194 8.5 195 9.5 20
Rata-rata 8.4 18.8
Ø8
mm
Ø6,4mm
Penampang rotor
80
fg = (m.g.h)/h1
= (3,07625x10-3 kg. 9,81 m/s2. 18,8 cm)/ 8,4 cm
= 0,06754 (N)
T = fg.(3/4.L)
= 0,06754 (N). (3/4. 0,17 m)
= 8,6114x10-3 (Nm)
6. Kesimpulan
- Gaya geser kapuk adalah 0,06754 (N)
- Torsi yang dibutuhkan untuk pengadul kapuk dengan R = adalah
8,6114x10-3 (Nm)
81
Lampiran 3
Pengujian
Gaya Geser dan Torsi Pada Udara1. Tujuan
- Untuk mengetahui gaya dan torsi yang bekerja pada blower
2. Dsar teori
- Hukum kekekalan energi
- Rumus yang digunakan :
Keterangan :
m = massa blade (kg)
g = gravitasi bumi (9.81 m/s2)
h = tinggi total (mm)
h1 = jarak udara yang tergeser (mm)
fg = gaya geser udara (N)
3. Alat dan Bahan
- Alat :
- Penggaris
- Blade
- Busur derajat
- Bahan :
Udara
82
4. Rangkaian percobaan
Spesifikasi :
- L = 20 cm = 200 mm
- ρ St 37 = 7,85g/cm3 *)
- v Blade = 150 x 200 x 0,8 = 24000 mm3 = 24 cm3
- m Blade = 7,85 g/cm3 x 24 cm3 = 188,4 g = 0,1884 Kg
5. Hasil Pengujian
Percobaan h1(mm) h(mm)
1 300 3002 294 2943 295 295
Rata-rata 296,3 296,3
*) Tabel 1
fg = (m.g.h)/h1
= (0,1884 kg. 9,81 m/s2. 296,3)/ 296,3
= 1,848 (N)
Penampang Blade
h1
h
L
UDARA
150 mm
200 mm
0,8 mm
α=300
83
T = fg x L
= 1,848 (N) x (3/4. 0,2 m)
= 0,2772 (Nm)
6. Kesimpulan
- Gaya geser udara adalah 1, 848 (N)
- Torsi yang dibutuhkan untuk menggeser udara dengan R = adalah
0,2772 (Nm)
84
Lampiran 4 Ulir Standar
85
Lampiran 5 Nilai Km dan Kt
86
Lampiran 6 Simbol Pengelasan
87
Lampiran 7 Penunjukan Pengelasan
88
Lampiran 8 Gambar Kerja
Lampiran 8 Gambar Kerja
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114