Teknologi Pembuatan Mesin Perajang Singkong Kapasitas 60kg/jam

                                          

BAB III

METODE RANCANG BANGUN

A.      Metode Rancangan

1.        Gaya Perajangan

Gaya perajangan dapat didefenisikan sebagai kekuatan eksternal yang harus diterapkan oleh pisau dalam rangka untuk mencapai hasil pemotongan. Perencanaan untuk pisau perajang pada mesin perajang singkong ini menggunakan plat stainless steel ukuran 88 mm x 50 mm x 1 mm.

            Sebelum menentukan nilai gaya perajangan, maka harus terlebih dahulu mengetahui luas sisi pisau yaitu :

Gambar 26. Sisi pisau perajang

Maka luas sisi pisau :

            A = luas segitiga siku-siku

            A = ½ . Alas . Tinggi

            A = ½ . 1 . 4

43

            A = 2 mm²

Berdasarkan tabel 1. Karakteristik singkong diketahui bahwa kekerasan singkong  = 3,48 kg/mm², maka gaya perajangan dapat dicari dengan rumus :

            F = σ . A

F = 3,48 . 2

F = 6,96 kg

Jadi besar gaya yang dibutuhkan untuk melakukan perajangan singkong adalah 6,96 kg.

2.            Daya Penggerak

Daya penggerak merupakan daya minimum yang diperlukan mesin agar sistem dapat bekerja. Direncanakan daya penggerak mesin menggunakan motor listrik 1400 rpm.

Dengan gaya perajangan F = 6,96 kg = 68,28 N, serta diameter piringan  perajang d = 300 mm = 0,3 m, maka nilai torsi dapat dirumuskan :

             T = F . d

    T = 68,28 . 0.3

    T = 20,48 N.m

Jadi nilai torsi yang dibutuhkan adalah 20,48 N.m

Dengan nilai putaran yang diinginkan adalah n = 200 rpm, maka Nilai Kecepatan sudut ( ) dapat ditentukan :

             =

 =

 = 20,93 rad/s

Jadi nilai kecepatan sudut yang terjadi adalah 20,93  rad/s.

Dengan diketahuinya nilai torsi T = 20,48 N.m dan nilai kecepatan sudut  = 20,93 rad/s, maka daya penggerak yang dibutuhkan dapat ditentukan :

P = T .

P = 20,48 . 20,93

P = 428,65 Watt = 0,57 Hp

         Jadi daya penggerak yang diperlukan adalah sebesar 0,57 Hp, sehingga motor listrik yang digunakan adalah motor listrk dengan putaran 1400 rpm dan daya ¾ Hp atau 1 Hp.

3.            Puli dan Sabuk-V

Diameter pully adalah :

d₁ = 50,8 mm

d₂ = 355,6 mm

Dengan n₁ = 1400 rpm, maka putaran n₂ pada piringan perajang dapat ditentukan :

 . d₁ . n₁ =  . d₂ . n₂

n₂ = n₁ .

n₂ = 1400 .

n₂ = 200 rpm

Jadi putaran pada piringan pisau adalah sebesar 200 rpm.

Panjang Keliling Sabuk

d_p = 50,8 mm

D_p = 355,6 mm

C  =  580 mm

Maka :

L = 2C +   (d_p + D_p) +  (Dp - dp) ²

L = (2 . 580 ) +   (50,8 + 355,6) +  (355,6 – 50,8) ²

L = 1160 + 638,05 + 40,05

L = 1838,1 mm = 72.37 inchi

Berdasarkan daftar panjang keliling sabuk standar, maka sabuk yang digunakan adalah sabuk nomor 73 dengan panjang keliling 1854 mm.

Menurut Sularso bahwa L_max -    C : baik, maka :

L_max -    C : baik

1880 –    580 : baik

 1880 –    580 : baik

1880 – 203,2  580 : baik

1676,8  580 : baik

Sudut Kontak

Sin α =

Sin α =

Sin α = 0,952

α = 1,25 º

Maka besar sudut kontak :

θ = 180 º –  2α

θ = 180 º – (2 . 1,25 º)

θ = 180 º – 2,5 º

θ = 177,5 º

4.            Analisa Kekuatan Baut

Baut berfungsi sebagai pengikat piringan dan puli pada poros dengan besar beban w = 11 kg dan diameter dalam baut d₁ = 6 mm, maka tegangan tarik yang terjadi :

_t =  

_t =

_t =

_t = 0,39 kg/mm²

Jadi tegangan tarik yang terjadi pada baut adalah _t = 0,39 kg/mm².

Karena diameter luar d=3, maka berlaku persamaan (d₁/d)² = 0,64, sehingga nilai diameter luar dapat ditentukan sebagai berikut :

(d₁/d)²     = 0,64

(8/d)²      = 0,64

36/d²       = 0,64

d²            = 36/0,64

d²            = 56,25

d             =

d             = 7,5 mm

jadi diameter luar baut yang digunakan adalah d = 8 mm.

Dengan nilai tegangan tarik izin _a = 4,8 kg/mm² maka :

            d          =    

10        =  

10        =  

10        =  

10        =  

10        =  2,14

Dengan demikian bahwa baut aman digunakan.

5.            Poros

a)        Daya Rencana

Faktor koreksi yang digunakan adalah 1,2 sesuai jenis pembebanan yang terdapat pada tabel 1, dan daya yang digunakan adalah sebesar 0,25 hp atau 0,18735 kW.

Daya rencana untuk poros ditentukan dengan perhitungan berikut ini :

P_d = f_c . P

P_d = 1,2 . 0,18735 = 0,22482 kW

b)        Torsi

Momen puntir rencana untuk poros ditentukan dengan perhitungan berikut ini :

T = 9,74 . 10⁵ .

T = 9,74 . 10⁵ .  = 1216,526 kg.mm

c)        Momen

Gambar 27. Pembebanan pada poros

Dimana   :           F₁ = massa pully + gaya tarik sabuk

                           F₁ = 3 kg +  6 kg = 9 kg

                           F₂ = gaya potong + massa piringan perajang

                           F₂ = 6 kg + 11 = 17 kg

Maka      :

∑ M_B = 0

(R_VA . 245) – (F₁ . 310) – (F₂ . 50)  = 0

(R_VA . 245) =  (F₁ . 310) + (F₂ . 50)

(R_VA . 245) =  (9 . 310) + (17 . 50)

(R_VA . 245) =  2790 + 850

(R_VA . 245) =  3640                 

R_VA = 14,857 kg

      

∑ M₁ = 0

R_VB – F₂ . 310 + F₂ . R_VB = 0

  R_VB  =  F₂ ­­– R_VA

  R_VB = 17 ­­– 14,857          

  R_VB = 2,143 kg

   Maka momen poros :

M = R_VA . 245

M = 14,857 . 245

M = 3640 kg.mm

Gambar 28. Diagram momen

d)       Tegangan Geser Ijin

Bahan poros yang digunakan  adalah jenis baja ST 37 yang mempunyai kekuatan tarik 37 kg/mm². Ditinjau dari batas kelelahan puntir diambil Sf₁ = 6, Sf₂ = 2.

Tegangan geser ijin untuk poros ditentukan dengan perhitungan berikut ini :

 = 3,083 kg/mm²

e)        Diameter Poros

Karena poros mengalami kejutan besar dan tumbukan berat, maka nilai faktor koreksi puntir dan faktor koreksi lentur adalah K_t =3 dan K_m = 3.

Untuk Poros bawah :

 = (5,1/t_g)

 = (5,1/3,083)

 = (5,1/3,083)

 = (5,1/3,083)

 = (5,1/3,083)

 = (5,1/3,083) . 11513,720

 = 19046,375 mm³

d_s  = 26,705 mm

Berdasarkan perhitungan diameter minimal poros di atas maka diameter poros yang digunakan adalah 30 mm.

c.         Bantalan

Agar putaran poros berjalan secara aman maka pada mesin perajang singkong ini menggunakan bantalan poros dengan nomor bantalan 6006 (lihat lampiran).

Dengan : C = 1030 kg

X = 0,56

               V = 1

               Y = 1,45

               Fr = 20 kg

               Fa = 0 kg

               n   = 200 rpm

Maka nilai beban ekivalen dinamis spesifik adalah :

               P = X. . V. Fr + Fa . Y           

               P = 0,56 . 1 . 20 + 0 . 1,45

P = 11,2 kg

Maka nilai faktor kecepatan adalah :

                        fn =

                        fn =

fn =

fn = 0,255 menit

maka nilai faktor umur adalah :

                        fh = fn .

fh = 0,255 .          

fh = 23,483 menit

maka umur bantalan adalah :

                        Lh = 500 . fh³

                        Lh = 500 . (23,483)³

Lh = 500 . 12950,061

Lh = 6475030,945 menit = 12,319 tahun

d.            Pegas

               Bahan kawat yang digunakan adalah jenis kawat baja dengan lambang SUP dan mempunyai modulus geser G = 8000 kg/mm².

L    = 300 mm

w_t  = 6,96 kg

d    = 3 m

n    =  100 lilitan

    = 200 mm

maka :

       =

D³     =

D³     =

D³     = 23275,86 mm

D      = 28,55 mm

Jadi diameter pegas yang digunakan adalah sebesar 30 mm.

e.             Perancangan  Kapasitas

Q_maks  =  I . n . w

I     =  4

w   = 1,6 . 10^-3 kg

n    =  200 rpm

maka :

Q_maks       = I .  n . w

Q_maks       = 4 . 200 . 1,6 . 10^-3

Q_maks       = 1,28 kg/menit

Q_maks       = 76,8 kg/jam

Dengan efisiensi sebesar 80 %, maka :

Q = Q_maks x Efisiensi

Q = 76,8 x 80 %

Q = 61,44 kg/jam

Jadi kapasitas mesin perajang singkong yang dirancang adalah 60 kg/jam.

B.       Metode Pembuatan

Adapun proses pembuatan (manufacturing) komponen utama mesin perajang singkong  ini,  antara lain :

1.        Poros

a)        Persiapan Alat

Tabel 3.Nama Peralatan Untuk Pembuatan Poros

No	Nama Alat	Spesifikasi	Satuan	Jumlah	Pemilik
1.	Mesin bubut dan kelengkapannya	Standar	Unit	1	Workshop
2.	Jangka sorong	Standar	Bh	1
3.	Pahat rata	HSS 0,5”x0,5”x6”	Bh	1
4.	Mata bor	Standar	Set	1

b)        Bahan:

          Baja pejal dengan spesifikasi (Ø) 32 mm dan panjangnya  310 mm.

c)        Tindakan Keamanan dan Keselamatan

-          Jangan merubah kecepatan mesin saat mesin hidup/berjalan.

-          Meletakkan semua alat ukur pada tempat yang aman, terpisah dengan   alat yang kasar.

-          Memakai alat pelindung  selama proses pembubutan.

-          Dilarang membersihkan beram (sisa potongan bahan) selama mesin masih hidup.

-          Menggunakan cairan pendingin pada waktu pembubutan.

-          Pemasangan benda kerja pada pencekam harus benar-benar terkunci.

-          Pemasangan pahat harus sesuai.

-          Gunakan pakaian praktek.

d)        Langkah dan Sistematika Kerja

-          Cek ukuran bahan dan alat-alat bantu yang dibutuhkan.

-          Siapkan mesin bubut yang akan dipakai.

-          Menyetting pahat bubut setinggi senter

-          Mengatur putaran mesin menjadi 320 rpm

-          Memasang benda kerja pada  mesin bubut dan  mengencangkan chuck

-          Melakukan pembubutan facing dengan tebal pemakanan 1 mm dan setelah siap lakukan lagi pembubutan dengan tebal 1 mm sehingga diameter poros menjadi 30 mm

-          Melakukan pembubutan poros bertingkat sepanjang 105 mm dengan diameter 25,4 mm

-          Melakukan pembubutan lagi yang berdiameter 25,4 mm sepanjang 65 mm sehingga sampai mencapai diameter 24,5

-          Balik benda kerja dan membubut sepanjang 50 mm sampai mencapai diameter 24,5 mm

-          Lepas benda kerja dan mengukur dimensinya

-          Lalu melakukan pengeboran

-          Melumasi poros hasil bubutan dengan oli supaya tidak berkarat.

 

-         

-          Gambar 29. Proses pembuatan poros

                                                                             

-         

Gambar 29. Proses pembuatan poros (lanjutan)

2.        Rangka mesin

a)        Persiapan Alat

Tabel 4. Nama Peralatan Untuk Pembuatan Rangka Mesin

No	Nama Alat	Spesifikasi	Satuan	Jumlah	Pemilik
1.	Mesin Gergaji Potong	Standar	Unit	1	Workshop
2.	Jangka sorong	Standar	Bh	1
3.	Meteran	Standar	Bh	1
4.	Rol Siku	Standar	Bh	1
5.	Las Listrik	Standar	Bh	1

b)      Bahan

Besi plat siku dengan ukuran 40 x 40 x 3 dengan panjang 9 meter, spesifikasi

c)        Tindakan Keamanan dan keselamatan

-       Meletakkan semua alat ukur pada tempat yang aman, terpisah dengan alat yang kasar

-       Memakai alat pelindung  selama proses pengelasan

-       Gunakan alat dengan baik dan benar

-       Pemasangan benda kerja pada mesin gergaji harus benar-benar terkunci pada saat pemotongan besi

-       Kenakan pakaian praktek

d)            Langkah dan Sistematika Kerja

-       Siapkan alat dan bahan

-       Ukur bahan menggunakan roll meter

-       Tandai ukuran dengan penggores

-       Potong besi siku dengan ukuran 350 mm sebanyak 6 buah, ukuran 480 mm sebanyak 5 buah dan ukuran 700 mm sebanyak 4 buah

-       Melakukan penggerindaan pada bagian-bagian ujung besi siku yang sudah dipotong

-       Melakukan pengeboran pada ukuran 350 mm sebanyak 2 buah untuk dudukan motor dan ukuran 480 sebanyak 2 buah untuk dudukan bantalan

-       Menghidupkan mesin las dan mengatur amperenya sebesar 100 ampere dengan pertimbangan karena memakai elektroda NK-68 dengan diameter Ø2,6 mm.

-       Tack weld atau las titik pada setiap penyambungan hingga membentuk rangka yang diinginkan

-       Ukur kembali kesikuaan, kedataran dan kerataan rangka sebelum di las penuh

-       Las penuh dengan cara menyilang atau bertahap

-       Setelah itu menggerinda bagian bagian permukaan yang tidak rata

       

-                  

Gambar 30. proses pembuatan rangka

3.        Corong Masuk

a)        Persiapan Alat

Tabel 5. Nama Peralatan Untuk Pembuatan Corong Masuk

No	Nama Alat	Spesifikasi	Satuan	Jumlah	Pemilik
1.	Penggores	Standar	Bh	1	Workshop
2.	Mistar baja	Standar	Bh	1
3.	Mesin Pengerol	Standar	Unit	1
4.	Gunting tangan	Standar	Bh	1
5	Martil	Standar	Bh	1

b)        Bahan

Plat aluminium

  

c)        Tindakan Keamanan dan keselamatan

-          Meletakkan semua alat ukur pada tempat yang aman, terpisah dengan alat yang kasar

-          Memakai alat pelindung

-          Gunakan alat dengan baik dan benar

-          Kenakan pakaian praktek

d)       Langkah dan Sistematika Kerja

-          Siapkan alat dan bahan

-          Siapkan meja yang datar untuk melakukan pengukuran

-          Lakukan pengukuran dan gores plat yang akan digunting

-          Melakukan pengguntingan plat dengan ukuran 200 x 40 mm sebanyak 2 buah dan

-          Membentuk plat tersebut menjadi bentuk silinder di mesin pengerol

Gambar 31. Proses pembuatan corong masuk

4.        Corong keluar

a)        Persiapan Alat

Tabel 6. Nama Peralatan Untuk Pembuatan Corong Keluar

No	Nama Alat	Spesifikasi	Satuan	Jumlah	Pemilik
1.	Penggores	Standar	Bh	1	Workshop
2	Mesin penekuk plat	Standar	Unit	1
2.	Mistar baja	Standar	Bh	1
3.	Bor tangan	Standar	Unit	1
4.	Gunting tangan	Standar	Bh	1

b)        Bahan

Plat aluminium

c)        Tindakan Keamanan dan keselamatan

-          Meletakkan semua alat ukur pada tempat yang aman, terpisah dengan alat yang kasar

-          Memakai alat pelindung

-          Gunakan alat dengan baik dan benar

-          Kenakan pakaian praktek

d)       Langkah dan Sistematika Kerja

-          Siapkan alat dan bahan

-          Siapkan meja yang datar untuk melakukan pengukuran

-          Lakukan pengukuran dan gores plat yang akan digunting

-          Melakukan pengguntingan plat dengan ukuran 425 x 338 mm dan ukuran 225 x 338 mm

-          Melakukan penekukan pada ukuran 425 x 338 mm di mesin penekuk plat 50º

-          Setelah itu lipat sisi ujung plat dan tempelkan kedua plat tersebut secara tolak blakang untuk menyatukan plat dan membentuk corong masuk yang diinginkan

-          Melakukan pendempulan pada sisi penyambungan untuk memperkuat sambungan tersebut

-          Melakukan pengeboran untuk tempat baut

Gambar 32. Proses pembuatan corong keluar

Gambar 32. Proses pembuatan corong keluar (lanjutan)

5.        Pisau Perajang

a)        Persiapan Alat

Tabel 7.Nama Peralatan Untuk Pembuatan Pisau perajang

No	Nama Alat	Spesifikasi	Satuan	Jumlah	Pemilik
1.	Penggores	Standar	Bh	1	Workshop
2.	Mistar baja	Standar	Bh	1
3.	Mesin frais	Standar	Unit	1
4.	Mesin gerinda lantai	Standar	Unit	1
5	Mesin gerinda potong	Standar	Bh	1

b)        Bahan

Plat Stainles steel  ukuran 88 x 50 mm dengan ketebalan 0,8 mm

c)        Tindakan Keamanan dan keselamatan

-          Meletakkan semua alat ukur pada tempat yang aman, terpisah dengan alat yang kasar

-          Memakai alat pelindung

-          Gunakan alat dengan baik dan benar

-          Kenakan pakaian praktek

d)       Langkah dan Sistematika Kerja

-          Siapkan alat dan bahan

-          Potong plat menggunakan gerinda potong dengan ukuran 44 x 25

-          Frais pisau perajang tersebut untuk lobang baut

-          Gerinda ujung pisau sampai tajam di mesin gerinda lantai

            Gambar 33. Proses pembuatan pisau perajang

                                                                       

Gambar 33. Proses pembuatan pisau perajang (lanjutan)

6.        Rumah Pegas

a)        Persiapan Alat

Tabel 8.Nama Peralatan Untuk Pembuatan rumah pegas

No	Nama Alat	Spesifikasi	Satuan	Jumlah	Pemilik
1.	Penggores	Standar	Bh	1	Workshop
2.	Mistar baja	Standar	Bh	1
3.	Mesin frais	Standar	Unit	1
4.	Mesin gerinda lantai	Standar	Unit	1
5	Mesin gerinda potong	Standar	Bh	1

b)        Bahan

Besi kubus ukuran 1000 mm

c)        Tindakan Keamanan dan keselamatan

-          Meletakkan semua alat ukur pada tempat yang aman, terpisah dengan alat yang kasar

-          Memakai alat pelindung

-          Gunakan alat dengan baik dan benar

-          Kenakan pakaian praktek

d)       Langkah dan Sistematika Kerja

-          Siapkan alat dan bahan

-          Potong besi kubus menggunakan gerinda potong dengan ukuran 500 mm

-          Gerinda ujung-ujung besi kubus yang kurang rata

-          Frais besi kubus sepanjang 300 mm dengan diameter 12 mm

 

Gambar 34. Proses pembuatan rumah pegas

7.      Perakitan Mesin Perajang Singkong

a)      Persiapkan alat dan komponen-komponen mesin perajang singkong

b)      Masukkan piringan perajang pada poros

c)      Setelah itu pasang kedua bantalan pada poros lalu pasangkan pada rangka sesuai dengan posisi lobang (pembautan) yang telah dibuat untuk memegang kedua bantalan tersebut

d)     Pasang pisau perajang pada piringan perajang

e)      Pasang pulinya lalu masukkan baut pada bantalan dan kencangkan supaya posisi poros tidak bergeser

f)       Pasang corong keluar, corong masuk dan penutupnya lalu pasang baut untuk setiap lobang yang telah dibuat

g)      Pasang pegas pada rumah pegas

h)      Pasang motor dan pasang sabuk pada puli