JAM

PERANCANGAN MESIN PENGHANCUR BAHAN BAKU PAKAN TERNAK DENGAN KAPASITAS 200 KG/JAM

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Strata 1 Jurusan Teknik Mesin

Oleh: Anugerah SATIAWARMAN (NIM: 41306110013)

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI

UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008

Lembar Pengesahan

LEMBAR PENGESAHAN Menerangkan bahwa :

Nama

: Anugerah SATIAWARMAN

No. Induk Mahasiswa

: 41306110013

Judul Tugas Akhir

:

PERANCANGAN MESIN PENGHANCUR BAHAN BAKU PAKAN TERNAK DENGAN KAPASITAS 200 KG/JAM.

Telah di setujui dan di sahkan oleh Program studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Industri Universitas Mercu Buana Pembimbing :

Koordinator Tugas Akhir :

Ir. Rully Nutranta, M.Eng

Nanang Ruhyat, ST, MT

Ketua Jurusan Teknik Mesin :

Ir. Rully Nutranta, M.Eng

Teknik Mesin Mercu Buana

Dekan Fakultas Teknologi Industri :

Ir. Yuriadi Kusuma M.Sc

Lembar Pernyataan

LEMBAR PERNYATAAN Sebagai mahasiswa Universitas Mercu Buana, yang bertanda tangan dibawah ini, saya :

Nama

: Anugerah SATIAWARMAN

NIM

: 41306110013

demi

pengembangan ilmu pengetahuan,

menyetujui untuk memberi kepada

Universitas Mercu Buana Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif atas karya ilmiah saya yang berjudul :

PERANCANGAN MESIN PENGHANCUR BAHAN BAKU PAKAN TERNAK DENGAN KAPASITAS 200 KG/JAM.

Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini Universitas Mercu Buana berhak menyimpan , mengalih media / formatkan, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikannya, dan menampilkan / mempublikasikannya dimedia lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin

dari saya selama tetap

mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Saya bersedia menanggung secara pribadi , tanpa melibatkan pihak universitas Mercu Buana , atas segala bentuk tutunan hukum yang mungkin timbul atas pelanggaran Hak Cipta dalam karya tugas akhir ini.

Demikian pernyatakan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Dibuat

di : Jakarta

Pada tanggal : 14 Maret 2008 Yang menyatakan : Anugerah SATIAWARMAN


Abstraksi

ABSTRAKSI

Perkembangan dunia peternakan ayam di Indonesia sangat berkembang pesat, dari mulai industri pembibitan atau day old chicken (DOC), pakan ayam, maupun obat-obatan. Usaha ternak ayam pada saat ini masih dimonopoli oleh perusahaan-perusahaan besar, sehingga mengakibatkan mahalnya harga pakan ternak ayam dan sebaliknya harga jual daging ayam turun drastis karena adanya kasus flu burung, sehingga banyak perusahaan-perusahaan kecil gulung tikar karena harga pakan ayam yang mahal namun harga jualnya rendah. Berasal dari permasalahan tersebut, maka perlunya merancang alat yang mampu menghasilkan pakan ayam, sehingga para peternak ayam tidak lagi tergantung kepada perusahaan besar. Perancangan mesin ini lebih dititikberatkan kepada komponen-komponen mesin, seperti kapasitas, daya, poros & pasak, bantalan, sabuk, puli dan baut, tidak memperhitungkan rangka, rumah mesin atupun piringan penghancur. Pembuatan mesin penghancur bahan pakan ini dilakukan pengamatan langsung di PUSDIKLAT Departemen Peternakan Jawa Barat, melalui sistem penghancuran dengan menggunakan piringan yang dilengkapi dengan pin-pin yang diputar dengan putaran yang tinggi, bahan pakan tersebut akan mengalami gaya putar dan akhirnya tertumbuk dengan piringan yang diam sehingga menghasilkan pakan ternak berupa serbuk atau tepung. Dari hasil rancangan mesin penghancur bahan baku pakan ini diharapkan dapat menghasilkan produksi 200 kg/jam, dengan putaran rotor 1450 rpm, dan menggunakan motor listrik dengan daya sebesar 5,67 kW atau 7,7 HP, putaran motor 2200 rpm dengan effisiensi daya 90 % dan effisiensi produksi pakan 60 %.


iii

Kata Pengantar

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “Perancangan Mesin Penghancur Bahan Pakan Ternak”, diajukan untuk memenuhi persyaratan kelulusan program strata satu. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih terdapat kekurangankekurangan, atas dasar keyakinan serta dorongan moril dari berbagai pihak, baik dalam memberikan bimbingan ilmiah maupun materi akhirnya tugas akhir ini dapat terselesaikan. Selanjutnya dengan ketulusan hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Allah SWT dan Nabi Muhammad SAW atas limpahan rahmat dan karunianya.Amin. 2. Kedua Orang Tua tercinta beserta anak dan istri yang telah memberikan dorongan dan bantuan moril hingga terselesaikannya tugas akhir ini. 3. Ir. Yuriadi Kusuma, Msc, selaku Dekan Fakultas Teknik Industri. 4. Ir. Rully Nutranta, MS Eng, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin dan Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada kami. 5. Nanang Ruhyat, ST. MT, selaku Koordinator Tugas Akhir yang telah banyak membantu dalam proses pelaksanaan sidang Tugas Akhir.


i

Kata Pengantar

6. Ir. Harjowaluyono, selaku Kepala PUSDIKLAT Departmen Peternakan Bandung yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk melakukan observasi lapangan dalam rangka pembuatan Tugas Akhir ini. 7. Rekan-rekan yang telah memberikan dorongan dan motivasi serta turut dalam membantu perancangan alat ini. Taufik, Refy, Hendi dan rekan-rekan yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa banyak kekurangan yang perlu disempurnakan, oleh karena itu penulis berharap saran dan kritik demi perbaikan tugas akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi mahasiswa Teknik Mesin pada khususnya dan pembaca pada umumnya. Dan semoga Tuhan YME senantiasa melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya kepada kita semua. Amin.

Jakarta, 20 Januari 2008

Anugerah Satiawarman


ii

Daftar Isi

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR…………………………………………………………...…..i ABSTRAKSI………………………………………………………………….…....iii DAFTAR ISI…………………………………………………………………….…iv DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………....vii DAFTAR DIAGRAM…………………………………………………………….viii DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………….....ix NOMEN KLATUR…………………………………………………………………x BAB I

PENDAHULUAN………………………………...………………..1

1.1

Latar Belakang Masalah…………………………………………….1

1.2

Permasalahan………………………………………………………..3

1.3

Tujuan Pembahasan…………………………………………………3

1.4

Pembatasan Masalah………………………………………………...4

1.5

Metode Penulisan……………………………………………………5

1.6

Sistematika Penulisan……………………………………………….5

BAB II

LANDASAN TEORI……………………………………..………..7

2.1

Mesin Penghancur Bahan Pakan Ternak……………………………7

2.2

Model Mesin Penghancur Bahan Pakan Ternak…………………….8 2.2.1

Penghancur Bahan Pakan Model Ayun……………………….8

2.2.2

Penghancur Bahan Pakan Model Engkol……………………...9

2.2.3

Penghancur Bahan Pakan Model Pedal……………………...10

2.2.4

Penghancur Bahan Pakan Model Mekanik…………………..10

2.3

Metode Penggerak…………………………………………………11

2.4

Perancangan Mesin Penghancur Bahan Pakan Ternak…………….11 2.4.1

Pertimbangan Perancangan…………………………………..12

2.4.2

Tahapan Perancangan Mesin Penghancur Bahan Pakan Ternak………………………………………………………..13

2.5

Teori Perancangan……….………………………………………...14 2.5.1

Perhitungan Penghancur Bahan Pakan Ternak………………14 iv


Daftar Isi

2.5.2

Perhitungan Transmisi Daya…………………………………15

2.5.3

P o r o s………………………………………………………16

2.5.4

BAB III 3.1

3.2

2.5.3.1

Macam – macam Poros………………………………...17

2.5.3.2

Perhitungan Poros……………………………………...18

P a s a k………………………………………………………19 2.5.4.1

Macam – macam Pasak………………………………...19

2.5.4.2

Tata Cara Perencanaan Pasak………………………….20

2.5.5

Perhitungan Baut pada Piringan Penghancur………………...21

2.5.6

Perhitungan Komponen Pendukung…………………………23 2.5.6.1

Motor Penggerak……………………………………….23

2.5.6.2

Transmisi Sabuk-V dan Puli……………………….…..23

2.5.6.3

Perhitungan Bantalan Gelinding……………………….27

PERHITUNGAN PERANCANGAN…………………..…….….32 Komponen Utama………………………………………………….32 3.1.1

Perhitungan Penghancuran…………………………………...32

3.1.2

Perhitungan Transmisi Daya………………………………....34

3.1.3

Perhitungan Baut pada Piringan Penghancur………………...36

Komponen Pendukung……………………………………………..38 3.2.1

Motor Penggerak……………………………………………..38

3.2.2

Perhitungan Sabuk dan Puli………………………………….38 3.2.2.1

Perhitungan Tegangan Sentrifugal Puli (fc)…………....40

3.2.2.2

Perhitungan Kapasitas Daya…………………………...41

3.2.2.3

Perhitungan Kecepatan Sabuk-V………………………41

3.2.2.4

Perhitungan Panjang Keliling Sabuk-V………………..41

3.2.2.5

Perhitungan Jarak Antar Poros Terhadap Diameter Puli …………………………………………………………41

3.2.3

3.2.2.6

Perhitungan Sudut Kontak dan Jumlah Sabuk………....42

3.2.2.7

Perhitungan Lebar Puli………………………………...43

Perencanaan Poros Utama dan Pasak………………………..44 3.2.3.1

Daerah Penyetelan……………………………………..44

3.2.3.2

Merencanakan Diameter Poros………………………...46 v


Daftar Isi

3.2.3.3 3.2.4

BAB IV

Merencanakan Pasak dan Alur Pasak………………….47

Perencanaan Diameter Bantalan……………………………..48 3.2.4.1

Beban yang Ditumpu…………………………………..48

3.2.4.2

Beban Ekivalen Dinamis ……………………………....49

3.2.4.3

Faktor Umur Bantalan (fh)………………………….….49

3.2.4.4

Faktor Kecepatan Bantalan (fn)…………………….….50

3.2.4.5

Beban Nominal Dinamis Spesifik (C)………………....50

KOMPONEN PERANCANGAN……….……………..………...51

4.1

Komponen Utama………………………………………………….51 4.1.1

P o r o s………………………………………………………51

4.1.2

Piringan Penghancur………………………………………....52

4.1.3

Rumah Mesin……………………………………………...…53

4.1.4

Bak Penampung……………………………….……………..54

4.1.5 4.2

4.1.4.1

Bak Penampung Bahan Pakan Ternak………………....54

4.1.4.1

Bak Penampung Hasil Pakan Ternak………………......55

Kerangka Mesin……………………………………………...55

Komponen Pendukung…………………………………………......56 4.2.1

Motor Listrik………………………………………….……...56

4.2.2

P u l i …………………………………………………….…..57

4.2.3

Sistem Transmisi Sabuk-V………………………………......58

4.2.4

Bantalan…………………………………………………...…59

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN……….……….……..……….......61

5.1

Kesimpulan…………………………………………………….......61

5.2

S a r a n ……………………………………………………….…...62

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………….......64 LAMPIRAN GAMBAR

vi Teknik Mesin Mercu Buana

Daftar Gambar

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Penghancur Bahan Pakan Model Ayun……………. ………………9

Gambar 2.2

Penghancur Bahan Pakan Model Engkol…………………………...9

Gambar 2.3

Penghancur Bahan Pakan Model Pedal……………………………10

Gambar 2.4

Stator dan Rotor……………………………………………………14

Gambar 2.5

Macam-macam Pasak……………………………………………...19

Gambar 2.6

Gaya geser pada Pasak……………………………………………..20

Gambar 2.7

Skrup melintang……………………………………………………21

Gambar 2.8

Konstruksi dan Ukuran penampang sabuk-V……………………...24

Gambar 2.9

Perhitungan panjang keliling sabuk………………………………..26

Gambar 2.10 Puli penegang………………………………………………………27 Gambar 2.30 Macam-macam bantalan gelinding………………………………...29 Gambar 3.1

Piringan penghancur bahan pakan ternak………………………….32

Gambar 3.2

Pembebanan pada Poros…………………………………………...44

Gambar 3.3

Diagram beban vertikal…………………………………………….44

Gambar 4.1

Poros bertingkat…………………………………………………....51

Gambar 4.2

Piringan berputar (rotor)……………………………………….…..52

Gambar 4.3

Piringan diam (stator)……………………………………………...53

Gambar 4.4a Penutup Mesin………………………………………………….….53 Gambar 4.4b Rumah Mesin……………………………………………………....54 Gambar 4.5

Bak penampung bahan pakan ternak….…………………………...55

Gambar 4.6

Bak penampung hasil pakan ternak………………………………..55

Gambar 4.7

Kerangka Mesin……………………………………………………56

Gambar 4.8

Motor Listrik……………………………………………………….57

Gambar 4.9

Puli 1 (penggerak)………………………………………………….57

Gambar 4.10 Puli 2 (yang digerakan)…………………………………………….58 Gambar 4.11 Penampang sabuk-V tipe B…………………………………….......58 Gambar 4.12 Sistem Transmisi……………………………………………….......59 Gambar 4.13 Bantalan peluru…………………………………………………….60 vii Teknik Mesin Mercu Buana

Daftar Diagram

DAFTAR DIAGRAM

Diagram 2.1

Tahapan Perancangan Mesin Pembuat Pakan Ternak……………..13

viii Teknik Mesin Mercu Buana

Daftar Lampiran

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran I

Tabel faktor koreksi, fc

Lampiran II

Tabel koefisien eksperimen, c

Lampiran III

Tabel koefisien gesek, f dan tekanan bidang, s

Lampiran IV

Tabel ulir ISO metrik menurut NEN 81-II

Lampiran V

Tabel diagram pemilihan Sabuk

Lampiran VI

Tabel diameter Puli (mm)

Lampiran VII

Tabel ukuran Puli

Lampiran VIII

Tabel kapasitas daya yang ditransmisikan untuk satu sabuk

B

tunggal, Po (kW) Lampiran IX

Tabel panjang sabuk-V standar

Lampiran X

Tabel faktor teta ( q ) pada sabuk

Lampiran XI

Tabel penyetelan jarak sumbu poros

Lampiran XII

Tabel penomoran sabuk

Lampiran XIII

Tabel baja karbon konstruksi mesin

Lampiran XIV

Tabel ukuran pasak

Lampiran XV

Tabel bantalan untuk permesinan serta umurnya

Lampiran XVI

Tabel bantalan gelinding

Lampiran XVII

Tabel koreksi momen puntir dan lentur

Lampiran XVIII

Tabel performance data motor

Lampiran XIX

Tabel rekapitulasi

ix Teknik Mesin Mercu Buana

Nomen Klatur

NOMEN KLATUR

C

Jarak sumbu poros

mm

C

Koefisien eksperimen

-

Ds

Diameter poros

mm

Dp

Diameter nominal puli penggerak

mm

dp

Diameter nominal puli yg digerakan

mm

F

Gaya

N

fc

Faktor koreksi

-

fh

Faktor umur

-

fn

Faktor kecepatan

-

I

Jumlah baut

-

i

Perbandingan reduksi

-

L

Panjang sabuk

mm

Ls

Panjang poros

mm

Lh

Umur nominal

jam

l

Lebar

mm

Mk

Momen kopel

Nm

Mw

Momen Puntir

Nm

n

Kecepatan putaran

rpm

P

Daya motor

watt

Q

Kapasitas

kg/s

T

Torsi

Nm

V

Volume

m3

ν

Kecepatan sabuk

m/s

W

Massa

kg

w

Massa

kg

w

Jarak celah

mm

θ

Sudut kontak

-

µ

Koefisien gesek

-

x Teknik Mesin Mercu Buana

Nomen Klatur

ω

Kecepatan angular

rad/s

ρ

Massa jenis

kg/mm3

τa

Tegangan geser

N/m2

τb

Tegangan geser

N/m2

τw

Tegangan puntir

N/m2

σt

Kekuatan tarik

N/m2

ηw

Efisiensi Daya

-

xi Teknik Mesin Mercu Buana

Bab. I Pendahuluan

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Masalah Dunia peternakan khususnya usaha ternak ayam di Indonesia sangat

berkembang dengan pesat mulai dari industri pembibitan atau day old chicken (DOC), pakan ayam, obat-obatan maupun usaha lain yang berhubungan baik secara langsung atau tidak langsung dengan usaha ini. Akan tetapi kenyataanya usaha pakan ternak ayam ras ini masih dimonopoli oleh perusahaan-perusahaan besar, seperti: Austasia Stockfeed, Charoon Phokphan,Gold Coin Ind, Vistagrain Corporation dan Jafpa Comfeed, dimana kedua perusahaan tersebut mengendalikan serta menguasai dari industri hilir sampai industri hulu. Sehingga dampaknya terhadap petani kecil sangat sulit untuk berkembang, hal tersebut dapat diambil contoh pada beberapa tahun kebelakang di daerah Ciamis, Tasikmalaya dan sekitarnya banyak peternak ayam ras mengalami gulung tikar, karena biaya pakan melonjak sangat tinggi dan tidak terjangkau sementara hal lainnya harga jual daging ayam harganya turun yang sebagai akibat dari flu burung , sehingga di pasaran umum harga daging ayam melonjak turun sampai kisaran Rp.1800 – Rp. 2000 per kilogram padahal biaya pakan ternak mencapai Rp. 3500 per kilogram dan biaya bibit ayam mencapai Rp. 3000 per ekor. Untuk mengatisipasi tingginya harga pakan ayam tersebut, beberapa daerah telah mengembangkan produk pakan ternak non kimia yang murah dengan


1

Bab. I Pendahuluan

kualitas lebih baik dari yang ada dengan menggunakan bahan dasar jagung, kunyit dedak dan ikan. Dengan demikian untuk mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian pakan ternak yang diproduksikan oleh perusahaan yang ada, maka perlu untuk dibuatkan suatu mesin sederhana yang guna pakai. Adapun perbedaan dari pakan ayam pedaging yang diproduksi oleh perusahaan dengan pakan ayam non kimia adalah sebagai berikut: 1. Produk pakan ayam pedaging dari Perusahaan: •

Mengandung zat kimia serta antibiotik, sehingga zat residu yang terkandung di dalam ayam pedaging tersebut kurang baik bagi kesehatan manusia.

•

Harganya lebih mahal.

2. Produk pakan ayam lokal atau non kimia: •

Bahan baku pakan cukup berlimpah.

•

Antibiotik yang terkandung bersifat alami.

•

Harganya lebih murah.

Sedangkan komposisi bahan baku dari pakan ayam lokal atau non kimia adalah: •

Jagung kering dengan kadar air 20 % sebanyak 60 %

•

Ikan kering (pepetek) seabanyak 20 %

•

Kunyit kering degan kadar air 3 %, sebanyak 5%

•

Dedak sebanyak 12%

•

Air campuran pada proses terakhir sebanyak 3%


2

Bab. I Pendahuluan

1.2

Permasalahan Penguasaan terhadap produk pakan ternak masih di monopoli oleh

beberapa perusahaan besar, sehingga mengakibatkan mahalnya harga pakan ternak ayam tersebut sedangkan harga jual ayam dapat terjadi penurunan yang drastis karena terjangitnya suatu penyakit, seperti flu burung dll. Dari kondisi ini banyak perusahaan kecil menutup usahanya karena tidak menghasilkan keuntungan yang lebih. Beberapa perusahaan kecil telah menemukan komposisi pakan ayam lokal atau non kimia dengan kualitas yang baik dengan harga muah yang menggunakan jagung, dedak, kunyit dan ikan kering. Dengan demikian penulisan tugas akhir ini kami mencoba menjawab kesulitan yang dialami oleh industri kecil dengan merancang suatu alat pakan ternak non kimia yang sederhana tetapi dapat mengurangi ketergantungan terhadap pakan ternak atau pakan ayam yang telah dimonopoli oleh perusahaan asing tersebut.

1.3

Tujuan Pembahasan Tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini dapat dikelompokan menjadi dua

bagian utama yaitu: 1.

Tujuan Umum •

Sebagai salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Strata 1 Jurusan Teknik Mesin di Universitas Mercu Buana.


3

Bab. I Pendahuluan

•

Menerapkan ilmu serta teori yang telah kami terima selama masa kuliah ke dalam sebuah benda nyata.

2.

Tujuan Khusus •

Memproses dan menghancurkan bahan baku pakan non kimia.

•

Dapat memahami prinsip-prinsip proses perancangan suatu alat yang mudah dalam pengoperasian serta perawatan.

1.4

Pembatasan Masalah Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis membatasi permasalahan dalam

perancangan mesin penghancur bahan baku pakan ternak

yang hanya

menitikberatkan kepada perhitungan-perhitungan komponen mesin, batasan tersebut adalah: 1. Perhitungan komponen mesin, yang meliputi: -

Perhitungan kapasitas.

-

Penentuan daya yang digunakan.

-

Perhitungan gaya berdasarkan jenis material yang dihancurkan.

-

Merencanakan tipe sabuk dan puli.

-

Menentukan daerah penyetelan atau poros.

-

Perhitungan diameter bantalan dan pasak.

2. Pemilihan bahan yang digunakan. 3. Penjelasan mengenai cara kerja dan fungsi mesin tersebut. 4. Tidak diperhitungkan atau dibuat mengenai pencetak bahan baku pakan ternak setelah dihancurkan.


4

Bab. I Pendahuluan

1.5

Metode Penulisan Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini meliputi: 1. Penelitian Lapangan Dengan melakukan pengamatan dalam penghancurkan bahan dasar pembuatan pakan ternak, sehingga dapat diketahui jenis bahan atau material yang digunakan. 2. Studi Literatur (pustaka) Studi literatur ini adalah metode untuk mendapatkan data-data yang diperoleh dari buku-buku yang dapat dijadikan referensi, yang berkaitan dengan perancangan alat atau mesin tersebut. 3. Diskusi atau konsultasi dengan dosen pembimbing Metode ini merupakan salah satu metode dimana dapat mengumpulkan data-data

dengan

cara

melakukan

konsultasi

dengan

dosen

pembimbing atau melakukan diskusi dengan teman-teman atau pihak ketiga

yang

mempunyai

kemampuan

dalam

pembuatan

atau

perancangan mesin tersebut.

1.6

Sistematika Penulisan Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

Bab I : Pendahuluan Bab ini membahas tentang latar belakang masalah, permasalahan, tujuan pembahasan, pembatasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan.


5

Bab. I Pendahuluan

Bab II : Landasan Teori Bab ini menjelaskan mengenai teori-teori yang mendukung dalam perhitungan atau perancangan alat tersebut. Bab III : Perhitungan Perancangan Bab

ini

menjelaskan

mengenai

perhitungan-perhitungan

untuk

memperoleh ukuran-ukuran pada setiap bagian mesin penghancur bahan pakan ternak. Bab IV: Komponen erancangan Bab ini menjelaskan mengenai komponen-komponen yang digunakan pada mesin penghancur bahan pakan ternak Bab V : Kesimpulan dan Saran Bab ini merupakan gambaran akhir dari pembahasan yang berisi kesimpulan dan saran tentang alat yang dirancang.


6

Bab. II Landasan Teori

BAB II LANDASAN TEORI

2.1

Mesin Penghancur Bahan Pakan Ternak Mesin penghancur bahan pakan ternak merupakan salah satu teknologi

pertanian khususnya bidang peternakan, yang digunakan oleh para petani atau peternak untuk mendapatkan suatu pakan ternak yang berkualitas. Pengembangan teknologi, khususnya dalam bidang peternakan masih belum mendapatkan perhatian yang serius dari pemerintah, sehingga masih banyak peternak-peternak yang tidak mampu membeli pakan ternak yang berkualitas akibat harga yang cukup mahal. Dengan hal tersebut, penulis ingin mencoba menerapkan teknologi yang ada, untuk diterapkan pada mesin penghancur bahan pakan ternak. Pada alat yang di rancang ini, diharapkan dapat diterima dan lebih baik dari alat-alat yang sudah ada sebelumnya. Alat atau mesin penghacur yang dirancang ini juga menggunakan sumber tenaga dari arus listrik dan penghancur bahan pakan dengan menggunakan sistem gilas dengan putaran yang tinggi, disamping konstruksinya sederhana juga alat ini tidak banyak memakan tempat. Perancangan alat ini diharapkan dapat menghasilkan produksi bahan pakan lebih banyak, sehingga para petani atau peternak tidak lagi tergantung kepada perusahaan atau produsen yang memproduksi bahan tersebut.

7 Teknik Mesin Mercu Buana


2.2

Model Mesin Penghancur Bahan Pakan Ternak Pada dasarnya mesin jenis-jenis penghancur bahan pakan ternak hampir

sama dengan mesin penggilas kacang. Dari hasil studi baik pengambilan referensi buku-buku dan pemantauan langsung di lapangan, ada beberapa model atau alat penghancur bahan pakan ternak. Namun dari sekian model tersebut mempunyai cara kerja yang sama, yaitu campuran bahan pakan ternak dimasukan ke dalam tabung penggilas atau penghancur. Pada saat digerakan atau di putar bahan pakan tersebut akan hancur menjadi butiran-butiran halus seperti tepung dan ditampung dalam dalam bak penampung. Beberapa model alat atau mesin penghancur bahan pakan ternak, antara lain: 1. Penghancur Bahan Pakan Model Ayun. 2. Penghancur Bahan Pakan Model Engkol. 3. Penghancur Bahan Pakan Model Pedal. 4. Penghancur Bahan Pakan Model Mekanik. Dalam tugas akhir penulis merancang jenis penghancur pakan ternak model mekanis dengan menggabungkan penggerak motor dengan sabuk-V. 2.2.1

Penghancur Bahan Pakan Model Ayun Seperti halnya alat atau mesin pengupas kacang, model ayun ini bisa

dipakai untuk menghancurkan bahan pakan ternak. Dimana model ini memiliki rumah mesin atau gilasannya berbentuk setengah silinder terbuat dari kayu dan pada bagian tengah rumah gilas dipasang batang pengayun serta di ujung bawahnya dipasang penggilas. Dengan mangayunkan batang pengayun maju 8 Teknik Mesin Mercu Buana


mundur dan ditumbuk, maka bahan pakan akan hancur menjadi bentuk butiran dan akan jatuh ke dalam penampung.

Gambar 2.1 Penghancur Bahan Pakan Model Ayun 2.2.2

Penghancur Bahan Pakan Model Engkol Pada model engkol ini, rumah mesin berbentuk silinder dengan celah pada

bagian bawah dengan penggilas didalamnya dan penggilas berputar searah. Poros penggilas menonjol ke luar silinder dan di pasang engkol. Engkol inilah yang menggerakan penggilas.

Gambar 2.2 Penghancur Bahan Pakan Model Engkol



2.2.3

Penghancur Bahan Pakan Model Pedal Prinsip kerja pada model pedal hampir sama dengan model engkol,

bedanya pada model ini pemutar menggunakan gir yang digerakan oleh piringan pemutar yang dihubungkan dengan rantai. Model penghancur bahan pakan ini dapat menghasilkan produksi sampai 500 kg/hari.

Gambar 2.3 Penghancur Bahan Pakan Model Pedal 2.2.4

Penghancur Bahan Pakan Model Mekanik Model ini tidak lagi menggunakan tenaga manual, tetapi menggunakan

penggerak motor pada mekanik penghancur atau penggilas serta memakai bahan besi pada konstruksi rumah mesin. Pada model ini, penulis merancang mesin yang berfungsi guna dan menghasilkan mutu pakan yang baik dengan sistem penghancuran atau penggilasan yang lebih optimal. Sedangkan rumah mesin di rancang dari bahan besi berbentuk tabung yang bisa di lepas, karena pada rumah mesin tersebut di ikat dengan mur baut sehingga dapat memudahkan dalam perawatan apabila ada kotoran-kotoran di dalam rumah mesin tersebut.



Beberapa komponen yang membedakan dengan jenis yang lainnya, yaitu proses penghancuran pada mesin ini menggunakan stator dan rotor, dimana rotor berputar dan stator diam. Pada pemukaan stator terdapat rigi-rigi sejumlah 32 buah dan di rotor terdapat pin atau as-as tersebut dipasang pisau berigi-rigi untuk menghancurkan semua bahan pakan tersebut. Bahan yang telah hancur akan keluar melalui saringan. Proses penghancuran beracuan pada bahan baku yang paling keras dan memerlukan gaya terbesar, yaitu jagung kering.

2.3

Metode Penggerak Untuk meningkatkan tingkat efisiensi serta hasil yang baik, maka metode

penggerak yang dipakai dalam rancangan ini adalah dengan menggunakan penggerak motor listrik yang dapat menghasilkan putaran untuk menghancurkan bahan pakan tersebut. Penggunaan motor listrik ini diupayakan dapat menggantikan dari penggerak manual yang ada. Beberapa keuntungan yang dihasilkan, yaitu dapat menghasilkan produksi lebih cepat, konstruksi lebih kuat dan karena menggunakan penggerak motor, maka biaya lebih mahal.

2.4

Perancangan Dalam melakukan suatu perancangan, maka harus dipenuhi beberapa

kriteria tentang perancangan, yaitu yang menyangkut: 1. Konstruksi •

Baik, aman, sederhana, hemat dan mudah dalam pembuatannya. 11



•

Kokoh dan stabil.

2. Ergonomis Memberikan kenyamanan pada operator dalam mengoperasikan alat atau mesin tersebut, tanpa mengganggu fungsi dari alat. 3. Keamanan •

Memperhatikan keamanan produk agar tidak terkontaminasi dengan zat lain.

•

Memperhatikan keamanan operator pengguna alat atau mesin tersebut.

4. Ekonomis •

Dalam proses pembuatan, diharapkan menggunakan elemen-elemen yang sesuai dengan standar pasar sehingga biaya pengadaan lebih murah.

•

Menghindari penggunaan komponen dengan harga yang mahal dan diganti dengan pembuatan komponen sendiri.

2.4.1

Pertimbangan Perancangan Pembuatan perancangan mesin penghancur bahan pakan ternak ini

berdasarkan beberpa pertimbangan, yaitu menyangkut perancangan (design), biaya dan faktor – faktor lainnya yang telah disebutkan di atas. Sedangkan kelebihan perancangan mesin ini adalah: •

Mudah dalam pengoperasian

•

Mudah dalam perawatan

•

Konstruksi yang sederhana

•

Sangat baik dalam proses produksi 12



2.4.2

Tahapan Perancangan Mesin Penghancur Bahan Pakan Ternak Dalam pembuatan mesin penghancur bahan pakan ternak ini dilakukan

melalui beberapa tahapan sebagai berikut:

Perancangan komponen mesin: -

Piringan Penghancur (sudah ditentukan) Kapasitas Daya (Motor) Poros, pasak, baut Sabuk & Puli Bantalan

Perancangan Rumah Mesin

Pembuatan kerangka Mesin

Pembuatan Bak Penampung

Perakitan

Diagram 2.1 Tahapan perancangan mesin pembuat pakan ternak 13 Teknik Mesin Mercu Buana


2.5

Teori Perhitungan Perancangan

2.5.1

Perhitungan Penghancuran Bahan Pakan Ternak Piringan penghancur baik rotor maupun stator pada bagian mesin ini

merupakan bagian yang paling berperan dalam proses penghancuran bahan pakan ternak. Kedua bagian ini berada pada posisi vertikal, dimana stator dalam posisi diam atau menempel pada rumah mesin sedangkan rotor bergerak dan berputar bersama poros.

Gambar 2.4 Stator dan Rotor •

Volume celah antara stator dan rotor V = ¼ x π x (D22 – D12) x w

(2.1)

Dimana: w adalah lebar celah penggerusan antara rotor dan stator. •

Jumlah pakan yang keluar setiap putaran adalah M = massa jenis jagung x V

•

(2.2)

Apabila putaran n2 = 1450 rpm, maka kapasitas maksimal tiap jamnya adalah Qmax = M x Vc x 3600

(2.3) 14



Dimana: Vc = π x (D2 – D1) x n2 / (60 x 1000) •

(2.4)

Besarnya kapasitas mesin apabila effisiensi bahan pakan 60 % adalah Qeff = 60 % x Qmax

2.5.2 •

(2.5)

Perhitungan Transmisi Daya Besarnya daya dapat dihitung dengan menggunakan rumus Pm = T x (2π n)/60

(Machine Design, Khurmi : 410)

= F x r x2π x n / 60 =FxV

(2.6)

Dimana: F=mxg m = Wm + Wp Wm = massa komponen (kg) Wp = massa pakan yang terdorong (kg) V = π x n / 60 Maka daya efektif (Pe) pada mesin: Pe = Pm x fc

(2.7)

fc = faktor koreksi daya •

Besarnya daya pada puli 1 (P1) Putaran yang diteruskan dari puli satu ke puli dua melalui sabuk – V mengalami perubahan daya, dimana daya yang hilang sebesar 0.95 dapat dihitung dengan rumus: P1 = Pe / 0.95

(2.8) 15



•

Besarnya daya pada poros (Ps) Putaran yang diteruskan dari poros motor ke puli satu melalui sabuk – V mengalami perubahan daya, dimana daya yang hilang sebesar 0.95 dapat dihitung dengan menggunakan rumus: Ps = P1 / 0.95

•

(2.9)

Besarnya daya motor yang dibutuhkan (Pm) Putaran yang diteruskan dari motor ke poros motor mengalami perubahan daya, dimana daya yang hilang 1.02 dapat dihitung besarnya daya yaitu: Pm = Ps x 1.02

•

(2.10)

Besarnya daya optimum Daya optimum adalah daya yang dibutuhkan oleh mesin, sehingga motor tersebut tidak mengalami panas yang berlebih diakibatkan daya yang keluar terlalu besar.

•

Besarnya efisiensi daya mesin Daya yang diperlukan pada mesin ini harus seefisien mungkin, dimana daya yang dipakai sebanding dengan daya motor yang digunakan:

ηw = Pe / Ps 2.5.3

(2.11)

Poros Poros adalah elemen mesin yang merupakan salah satu bagian terpenting

dari setiap mesin. Poros pada umumnya meneruskan daya bersama-sama dengan putaran. Pada poros biasanya dapat dipasang puli, roda gigi dan naf yang ikut berputar bersama poros. Pemasangan elemen mesin tersebut pada poros di pasang pasak. 16 Teknik Mesin Mercu Buana


Pembebanan pada poros tergantung pada besarnya daya putaran mesin yang diteruskan, serta pengaruh daya yang ditimbulkan oleh bagian – bagian mesin yang didukung dan berputar bersama poros. Beban puntir disebabkan oleh gaya – gaya radial dan aksial yang timbul. Dalam hal-hal tertentu, pada poros dapat terjadi hanya beban puntir atau lentur saja, namun demikian kombinasi beban lentur dan beban puntir dapat sekaligus terjadi pada poros, bahkan bisa juga disertai beban aksial. 2.5.3.1 Macam – macam Poros Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut: 1. Poros Transmisi Poros jenis ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk atau sproket dll. 2. Spindel Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas dimana beban utamya berupa puntiran, disebut spindel. Syarat yang harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan bentuk serta ukuranya harus teliti. 3. Gardan Poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar



disebut gardan. Gardan ini hanya mendapat beban lentur, kecuali jika digerakan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir. 2.5.3.2 Perhitungan Poros Apabila daya yang ditransmisikan sebesar P (kw) dan putaran poros n1 (rpm) diberikan, maka daya rencana (Pd) adalah sbb: Pd = fc x P

(Sularso: 7)

(2.12)

Faktor daya yang ditransmisikan maksimum fc = 0,8 – 1,2 Momen Puntir yang terjadi: T = 9,74 x 105 Pd / n1

(Sularso: 7)

(2.13)

Besarnya diameter poros dengan beban puntir dan lentur: Ds > [ (5,1/τa )

(Κm.M)2 + (Kt.T)2 ] 1/3

(Sularso:18)

dimana: Ds adalah diameter poros maksimum (mm)

τa adalah tegangan geser (kg/mm2) = σ B / (Sf1 x Sf2) M adalah momen lentur (kg.mm) •

Faktor – faktor koreksi untuk momen puntir Kt yang besarnya adaah Kt = 1, Untuk beban yang dikenakan secara halus. Kt = 1 – 1,5, Untuk beban yang dikenakan sedikit kejut. Kt = 1,5 - 3, Untuk beban yang dikenakan kejutan.

•

Faktor faktor koreksi untuk momen lentur Km yang besarnya adalah Km = 1,5, Untuk tumbukan yang halus. Km = 1,5 - 2, Untuk tumbukan yang ringan. Km = 2 - 3, Untuk tumbukan yang besar. 18


(2.14)


2.5.4

Pasak Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian

mesin, seperti roda gigi, sproket puli, kopling dll. Pada poros – momen diteruskan dari poros ke naf atau dari naf ke poros. (Dasar perencanaan dan pemilihan bahan, Sularso: 23) 2.5.4.1 Macam – macam Pasak Pasak pada umumnya dapat digolongkan atas beberapa macam sbb: (Gambar 2.5 ). Menurut letaknya pada poros dapat dibedakan antara pasak pelana, pasak rata, pasak benam, dan pasak singgung, yang umumnya berpenampang segi empat. Dalam arah memanjang dapat berbentuk prigsmatis atau berbentuk tirus. Pasak benam prigsmatis ada yang khusus dipakai sebagai pasak luncur. Di samping macam di atas ada juga pasak tembereng dan pasak jarum. Pasak yang paling umum dipakai adalah pasak benam, karen dapat meneruskan momen yang besar.

Gambar 2.5 Macam-macam Pasak 19 Teknik Mesin Mercu Buana


2.5.4.2 Tata Cara Perencanaan Pasak Apabila momen rencana dari poros adalah T (kg.mm), dan diameter poros adalah ds (mm, maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah F=

T (Ds / 2)

(Sularso: 25)

(2.15)

Menurut lambang pasak yang diperlihatkan dalam gambar di bawah, gaya geser yang bekerja pada penampang mendatar b x l (mm2) oleh gaya F (kg). Dengan demikian tegangan geser τk (kg/mm2) yang ditimbulkan adalah

τk =

F bl

(2.16)

Dari tegangan geser yang diizinkan τka (kg/mm2), panjang pasak l1 (mm) yang diperlukan dapat diperoleh.

τka >

F bl1

(2.17)

Gambar 2.6. Gaya geser pada pasak Harga τka adalah harga yang diperoleh dengan membagi kekuatan tarik σ

b

dengan faktor keamanan Sfk1 x Sfk2. Harga Sfk1 umunya diambil 6, dan Sfk2 dipilih antara 1 – 1,5 jika beban dikenakan secara perlahan – lahan, antara 1,5 – 3 jika



dikenakan dengan tumbukan ringan, dan antara 2 – 5 jika dikenakan secara tibatiba dan dengan tumbukan berat. •

Tegangan geser ijin τk (kg/mm2) τka =

•

2T b.l1.Ds

(Sularso: 27)

(2.19)

Syarat kuat dari pasak τ g < τka, maka diperoleh persamaan l1 >

2.5.5

(2.18)

Sfk1xSfk 2

Tegangan gesek pada pasak τ g (kg/mm2)

τ g= •

σb

2T b.τka.Ds

(2.20)

Perhitungan Baut pada Piringan Penghancur Pada bagian piringan penghancur terdapat delapan buah baut yang

berfungsi sebagai pengikat, dimana salah satu batu penghancur berhubungan dengan poros yang berputar dan batu penghancur yang satunya berhubungan dengan rumah mesin itu sendiri dalam keadaan diam.

Gambar 2.7 Skrup melintang 21 Teknik Mesin Mercu Buana


Faktor – faktor yang perlu diperhitungkan dalam menghitung kekuatan baut adalah: •

Besarnya Momen puntir (Mw) Mw =

Pe

dimana ω = 2 π •

(N.m)

ω n2 60

Tegangan puntir τ

w

τ w = Mw / (0,2. d3)

(2.21)

(m/s) adalah (N/mm2)

(Jac.STOLK: 189)

(2.22)

(Jac.STOLK: 189)

(2.23)

dimana d adalah diameter baut (mm) •

Momen kopel maksimum (Mk) adalah Mk = c.Mw

(N.m)

dimana: c adalah koefisien eksperimen Jadi jumlah beban yang terjadi Q (kN) adalah Q=

4.Mk π . f .d

dimana f adalah koefisien gesek bahan •

Beban tiap baut Q i

(kN)

(2.24)

Maka tegangan tarik yang terjadi adalah

σt =

Q i. As

(N/mm2)

dimana As adalah penampang tegangan (tabel) 22 Teknik Mesin Mercu Buana

(2.25)


2.5.6

Perhitungan Komponen Pendukung

2.5.6.1 Motor Penggerak Dalam perancangan mesin penghancur pakan ini digunakan motor listrik sebagai penggeraknya, hal ini mengingat kegunaan dari mesin tersebut yang lebih fleksibel dan bisa ditempatkan di semua tempat. Pemilihan motor penggerak ini disesuaikan dengan jumlah putaran motor dan daya yang direncanakan. Jenis motor penggerak yang dipergunakan adalah motor arus AC, dengan spesifikasi sbb: Daya Motor

: P (Watt) atau HP

Putaran poros motor

: n (rpm)

Momen puntir motor

: Mp =

60.P = N.m 2.π .n

2.5.6.2 Transmisi Sabuk-V dan Puli Sabuk merupakan salah satu dari perangkat mesin yang berfungsi untuk mentransmisikan daya dan putaran dari motor penggerak ke alat penggerak yang mempunyai jarak antara motor penggerak dengan yang digerakan cukup jauh. Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium yang dibelitkan dikeliling alur puli yang berbentuk V. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan dari sabuk-V dibandingkan dengan sabuk lainnya. Sabuk-V (V-belt) ini dapat digunakan untuk jarak poros sampai dengan 6 m, dengan perbandingan putaran maksimum 7. 23 Teknik Mesin Mercu Buana


Gambar 2.8 Konstruksi dan Ukuran penampang sabuk-V Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena memiliki beberapa keunggulan diantaranya: •

Mudah dipasang dan dilepas

•

Perbandingan kecepatannya besar

•

Harganya murah

•

Tahan lama

•

Tingkat kebisingan yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan dengan menggunakan rantai. Karena sabuk-V biasanya digunakan untuk menurunkan putaran, maka

perbandingan yang umum dipakai adalah perbandingan reduksi i (i > 1). Beberapa tahapan yang perlu diperhatikan dalam merencanakan sebuk sabuk-V adalah sbb: (Elemen Mesin, Sularso: 176). 24 Teknik Mesin Mercu Buana


•

Daya yang akan ditransmisikan P

(kW atau HP)

Putaran poros motor n1

(rpm)

Putaran poros mesin n2

(rpm)

Perbandingan putaran (reduksi) i Jarak antara sumbu poros C •

Faktor koreksi fc

•

Daya rencana Pd

(mm)

(kW atau HP)

Pd = P. fc •

(2.26)

Pemilihan penampang sabuk-V Pd digunakan untuk mencari penampang sabuk-V dengan nmax

•

(tabel)

Pemilihan diameter puli penggerak dp = diameter lingkar jarak bagi (tabel)

•

din = dp – 2.Ko

(2.27)

dout = dp + 2.K

(2.28)

dp1.n1 = dp2.n2

(2.29)

Kecepatan sabuk-V V=

•

π .D.n 60.1000

< 30 m/s

(Sularso: 166)

(2.30)

Pengecekan jarak sumbu poros C terhadap diameter puli C>

dk + Dk 2

(Sularso: 177)

•

Kapasitas daya transmisi dari sabuk – V, Po (kW)

•

Sudut kontak ( θ )


(2.31)


θ = 180o •

)

(2.32)

Pd Po.kθ

(2.33)

Panjang sabuk – V L = 2.C +

•

57( Dp − dp ) C

Jumlah sabuk yang diperlukan N=

•

(

π 2

(Dp + dp) +

1 (Dp - dp)2 4C

(2.34)

Nomor nominal sabuk - V

Gambar 2.9 Perhitungan panjang keliling sabuk Sudut Wit atau sudut kontak B dari sabuk pada alur puli penggerak harus diusahakan sebesar mungkin untuk memperbesar panjang kontak antara sabuk dan puli. Gaya gesekan akan berkurang dengan mengecilnya B, sehingga menimbulkan slip antara sabuk dan puli. Jika jarak poros adalah pendek sedangkan perbandingan reduksinya besar, maka sudut kontak pada puli kecil (puli penggerak) akan menjadi kecil. Dalam hal ini dapat dipakai sebuah puli penegang seperti dalam gambar untuk memperbesar sudut kontak tersebut.



Gambar 2.10 Puli penegang 2.5.6.3 Perhitungan Bantalan Gelinding Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros sehingga putaran dapat berlangsung dengan halus, aman dan panjang umur. (Elemen Mesin, Sularso: 103). Bantalan harus kuat dan kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin yang lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik, maka kinerja seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja secara optimal. Secara garis besar fungsi bantalan adalah: 1. Sebagai pendukung atau penyangga poros sebagai bagian yang berputar. 2. Untuk mengarahkan gerakan dari putaran poros. 3. Transmisi putaran. Bantalan gelinding adalah nama lain dari pendukung poros yang mempunyai elemen yang berputar. Elemen yang berputar tersebut terletak antara poros dengan rumah bantalan. Secara prinsip, berdasarkan tipe elemen yang berputar bantalan gelinding dapat dibedakan menjadi: 1. Bantalan bola (ball bearing) 27 Teknik Mesin Mercu Buana


2. Bantalan silinder (cylinder bearing) 3. Bantalan tong (barrels bearing) 4. Bantalan kerucut (taper bearing) 5. Bantalan jarum (needle bearing) Pada bantalan ini terjadi gerakan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen yang gelinding (bola, rol). Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur. Seperti diperlihatkan dalam gambar 2.11 macam-macam bantalan gelinding, elemen gelinding seperti bola atau rol, dipasang di antara cincin luar dan cincin dalam. Dengan memutar salah satu cincin tersebut, bola atau rol akan membuat gerakan gelinding sehingga gesekan diantaranya akan jauh lebih kecil. Untuk bola atau rol, ketelitian tinggi dalam bentuk dan ukuran merupakan keharusan. Karena luas bidang kontak antara bola atau rol dengan cincinnya sangat kecil, maka besarnya beban per satuan luas atau tekanannya menjadi sangat tinggi. Nama-nama bagian bantalan gelinding adalah 1. Elemen yang berputar (bola, silinder, tong, kerucut, atau jarum), selalu dipasang pada jarak yang telah ditentukan dan keberadaan nya karena sangkar. 2. Cincin dalam (inner ring), berputar yang kecepatannya sama dengan putaran poros. 3. Cincin luar (outer ring), keberadaannya tetap tak berputar.



Gambar 2.11 Macam-macam bantalan gelinding Untuk perencanaan bantalan gelinding dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: 1. Beban yang ditumpu Beban radial (WR)

(N atau kg)

Beban aksial (Wa)

(N atau kg)

Putaran poros (n)

(rpm)

2. Faktor beban (fc)

(tabel)

3. Beban rencana Radial FR = WR . fc

(N atau kg) 29


(2.35)


Aksial Fa = Wa . fc

(N atau kg)

(2.36)

(N atau kg)

(2.37)

4. Beban Ekivalen Dinamis PR = X.V.FR + y.Fa V = beban putar 5. Umum Nominal Bantalan (LH)

(jam)

6. Faktor Kecepatan  33.3  1 / 3 Bantalan bola fn =    n 

(2.38)

 33.3  3 / 10 fn =    n 

(2.39)

Bantalan rol 7. Faktor Umur

 LH  1 / 3 Bantalan bola fh =    500 

(2.40)

 LH  Bantalan bola fh =    500 

(2.41)

3 / 10

8. Kapasitas nominal Dinamis Spesifik C=

fh . PR fn

(2.42)

Bantalan gelinding mempunyai keutungan dan kerugian yang spesifik bila dibandingkan dengan bantalan luncur, yaitu: Keuntungan: 1. Keausan kurang 2. Panas yang ditimbulkan kurang 3. Gesekan konstan pada setiap putaran 4. Pemakaian pelumas minimum 30 Teknik Mesin Mercu Buana


5. Ukuran lebarnya kecil 6. Mudah dalam penggantian 7. Elemen standar didapat dimana-mana Kerugian: 1. Untuk beban kejut (getaran karena ketidakseimbangan komponen mesin) bantalan akan lebih cepat rusak. 2. Lebih sensitif terhadap debu dan kelembaman 3. Lebih mahal Pengenaan bantalan akan lebih mudah dengan memperhatikan nomor dari nominal bantalan tersebut. Nomor bantalan ini terdiri nomor dasar pelengkap, nomor dasar yang ada merupakan lambang jenis, lambang ukuran (ukuran lebar, diameter luar), nomor diameter lubang, dan lambang sudut kontak. Di bawah ini adalah contoh kode penomoran pada bantalan. Sebuah bantalan mempunyai kode FAG 6312 ZZ C3 P6, artinya adalah sebagai berikut: 6

Menyatakan bantalan bola baris tunggal alur dalam

3

Menunjukan seri diameter iso 2, beban ringan yaitu diameter luar 130 mm untuk diameter lubang 30 mm.

12

Berarti 12 x 5 = 60 mm diameter lubang

ZZ

Berarti ratio 2

C3

Kelonggaran C3

P6

Kelas ketelitian 6


Bab. III Perhitungan Perancangan

BAB III PERHITUNGAN PERANCANGAN

Perhitungan perancangan ini merupakan tindak lanjut dari teori dasar perhitungan seperti pada bab sebelumnya, dimana ukuran data-data komponen mesin tersebut dituangkan ke dalam perhitungan di bawah ini. 3.1

Komponen Utama

3.1.1

Perhitungan Penghancuran Data – data yang diperlukan untuk perhitungan adalah sebagai berikut:

•

- Diameter luar penggilas (D2)

= 380 mm

- Diameter Inti (D1)

= 276 mm

- Jarak celah penggilasan (w)

=

2 mm

Volume celah penggilasan antara stator dan rotor V=

=

π 4

(D22 – D12) x w

3.14 (3802 – 2762) x 2 4

= 10711 mm3

D2

D1

Gambar 3.1 Piringan penghancur bahan pakan w Teknik Mesin Mercu Buana

32


Dimana : w adalah jarak celah penggilas antara stator (piringan penghancur diam) dan rotor (piringan penghancur yang berputar) •

Jumlah hasil pakan (dengan bahan dasar jagung) yang keluar setiap putaran adalah M = massa jenis jagung x V Dengan massa jenis jagung sebesar 0.001191 gr/mm3 (Journal Sain & Teknologi, Evaluasi mutu fisik benih jagung). M

= 0,001191 x 10711 = 12,76 gr = 0,01276 kg

•

Kapasitas pakan yang dihasilkan setiap jamnya, apabila putaran penggilasan atau piringan penghancur n2 = 1450 rpm adalah: Qmak

= M x Vc x 3600

Dimana: Vc

=

=

π .( D 2 − D1).n 60.1000 3,14(380 − 276)1450 60000

= 7,89 m/s Jadi: Qmak

= 0,01276 x 7,89 x 3600 = 362,4 kg/jam

•

Apabila efisiensi produksi 60 %, maka besarnya kapasitas mesin adalah:


33


Qact

= 0,6 x 362,4 = 217,5 kg/jam = 3,6 kg/min

3.1.2

Perhitungan Transmisi Daya Data – data yang diperlukan dalam perhitungan ini adalah sebagai berikut: - Massa komponen penggilasan (Wm)

= 16 kg (assumsi)

- Massa pakan yang terdorong (Wp)

= 0,1276 kg

- Kecepatan putaran puli 2 (n2)

= 1450 rpm

- Diameter luar batu gilas (penghancur) D2 = 380 mm - Faktor koreksi (8-10) jam kerja fc •

= 1,1 (tabel)

Besarnya gaya yang terjadi pada mesin F

=mxg

Dimana: m

= Wm + Wp = 16 + 0,1276 = 16,1276 kg

g

= percepatan gravitasi yang besarnya 9,81 m/s2

Jadi: F

= 16,1276 x 9,81 = 158,2 N

•

Daya pada mesin (Pm) Pm

=FxV

Dimana:


34


V

=

π 60

x D x n2

= (3,14 x 380 x 1450 ) / 60 = 28,84 m/s Jadi: Pm

= 158,2 x 28,84 = 4562 Watt = 4,56 kW

•

Daya efektif pada mesin (Pe) Pe

= Pm x fc = 4,56 x 1,1 = 5,02 kW

•

Perhitungan daya pada puli 1 & 2 Daya yang hilang pada puli 1 & 2 sebesar 0,95, maka P1-2

= Pe / 0,95 = 5,02 / 0,95 = 5,28 kW

•

Perhitungan daya pada poros (Ps) Daya yang hilang pada poros sebesar 0,95, maka Ps

= P1-2 / 0,95 = 5,28 / 0,95 = 5,56 kW

•

Besarnya daya motor yang diperlukan (Pd) Pd

= Ps x 1,02


35


= 5,56 x 1,02 = 5,67 kW •

Efisiensi daya mesin penghancur pakan ternak ( η m)

ηm

= Pe/Ps = 5,02 / 5,56 = 0,90

Jadi motor yang dipergunkan untuk mesin penghancur bahan pakan ternak dengan kapasitas 3,6 kg/mn adalah 7,71 HP (5,67 kW) dengan putaran 2200 rpm dan efisiensi daya 0,90. 3.1.3

Perhitungan Baut Pada Piringan Penghancur Untuk menghitung tegangan baut pada batu penggilas atau piringan

penghancur menggunakan 8 baut M10 φ 10 mm dengan koefisien eksperimen c = 2,75 dan koefisien gesek f = 0,25 (STOLK: 209-210). •

Besarnya momen puntir (Mw) Mw

= Pe / ω

Dimana:

ω

=

2π x n2 60

=

2 x3,14 x1450 60

= 151,76 rad/s Jadi: Mw

=

5,020 x 103 N.m 151,76


36


= 33,08 N.m •

Tegangan puntir ( τ w) adalah

τ

w

= Mw / 0,2 d3 = 33,08. 103/ 0,2.103 = 165,4 N/mm2

•

Momen kopel maksimum (Mk) adalah Mk

= c x Mw = 2,75 x 33,08 = 90,97 Nm

Jadi beban pada baut adalah Qb

≥

4.Mk π . f .d

≥

4.90,97 3,14.0,25.0,01

≥ 46 354 N sedangkan beban setiap baut adalah Fa •

= Qb / i ≥ 46354 / 8 = 5794 N (5,8 kN)

Tegangan – tarik pada baut adalah

σt

=

Qb i. As

Dimana: As adalah luas penampang baut (tabel ISO metrik NEN 81-II, STOLK : 98) untuk M10 = 58 mm2.

σt

=

46354 8.58


37


= 100 N/mm2

σt

= 100 N/mm2 < 10,9 R0,2 (120 N/mm2)

Jadi ukuran baut M10 sebanyak 8 buah sudah mencukupi. Dengan koefisien f = fs = 0,15 pada bagian kontak baut, maka Ma = 0,2 x Fa x db = 0,2 x 5794 x 0,01 = 11,6 N.m 3.2

Komponen Pendukung

3.2.1

Motor Penggerak Motor penggerak yang digunakan adalah motor listrik AC dengan

spesifikasi sebagai berikut: •

Daya motor

Pd = 5,67 kW atau 7,7 Hp

•

Putaran poros motor

n1 = 2200 rpm

•

Momen puntir motor

Mp =

60.Pd 2.π .n

= 24,624 N.m = 24624 N.mm 3.2.2

Perhitungan Sabuk dan Puli Dengan besarnya daya rencana (Pr) dan putaran motor listrik (n1), maka

dapat ditentukan tipe sabuk-V dengan menggunakan grafik atau diagram pemilihan sabuk ( Elemen Mesin Sularso: 164). Dari grafik tersebut di dapat tipe sabuk-V, yaitu: Pd = 5,67 kW, n2 = 1450 rpm, Tipe sabuk: sabuk-V tipe B Berdasarkan data sabuk-V (tabel φ min puli yang diizinkan dalam Elemen Mesin, Sularso: 169) besarnya diameter adalah: a. Diameter minimum yang diizinkan 115 mm Teknik Mesin Mercu Buana

38


b. Diameter minimum yang dianjurkan 145 mm d in

= dp – 2 (ko) = 145 – 2 (9,5) = 128 mm

d out = dp + 2 (k) = 145 + 2 (5,5) = 156 mm Besarnya nilai k, ko (tabel ukuran puli, Elemen Mesin, Sularso: 166). Untuk menentukan besarnya diameter pitch puli, maka perlu dicari terlebih dahulu perbandingan reduksi, yaitu perbandingan putaran antara putaran motor penggerak (n1) dan putaran piringan penghancur (n2). i

= n1 / n2 = 2200 / 1450 = 1,52

Maka, Dp

= i x dp = 1,52 x 145 = 220 mm

D in

= Dp – 2 (ko) = 220 – 2 (9,5) = 203 mm


39


D out = Dp + 2 (k) = 220 + 2 (5,5) = 231 mm Dimana: dp

= diameter pitch (nominal) puli penggerak (mm)

d in

= diameter dalam puli penggerak (mm)

d out = diameter luar puli penggerak (mm) Dp

= diameter pitch (nominal) puli yang digerakan (mm)

Dp in = diameter dalam puli yang digerakan (mm) Dp out = diameter luar puli yang digerakan (mm) 3.2.2.1 Perhitungan Tegangan Sentrifugal Puli (ft) ft

=

ρ g

v2

Dimana: v

=

=

πDn 60 3,14 x0,231x1450 60

= 17,5 m/s g

= 9,81 m/s2

ρ

= 0,0072 gr/mm3 (massa jenis cast iron, Khurmi Gupta: 694)

Jadi: ft

=

0,0072 x (17,5)2 x 1000 9,81

= 224,77 gr/mm2 Teknik Mesin Mercu Buana

40


= 0,225 kg/mm2 = 22,5 kg/cm2 < 45 kg/cm2 (standar desain tegangan sentrifugal, Khurmi Gupta: 697). 3.2.2.2 Perhitungan Kapasitas Daya Po

= 3,14 + (3,42-3,14) 50/200 + 0,41 + (0,47-0,41) 50/200 = 3,64 kW (tabel kapasitas daya dengan standar tipe B, Sularso: 172)

3.2.2.3 Perhitungan Kecepatan Sabuk-V v

= ( π x dp x n1) / 60 = (3,14 x 0,145 x 2200) / 60 = 16,7 m/s Kecepatan sabuk yang diizinkan tidak melebihi 30 m/s, dengan demikian

sabuk tersebut aman untuk dipakai. (Sularso: 176) 3.2.2.4 Perhitungan Panjang Keliling Sabuk-V Apabila jarak antara poros ditentukan yaitu 500 mm, maka panjang keliling sabuk - V adalah: L

= 2.C +

π .( Dp + dp) 2

+

1 (Dp-dp)2 4.C

= 2. 500 + 1,57 (220+145) +

1 (220-145)2 4.500

= 1000 + 573,05 + 2,81 = 1576 mm = 63 inch atau 1600 mm (tabel panjang sabuk V, Sularso 168) 3.2.2.5 Perhitungan Jarak Antar Poros Terhadap Diameter Puli Jarak antara poros (C) kami tentukan yang panjangnya adalah 500 mm. Untuk menentukan jarak yang diizinkan, maka dapat dihitung dengan persamaan


41


sebagai berikut: Dout + dout 2

231 + 156 mm < 500 mm 2

194 mm < 500 mm Karena jarak antar poros lebih besar dari diameter rata-rata puli, maka keadaan tersebut aman. Sedangkan untuk mengetahui jarak antar poros yang sesungguhnya dapat dihitung dengan mencari harga b terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan sbb: b

= 2.L – π (Dp+dp) = 2. 1600 – 3,14 (220 + 145) = 2054 mm

Jadi jarak antar poros yang sesungguhnya adalah C

=

b + b2 − 8( Dp − dp )2 8

= [2054 +

(2054)2 – 8 (220-145)2 ] / 8

= 512,13 mm 3.2.2.6 Perhitungan Sudut Kontak dan Jumlah Sabuk Besarnya suduk kontak dapat diberikan oleh:

θ

= 180o -

57( Dp − dp ) C

= 180o -

57(220 − 145) 500

= 171,45o Teknik Mesin Mercu Buana

42


Maka besarnya faktor koreksi sudut kontak dapat dicari (tabel faktor koreksi K θ ) 174 − 171,45 Kθ − 0,97 = 174 − 169 0,99 − 0,97

Kθ

= 0,98

Jumlah sabuk dapat dihitung dengan persamaan sbb: N

=

Pd Po.Kθ

=

5,67 3,64.0,98

= 1,59 buah ≈ 2 buah 3.2.2.7 Perhitungan Lebar Puli Sedangkan besarnya lebar puli dapat dicari dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: B

= 2.f + (N-1).e = 2.12,5 + (2-1).15 = 40 mm

Jadi dari hasil perhitungan tersebut kesimpulannya adalah: •

Sabuk yang dipergunakan adalah sabuk-V tipe B No 63

•

Jumlah sabuk (N) sebanyak 2 buah

•

Lebar puli (B) adalah 40 mm

•

Jarak antar poros 500 mm + 50 mm / – 35 mm (tabel penyetelan, Sularso: 174)

•

Panjang sabuk 1600 mm


43


3.2.3

Perencanaan Poros Utama (Ds) dan Pasak

3.2.3.1 Daerah Penyetelan 1 3

2

5

4

Gambar 3.2. Pembebanan pada poros Keterangan gambar: 1.

Piringan penghancur (rotor)

4. Bantalan 2

2.

Poros

5. Puli

3.

Bantalan 1

B

A

100 mm

C

120 mm

D

120 mm

8 kg

16 kg

Gambar 3.3 Diagram beban vertikal Teknik Mesin Mercu Buana

44


Berat asumsi: 1.

Berat piringan penghancur (rotor) 16 kg, maka FA = 157 N

2.

Berat puli 8 kg, maka FD1 = 78,5 N

Dengan daya motor Pd = 5,67 kW dan kecepatan sabuk v = 16,7 m/s, maka besarnya gaya yang terjadi pada sabuk adalah: FD2

= 102

Pd v

= 102.

5,67 16,7

= 34,6 kg = 340 N. Sehingga RFD = FD1 + FD2 = 78,5 + 340 = 418,5 N Σ MBV = 0 FDV.240 – FCV.120 – FAV.100 = 0 418,5.240 – FCV.120 – 157.100 =0 FCV = 706 N Σ FV = 0

FAV + FVD – FCV – FBV = 0 157 + 340 – 706 – FBV = 0 FBV = - 209 N Momen yang terjadi adalah: MCV = FDV.120 = 418,5.120 = 50220 N.mm


45


= 5119 kg.mm MBV = FAV.100 = 157.100 = 15700 N.mm = 1600 kg.mm MDV = FAV.340 + FBV.240 – FCV.120 = 157.340 + 209.240 – 706.120 = 18820 N.mm = 1919 kg.mm Sedangkan torsi yang terjadi pada motor dengan Pd = 5,67 kW, n1 = 2200 rpm adalah: T

= 9,74 x 105 x

Pd n1

= 9,74 x 105 x

5,67 2200

= 2510 kg.mm 3.2.3.2 Merencanakan Diameter Poros Data – data untuk mencari diameter poros adalah: •

Bahan poros S45C dengan tegangan tarik σ

B

= 58 kg/mm2. (tabel,

Sularso: 3) •

Faktor keamanan Sf1 = 6 untuk bahan S45C dan faktor kekasaran permukaannya Sf2 = 2.

•

Faktor koreksi karena torsi Kt = 1,5.

•

Faktor koreksi karena momen Km = 2.


46


Tegangan geser yang diizinkan adalah:

τa

= σ B / (Sf1 x Sf2) = 58 / (2 x 6) = 4,83 kg/mm2

Jadi besarnya diameter poros adalah: Ds

> [ (5,1/τa )

(Κm.M)2 + (Kt.T)2 ] 1/3

Ds

≥ [ (5,1/4,83)

Ds

≥ [ 11518,12]1/3

Ds

≥ 22,58 mm

(2.5119)2 + (1,5. 2510)2 ]1/3

diambil Ds ≈ 35 mm

3.2.3.3 Merencanakan Pasak dan Alur Pasak Data-data yang diperlukan untuk menghitung pasak adalah: •

Daya motor (Pd)

= 5,67 kW

•

Torsi motor (T)

= 2510 kg.mm

•

Diameter poros (Ds)

= 35 mm

Gaya tangensial pada permukaan pasak F (kg) adalah: F

=

T (Ds / 2)

=

2510 35 / 2

= 143,4 kg Penampang pasak 10 x 8, kedalaman alur pada poros t1 = 4,5 mm dan kedalaman alur pasak pada naf t2 = 3,5 mm. Apabila bahan pasak S35C dengan kekuatan tarik

σ B = 52 kg/mm2 serta faktor keamanan Sfk1 = 6 dan Sfk2 = 3, maka tegangan geser


47


yang diizinkan adalah:

τka

= σ B / (Sfk1 x Sfk2) = 52 / (6 x 3) = 2,89 kg/mm2

Tekanan permukaan yang izinkan Pa = 8 kg/mm2

τk

Pa

(Kiyokatsu Suga: 27)

= 143,4 /(10 x l1) =

143,4 ≤ 2,89 (10 xl1)

=

143,4 ≤8 (3,5 xl 2)

……. l1 ≥ 4,96 mm

……….. l2 ≥ 5,12 mm

Panjang pasak yang digunakan (lk) adalah 28 mm. b/Ds

= 10/35 = 0,286

0,25 < 0,286 < 0,35

lk/Ds

= 28/35 = 0,8

0,75 < 0,8 < 1,5

(Kiyokatsu Suga: 26)

Dengan demikian pasak yang digunakan cukup aman dengan ukuran 28 mm x 10 mm x 8 mm dan bahan pasak S35C. 3.2.4

Perencanaan Diameter Bantalan

3.2.4.1 Beban yang ditumpu Dari perhitungan sebelumnya didapat beban maksimal pada titik C yang besarnya adalah adalah 706 N (72 kg) dan merupakan beban radial. Dengan faktor beban koreksi fw = 1,5 (Sularso: 137-138), maka besarnya beban rencana yang ditumpu dapat dihitung sbb: Fw

= WR x fw = 72 x 1,5 = 108 kg


48


Dimana: Fw adalah beban rencana WR adalah beban maksimum yang ditumpu oleh bantalan fw adalah faktor beban. 3.2.4.2 Beban Ekivalen Dinamis Suatu beban yang besarnya sedemikian rupa hingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran yang ada. Dari tabel beban ekivalen: X = 1, V = 1, y = 0 (tidak ada beban aksial), maka besarnya beban ekivalen dinamis dapat dihitung sbb: PR

= X.V.FR + y.Fa = 1.1. 108 = 108 kg.

3.2.4.3 Faktor Umur Bantalan (fh) Untuk menghitung besarnya faktor umur bantalan, disini ditentukan umur bantalan Lh untuk mesin penghancur sebesar 20000 - 30000 jam (tabel umur bantalan, Sularso:137), maka besarnya fh apabila diambil 20000 jam adalah: fh

 Lh  1/3 =   500   20000  1/3 =   500 

= 3,42


49


3.2.4.4 Faktor Kecepatan Bantalan (fn)  33,3  1/3 =   n 

fn

 33,3  1/3 =   1450 

= 0,28 3.2.4.5 Beban Nominal Dinamis Spesifik (C) C

=

fh x PR fn

=

3,42 x 108 0,28

= 1319 kg Dari hasil perencanaan dan perhitungan di atas maka dapat kita simpulkan sbb: •

Nomor Bantalan

= 6207

•

Kapasitas nominal dinamik spesifik (C)

= 2010 kg (tabel Sularso:143)

•

Diameter dalam (d)

= 35 mm

•

Diameter luar (D)

= 72 mm


50

Bab. IV Komponen Perancangan

BAB IV KOMPONEN PERANCANGAN

4.1

Komponen Utama Komponen-komponen pada bagian utama mesin penghancur bahan pakan

ini dikerjakan melalui beberapa tahapan, yang meliputi: pemotongan, pengeboran, pembubutan, pengikiran, skrap, pekerjaan sheet metal, pekerjaan milling, pengerjaan las dan proses pengecatan. 4.1.1

Poros Berdasarkan hasil perhitungan atau rancangan poros, bahan yang

digunakan adalah baja S 45 C dengan diameter poros (Ds) = 35 mm, panjang poros Ls = 390 mm. Proses pengerjaannya adalah pekerjaan bubut . Pada poros ini juga di pasang piringan penghancur (rotor ) dengan menggunakan pasak, sedangkan untuk bagian piringan penghancur diam (stator) di pasang pada rumah penutup.

Gambar 4.1 Poros bertingkat


51


4.1.2

Piringan Penghancur Piringan penghancur pada mesin ini menggunakan besi cor lengkap

dengan gerigi-gerigi yang dapat menghancurkan bahan pakan tersebut lebih efektif. Pembuatan piringan ini dibuat melalui proses pengecoran. Piringan tersebut sebanyak dua buah, yaitu bagian yang berputar (rotor) dan bagian yang diam (stator). Ukuran dari piringan tersebut adalah : 1. Rotor (piringan berputar) Diameter luar (D2)

= 370 mm

(dilengkapi dengan pisau-pisau dan dipasang langsung ke poros) Diameter poros (Ds) =35 mm

Gambar 4.2 Piringan berputar (rotor)

2. Stator (piringan diam) Diameter luar (D2)

= 380 mm

Diameter inti (D1)

= 276 mm


52


Gambar 4.3 Piringan diam (stator)

4.1.3

Rumah Mesin Rumah mesin ini berbentuk persegi empat yang berfungsi sebagai tempat

dari piringan penghancur, dengan ukuran panjang 500 mm, lebar 120 mm dan tinggi 500 mm. Bahan yang digunakan adalah besi plat ukuran 5 mm. Salah satu sisi tabung ini ditutupi oleh plat dengan diameter 420 mm x 10 mm, dimana penutup ini juga sebagai tempat penempatan piringan yang diam (stator).

Gambar 4.4a Penutup Mesin


53


Gambar 4.4b Rumah Mesin

4.1.4

Bak Penampung

4.1.4.1 Bak Penampung bahan pakan Bak penampung bahan pakan atau corong ini dibuat sedemikian rupa, sehingga masuknya bahan pakan ke dalam tabung penghancur/penggiling berjalan dengan sempurna. Pada bak penampung bahan pakan ini pula dilengkapi dengan dudukan corong yang dapat mengalirkan bahan pakan tersebut lebih efektif. Pembuatan bak penampung atau corong ini terbuat dari bahan plat dengan ketebalan 0.6 mm, ukuran 500 mm x 500 mm x 300 mm. Sedangkan dudukan corongnya berukuran 200 mm x 200 mm x 317 mm. Proses pembuatan baik bak penampung atau corong dan dudukannya dibuat melalui proses pekerjaan sheet metal dan las (welding).

Gambar Corong


54


Gambar 4.5 Bak penampung bahan pakan

4.1.4.2 Bak Penampung hasil pakan Bak penampung dibuat lebih sederhana akan tetapi dapat menampung hasil pakan lebih optimal. Bak penampung tersebut terbuat dari plat 0,5 mm dengan ukuran 400 mm x 300 mm x 250 mm. Pembuatan bak tersebut dibuat melalui pekerjaan sheet metal dan las (welding).

Gambar 4.6 Bak penampung hasil pakan

4.1.5

Kerangka Mesin Kerangka mesin dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menahan beban

dari konstruksi mesin. Pembuatan kerangka tersebut menggunakan besi siku 60 x 60 x 6 mm dengan ukuran 1002 mm x 514 mm x 608 mm sehingga cukup untuk


55


menopang mesin yang ada diatasnya. Proses pengerjaannya adalah pemotongan dan las (welding).

Gambar 4.7 Kerangka mesin

4.2

Komponen Pendukung

4.2.1

Motor Listrik Motor listrik ini merupakan penggerak mesin, dimana putaran motor akan

diteruskan ke poros utama melalui sistem transmisi, yaitu puli dan sabuk-V. Sehingga dengan berputarannya poros, maka penghancur bahan pakanpun bekerja sesuai dengan putaran yang telah ditentukan. Dari hasil perhitungan motor yang digunakan adalah jenis motor AC dengan spesifikasi sebagai berikut: •

Model Motor

: CC 025 A

•

Buatan

: USA

•

Daya Motor

: 7.5 Hp

•

Putaran

: 2200 rpm

•

Tegangan

: 230 – 460 V / 3 phase

•

Frekuensi

: 50 Hz


56


Gambar 4.8 Motor Listrik

4.2.2

Puli Puli digunakan untuk memindahkan daya dari poros motor penggerak

utama ke poros lainnya melalui sabuk. Bahan puli yang umum digunakan adalah besi cor, alumunium, baja, dan kayu. Di dalam perancangan ini penulis menggunakan besi cor sebagai bahan puli. Jumlah puli yang digunakan untuk mesin penghancur bahan pakan ini sebanyak 2 buah, terdiri dari puli 1 atau puli penggerak yang langsung dihubungkan dengan motor , dan diletakan pada poros motor dengan ukuran dp=145 mm, dout=156 mm, dan φ

145

poros=35

mm.

35

156

Gambar 4.9 Puli 1

Sedangkan untuk puli 2, yaitu puli yang digerakan dan diletakan pada poros tempat dipasangkannya piringan penghancur dengan ukuran Dp = 220 mm, Dout = 231 mm dan φ poros = 35 mm.


57


220

35

231

Gambar 4.10 Puli 2

4.2.3

Sistem Transmisi Sabuk-V Dari hasil perhitungan mengenai pemilihan jenis sabuk yang digunakan

untuk memindahkan daya dari motor ke poros piringan penghancur adalah sabuk tipe B. Sabuk-V ini terbuat dari karet dengan penampang berbentuk trapesium, tenunan dari bahan tetoeron digunakan sebagai inti untuk memberikan tarikan yang besar. Pemasangan sabuk-V dilakukan dengan cara membelitkan pada puli yang mempunyai alur V pula. Keunggulan

dari

sabuk-V

ini

selain

harganya

murah,

mudah

penanganannya, yaitu dapat menghasilkan transmisi daya yang cukup besar pada tegangan yang relatif rendah, karena sabuk yang membelit pada puli ini mengalami lengkungan, sehingga lebar bagian dalamnya dan gaya geseknya bertambah besar. 16.5

mm

11 mm

40o

Gambar 4.11 Penampang Sabuk-V tipe B


58


Sistem transmisi menggunakan sabuk-V merupakan sistem reduksi transmisi, dimana putaran motor diturunkan melalui pemasangan puli pada poros lainnya. C

Dp

dp

Sabuk Motor Puli 1

Piringan penghancur

Bantalan

Puli 2

Gambar 4.12 Sistem Transmisi

Dari hasil perencanaan diperoleh: •

Sabuk yang dipergunakan adalah sabuk-V tipe B No 63

•

Jumlah sabuk (N) sebanyak 2 buah

•

Lebar puli (B) adalah 40 mm

•

Jarak antar poros 500 mm + 50 mm / – 35 mm

•

Panjang sabuk 1600 mm

4.2.4

Bantalan Bantalan yang dipasang pada mesin ini adalah sebagai penyangga dan

sekaligus meredamkan ayunan atau getaran, kejutan dan kebisingan pada mesin itu sendiri. Bantalan yang dipergunakan pada mesin penghancur bahan pakan ini Teknik Mesin Mercu Buana

59


adalah bantalan gelinding, karena mampu menumpu poros dengan kecepatan tinggi dan beban yang tumbukan yang cukup besar. Jumlah bantalan yang diletakan atau dipasang pada poros dimana piringan penghancur (rotor) dipasang adalah sebanyak 2 buah. Dari hasil perencanaan diperoleh: •

Nomor Bantalan

= 6207

•

Kapasitas nominal dinamik spesifik (C)

= 2010 kg (tabel Sularso:143)

•

Diameter dalam (d)

= 35 mm

•

Diameter Luar (D)

= 72 mm

φ 35

φ 72 Gambar 4.13 Bantalan Peluru


60

Bab. V Kesimpulan dan Saran

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

2.1

Kesimpulan Dalam perancangan mesin penghancur bahan pakan ternak penulis

melakukan proses-proses perencanaan yang meliputi pencarian data di lapangan, pemilihan bahan yang sesuai dan perencanaan komponen-komponen mesin yang dirancang. Dalam perancangan ini digunakan motor listrik sebagai penggerak, penggunaaan motor listrik ini diupayakan agar mendapatkan efisiensi kerja yang tinggi dari mesin tersebut. Motor digunakan untuk menggerakan poros dan diteruskan ke komponen utama sebagai penghancur bahan pakan ternak. Untuk mentransmisikan daya dari motor penggerak tersebut digunakan sabuk-V. Sistem transmisi ini digunakan untuk mendapatkan putaran yang diinginkan, sehingga piringan penghancur dapat menghancurkan bahan pakan ternak lebih optimum serta menghasilkan pakan ternak berupa serbuk atau tepung dengan kualitas yang baik. Dari keseluruhan hasil perancangan mesin penghancur bahan pakan ternak ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Motor Penggerak Motor penggerak yang digunakan adalah motor listrik Daya

: 7.5 HP

Putaran

: 2200 rpm 61



2. Ukuran Puli Bahan puli menggunakan besi cor dengan berat jenis 0,0072 gr/mm3 dengan lebar puli sebesar 40 mm. a. Diameter nominal puli pada motor adalah 145 mm. b. Diameter nominal puli pada poros penghancur adalah 220 mm 3. Sabuk yang digunakan pada mesin penghancur bahan pakan ternak ini adalah sabuk-V tipe B No 63 sebanyak 2 buah degan panjang 1600 mm. 4. Ukuran poros Poros terbuat dari SC 45 C dengan diameter 35 mm dan panjang 390 mm. 5. Ukuran Pasak Pasak terbuat dari bahan S35C dengan ukuran 28 mm x 10 mm x 8 mm. 6. Bantalan Tipe bantalan diambil dari standar menggunakan tipe single row bearing dengan nomor bantalan 6207 7. Piringan penghancur Piringan penghancur ini penulis tidak melakukan pembuatan tetapi langsung dipesankan dan dibuat dengan proses pengecoran. 8. Diharapkan hasil rancangan ini dapat menghasilkan suatu produk pakan ternak yang berupa tepung dengan kualitas yang baik.

5.2

Saran Mesin penghancur bahan pakan ternak ini sangat sederhana, sehingga dalam

pengoperasiannya dapat dilakukan oleh masyarakat umum. Namun masih banyak 62 Teknik Mesin Mercu Buana


kekurangan-kekurangan yang terdapat dalam perancangan mesin ini, sehingga diperlukan evaluasi lebih lanjut untuk mencapai suatu rancangan yang lebih baik dan sempurna. Untuk itu apabila ingin mendapatkan suatu bentuk yang optimal dari rancangan ini, perlu dilakukan pembuatan alat agar dapat melakukan evaluasi serta perbaikan untuk penyempurnaan lebih lanjut.


Daftar Pustaka

DAFTAR PUSTAKA

1. Haryoto, 1995, Pengupas Kacang Tanah. Edisi Pertama. Jakarta: Kanisius. 2. Jac. STOLK dan C. KROS, 1981. Elemen Mesin Elemen Konstruksi Bangunan Mesin. Edisi ke dua puluh satu. Terjemahan oleh Hendasih H dan Abdul Rachman A. Dari Morks Drukkerijen Uitgeverij B.V, Jakarta Airlangga. 3. Khurmi, R.S dan J.K. Gupta, 1982. A Text Book Machine Design New Delhi: Eurasia Publishing House (pvt) Ltd. 4. Niemann G, 1975. Elemen Mesin. Edisi Kedua. Jilid 1 terjemahan oleh Anton Budiman dan Bambang Prambono, Jakarta Erlangga. 5. Ohan Juhana dan M.Suratman, 2000. Menggambar Teknik Mesin dengan standar ISO. Cetakan ke satu. Bandung: Pustaka Grafika. 6. Sularso dan Kiyokatsu Suga, 1991. Dasar Perencanaan dan Pemilihan elemen Mesin. Cetakan ke tujuh. Jakarta: Pradnya Paramita. 7. Syam’un E, Ramlah Arief, dan Sania Saenong. 2004. Evauasi Mutu Fisik dan Fisiologis Benih Jagung CV. Lamuru dari Ukuran Biji dan Umur Simpan yang berbeda. 8. Takeshi Sato dan N. Sugiarto H. 1996. Menggambar Mesin Menurut Standar ISO . Jakarta: Pradnya Paramita. 9. Tata Surdia dan Shiroku Saito, 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Cetakan ke empat. Jakarta. Pradnya Paramita.


64

JAM

Recommend Documents