JAM

PERENCANAAN MESIN PENGUPAS SERABUT KELAPA DARI TEMPURUNG BERKAPASITAS 12 BIJI/JAM 1)

2)

Dicky Djohari , Ninuk Jonoadji Jurusan Teknik Mesin Universitas Kristen Petra Jalan. Siwalankerto 121-131, Surabaya 60236. Indonesia Phone: 0062-31-8439040, Fax: 0062-31-8417658 E-mail : [email protected]), [email protected])

ABSTRACT Coconut plant is one plant that all of the parts can be used for everyday life. One part that can be used is coconut fiber. Coconut fiber can be used for mats, equipment of dishwasher, and filling the car seat. The design of this machine is used to efficient the time, which is usually the process of decomposition of coconut shell fibers take a long time to 15 minutes. By making this machine can shorten the time and the maximum yield of coconut fiber which is free from fibers of coconut shells. consumers need a clean shell of coconut fibers and need much fibers. The result of this reasearch supports that the profits who obtained more a lot as compare with its cost of production. the machine can work 8 hours per day with a yield 96 pieces Keywords : Peeler Machine, Coconut Fibers

1. Pendahuluan Indonesia adalah negara kepulauan yang kaya akan hasil buminya, karena beriklim tropis Indonesia menjadi salah satu penghasil kelapa terbesar di dunia. Sebagian besar masyarakat di daerah Sulawesi mata pencahariannya adalah bercocok tanam atau berkebun yang sebagian besar hasilnya adalah kelapa. Tumbuhan kelapa sendiri merupakan salah satu tumbuhan yang semua bagiannya dapat digunakan untuk kehidupan sehari-hari. Salah satu bagian yang dapat digunakan adalah sabut kelapa. Sabut kelapa dapat digunakan untuk keset, alat cuci piring, dan pengisi jok mobil.

yang kira-kira sama dengan 0,25 dari diameter poros. 2. Pasak Datar Standart ( Standart Flat Key) Pasak ini adalah jenis pasak yang sama dengan diatas, hanya disini tinggi pasak tidak sama dengan lebar pasak, tetapi tingginya mempunyai dimensi yang tersendiri. 3. Pasak Tirus (Tapered Keys) Pasak jenis ini pemakainya tergantung dari kontak gesekan antara hub dengan porosnya untuk mentransmisikan torsi. Artinya torsi yang medium level dan pasak ini terkunci pada tempatnya secara radial dan aksial diantara hub dan porosnya oleh gaya dari luar yang harus menekan pasak tersebut kearah aksial dari poros.

2. Tinjauan Pustaka 4. 2.1.

Serabut kelapa

Dewasa ini serabut kelapa bisa digunakan untuk banyak hal. Sedangkan di Indonesia sendiri yang banyak dimanfaatkan adalah buahnya, padahal untuk masuk ke pasar dunia serabut kelapa bernilai jual tinggi pula. Di luar negeri sudah banyak aplikasi dari serabut kelapa ini seperti body work mobil, lapisan bagasi mobil, lapisan interior pintu mobil, selain itu masih banyak lagi manfaatnya yaitu untuk floormart, coconut fiber, cement board (CFB)

2.2. Pasak Pasak dibagi menjadi beberapa macam, yaitu: 1. Pasak Datar Segi Empat ( Standart Square Key) Tipe pasak ini adalah suatu tipe yang umumnya mempunyai dimensi lebar dan tinggi yang sama,

5.

Pasak Bidang Lingkaran (Woodruff Keys) Pasak ini adalah salah satu pasak yang dibatasi oleh satu bidang datar pada bagian atas dan bidang bawah merupakan busur lingkaran hampir berupa setengah lingkaran. Pasak Bintang Lurus (Sraight Splines) pasak ini adalah pasak bintang yang tertua dibuat. Rumus-rumus yang digunakan pada perhitungan pasak: - Tegangan geser :

F T /r = A W .L Ss yp Di mana : = 0,58Syp



=

W

= lebar pasak (m)

KR : faktor keamanan - Tegangan normal :



F T /r A = H .L H

Kemudian hasilnya dibandingkan, jika memenuhi syarat maka perencanaan aman. Pemeriksaan kekuatan roda gigi lurus terhadap keausan dengan persamaan AGMA.

= tinggi pasak (m)

2.3 Poros Poros adalah merupakan bagian/elemen dari mesin yang dalam penggunaanya dapat berfungsi sebagai poros yang meneruskan tenaga, poros penggerak klep (camshaft), poros penghubung dan lain sebagainya. Poros digolongkan atas penggunaanya Rumus-rumus yang digunakan dalam perhitungan poros - diameter poros 2  2  K M   32 N 3 T   t D=     .     4  sy    s' n   

1/ 3

Di mana : Do = diameter poros (inch) M = momen bending rata-rata (N.m) T = momen torsi rata-rata (N.m) Kt = konsentrasi tegangan bending s’n = tegangan batas geser material = 0,43su sy = yeild strenght

Syarat aman : σc < Sad Persamaan AGMA : σc = Cp x

Persamaan AGMA :

σt 

Ft  K o  P  K s  K m Kv  b  j

(2.18)

Cv .b.d .I

(2.20)

Dimana : Cp : koefisien yang dipengaruhi oleh sifat elastis bahan Ft : gaya tangensial Co : over load faktor Cs : faktor ukuran Cm : faktor distribusi beban Cf : faktor kondisi permukaan Cv : faktor dinamis b : lebar gigi d : diameter pitch pinion I : faktor bentuk Persamaan tegangan maksimum yang diijinkan : Sad = Sac x

2.4. Roda Gigi

Ft .Co .C s .C m .C f

C L xC H CT xC R

(2.21) Di mana : Sac : tegangan kontak ijin CL : faktor umur CH : faktor perbandingan pergeseran CT : faktor temperature CR : faktor keamanan

Dimana :

Kemudian hasilnya dibandingkan jika memenuhi maka perencanaan aman

Ft : gaya Tangensial (N) Ko : faktor koreksi beban lebih P : diametral Pitch (m) Ks : faktor koreksi ukuran,untuk mengatasi sifat materal Km : faktor distribusi beban Kv : faktor dinamis b : lebar gigi (m) j : faktor bentuk

2.5 Bantalan Bantalan yang digunakan untuk perencanaan ini adalah bantalan gelinding (rolling bearing), sering juga disebut sebagai bantalan anti gesek,karena bentalan ini dalam beoperasinya mendukung beban sehingga tidak terjadi gesekan ataupun kalau terjadi gasakan akan kecil sekali.

Persamaan tegangan maksimum yang diijinkan untuk perencanaan yaitu :

Sad 

Sat x K L KT x KR

Dimana : Sad : tegangan ijin material KL : faktor umur KT : faktor temperatur

(2.19)

3.1. Pengamatan Lapangan Mengamati permasalahan-permasalahan yang ada dilapangan, mencari penyebab dan mencari solusi yang dapat digunakan untuk memecahkan permasalahan tersebut. 3.2. Pengumpulan Data Mengumpulkan data-data dari hasil pengamatan lapangan agar dapat dilakukan proses lebih lanjut. 3.3. Analisa Data Menyeleksi serta menganalisa data-data yang diperoleh agar selanjutnya dapat digunakan untuk keperluan penelitian.

3.4. Perencanaan Mekanisme Dari hasil analisa data maka akan dicari beberapa alternatif mekanisme yang mungkin untuk digunakan sebagai langkah mekanisme mesin yang dinilai efektif dan menjawab permasalahan yang ada. 3.5. Perhitungan Mesin Merupakan suatu bentuk realisasi dari desain yang sudah matang melalui proses perhitungan dan perencanaan yang baik. Dengan ini maka akan dilihat apakah mesin dapat berjalan dengan baik dan memenuhi target yang diinginkan. 3.6. Analisa Hasil Menganalisa hasil untuk kerja dari mesin yang sudah dibuat, apakah mesin sudah berjalan dengan baik dan memenuhi target yang diinginkan. Hasil yang dapat diamati dan dicatat agar dapat dilakukan analisa terhadap kerja mesin secara aktual

Gambar 4.10. Roda Gigi Dari gambar diatas dapat di tentukan bahwa diameter roda gigi luar adalah 140 mm dan diameter rootnya adalah 100 mm dengan demikian dapat diperoleh diameter jarak bagi (Dp) sebesar:

Dp 

4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil Percobaan Berikut adalah hasil kerja dari mesin ini:

Gambar 4.1 Kelapa Sebelum Proses

140  100  120mm 2

Karena satuan yang akan digunakan adalah dalam inch maka Dp akan di konversi menjadi inch menjadi: Dp = 120 mm =4.72 in Dengan data yang telah diperoleh maka dapat dihitung jumlah roda gigi penggerak yang dibutuhkan dengan menggunakan rumus:

Nt p

= P x Dp

Nt p

= 8 x 4.72

Nt p

= 38

Berdasarkan gambar 4.10 dapat dilihat bahwa ukuran diameter roda gigi penggerak dan roda gigi yang digerakkan sama, sehingga putarannya pun sama. Dengan demikian dapat dihitung roda gigi yang digerakkan ( Nt p ) sebesar:

rv 

n2 Nt p  n1 Nt g 1400 38  1400 Nt g

Gambar 4.2 Kelapa Setelah Proses Perhitungan Jumlah Gigi Berikut adalah gambaran dari jarak poros dan dari gambar ini dapat diperoleh data sebagai berikut

n2 d p Nt p   n1 d g Nt g

Nt g

4.3.1.

= 38

4.3.2.

Perhitungan Lebar Roda Gigi Langkah awal dalam menentukan lebar roda gigi adalah menghitung Q terlebih dahulu dengan menggunakan rumus:

2 xNtg Ntp  Ntg 2 x38 Q 1 38  38 Q

Gambar 4.9. Rangkaian Diameter poros

Kemudian

untuk

menghitung

lebar

gigi

dibutuhkan K yang dapat diperoleh dari tabel yaitu K=41

Sad 

Fd b DpQK 222.032 b  1.14in 4.72 x1x41

Dari tabel diperoleh data-data sebagai berikut: Sat = 20000psi KL = 1

b = 1.14 in = 2.89 cm Dengan demikian didapatkan nilai lebar gigi adalah 1.14 in sedangkan syarat aman untuk lebar gigi adalah: Syarat aman:

9 p


Y P 18000  1.14  0.384 Fb   984.96lbN 8 Fb  sb

4.3.4

Fb = 446.77 kg 222.032 lb<984.96 lb jadi baik untuk digunakan Syarat Aman : σt < Sad Dari tabel di peroleh data-data sebagai berikut:

Kv 

78 78  Vp Lampiran 3

Kv 

KT =

78 78  1729.01

Kv = 0.807 K0 = karena sumber penggerak adalah motor elektrik dan mesinnya menggunakan putaran kecepatan tinggi maka diperoleh angka 1.25 Ks = karena diametral pitch lebih besar dari 5 maka dipilih nilai Ks sebesar 1 J = 0.3 Km=1.6 Lampiran 7 Dengan demikian dapat σt dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Ft  Ko  P  Ks  Km Kv  b  J 57.2 x1.25 x8 x1x1.6 σt   1685.89 psi 0.63x1.14 x0.3

σt 

Tegangan maksimum yang diijinkan adalah

460  160 1 620

K R = 1.33

Sad 

13 p

9/8 = 1.12 13/8 = 1.625 1.12<1.14<1.625 Jadi aman untuk digunakan 4.3.3 Perbandingan Kekuatan Dengan melihat tabel pada lampiran dapat diketemukan nilai dari sb dengan pemilihan material AISI 1020 cast hardened and WQT yaitu: s = 18000 psi

Sat x K L KT x KR

4.3.5.

20000 x 1  15037.59 psi 1 x 1.33

Syarat aman : σt < Sad 1685.89 psi <15037.59 psi jadi aman untuk digunakan Pemeriksaan Kekuatan Roda Gigi Lurus Terhadap Keausan Dengan Persamaan AGMA Syarat aman : σc < Sad

Ft .Co .C s .C m .C f

σc = Cp x

Cv .b.d .I

dari tabel dan curva diperoleh data sebagai berikut: Cp = 2300 didapatkan karena material gear dan pinion sama yaitu baja

Cv 

50  0.54 50  V p

Co = 1.25 karena nilao dari Co =Ko S0 =1 Cm = 1.3 Cf = 1.5 I = 0.08 σc=2300x 57.2 x1.25 x1x1.3x1.5  56329.106 psi 0.54 x1.14 x 4.72 x0.08

Persamaan tegangan maksimum yang diijinkan Sad = Sac x

C L xC H CT xC R

Sac = 70000 CL = 1 CH = 1 CT =

460  160 1 620

CR = 1.1 Sad = 700000 x

1x1  63636.37 psi  438.75 N / mm 2 1x1.1 Syarat aman : σc < Sad 56329.106 psi < 63636.37 psi jadi aman untuk digunakan.

4.4.1

Perhitungan Diameter Poros Perhitungan diameter poros di titik B,Dari data-data yang ada diameter poros dapat dihitung karena Kt diperoleh dari bentuk poros dengan fillet bundar/ well rounded fillet Kt = 1.5 dan N diperoleh dari ketetapan sebesar 2 sedangkan torsi dapat dihitung dengan rumus :

3 T  63000 1400 M  624.12  0 2 M = 624.1 lb.in Dengan demikian diameter poros pada titik B dapat dihitung dengan rumus:   

2  3T     .   4  sy    s' n  

1/ 3



4.5

Pemilihan Sprocket Dalam mesin ini tidak menggunakan gear box di karenakan putaran dari motor sudah cukup kuat dalam menggerakkan mata pisau sehingga pisau bisa menyobek sabut kelapa dari batoknya. Untuk menghemat biaya produksi tanpa mengurangi kekuatan dari mesin maka sproket minimum yang bisa digunakan adalah berukuran diameter 12 cm karena memperhitungkan besar poros. Perhitungan untuk sproket ke 2 menggunakan rumus: V1 = V2

  R1    R2

rpm1 2rad  6  rpm2  2rad  R karena dibutuhkan kecepatan yang sama dengan motor maka rpm1=rpm2

1400  2rad  6  1400  2rad  R2 D2 = 6x2 = 12 cm

Pemilihan Keys Pemilihan keys dengan menggunakan tabel dengan data poros sebesar 3 cm maka didapatkan dimensi W = 8 mm= 0.31 in dan H = 8 mm= 0.31in, dan materialnya menggunakan AISI 1020 Dengan data tersebut dapat dihitung L dari keys dengan rumus sbb:

T  F r

135 lb.in = F x 0.59 in F = 228.813 lb = 1006.7772 N

Dan rumus

F H .L

Sedangkan τ dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

  Ssyp  0.58  syp

Dimana syp = 30000psi sehingga:

  Ssyp  0.58  30000  17400lb.in

1/ 3

D = 0.814 in Karena dalam aplikasinya diameter diukur dengan satuan cm maka 0.814 in = 2.067 cm

4.6

F W .L

17400 

2 2 D =  32 x 2  1.5 x624.1  3  135      .     35475  4  49800  







T = 135 lb.in Sedangkan momen di B adalah:

2 D =  32 N  K t M 

Dengan demikian panjang keys dapat dihitung dengan rumus:

228.813 0.31.L

L= 0.304 mm



F H .L

Sedangkan σ = syp sehingga L dapat dihitung

F H .L 228.813 30000  0.35.L



L = 0.021in=0.55 mm

5. KESIMPULAN Dari data-data yang telah diperoleh melalui uji coba tersebut maka mesin pengupas ini dapat menghasilkan rata-rata sekitar 96 batok kelapa per harinya, dengan jam kerja normal sekitar 8 jam. Dengan menggunakan mesin ini dapat menghemat waktu pengerjaan, dan biaya produksi mesin ini bila dibandingkan dengan pendapatan yang di dapatkan, masih jauh lebih banyak pendapatan yang diperoleh. Daftar Pustaka: 1. Agusto, TTG LPTI SUBANG (2003) makalah: Pengembangan Usaha Serabut Kelapa no: 5874. 2. Deutschman, AD. (1975). Machine design. Macmillan Publishing Co.,Inc. New York., 3. Ferdinand UKP SURABAYA (2009) laporan akhir: Perencanaan Mesin Pengurai Serabut Kelapa Berkapasitas 120 biji per hari no: 03010880/ MES / 2009. 4. http://haluankepri.com/news/meranti/34032-pe tani-terpukul-harga-kelapa-anjlok.html 5. http://joyodjaja.indonetwork.co.id/2293022/say a-jual-kelapa-tua-kupas-serabut.htm 6. http://www.matweb.com/search/DataSheet.asp x?MatGUID=5682e01583604573ab367e6b1e7 f09bf&ckck=1