1
Gambar 2.1. Prinsip kerja dari mesin pengepres genteng
Keterangan gambar :
1. Arah putaran belt
2. Pulley
3. Arah naik turun poros berulir
4. Arah putaran roda gigi
5. Cetakan atas
6. Belt
7. Motor listrik
2
A. Tuntutan Alat/Mesin Dari Sisi Calon Pengguna
Pada saat ini umumnya pembuat genteng masih menggunakan mesin yang
dioperasikan dengan cara manual. Pengepresan dilakukan dengan memutar handel
yang berada di atas cetakan yang dihubungkan dengan poros berulir sehingga
mengakibatkan naik dan turunnya cetakan.
Mesin tersebut masih memiliki ukuran yang cukup besar, dengan terbuat
dari logam maka berat mesin tersebut juga lumayan berat. Dengan terbuat dari
logam maka mesin tersebut cukup tahan lama. Karena masih manual maka mesin
ini menggunakan tenaga manusia untuk menggerakan cetakan naik atau turun.
Mesin pres yang ada ukurannya cukup besar sehingga untuk mengepres atau
menurunkan cetakan putarannya membutuhkan tenaga cukup besar dan
melelahkan.
Mesin pengepres genteng harus dapat mempermudah proses pengepresan.
Maka proses manual tersebut di ubah menjadi semi otomatis, disebut semi
otomatis karena masih membutuhkan tenaga manusia.
Adapun tuntutan-tuntutan dari alat tersebut antara lain :
1. ukuran mesin yang tidak terlalu besar.
2. untuk pengepresan tidak memerlukan tenaga manusia yang terlalu
besar.
3. proses produksi menjadi lebih cepat, sehingga produksivitas
meningkat.
4. mudah dalam penggunaan dan perawatannya.
B. Analisis Morfologi Mesin
3
Mesin pengepres genteng ini dirancang untuk mengepres dengan maksimal.
Proses pengepresan dilakukan dengan cara otomatis, yaitu dengan menggunakan
sistem kontrol. Mesin ini digerakkan oleh motor listrik 1 HP dengan transmisi
pulley dan roda gigi. Gerak putar dari motor listrik ditransmisikan ke pulley
penggerak, dan dengan v-belt putaran diteruskan ke pulley yang digerakkan dan
diteruskan oleh poros horisontal yang memutarkan roda gigi pinion. Roda gigi
pinion menggerakkan roda gigi hypoid. Dibagian tengah roda gigi hypoid tersebut
terdapat sebuah ulir dalam segi empat. Ulir dalam ini berpasangan dengan ulir luar
segi empat. Dengan adanya ulir luar dan ulir dalam segi empat tersebut, maka
gerak putar dari motor listrik diubah menjadi gerak lurus, yang nantinya akan
dimanfaatkan untuk proses pengepresan.
Untuk menggerakan cetakan agar bisa bergerak naik dan turun maka kita
perlu mengubah arah putaran dari motor listrik. Agar motor listrik dapat berputar
dua arah, maka perlu dibuatkan rangkaian listriknya. Dengan memanfaatkan dua
buah relay (magnetic contactor), maka kita bisa mengubah putaran motor listrik
ke kanan atau ke kiri. Selain relay juga diperlukan komponen lain seperti: timer,
push button (PB), limit switch (LS) dan kawat-kawat penghantar.
Secara garis besar pertimbangan dalam merancang alat ini berdasarkan pada :
1. Secara teknis alat harus dapat dipertanggungjawabkan, dalam hal ini alat
harus :
a. Memiliki ukuran yang tidak terlalu besar sehingga tidak memakan
tempat.
4
b. Mudah dioperasikan sehingga memungkinkan digunakan oleh semua
orang.
2. Secara ekonomi menguntungkan (ekonomis), hal ini terkait dalam :
a. Daya motor yang tidak terlalu besar sehingga dapat menekan penggunaan
listrik.
3. Secara sosial dapat diterima
Mesin pres ini menggunakan motor listrik sehingga tidak membutuhkan
tenaga manusia yang terlalu besar, walaupun menggunakan motor tetapi tidak
menimbulkan suara yang bising. Alat ini nantinya harus dapat diterima oleh
masyarakat dan menggantikan mesin pres genteng yang sudah ada di pasaran.
Berdasarkan hal-hal tersebut maka spesifikasi yang dibuat harus memiliki
persyaratan yang terdiri dari dua kategori yakni keharusan dan keinginan. Berikut
ini adalah daftar spesifikasi dari alat yang dimaksud :
Tabel 2.1. Tuntutan Perancangan Mesin Pengepres Genteng
No.Tuntutan
PerancanganPersyaratan
Tingkat
Kebutuhan
1. KINEMATIKA Mekanismenya mudah beroperasi D
2. GEOMETRI 1. Panjang sekitar 1000mm
2. Lebar sekitar 500 mm
3. Tinggi bekisar 850mm
D
D
D
3. ENERGI 1. Menggunakan tenaga motor D
5
2. Dapat diganti tenaga penggerak lain W
4. MATERIAL 1. Mudah didapat
2. Terjangkau harganya
3. Baik mutunya
5. Sesuai dengan standar umum
6. Memiliki umur pakai yang panjang
7. Mempunyai kekuatan yang baik
D
D
W
D
D
D
5. ERGONOMI 1. Nyaman dalam penggunaan
2. Tidak bising
3. Mudah dioperasikan
D
D
D
6. SINYAL 1. Petunjuk pengoperasian mudah
dimengerti
D
7. KESELAMATAN 1. Konstruksi harus kokoh
2. Tidak bising
D
D
8. PRODUKSI 1. Dapat diproduksi bengkel kecil
2. Biaya produksi relatif rendah
3. Dapat dikembangkan kembali
W
W
W
9. PERAWATAN 1. Biaya perawatan murah
2. Suku cadang mudah didapat
3. Perawatan mudah dilakukan
D
D
D
10. TRANSPORTASI 1. Mudah dipindahkan
2. Tidak perlu alat khusus untuk
memindah
W
W
Keterangan :
6
1. Keharusan ( demands ) disingkat D, yaitu syarat mutlak yang harus dimiliki mesin bila tidak terpenuhi maka mesin tidak diterima.
2. Keinginan ( Wishes ) disingkat W, yaitu syarat yang masih bisa dipertimbangkan keberadaanya agar jika mungkin dapat dimiliki oleh mesin yang dimaksud.
Secara fungsional alat ini memiliki komponen sebagai berikut :
1. Profil rangka mesin
2. Penggerak
3. Sistem Transmisi
4. Sistem pengepresan
5. Cetakan (pres genteng)
Dari data di atas maka didapat gambaran komponen yang akan membentuk
mesin pengepres genteng yang sedang dirancang. Dengan demikian maka dapat
disusun suatu skema klasifikasi yang disebut matriks morfologi, dan lebih
jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Tabel 2.2. Matriks Morfologi Mesin Pengepres Genteng
No.Sub
Komponen
Varian yang mungkin
1 2 3
1.Bahan rangka
(Pipa) (Besi C) Besi Siku
7
2. penggerak
(Manual)(Motor listrik)
(Motor disel)
3.Sistem
transmisi
4. Sistem pengepresan
5.Cetakan
Baja cor Aluminium
6.Transmisi
(Rantai) (V – belt)
Dari tabel matriks morfologi mesin pengepres genteng yang terpilih adalah
sebagai berikut:
1. Profil rangka : profil L (besi siku)
2. Penggerak utama : motor listrik
3. Sistem transmisi : Roda gigi hypoid
4. Sistem pengepresan : Poros berulir
8
5. Cetakan : baja cor 270x360mm
6. Transmisi : v-belt
Tabel 2.3. Tabel Spesifikasi Mesin Pres Genteng
No Nama Bagian Keterangan
1. Motor listrik 1 HP
1400 rpm
2. Pulley ganda Bahan : Baja cor
Diameter : 2” dan 14”
3. Kerangka Bahan :
Besi siku dengan ukuran 50 x 50 x 5 mm
4. Poros berulir Bahan :
ST-42 dengan σ = 42 kg/mm2
Diameter : 39 mm
5. Poros pulley ganda Bahan :
Mild Steel (ST-37) dengan σ = 37 kg/mm2
Diameter: 30 mm
6. Poros cetakan Bahan :
Mild Steel (ST-42) dengan σ = 42 kg/mm2
Diameter : 37 mm
7. Dudukan cetakan Bahan :
Mild Steel (ST-37) dengan σ = 37 kg/mm2
8. Pegangan cetakan Mild Steel (ST-37) dengan σ = 37 kg/mm2
Diameter : 20 mm
9. Dudukan poros berulir Mild Steel (ST-37) dengan σ = 37 kg/mm2
Diameter : 69 mm
Tinggi : 37 mm
9
C. Gambar Alat
Gambar 2.2. Mesin Pengepres Genteng
Keterangan gambar :
1. Motor listrik
2. Pulley ganda 14”
3. Bearing
4. Poros berulir
5. Roda gigi hypoid
10
6. Bearing poros
7. Cetakan atas
8. Poros cetakan
9. Rangka
10. Pegangan Cetakan
Langkah-langkah pengoperasian pengepres genteng adalah sebagai berikut:
a. Jika saklar ON (gerak turun) ditekan maka motor akan berputar.
Putaran motor tersebut akan menggerakan pulley dan roda gigi
hypoid.
b. Roda gigi hypoid tersebut terbagi menjadi roda gigi vertikal dan
horisontal. Dalam roda gigi vertikal terdapat ulir dalam segi empat
yang tentu saja berpasangan dengan ulir luar segi empat. Saat roda
gigi vertikal berputar maka ulir dalam segi empat juga akan berputar,
sehingga ulir luar juga akan ikut berputar dan bergerak turun.
c. Jika ulir luar ini bergerak turun maka cetakan bagian atas yang
diikatkan pada ujung poros ini akan ikut bergerak turun sampai
menyentuh permukaan cetakan bawah.
d. Pada cetakan bagian bawah terdapat LS sebagai pemutus arus listrik,
maka ketika cetakan atas dan bawah tergabung putaran motor sudah
terhenti,
e. Kemudian tekan tombol ON (gerak naik) sehingga motor akan
berputar berlawanan arah dan cetakan bergerak ke atas,
11
f. Namun sebelum cetakan naik sampai posisi maksimum maka arus
listrik akan terputus oleh LS kedua sehingga motor akan terhenti,
g. Atau bisa langsung dimatikan dengan tombol OFF. Kemudian cetakan
bagian bawah ditarik ke depan dan hasil cetakan bisa diambil.
D. Identifikasi Analisa Teknik yang Digunakan dalam Perancangan
1. Teori Desain Perancangan
Perancangan adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian dalam proses
pembuatan produk. Tahap perancangan tersebut dibuat keputusan-keputusan
penting yang mempengaruhi kegiatan-kegiatan lain yang menyusulnya
(Dharmawan, 1999: 1). Sebelum sebuah produk dibuat terlebih dahulu
dilakukan proses perancangan yang nantinya menghasilkan sebuah gambar
skets atau gambar sederhana dari produk yang akan dibuat. Gambar skets
yang telah dibuat kemudian digambar kembali dengan aturan gambar
sehingga dapat dimengerti oleh semua orang yang ikut terlibat dalam proses
pembuatan produk tersebut. Gambar hasil perancangan adalah hasil akhir dari
proses perancangan dan sebuah produk dibuat setelah dibuat gambar-gambar
rancangannya dalam hal ini gambar kerja.
Perancangan dan pembuatan produk adalah dua kegiatan yang penting,
artinya rancangan hasil kerja perancang tidak ada gunanya jika rancangan
tersebut tidak dibuat; sebaliknya pembuat tidak dapat merealisasikan benda
teknik tanpa terlebih dahulu dibuat gambar rancangannya (Dharmawan,
12
1999:2). Mengenai gambar rancangan yang akan dikerjakan oleh pihak
produksi berupa gambar dua dimensi yang dicetak pada kertas dengan aturan
dan standar gambar kerja yang ada.
2. Sistem Mekanik
Sistem mekanik mesin pengepres genteng ini menggunakan sistem pres.
Pengepresan terjadi karena adanya gerak putar roda gigi yang akan
menggerakan poros berulir baik bergerak naik maupun turun. Karena poros
berulir terhubung dengan cetakan bagian atas maka cetakan akan ikut bergerak
jika poros juga bergerak.
3. Sistem Transmisi
Sistem transmisi mesin pengepres genteng ini menggunakan 2 buah
roda gigi yaitu roda gigi hypoid dan roda gigi pinion dan 2 buah pulley yang
berukuran masing-masing 2 inchi dan 14 inchi. Pulley tersebut digunakan
untuk meneruskan putaran motor listrik. Kemudian pulley tersebut terhubung
dengan poros transmisi yang akan menggerakan roda gigi.
4. Pemilihan bahan teknik
Dalam perancangan elemen mesin ada beberapa aspek yang perlu
diperhatikan, salah satunya adalah pemilihan jenis bahan yang akan
digunakan, sebab pemilihan bahan tersebut akan berpengaruh pada kekuatan
elemen dan umur mesin tersebut.
Klasifikasi bahan teknik menurut Beumer (1985:9) dapat dilihat pada Gambar
2.3. Klasifikasi Bahan Teknik.
Ferro Non Ferro
Logam Non Logam
Bahan Teknik
13
Ada beberapa aspek yang menjadi bahan pertimbangan seperti yang
diungkapkan oleh Amstead (1995:15). Dalam pemilihan bahan antara lain:
a. Pertimbangan Sifat, meliputi:
1) Kekuatan
2) Kekerasan
3) Elastisitas
4) Keuletan
5) Daya tahan terhadap panas
6) Muai panas
7) Sifat kelistrikan
8) Berat jenis
9) Sifat kemagnetan
10) Daya tahan fatik
11) Daya tahan mulur
12) Sifat mampu dukung
13) Kondukivitas panas
b. Pertimbangan Ekonomi, antara lain:
1) Ketersediaan barang
14
2) Waktu perngerjaan
3) Biaya pengerjaan
4) Biaya penyambungan
5) Biaya pemesinan
6) Harga bahan
c. Pertimbangan Fabrikasi, meliputi:
1) Mampu cetak
2) Mampu mesin
3) Mampu tempa
4) Mampu tuang
5) Kemudahan sambungan las
6) Perlakuan panas
5. Perancangan poros
Poros merupakan elemen mesin yang berbentuk batang dan pada
umumnya berpenampang lingkaran, berfungsi memindahkan putaran atau
mendukung suatu beban dengan suatu atau tanpa meneruskan daya.
Dilihat dari fungsinya poros dibedakan atas:
1. Poros dukung
2. Poros transmisi
3. Gabungan poros dukung dan transmisi
Pada mesin pres genteng ini menggunakan poros transmisi.
Hal-hal penting dalam merencanakan poros antara lain:
a. Kekuatan poros
15
Suatu poros mengalami beban puntir, beban lentur, beban tarik, dan beban
tekan. Kelelahan tumbukan atau konsentrasi tegangan pada poros dan alur
pasak, harus diperhatikan.
b. Kekakuan poros
Sebuah poros dengan kekuatan yang cukup jika lenturan atau defleksi
puntirnya terlalu besar dapat berakibat ketidak telitian pada mesin
pengepres genteng atau getaran dan suara pada reduser.
c. Putaran kritis
Bila putaran suau mesin dinaikkan maka pada suau harga putaran tertentu
dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran
kritis. Hal ini erjadi pada poros dan dapat mengakibakan kerusakan pada
poros dan bagian-bagian yang lainnya. Poros harus direncanakan
sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari pada putaran
kritisnya.
d. Korosi
Poros pada mesin pengepres genteng ini harus sering dilumasi
menggunakan minyak pelumas sehingga tidak akan mudah korosi.
e. Bahan poros
Mesin pengepres genteng ini menggunakan poros dengan bahan
aluminium. Adapun penggolongannya dapat dilihat pada tabel 2.4.
Tabel 2.4. Penggolongan Bahan Poros
16
Golongan Kadar C (%)
Baja lunak
Baja liat
Baja agak keras
Baja keras
Baja sangat keras
-0,15
0,2-0,3
0,3-0,5
0,5-0,8
0,8-1,2
(Sularso, 1997 : 4).
Poros yang umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi, dan
rantai akan mendapatkan beban puntir dan lentur sehingga pada permukaan
poros akan mengalami tegangan geser (Sularso 1997: 17). Perhitungan yang
digunakan dalam merancang poros utama yang mengalami beban puntir dan
beban lentur
Perhitungan yang digunakan dalam merancang poros antara lain:
a. Pd=f c P (kW )......................................................................................(1)
Dimana:
Pd : Daya rencanafc : Faktor koreksiP : Daya nominal
b.T=9 ,74×105
Pd
n1 ......................................................................................(2)
Dimana:
T : Momen rencanan1 : Putaran poros
c.
τ= T
( π . d s3 /16)
=5,1 T
ds3
................................................................................(3)
Dimana:
τ : Tegangan geserds : Diameter poros
17
d.τ a=σ B /(Sf 1×Sf 2 ) ...................................................................................(4)
Dimana:
τ a : Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm2)σ B : Kekuatan tarikSf1 : Faktor keamananSf2 : Pengaruh-pengaruh
e.
d s=[ 5,1τa
K t Cb T ]1
3
..................................................................................(5)
Dimana:
Kt : Faktor koreksiCb : Faktor karena beban lentur
6. Motor Listrik
Motor listrik merupakan suatu peralatan listrik yang berfungsi
mengubah energi listrik menjadi energi mekanis (Berahim, 1994: 3).
Berdasarkan input arus, motor listrik dibagi menjadi dua jenis yaitu motor
arus searah (AC) dan motor arus bolak-balik (DC). Motor listrik dapat lagi
dikategorikan menjadi berbagai jenis berdasarkan konstruksi dan mekanisme
operasi, dan pembagiannya dapat dilihat pada Gambar 2.5. (UNEP, 2006).
CampuranSeri Shunt
Self ExcitedSeparately Excited
Satu Fase
Induksi
Motor Arus Bolak-Balik (AC)
Motor Arus Searah (DC)
Sinkron
Tiga Fase
MOTOR LISTRIK
18
Gambar 2.4. Klasifikasi Jenis Motor Listrik.
(UNEP,2006)
Mekanisme kerja seluruh jenis motor secara umum adalah sama, yaitu
arus listrik menghasilkan medan magnet akan memberikan gaya. Gaya
tersebut akan menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan.
Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan
tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh
susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan (UNEP, 2006). Jenis
motor listrik yang digunakan pada mesin pencetak briket kotoran lembu
sistem rotary ini yaitu motor listrik jenis motor induksi satu fasa. Konstruksi
dari motor induksi terdiri dari stator merupakan bagian motor yang diam,
rotor merupakan bagian motor yang berputar, celah udara merupakan
ruangan antara stator dan rotor (Berahim, 1994:121).
7. Perancangan sabuk-V sebagai transmisi daya
Sabuk-V merupakan sabuk yang tidak berujung dan diperkuat dengan
penguat tenunan dan tali. Sabuk-V terbuat dari karet dan bentuk
penampangnya berupa trapesium. Bahan yang digunakan untuk membuat inti
sabuk itu sendiri adalah terbuat dari tenunan tetoron.
Penampang puli yang digunakan berpasangan dengan sabuk juga harus
berpenampang trapesium juga. Puli merupakan elemen penerus putaran yang
diputar oleh sabuk penggerak.
19
Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli mengalami lengkungan
sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar (Sularso, 1997:163).
Gaya gesekan yang terjadi juga bertambah karena bentuk bajinya yang akan
menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah.
Adapun bentuk konstruksi macam-macam penampang sabuk-V yang
umum dipakai terlihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.5. Penampang Sabuk-V(Sularso 1997: 164)
Pemilihan penampang sabuk-V yang cocok ditentukan atas dasar daya
rencana dan putaran poros penggerak. Daya rencananya sendiri dapat
diketahui dengan mengalihkan daya yang akan diteruskan dengan faktor
koreksi yang ada. Lazimnya sabuk tipe-V dinyatakan panjang kelilingnya
dalam ukuran inchi. Jarak antar sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai dua
kali diameter puli besar (Sularso, 1997:166).
Sudut lilit atau sudut kontak dari sabuk pada alur puli penggerak
harus diusahakan sebesar mungkin untuk mengurangi selip antara sabuk dan
puli dan memperbesar panjang kontaknya.
Transmisi sabuk dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu sabuk rata,
sabuk dengan penampang trapesium, dan sabuk dengan gigi. Sebagian besar
ransmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah pemakaiannya dan
harganya yang murah. Kelemahan dari sabuk-V yaitu transmisi sabuk dapat
20
memungkinkan untuk terjadinya slip. Oleh karena itu, maka perencanaan
sabuk-V perlu dilakukan untuk memperhitungkan jenis sabuk yang
digunakan dan panjang sabuk yang akan digunakan.
Perhitungan yang digunakan dalam perancangan sabuk-V antara lain:
a. Daya rencana (Pd)
Pd=fc×P ..........................................................................................(6)
Dimana:
P : DayaPd : Daya rencana
b. Momen rencana (T1,T2)
T 1=g×105×( Pdn1
).............................................................................(7)
T 2=g×105×(Pdn2
) .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. .( 8 )
Dimana :g=gaya grafitasiPd=Daya rencanan1=Putaran poros penggerakn2=Puaran poros yang digerakkan
c. Tenaga geser yang dizinkan (τ a )
τ a=σB
(Sf 1×Sf 2 ). . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . ..(9 )
Dimana :
σ B = Tegangan tarikSf1 = Faktor keamanan Sf2 = Faktor pengaruh alur pasak
21
d. Perhitungan diameter poros (d s1 , ds 2)
d s1={(Pd
σa)×K t×Cb×T 1}
13
. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . ..(10 )
Dimana: Kt untuk beban tumbukan = 2Cb untuk beban lenturan = 2
e. Penampang sabuk-V: tipeA
f. Diameter minimum puli (dmin) yang diizinkan adalah 65 mm
g. Diameter lingkaran jarak bagi puli (dp,Dp)
d p=76 ,2 mmDp=d p×i
Dimana:
i = perbandingan putaran
h. Diameter luar puli (dk,Dk)
dk=d p+2×4,5 .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .(11)Dk=Dp+2×4,5 .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. .(12)
d B=53
ds 1+10 . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .(13)
DB=53
ds 2+10 . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .(14 )
i. Kecepatan sabuk (v)
v=d p n1
60×1000. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .(15)
j. Putaran sabuk < putaran poros, baik.
22
k.
C−dk+D k
2. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. ..(16 )
Dimana:
C = jarak sumbu poros
l. Panjang keliling (L)
L=2 C+ π2 ( Dk+dk )+ 1
4 C ( Dp−d p )2 . .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .(17 )
m. Nomor nominal sabuk-V
n. Jarak sumbu poros (C)
b=2 L−3 ,14 (Dp+d p )
C=b+√b2−8 (Dp−d p )2
8. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. . .. .. .. . .. .(18)
o. Jumlah sabuk (N)
N= PdPo . Kθ .......................................................................................(19)
23
BAB IIIKONSEP PERANCANGAN
A. Diagram Alir Proses Perancangan
Diagram alir adalah suatu gambaran utama yang dipergunakan untuk
dasar dalam bertindak. Seperti halnya pada perancangan ini diperlukan suatu
diagram alir yang bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaan proses
perancangan.
Diagram alir proses perancangan secara umum digambarkan sebagai
berikut:
24
Gambar 3.1. Diagram Alir Proses Perancangan Mesin Pengepres Genteng
B. Pernyataan Kebutuhan
Dari hasil survey maka dibutuhkan mesin pengepres genteng yang tidak
membutuhkan tenaga manusia yang besar, memiliki dimensi yang lebih kecil
dibandingkan dengan mesin yang sudah ada. Tetap menggunakan material logam
agar lebih kokoh dan lebih awet. Mesin pres genteng ini harus mudah dalam
pengoperasiannya dan perawatan yang tidak terlalu rumit.
C. Analisis Kebutuhan
1. Standar Penampilan
25
Mesin pengepres genteng ini mempunyai konstruksi yang mudah dalam
pengoperasiannya bagi pengguna. Dasar yang dipakai adalah produk serupa
yang telah dimodifikasi dari alat/mesin yang sudah ada di pasaran. Sistem
kerja mesin menggunakan penggerak motor listrik. Proses pengepresan
menggunakan tenaga motor listrik dan tidak menggunakan tenaga yang besar.
Karena menggunakan oli sebagai pelumas maka diberi warna hitam
agar tidak terlihat terlalu kotor saat berproduksi, selain itu warna hitam
memberi kesan yang kokoh pada produk.
2. Target Keunggulan Produk.
Sasaran keunggulan yang ingin dicapai dari mesin pengepres genteng
ini adalah :
a. Bahan baku mudah dicari.
b. Tidak memerlukan tenaga yang besar karena menggunakan motor
listrik untuk mengepres.
c. Pengoperasian mesin mudah, pertama tekan saklar ON CW untuk
menghidupkan mesin kemudian tekan saklar ON CCW dan saklar
otomatis untuk menurunkan atau menaikan cetakan. Dengan
menggunakan limit switch maka tinggi dan rendah pengepresan dapat
diatur.
d. Selain itu masih ada tombol otomatis untuk menggerakkan cetakan
naik dan turun dengan hanya menekan tombol satu kali.
26
e. Pemeliharaan dan perawatannya cukup mudah. Hanya dengan
membersihkan bagian yang kotor dan memberikan pelumas pada
bagian yang bergerak atau berputar.
D. Pertimbangan Perancangan
1. Pertimbangan Teknis
Pertimbangan teknis dalam hal ini lebih dititikberatkan pada :
a. Kemudahan dalam pengoperasian alat.
b. Pemasangan dan pembongkaran yang relatif lebih mudah.
c. Bahan yang digunakan mudah diperoleh di pasaran.
d. Konstruksi yang kuat untuk menambah umur alat.
2. Pertimbangan Ekonomi
Pertimbangan ekonomi pada pembuatan mesin pengepres genteng ini
dititikberatkan pada pemilihan bahan yang digunakan dan kecanggihan
produk. Bahan-bahan yang digunakan relatif murah harganya dan mudah
untuk mendapatkannya. Bahan-bahan yang digunakan antara lain, Mild
Steel (ST-37), profil siku 50 x 50 x 5 mm. kecanggihan produk karena
telah didesain secara semi otomatis.
3. Pertimbangan Ergonomis
Pertimbangan ergonomis dalam pembuatan mesin pengepres genteng ini
adalah sebagai berikut :
a. Proses pengepresan yang mudah dan tidak membahayakan pengguna.
27
b. Dengan dimensi yang sedang (1000 mm x 500 mm x 850 mm), tidak
membutuhkan tempat yang luas dan memungkinkan alat mudah untuk
dipindah tempat.
c. Getaran yang dihasilkan mesin tidak terlalu besar karena pada motor
listrik diberikan bantalan dari karet yang memungkinkan getaran yang
dihasilkan dari motor listrik dapat teredam.
E. Tuntutan Perancangan
1. Tuntutan Konstruksi
a. Mesin pengepres genteng ini dapat dioperasikan dengan mudah.
b. Perakitan rangka menggunakan sambungan las, rangka ini dibuat agar
tidak mudah bergerak karena tersusun oleh besi siku dan rangka
mampu menahan getaran yang dihasilkan dari motor penggerak yang
berputar 1400 rpm dengan daya sebesar 1 HP.
c. Tinggi rendahnya pengepresan dapat mudah diatur, hanya dengan
menyetting limit switch.
2. Tuntutan Ekonomi
Mesin pengepres genteng dengan penggerak motor listrik yang dibantu
transmisi puli ganda dan sabuk-V tersebut diharapkan mampu
mempercepat proses produksi dengan tenaga kerja yang seminimal
mungkin. Selain itu biaya yang dikeluarkan dalam pembuatan maupun
perakitannya dapat terpenuhi dari hasil produksi alat tersebut.
28
3. Tuntutan Pemeliharaan dan Perawatan
Pemeliharaan dan perawatannya cukup mudah. Hanya dengan
membersihkan bagian yang kotor dan memberikan pelumas pada bagian
yang bergerak atau berputar
4. Tuntutan Pengoperasian
h. Jika saklar ON (gerak turun) ditekan maka motor akan berputar dan
motor akan memutar puli, puli yang terhubung dengan roda gigi
payung akan ikut berputar dengan adaya belt,
i. Puli ini terhubung dengan roda gigi payung pada posisi horisontal,
j. Kemudian roda gigi payung ini akan memutar roda gigi payung
vertikal
k. Roda gigi payung ini terdapat ulir dalam yang berfungsi mengikat
poros berulir, maka jika roda gigi ini berputar poros akan bergerak
kebawah
l. Jika poros berulir ini bergerak maka cetakan bagian atas yang
diikatkan pada ujung poros ini akan ikut bergerak dan bergabung
dengan cetakan bagian bawah maka terjadi proses pengepresan
m.Pada cetakan bagian bawah terdapat LS sebagai pemutus arus listrik,
maka ketika cetakan atas dan bawah tergabung putaran motor sudah
terhenti,
n. Kemudian tekan tombol ON (gerak naik) sehingga motor akan
berputar berlawanan arah dan cetakan bergerak ke atas,
o. Namun sebelum cetakan naik sampai posisi maksimum maka arus
listrik akan terputus oleh LS kedua sehingga motor akan terhenti,
29
p. Atau bisa langsung dimatikan dengan tombol OFF. Kemudian cetakan
bagian bawah ditarik ke depan dan hasil cetakan bisa diambil
5. Tuntutan Fungsi
Karena menggunakan motor listrik maka diharapkan alat ini dapat
mempercepat proses pembuatan genteng tanpa memerlukan tenaga yang
besar.
BAB IVPROSES, HASIL, DAN PEMBAHASAN
A. Proses Perancangan Mesin Pengepres Genteng
30
Proses perancangan pada mesin pengepres genteng ini mempunyai
langkah-langkah perencanaan yang dapat digambarkan seperti diagram alir pada
Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Diagram alir proses perancangan mesin pengepres genteng
Kebutuhan disini mencakup gaya dan kapasitas mesin. Kapasitas mesin
direncanakan yaitu dapat menghasilkan 60 genteng dalam satu jam, sedangkan
Kebutuhan
Konstruksi dan perhitungan daya
mesin
Perhitungan ulir penekan
Perhitungan poros roda gigi
Perhitungan rangka
34
Perhitungan transmisi (roda gigi,pulley,dan sabuk-V)
Perhitungan motor
31
gaya yang dibutuhkan mesin ini untuk dapat mengepres genteng yaitu sebesar 45
kg. Konstruksi mesin dapat digambarkan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2. konstruksi mesin pres genteng
Sistem mekanik mesin pengepres genteng ini menggunakan sistem pres.
Pengepresan terjadi karena adanya gerak putar roda gigi yang akan menggerakan
poros berulir baik bergerak naik maupun turun. Karena poros berulir terhubung
dengan cetakan bagian atas maka cetakan akan ikut bergerak jika poros juga
bergerak. Sedangkan untuk cetakan genteng memiliki ukuran 360x255x74 mm.
Gaya yang dibutuhkan untuk melakukan pengepresan yaitu sebesar 45 kg.
B. Perancangan Ulir Penekan
Ulir penekan digunakan untuk menekan cetakan kebawah ataupun menarik
cetakan ke atas.
Kisar : 12
Bahan : St. 42
W : 22,5 kg
32
Gambar 4.3. Penampang ulir
Dari data diatas maka dapat dihitung diameter poros yaitu dengan cara:
Tegangantari k=WA
A=W ×TegangantarikA=22,5 ×42A=945
Jika A= 945 maka,
A=π4
× D2
945=3,144
D2
D= 2√ 9450,785
D=34,69 mm ( diameter dalam poros berulir)
Untuk tinggi dan lebar ulir dapat dihitung dengan:
tinggiulir= kisar2
=122
=6mm
lebar ulir= kisar2
=122
=6mm
Jika D=34,69 maka torsinya (T) adalah:
T=F × RT=45 × 17,3=780,5
Jika tegangan geser sama dengan 0,8 kali tegangan tarik maka:
33
tegangan geser=0,8 tegangantarik ¿0,8 × 42 ¿33,6
tegangan geser= FA
× n
33,6= 456 × 3,14 ×34,69
×n
33,6= 45653,6
× n
n=33,60,07
=480 mm (naf ulir)
Gerakan pengepresan akan memberikan tekanan pada cetakan untuk
membentuk genteng. Cetakan akan menerima tekanan pres sebesar p, besarnya
tekanan yang diterima cetakan dapat dirumuskan sebagai berikut:
p= FA
Keterangan:
p= tekanan yang diterima cetakan (kg/mm2)
F= gaya pengepresan yang terjadi (kg)
A= luas cetakan (mm2)
Luas cetakan berbentuk persegi panjang sehingga dapat dihitung dengan
rumus:
A=p × l
Keterangan:
A=luas cetakan (mm2)
34
p=panjang cetakan (mm)
l= lebar cetakan (mm)
A=p × l ¿360 ×255 ¿91.800 mm2
Sehingga tekanan yang terjadi pada cetakan sebesar:
p= 4591800
=0,0006 kg/mm2
Untuk menghitung daya mesin(P) terlebih dahulu dihitung torsinya (T)
T= FxR
Keterangan:
R= jari-jari poros berulir maka,
T= 45 x 19,5 = 877,5
Maka daya mesin (P) yaitu:
P= T ×n71620
¿877,5 ×49
71620
¿0,6 HP
C. Perancangan Transmisi
Perancangan transmisi disini meliputi:
1. Perancangan Roda gigi
Direncanakan pada mesin pres genteng ini menggunakan dua buah roda
gigi payung dengan Z1=37, d1=145 mm maka:
modul=dz
35
¿14537
=3,9
Ha=1modul=3,9Hk=1,2 modul=4,7b=5 modul=19,5
sedangkan Z2=9,d2=31 maka:
modul=dz
¿319
=3,4
Ha=1modul=3,4Hk=1,2 modul=4,1b=5 modul=17
D. Perancangan Motor listrik
Daya yang terjadi pada cetakan untuk menekan genteng dengan gaya
sebesar 45 kg adalah 0,6 HP. Sehingga agar mesin mampu bekerja sesuai dengan
kapasitas daya yang dibutuhkan, maka pemilihan spesifikasi motor listrik sebagai
tenaga penggerak harus sesuai dengan kebutuhan dayanya. Untuk memenuhi
kebutuhan daya pada mesin pengepres genteng ini digunakan motor dengan daya
1 HP.
Spesifikasi motor listrik yang digunakan pada mesin pengepres genteng
adalah:
Motor AC satu fasa dengan
36
n = 1400 rpm
Daya = 1 HP,
Frekuensi = 50 Hz,
Tegangan = 110/ 220 V.
E. Perhitungan Ulir Penekan ( poros berulir )
Ulir penekan digunakan untuk mengupah putaran roda gigi menjadi gaya
tekan. Perhitungan kisar pada ulir penekan :
K=TS
2 F ×2 πR=T × S
S=2 F ×2 πR
T
S=2(45)× 2 (3,14 ) R
877,5=12,5(dibuat menjadi 12)
Jadi kisar pada ulir penekan yaitu 12 mm, karena jarak pengepresan tidak terlalu
tinggi maka panjang ulir dibuat 393mm.
Gambar 4.2. penampang ulir
37
F. Perhitungan Transmisi
Dalam perancangan ini direncanakan menggunakan tenaga motor listrik 1
HP dengan putaran 1400 rpm. Putaran akhir poros yang direncanakan adalah
sebesar 49 rpm dan putaran poros yang direncanakan pada poros pulley adalah
200 rpm.
Apabila Pd adalah daya yang direncanakan. Daya yang direncanakan adalah
daya normal maka faktor koreksi yang digunakan adalah 1, 1 HP sama dengan
0.735 kW maka dapat dihitung dengan rumus seperti di bawah ini:
Pd = Fc . P (kW) ( Sularso, 2002 : 7 )……………….………(4.1)
= 1 . 0,735 kW
= 0,735 kW
Keterangan :
Pd = Daya rencana (kW)
Fc = Faktor koreksi ( lampiran3 )
P = Daya (kW)
Jika momen puntir adalah T (kg.mm), maka :
T = 9,74x105 2n
Pd ( Sularso, 2002 : 7 )………………..…………...(4.2)
T=9,74 × 105 0,73549
=14610 kg .mm .
Keterangan :
T = Momen puntir rencana ( kg.m)
38
Pd = Daya rencana (kW)
n3 = Putaran puli akhir (rpm)
Adapun gambar ilustrasi sistem transmisi mesin pengepres genteng adalah
sebagai berikut :
Gambar 4.3. Ilustrasi Sistem Transmisi Mesin Pengepres Genteng
Dari gambar tersebut di atas, maka diameter puli dan jumlah gigi pada roda
gigi yang digunakan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
2211 xdnxdn ( Sularso, 2002 : 166 )............................……...(4.3)
Pada perhitungan ini, dimisalkan diambil D1 = 5,08 cm dengan n1 =
1400 rpm dan n2 = 200 rpm, maka:
1400 x 5,08 cm = 200 x D2
7112 = 200 x D2
D2 = 35,56 cm (14 inch)
Untuk mencari jumlah gigi pada roda gigi maka digunakan rumus sebagai
berikut :
39
n 3=Z 1Z 2
× n 2
Dimisalkan Z1 = 9, maka:
n3x Z2 = n2 x Z1
49xZ2 = 200 x 9
49Z2 = 1800
Z2 = 36,7 (37)
Jadi, diameter puli dan jumlah gigi yang digunakan dalam mesin pengepres
genteng adalah sebagai berikut :
D1 = 50,8 mm.
D2 = 355,6 mm.
Z1 = 9 gigi.
Z2 = 37 gigi.
Sehingga, perbandingan reduksi (i) dari motor listrik ke pulley pengepres
genteng adalah sebagai berikut :
id
Di
n
n
p
p 2
1
( Sularso, 2002 : 166)……………………….…..(4.4)
1400200
=7
Kemudian perbandingan reduksi (i) dari motor listrik ke roda gigi adalah
adalah sebagai berikut :
id
Di
n
n
p
p 2
1
40
140049
=28,5
dimana:
n1 = putaran puli awal (rpm)
n2 = putaran puli akhir (rpm)
G. Perhitungan Sabuk-V
Dalam mesin pengepres genteng ini sabuk-V digunakan untuk memutar
pulley. Pada pulley ini putaran digunakan untuk menggerakkan roda gigi hipoid.
Gerakan ini dimanfaatkan untuk mengangkat cetakan bagian atas.
Alur pemilihan sabuk-V tampak pada Gambar 4.4. Diagram aliran untuk memilih
sabuk-V. Data yang diketahui untuk pemilihan tersebut antara lain:
Daya yang akan ditransmisikan (P) : 1 HP = 0.735 kW
Putaran poros penggerak (n1) : 200 rpm
Perbandingan reduksi (i) : 7
Jarak sumbu poros (C) : 470 mm
Bahan poros : Mild Steel (ST-42)
41
q. Jumlah sabuk N
p.
Dp−d p
C
Sudut kontak θ (o)
Faktor koreksi Kθ
o. Jarak sumbu poros C (mm)
n. Nomor nominal dan panjang sabuk dalam perdagangan L (mm)
m. Perhitungan panjang Keliling L (mm)
Z
h. Diameter minimum puli dmin (mm)
d. Momen rencana T1, T2 (kg mm)
START
j. Kecepatan sabuk v (m/s)
i. Diameter lingkaran jarak bagi puli dp, Dp
(mm) Diameter luar puli dk, Dk (mm) Diameter naf dB, DB (mm)
g. Pemilihan penampang sabuk
f. Perhitung diameter poros ds1, ds2 (mm)
e. Bahan poros dan perlakuan panas
c. Daya rencana Pd (kW)
b. Faktor koreksi fc
a. Daya yang akan ditransmisikan P (Kw) Putaran poros n1 (rpm) Perbandingan putaran i Jarak sumbu poros C (mm)
STOP
END
42
Perhitungannya,
a. P = 1 HP = 0.735 kW, n2 = 200 rpm
i≈1400200
≈7
C≈470 mm
b. Fakor koreksi
Faktor koreksi (fc) didapatkan dari tabel. Mesin yang akan gerakkan
adalah mesin pengepres genteng dengan sistem pulley. Sitem ini di
dalam tabel faktor koreksi termasuk dalam variasi beban yang sedang
dan diperkirakan mesin akan bekarja setiap 8-10 jam tiap hari.
Sehingga dari tabel, fakttor koreksi dipakai adalah (fc = 1,4).
c. Daya rencana (Pd)
43
Pd=fc×P =1,4×0 , 735 =1 ,029 kW
d. Momen rencana (T1,T2)
T 1=g×105×( Pdn1
) =9 ,74×105×( 1 , 0291400
) =716 kg mm
T 2=g×105×( Pdn2
) =9 ,74×105×( 1 ,029200
) =5011 kg . mm
e. Bahan poros Mild Steel (ST-42)
Tegangan tarik (σ B)=42 kg/mm2
Faktor keamanan (Sf1) untuk bahan ST adalah 5,6
Faktor pengaruh (Sf2) adalah 2
Tenaga geser yang dizinkan (τ a ) adalah
τ a=σ B
( Sf 1×Sf 2 )
=42(5,6×2 )
=3 , 75 kg /mm2
Kt untuk beban tumbukan adalah 2
Cb untuk beban lenturan adalah 2
f. Perhitungan diameter poros (ds)
44
d s={(5,1σa
)×K t×Cb×T }13
={(5,13 , 75 )×2×2×5011}
13
=30,09 mm
Diameter poros ds = 30 mm
g. Penampang sabuk-V: tipeA
h. Diameter minimum puli (dmin) yang diizinkan adalah 50 mm
i. Diameter lingkaran jarak bagi puli (dp,Dp)
d p=50 ,8 mm
Dp=d p×i =50 ,8×7 =355 ,6 mm
j. Kecepatan sabuk (v)
v=π . d p . n1
60×1000= 3 ,14×50×1400
60×1000=3 ,66
m/s
k. Putaran sabuk lebih rendah dari kecepatan sabuk maksimum
(3,66 m/s < 30m/s) baik
l.C−
dk+D k
2= 470−50 .8+355 .6
2=266 . 8 mm
m. Panjang keliling (L)
L = 2
4
1
22 pppp dD
CDdC
45
= 2 .470+ π
2(50 ,6+355 ,6 )+ 1
4 .470(355 ,6−50 , 6 )2
= 940+637,7+49,5
= 1627,2 mm
n. Nomor nominal sabuk-V = No.64 L = 1626 mm
o. Jarak sumbu poros (C)
b=2 L−3 , 14 (Dp+d p )¿2×1627−3 , 14(50 , 6+355 ,6 )
= 3254-1275,4 mm
= 1978,6
C=b+√b2−8 (D p−d p )2
8
=
1978,6+√1978,62−8(355 , 6−50 , 6 )2
8
= 469.9 mm = 470 mm
p. Sudut kontak (θ )
θ=1800 57 (D p−d p)C
¿1800 57 (355.6−50.8 )470
¿1430 jadi sudut kontak (θ ) = 0.91 (dari tabel)q. Jumlah sabuk (N)
46
N=Pd
Po × Kθ
¿1.029
0.735 ×0.91
¿1.71(2 buah)
Sudut lilit atau kontak θ dari sabuk pada alur puli penggerak harus
diusahakan sebesar mungkin untuk memperbesar panjang kontak antara sabuk dan
puli. Gaya gesekan berkurang dengan mengecilnya θ sehingga menimbulkan slip
antara sabuk dan puli. Jika jarak poros pendek sedangkan perbandingan
reduksinya besar, maka sudut kontak pada puli penggerak akan menjadi kecil.
Tipe A, L = 1627 mm, No 64, dp = 50,8 mm, Dp = 355,6 mm, diameter
poros ds = 30 mm, jarak sumbu poros 470.
H. Perancangan Diameter Poros Roda Gigi Pinion
START
c. Daya rencana Pd (kW)
b. Faktor koreksi fc
a. Daya yang ditransmisikan: P (kW) Putaran poros n1 (rpm)
47
Gambar 4.5. Diagram aliran untuk merencanakan poros
Dalam mesin pengepres genteng ini terdapat poros cetakan dan poros pulley
Di bawah ini akan di bahas perhitungan untuk menentukan diameter poros pulley.
Alur merencanakan poros tampak pada Gambar 4.1. Diagram aliran untuk
merencanakan poros. Data yang diketahui untuk merencanakan tersebut antara
lain:
48
1. Daya yang akan ditransmisikan (P) : 1 HP = 0.735 kW
2. Putaran poros penggerak (n1) : 200RPM
3. Bahan poros :MildSteel(ST-42)
Perhitungannya:
a. P = 1HP = 0.735 kW
n1 = 200RPM
b. Fakor koreksi
Faktor koreksi (fc) didapatkan dari tabel faktor koreksi daya yang
akan ditransmisikan. Daya ini termasuk daya normal.Sehingga dari tabel,
faktor koreksi dipakai adalah fc = 1,4.
c. Daya rencana (Pd)
Pd=fc×P=1,4×0 , 735=1 , 029 kW
d. Momen rencana (T)
T=9 ,74×105×( Pdn1
) =9 ,74×105×( 1 , 029200
) =5011 kgmm
e. Bahan poros Mildsteel (ST-42)
Tegangan tarik (σ B)=42 kg/mm2
Faktor keamanan (Sf1) untuk bahan ST adalah 5,6
Faktor pengaruh (Sf2) adalah 2
f. Tenaga geser yang dizinkan (τ a ) adalah
49
τ a=σ B
( Sf 1×Sf 2 )
=42(5,6×2 )
=3 , 75 kg /mm2
g. Kt untuk beban tumbukan adalah 2
Cb untuk beban lenturan adalah 2
h. Perhitungan diameter poros (ds)
d s={(5,1σa
)×K t×Cb×T }13
={(5,13 , 75 )×2×2×5011}
13
=30,09 mm
Diameter poros ds = 30 mm
i. Tegangan geser yang terjadi yaitu:
τ= T
( π . d s3 /16)
=5,1 T
ds3
=5,1×5011
243=1 , 84 kg /mm2
j. Tegangan geser yang terjadi yaitu 1,84 kg/mm2 lebih kecil dari pada
tegangan geser yang direncanakan yaitu 3,75 kg/mm2. Sehingga poros
dengan diameter 30 mm aman untuk digunakan.
I. Konstruksi Rangka
Kekakuan dan kekokohan kerangka dapat ditambah dengan cara pengelasan
dan pembautan. Ada dua tipe sambungan las yang paling umum adalah 45 ˚ dan
50
sudut takik. Dalam perencanaan konstruksi rangka mesin pengepres genteng ini
menggunakan sambungan las, karena lebih mudah dan hasilnya lebih kuat.
Berat motor kurang lebih 10 kg. Batang yang digunakan pada rangka ini
adalah besi siku ST 37 ukuran 50 x 50 x 5 mm dengan kekuatan tarik maksimal
37 kg/mm2.
J. Analisis Ekonomi
Penentuan harga mesin pengepres genteng dapat dilihat pada Tabel
4.1.Penentuan Harga Mesin.
Tabel 4.1.Penentuan Harga Mesin
Macam BiayaMacam
PekerjaanBahan (Rp)
Alat(Rp)
Tenaga (Rp) Jumlah
A. Biaya Desain Survey 0 30000 30000 60000Analisis 0 50000 30000 80.000Gambar 80.000 20000 50000 150.000
Jumlah 290.000
Macam Biaya Macam KomponenBiaya
Pembelian (Rp)
Biaya PerakitanJumlah
(Rp)
B. Biaya PembelianKomponen
Motor listrik 400.000 5.000 405.000Puli gandal 14” 60.000 5.000 65.000Puli ganda 2” 15.000 5.000 20.000V-Belt A 64 20.000 3.000 23.000Mur dan baut 20.000 3.000 23.000Cat dan poxy 15.000 30.000 45.000Tiner 6.000 5.000 11.000Bearing pulley (2) 70.000 4.000 74.000Bearing poros berulir 50.000 5.000 55.000Cetakan genteng 300.000 4.000 304.000Roda gigi 100.000 4.000 104.000
Jumlah 1.129.000
Macam Biaya Macam ElemenBahan Baku
Bahan Penolong
Tenaga Kerja
Jumlah
C. Biaya Pembuatan Komponen
Landasan rangka 100.000 0 5000 105.000Kerangka 200.000 15000 10000 225.000Poros pulley 65.000 10000 10000 85.000Poros berulir 150.000 5000 10000 165.000Poros cetakan 125000 10000 15000 150.000Dudukan poros berulir 30000 2000 5000 37.000
51
Pegangan cetakan 15000 2000 3000 20.000Dudukan bearing poros berulir 70000 1000 5000 13.000Dudukan cetakan bagian bawah 75000 1000 5000 81.000Dudukan cetakan bagian atas 45000 1000 1000 47.000
Jumlah 823.000
D. Biaya Non Produksi Biaya Gudang (5% x C) 41.150Pajak Perusahaan (5% x C) 41.150Jumlah 82.300
E. Laba yang Dikehendaki 10% x (A+B+C+D) 232.400
F. Taksiran Harga Produk (A+B+C+D+E) 2.556.700
Jadi harga yang dikehendaki untuk dijual adalah sebesar Rp 2.556.700,00
K. Hasil dan Pembahasan
1. Sistem mekanik, daya mesin dan ulir penekan
Sistem mekanik mesin ini menggunakan sistem pres. Sedangkan gaya
pengepresan sebesar 45 kg dan daya mesin yaitu 0,6 HP, sehingga dibutuhkan
motor listrik dengan daya 1 HP. Untuk ulir penekan mempunyai kisar 12mm
dan panjang ulir 393mm dan tinggi ulir 4,8mm
2. Poros Roda Gigi Pinion
Hasil analisis poros yaitu Daya yang akan ditransmisikan (P) = 1 HP =
0.735 kW, Putaran poros penggerak (n2): 200 RPM, Bahan poros :
MildSteel(ST-42), Faktor koreksi (fc) didapatkan dari tabel faktor koreksi
daya yang akan ditransmisikan. Daya ini termasuk daya normal.Sehingga dari
tabel, faktor koreksi dipakai adalah fc = 1,4, Daya rencana (Pd) =1,029 kW,
Momen rencana (T) = 5011 kgmm, Bahan poros MildSteel(ST-42), Tegangan
tarik (σ B)=42 kg/mm2,Faktor keamanan (Sf1) untuk bahan SF adalah 5,6,
52
Faktor pengaruh (Sf2) adalah 2, Tenaga geser yang dizinkan (τ a ) = 3,75
kg/mm2, Kt untuk beban tumbukan adalah 2, Cb untuk beban lenturan adalah
2, diameter poros (ds) = 30 mm, Tegangan geser yang terjadi yaitu:1,33
kg/mm2, Tegangan geser yang terjadi yaitu 1,33 kg/mm2 lebih kecil dari pada
tegangan geser yang direncanakan yaitu 1.84 kg/mm2. Sehingga poros dengan
diameter 30 mm aman untuk digunakan.
3. Sabuk dan Puli
Motor yang digunakan pada mesin pengepres genteng ini memiliki
daya 1HP dengan putaran 1400 rpm. Putaran yang direncanakan pada
transmisi sabuk V adalah sebesar 200 rpm, sehingga dari hasil perhitungan
diperoleh ukuran puli yang digunakan yaitu untuk puli pada poros motor 2
inchi sedangkan puli pada poros 14 inchi. Sedangkan untuk sabuk yang
digunakan adalah sabuk-V tipe A no. 64 dengan jarak poros 470
4. Aspek finansial
Dana yang digunakan untuk pembuatan mesin pengepres genteng ini
totalnya mencapai Rp 2.556.700,00. Harga tersebut belum termasuk biaya
perawatan dan biaya bila terjadi kerusakan.
L. Uji Kinerja
Setelah dilakukan uji kinerja dari mesin pengepres genteng ini dapat
disimpulkan bahwa mesin belum dapat bekerja maksimal sesuai dengan harapan.
53
Dari hasil analisis yang telah dilakukan, penyebab kurang maksimalnya mesin
pengepres genteng ini adalah fungsi pengepresan yang kurang maksimal.
M. Kelemahan-kelemahan
Setelah dilakukan pengujian terhadap fungsi dari mesin pengepres genteng
ini ternyata masih memiliki beberapa kelemahan-kelemahan diantaranya:
1. Pengepresan harus dilakukan beberapa kali agar mendapatkan hasil yang
maksimal.
2. Rangka terlalu pendek sehingga masih harus dibutuhkan sebuah meja
untuk menambah tinggi mesin.
3. Karena tidak menggunakan rol sehingga pada saat menarik cetakan bagian
bawah masih terlalu berat karena gesekan yang terlalu besar.
4. Belum adanya tutup pulley sehingga membahayakan operator mesin, saat
mesin beroperasi.
5. Rangka yang terlalu berat sehingga mesin sulit untuk dipindah-pindah.
54
BAB VKESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Proses perancangan dan pembuatan hingga pengujian dapat disimpulkan
sebagai berikut:
b. Ulir penekan pada mesin pengepres genteng meliputi diameter minimal ulir
yaitu 34,69 mm, Torsi ulir yaitu 780.5, tinggi ulir 6 mm sedangkan lebar ulir
6 mm dan yang terakhir naf pada ulir yaitu 480 mm
c. Sistem transmisi pada roda gigi dengan diameter 145 mm meliputi jumlah
gigi (z) 37, modul (m) 3.9, tinggi kepala gigi (Ha) 3.9, tinggi kaki gigi (Hk)
4.7, lebar gigi (b) 19,5. Sedangkan untuk roda gigi dengan diameter 31 mm
meliputi jumlah gigi (z) 9, modul (m) 3.4, tinggi kepala gigi (Ha) 3.4, tinggi
kaki gigi (Hk) 4.1, lebar gigi (b) 17. Untuk perhitungan pulley meliputi,
diameter pulley pertama yaitu 14 inchi sedangkan pulley kedua memiliki
diameter 2 inchi. dan sabuk-V pada mesin pengepres genteng menggunakan
tipe A, L = 1626 mm, No 64, dp = 50,8 mm, Dp = 355,6 mm, jarak sumbu
poros 470.
55
d. Diameter poros pada roda gigi adalah 21,76 mm
e. Daya mesin pengepres genteng adalah O ,53 HP sedangkan daya motor yang
dibutuhkan adalah 1 HP
B. Saran
Perancangan mesin pengepres genteng ini masih belum sepenuhnya
sempurna baik dari hasil maupun pada sistem kerjanya. Oleh karena itu, untuk
dapat menyempurnakan rancangan mesin ini perlu adanya pemikiran yang
lebih jauh lagi dengan segala pertimbangannya. Beberapa saran untuk langkah
yang dapat membangaun dan menyempurnakan mesin ini adalah sebagai
berikut :
1. Membuat sistem control yang lebih sederhana agar dapat mudah
dimengerti pengguna mesin yang kebanyakan masyarakat awam.
2. Memperingan cetakan dan bahan rangka tetapi tidak mengurangi kualitas
bahan tersebut.
3. Mempertinggi ukuran rangka agar lebih mudah mengambil genteng
setelah proses pengepresan.
4. Pemberian tutup pada bagian-bagian yang bergerak agar tidak
membahayakan pengguna.
46