Dosen Pembimbing Nama : Muhammad Yusuf Ali ,ST.,MT
RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS BAWANG TUGAS ELEMEN MESIN I
DISUSUN OLEH
Rio Toding NIM 1620521016
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS FAJAR MAKASSAR 2018201!
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia adalah negara agraris yang kaya akan tanaman pertanian. Salah satunya yaitu tanaman bawang merah. Bawang merah merupakan tanaman rendah yang tumbuh tegak dengan tinggi dapat mencapai 15-50 cm, membentuk rumpun dan termasuk tanaman semusim. semusim. Mengingat kebutuhan kebutuhan bawang bawang merah yang kian terus meningkat maka pengusahaannya memberikan gambaran atau prospek yang cerah. rospek tersebut tidak hanya bagi petani dan pedagang sa!a, tetapi !uga semua pihak yang ikut terlibat di dalam kegiatan usahanya "#oswara S, 1$$%&. roses pengelolahan hasil-hasil pertanian men!adi suatu bahan pangan bagi masyarakat men!adi hal yang menarik untuk diketahui lebih dalam. Salah satunya yait yaitu u peng pengel elol olah ahan an bawa bawang ng.. 'i dala dalam m pros proses es peng pengol olah ahan an bawa bawang ng terd terdap apat at beberapa kendala yang membuat produksinya men!adi menghambat salah satunya yaitu yaitu para para produ produsen sen sering sering sekali sekali merasa merasa kesuli kesulitan tan untuk untuk member membersih sihkan kan kulit kulit bawang merah, apalagi yang sudah bertara( besar. )al itu tidak bisa dipungkiri karena karena bawang bawang merah mengan mengandun dung g *at yang yang bisa bisa membua membuatt mata mata merah merah atau pedas, disamping membutuhkan waktu ekstra untuk mengupasnya. )al ini menim enimbu bulk lkan an
bany anyak
ide ide
dala dalam m
peng engolah olahan an
bawan awang g
teru teruta tama ma
dalam alam
pengupasannya. Salah satu teknologi yang dapat mengatasinya adalah mesin pengupas bawang menggunakan menggunakan tenaga motor listrik. Mesin Mesin pengup pengupas as bawang bawang adalah adalah sebuah sebuah mesin mesin untuk untuk memban membantu tu dalam dalam proses pengupasan bawang dalam !umlah banyak yang mengunakan tenaga motor sebagai penggeraknya. Metode yang digunakan adalah dengan cara merotasikan bawang dengan !umlah banyak yang dipermukaan atas plat berlubang dengan kecepatan sudut tertentu. Saat berotasi atau berputar bawang akan membenturkan ke sebuah sebuah karet karet pengup pengupas as yang yang telah telah disusu disusun n disebu disebuah ah plat, plat, sehing sehingga ga proses proses pengupasan ter!adi saat bawang tergores dengan karet-karet pengupas tersebut. #aret tersebut ber(ungsi sebagai pembantu dalam pengupasan bawang dangan cara membenturkannya.
1
2
Merancang mesin pengupas bawang membutuhkan sistem transmisi untuk meneruskan daya dari motor yang melalui sistem +-belt dan puli. erancangan sistem transmisi mesin pengupas bawang membutuhkan bearing untuk tumpuan poros yang dapat menentukan berapa banyak bawang yang dapat diputar. diputar. )asil dari dari peng pengup upasa asan n bawa bawang ng berp berpen enga garu ruh h terh terhad adap ap kece kecepa pata tan n poro poross sehin sehingg ggaa penentuan kecepatan poros di tentukan oleh puli dan pemilihan kecepatan motor untuk diteruskan ke poros.
1.2. Rumusan Masala
umu umusan san masa masalah lah yang yang akan akan diba dibaha hass dala dalam m proy proyek ek akhi akhirr ini ini adala adalah h bagaimana merancang poros dalam mesin pengupas bawang agar mesin dapat beropersi dengan baik dan aman.
1.!. Batasan Masala
enuli enulisan san lapora laporan n proyek proyek ini ada batasan batasan-ba -batasa tasan n dalam dalam spesi(i spesi(ikas kasii dan perhitungan. Batasan masalah dalam proyek akhir ini adalah sebagai berikut 1.
Merancang Merancang daya daya dan dan kecepata kecepatan n yang yang dibutuhk dibutuhkan an mesin mesin pengup pengupas as bawang. bawang.
%.
Menent Menentuka ukan n diamet diameter er poros poros pada pada mesin mesin peng pengupa upass bawang bawang..
1.". #u$uan Pr%&ek Ak'r
u!uan yang bisa diperoleh dari proyek akhir ini adalah menghasilkan suatu rancangan poros pada mesin pengupas bawang yang digunakan untuk mengupas bawang dalam !umlah banyak.
1.(. Man)aat Pr%&ek Ak'r
Man(aat dari proyek akhir ini adalah 1.
erciptanya erciptanya mesin pengupas pengupas bawang bawang yang lebih murah dibanding dibanding dipasaran.
%.
'iperoleh 'iperoleh pengetahua pengetahuan n dan dan pemaham pemahaman an mengen mengenai ai perencan perencanaan aan poros pada mesin pengupas bawang.
/.
Meningkatk Meningkatkan an kapasitas kapasitas produksi produksi dalam proses pengupasan pengupasan bawang. bawang.
3
.
'itera 'iterapka pkan n ilmu yang yang telah telah dipero diperoleh leh selama selama kulia kuliah h dengan dengan aplika aplikasi si dalam dalam bentuk karya nyata yaitu membangun mesin pengupas pengupas bawang dan melatih keterampilan dalam proses produksi yang meliputi bidang perancangan, desain, dan permesinan.
1.*. S'stemat'ka La+%ran
Sistematika laporan dalam penyusunan laporan proyek akhir sebagai berikut BB I
23')443 BB I berisi tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, masalah, tu!uan proyek akhir, man(aat proyek akhir dan sistematika laporan.
BB II
'S 26I
BB II berisi tentang dasar teori tentang konsep perencanaan poros. BB III
223733 '3 8MB
BB BB III III beri berisi si tent tentan ang g diag diagra ram m alur alur,, bagi bagian an-b -bag agia ian n mesi mesin n pengupas bawang, mekanisme ker!a, massa bahan, kebutuhan daya, sistem transmisi dan perencanaan poros. BB I9
6S2S 6'4#SI
BB I9 berisi tentang tahap proses pembuatan, proses perakitan dan proses pengu!ian. BB 9
2344 BB 9 berisi tentang kesimpulan dan saran.
': 4S# 'a(tar 'a(tar ustak ustakaa berisi berisi tentan tentang g literat literature ure atau atau buku buku yang yang dipaka dipakaii sebagai acuan dan pedoman. MI3 ampiran berisi tabel, lembaran data dan gambar yang bersangkutan.
BAB II DASAR #E,RI
2.1 Mekan'sme 2.1.1 #'n$auan
engupas bawang merah saat ini kebanyakan masih menggunakan sistem manual
yaitu
dengan
tenaga
manusia.
roses
pengupasannya
dengan
menggunakan alat sederhana yaitu pisau sehingga timbul rasa pedas di mata yang diakibatkan terdapatnya suatu *at. Sehingga dengan alasan tersebut menciptakan sebuah mesin yang dapat mengupas bawang yaitu mesin pengupas bawang. Mesin ini beker!a dengan digerakkan oleh tenaga motor. Metode yang digunakan adalah dengan cara merotasikan bawang dengan !umlah banyak yang dipermukaan atas plat berlubang dengan kecepatan sudut tertentu. Saat berotasi atau berputar bawang akan membenturkan ke sebuah karet pengupas yang telah disusun disebuah plat, sehingga proses pengupasan ter!adi saat bawang tergores dengan karet-karet pengupas tersebut. #aret tersebut ber(ungsi sebagai pembantu dalam pengupasan bawang dangan cara membenturkannya.
2.1.2 Pengert'an
Mekanisme adalah suatu rangkaian ker!a sebuah alat yang digunakan dalam menyelesaikan sebuah masalah yang berkaitan dengan proses ker!a, tu!uannya adalah untuk menghasilkan hasil yang maksimal serta mengurangi kegagalan. "Moenir %001&
2.2 -%nse+ Perenanaan S'stem P%r%s
ada perencanaan suatu konstruksi hendaknya mempunyai suatu konsep perencanaan. #onsep perencanaan membahas dasar-dasar teori yang akan di !adikan pedoman dalam perancangan. ada perancangan sistem poros mempunyai bagian-bagian yang akan direncanakan atau diperhitungkan seperti gaya, daya, poros, bantalan,statika, pasak.
4
5
2.2.1 Ga&a
8aya adalah dorongan atau tarikan yang diberikan pada suatu benda. 4ntuk melakukan gaya, diperlukan tenaga. 8aya dan tenaga mempunyai arti yang tidaksama, namun keduanya saling berhubungan. 8aya tidak dapat dilihat, tetapi pengaruhnya dapat dirasakan. arikan dan dorongan yang dilakukan memerlukan tenaga. 8aya ada yang kuat dan ada pula yang lemah. Makin besar gaya dilakukan, makin besar pula tenaga yang diperlukan. Besar gaya dapat diukur dengan alat yang disebut dinamometer. Satuan gaya dinyatakan dalam 3ewton "3&. 8aya dapat mempengaruhi gerak dan bentuk benda. 8erak adalah perpindahan posisi atau kedudukan suatu benda. Bentuk benda adalah gambaran wu!ud suatu benda. Si(at-si(at gaya adalah 1. 8aya dapat mengubah bentuk benda. %. 8aya dapat mengubah arah gerak benda. /. 8aya dapat menyebabkan benda bergerak. engaruh gaya terhadap benda antara lain engaruh gaya terhadap benda yang diam. Benda yang diam dapat bergerak !ika diberi gaya. 7ontoh kelereng yang tadinya diam akan bergerak setelah dientil, lemari yang tadinya diam akan bergerak setelah diberi gaya dengan dorongan. 'alam hal ini gaya dapat mempengaruhi gerak benda. engaruh gaya terhadap benda yang bergerak. Benda yang bergerak, !ika diberi gaya dapat mengakibatkan benda tersebut berubah men!adi diam, berubah arah, atau !uga bisa bergerak lebih cepat. 7ontoh, bola yang bergerak akan diam apabila ditahan dengan kaki, bola yang dilempar ke arah tembok akan berubah arah setelah menumbuk tembok. engaruh gaya terhadap bentuk benda. Suatu benda saat dikenai gaya cukup dapat mengakibatkan benda tersebut berubah bentuk. Semakin besar gaya yang dikenakan semakin besar pula perubahan bentuk pada benda tersebut. 7ontoh kaleng minuman yang kosong saat diin!ak dengan keras akan penyok, batu besar !ika dipukul dengan palu akan pecah men!adi batu-batu yang berukuran lebih kecil.
6
2.2.2 Da&a Penggerak
'aya penggerak diartikan sebagai kemampuan yang dibutuhkan untuk melakukan ker!a. 'aya dinyatakan dalam satuan 3.m;s,
7
b. Mencari harga inersia bedasar bentuk Inersia suatu benda ditentukan oleh bentuk dan sumbu putar benda. =adi tidak semua benda memiliki koe(isien yang sama. umus momenn inersia untuk berbagai bentuk benda ditun!ukan pada abel %.1.
abel %.1. abel )arga Inersia berdasar bentuk Bentuk Ben/a
Nama Ben/a
Rumus
M%ment
Iners'a
1
Batang homogen putarditengah-tengah
sumbu
2
I=
ml 12
batang.
1
Batang homogen putar di tepi.
artikel
massa
sumbu
"m&
I=
2
ml 3
I=ml
2
dihubungkan kesumbu putar dengan tali pan!ang l.
1
oda dengan sumbu putar melalui titik pusat roda tegak lurus bidang
2
I=
mR 12
roda
"seperti gasing& 2 2
I=
mR 5
8
Bola pe!al
sumbu putar
melalui pusat bola.
1
Silinder berongga melalui I =
2
2
m (R1 + R2 )
2
pusat silinder.
1
Silinder pe!al sumbu melalui pusat silinder.
I=
2
2 m R
Sumber .S. #hurmi, "%005& d. Mencari harga kecepatan sudut ">& #ecepatan sudut adalah besarnya sudut yang ditempuh saat gerak melingkar tiap satuan waktu, kecepatan sudut dapat dirumuskan. d. Mencari harga percepatan sudut "?& Percepatan sudut adalah laju perubahan kecepatan sudut yang teijadi ap satuan waktu, percepatan sudut dapat diruuskan!
"
2.2.! P%r%s
oros adalah elemen mesin yang digunakan untuk mentransmisikan daya dari satu tempat ke tempat lainnya. oros !uga merupakan suatu bagian stasioner yang beputar. oros biasanya berpenampang bulat dimana terpasang elemenelemen seperti roda gigi "gear ), pulley, flywheel, sprocket dan elemen pemindah lainnya. oros bisa menerima beban lenturan, beban tarikan, beban tekan atau beban puntiran yang bekei!a sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan lainnya. =enis-=enis oros a. Berdasarkan embebanannya 1. oros ransmisi "Transmission Shaft & oros transmisi lebih dikenal dengan sebutan sha(t. Sha(t akan mengalami beban puntir berulang dan beban lentur secara bergantian ataupun kedua-duanya. 'aya dari sha(t dapat ditransmisikan melalui roda gigi, v-belt dan pulley, sprocket dan rantai, dll.
oros gandar merupakan poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang. oros gandar tidak menerima beban puntir dan hanya mendapat beban lentur.
oros spindle merupakan poros transmisi yang relati( pendek, misalnya pada poros utama mesin perkakas dimana beban utamanya berupa beban puntiran. Selain beban puntiran, poros spindle !uga menerima beban lentur "axial load &. oros spindle dapat digunakan secara e(ekti( apabila de(ormasi yang tei!adi pada poros tersebut kecil. b. Berdasarkan bentuknya 1. oros lurus %. oros engkol sebagai penggerak utama pada silinder mesin c. Si(at-si(at poros yang harus diperhatikan
1#
)al-hal penting yang perlu diperhatikan dalam perencanaan sebuah poros, yaitu 1. #ekuatan oros oros transmisi mengalami beban puntir atau lentur maka kekuatannya harus direncanakan sebelumnya agar cukup kuat dan mampu menahan beban. %. #ekakuan poros enturan yang dialami poros terlalu besar maka akan menyebabkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. 6leh karena itu kekakuan poros !uga perlu diperhatikan dan disesuaikan dengan mesin. /. utaran kritis utaran ker!a poros haruslah lebih rendah dari putaran kritisnya demi keamanan, karena getarannya sangat besar apabila putaran poros dinaikkan pada harga putaran kritisnya. . #orosi oros-poros yang sering berhenti lama maka perlu dipilih poros yang terbuat dari bahan yang tahan korosi dan perlu untuk dilakukannya perlindungan terhadap korosi secara berkala. 5. Bahan poros oros yang biasa digunakan pada mesin adalah ba!a dengan kadar karbon yang ber+ariasi. dapun penggolongan bahan poros dapat.
11
d. Berdasarkan embebanannya 1. embebanan tetap "constant loads& $aya yang ditransisikan %leh p%r%s dapat diper%leh dari t%rsi dan putaran p%r%s, aka daya p%r%s dapat diruuskan &
'imana @ daya "<& @ moment puntir "3.m& 3 @ kecepatan poros "rpm& τ
%
@ tegangan geser poros "3;mm &
4ntuk menghitung sabuk penggerak "belt dri+e&, dapat digunakan persamaan 'imana 1 dan % @ tarikan pada sisi kencang "tight& dan kendor "slack& "3.m&
@ !ari-!ari puli "mm&
'ntuk enghitung %en pada p%r%s s%lid (s%lid sha)*, besarnya %en bending dapat diruuskan & +edangkan untuk p%r%s ber%ngga (h%ll%w sha)*, besarnya %en bending dapat diruuskan & b
0
32
4ntuk oros dengan kombinasi momen lentur dan momen puntir. =ika pada poros terdapat kombinasi antara momen bending dan momen puntir maka perancangan poros harus didasarkan pada kedua momen tersebut. Banyak teori telah diterapkan untuk menghitung material ketika dikenai momen lentur dan momen puntir, terkait dengan MaAimum shear stress theory bahwa besarnya maAimum shear stress pada poros dirumuskan 'engan mensubtitusikan nilai b dan C, C maA dapat dirumuskan sebagai berikut
12
%. embebanan berubah-ubah " fluctuating loads& ada
pembahasan
sebelumnya
telah
di!elaskan
mengenai
pembebanan tetap (constant loads& yang ter!adi pada poros. ada kenyataannya
poros
akan
mengalami
pembebanan
puntir
dan
pembebanan lentur yang berubah- ubah. 'engan mempertimbangkan !enis beban, si(at beban, yang tei!adi pada poros maka SM2 (American Society of echanical !ngineers& mengan!urkan dalam perhitungan untuk menentukan diameter poros yang dapat diterima "aman& perlu memperhitungkan pengaruh kelelahan karena beban berulang. 'alam hal ini untuk momen puntir digunakan (aktor koreksi # t dan untuk momen bending digunakan (actor koreksi # m. Sehingga persamaan untuk e dan Me adalah 'alam penentuan (aktor koreksi #m dan #t dipengaruhi !enis pembebanan pada poros
13
2.2." Bantalan
Bantalan adalah suatu elemen mesin yang ber(ungsi untuk menumpu poros yang berbeban dan mengurangi gesekan pada poros, sehingga putaran poros dapat berlangsung secara halus. 4ntuk mengurangi panas yang dihasilkan dari gesekan tersebut diberi lapisan pelumas. elumas digunakan untuk memisahkan antara !ournal dengan bearing. Macam-macam pelumas antara lain petroleum, tumbuhan-tumbuhan
atau
silicon.
Secara
garis
besar
bantalan
dapat
diklasi(ikasikan men!adi % !enis yaitu 1. Bantalan uncur ada bagian ini ter!adi gesekan antara poros dengan bantalan, sehingga menimbulkan gesekan dan panas yang besar. 4ntuk mengatasi hal tersebut diberikan lapisan pelumas antara poros dengan bantalan. %. Bantalan 8elinding ada bantalan gelinding ini te!adi gesekan antara bagian yang berputar dengan bagian yang diam melalui elemen gelinding, sehingga gesekan yang ter!adi
men!adi kecil. Berdasarkan arah beban terhadap poros bantalan dibagi men!adi / macam yaitu 1. Bantalan radial ada bantalan ini arah beban adalah tegak lurus dengan sumbu poros. %. Bantalan aksial ada bantalan ini arah beban adalah se!a!ar dengan sumbu poros. /. Bantalan gelinding khusus
14
Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya se!a!ar dan tegak lurus dengan sumbu poros. 8ambar %.1 menun!ukan gambar !enis-!enis bantalan.
8ambar %.1 =enis-!enis bantalan gelinding
2.2.( Stat'ka
Statika adalah ilmu yang mempela!ari tentang statika dari suatu beban terhadap gaya-gaya dan !uga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut. 'alam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi sistem men!adi suatu ob!ek tin!auan utama. a. 8aya luar 8aya yang diakibatkan oleh beban berasal dari luar sistem yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. 8ambar %.% menun!ukan sketsa prinsip statika kesetimbangan
8ambar %.% Sketsa prinsip statika kesetimbangan Sumber Beer dan ussell, "1$$& =enis bebannya dibagi men!adi
15
1. Baban hidup adalah beban sementara dan dapat dipindahkan pada konstruksi. %. Baban mati adalah beban yang tetap dan tidak dapat dipindahkan pada konstruksi. /. Beban terpusat adalah beban yang beker!a pada suatu titik. . Beban terbagi adalah beban yang terbagi merata sama pada setiap satuan luas. 5. Beban terbagi +ariasi adalah beban yang tidak sama besarnya tiap satuan luas. D. Beban momen adalah hasil kali gaya dengan !arak antara gaya dengan titik yang ditin!au. b. 8aya dalam 8ambar %.% menun!ukan sketsa prinsip statika kesetimbangan
8ambar %./ Sketsa gaya dalam Sumber Beer dan ussell, "1$$& 8aya dalam dapat dibedakan men!adi 1. 8aya normal ("ormal force) adalah gaya yang beker!a se!a!ar sumbu batang. %. 8aya lintang ; geser (Shearing force) adalah gaya yang beker!a tegak lurus sumbu batang. /. %en lentur (-ending %en*! Persaaan kesebangan adalah &
@0
E :y
@ 0"tidak ada gaya resultan yang beker!a pada suatu benda&
EM
@0
E My
@ 0 "tidak ada momen resultan yang beker!a pada suatu benda&
. eaksi
atau
E :A
E:
atau
E MA
@0
@0
16
eaksi adalah gaya lawan yang timbul akibat adanya beban. eaksi sendiri terdiri dari 1. Momen M @ : . s ............................................................................... "%.%F& 'imana M @ Momen "3.mm& : @ 8aya "3& S @ =arak "mm& %. orsi /. 8aya c. umpuan 'alam ilmu statika tumpuan dibagi atas 1. umpuan roll;penghubung umpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu, biasanya penumpu ini disimbolkan seperti 8ambar %..
8ambar %. Sketsa reaksi tumpuan rol Sumber Beer dan ussell, "1$$& %. umpuan sendi umpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah, biasanya penumpu ini disimbolkan seperti 8ambar %.5.
8ambar %.5 Sketsa reaksi tumpuan sendi Sumber Beer dan ussell, "1$$&
/. umpuan !epit
17
umpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah dan dapat menahan momen, biasanya penumpu ini disimbolkan seperti 8ambar %.D.
8ambar %.D Sketsa reaksi tumpuan !epit
d. 'iagram gaya dalam 'igram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya gaya dalam yang ter!adi pada suatu konstruksi. Macam G macam digram gaya dalam itu sendiri adalah sebagai berikut 1. 'igram gaya normal ("#$), digram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang ter!adi pada suatu kontruksi. %. 'igram gaya geser (S#$), digram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang ter!adi pada suatu kontruksi. /. 'igram moment (%$), digram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang ter!adi pada suatu kontruksi.
2.2.* Pasak
asak adalah suatu elemen mesin yang terbuat dari sepotong ba!a yang dipasang antara poros dan hub "bos& dari puli yang dihubungkan bersama dan pasak selalu dipasang se!a!ar dengan sumbu poros. 8ambar %.F menun!ukan gambar pasak.
8ambar %.F. asak Sumber .S. #hurmi, "%005&
18
4ntuk pasak umumnya dipilih bahan yang lebih lemah, sehingga pasak akan lebih dahulu rusak daripada poros.
= l . w . τ . 2d ..................................................................
"%.%H&
'imana @ besar torsi pada poros "3m& l @ pan!ang pasak "m& w @ lebar pasak "m& d @ diameter poros "m& τ
%
@ tegangan geser "3;m &
BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR
!.1 D'agram Alur Pr%ses Perenanaan
'iagram alur pada proses pembuatan poros pada mesin pengupas bawang diperlihatkan oleh 8ambar /.1. Mulai
Study iteratur
erencanaan dan 'esain
erhitungan 'aya
8ambar ancangan #er!a
roses embuatan
erbaikan
roses erakitan
engu!ian Berhasil
J #esimpulan
Selesai 8ambar /.1 'iagram alur proses perencanaan
1"
3
2#
royek akhir ini mulai diker!akan dari studi literatur !urnal, internet, mencari in(ormasi tentang prinsip ker!a, dan sistem kontrol yang digunakan. arameter mesin adalah hal utama dalam merancang mesin pengupas bawang. arameter yang telah ditentukan dalam desain mesin pengupas bawang adalah kebutuhan kecepatan putaran mesin, yaitu kisaran %00 rpm sampai /00 rpm. erancangan konsep mekanisme ker!a serta sistem kontrol yang digunakan dalam mesin pengupas bawang adalah hal yang paling penting. Setelah konsep sesuai, menggambar desain /' menggunakan sofware Solid&orks' 'esain /' ber(ungsi untuk menghitung !umlah material yang diperlukan dalam pembuatan mesin pengupas bawang. 'esain mesin pengupas bawang yang sudah sesuai akan dihitung berapa daya yang dibutuhkan oleh mesin pengupas bawang untuk memutarkan bawang yang akan dikupas. roses penger!aan dibagi men!adi dua, yaitu pembuatan komponen mekanik dan perakitan komponen elektrik. embuatan komponen mekanik yang berupa pulley, v-belt, poros dan karet pengupas. erakitan komponen elektrik yang berupa saklar atau stopkontak dan rangkain listrik sesuai dengan rancangan. #omponen mekanik dan elektrik dirangkai men!adi satu produk utuh dan diu!i. Mesin diu!i coba dengan cara memasukkan bawang kedalam tabung hingga terkelupas dengan baik. pabila masih terdapat trouble dalam kiner!anya, maka harus dilakukan desain ulang untuk memperbaiki kesalahan atau ebuahkegagalan yang ada. =ika sudah tidak ada trouble, maka mesin siap digunakan untuk mengupas bawang dengan hasil yang baik.
!.2 Pengert'an Mes'n Pengu+as Ba0ang
Mesin pengupas bawang adalah sebuah mesin yang ber(ungsi untuk membantu dalam proses pengupasan bawang dalam !umlah banyak yang mengunakan tenaga motor sebagai penggeraknya. Metode yang digunakan adalah dengan cara merotasikan bawang dengan !umlah banyak yang dipermukaan atas plat berlubang dengan kecepatan sudut tertentu. Saat berotasi atau berputar bawang akan membenturkan ke sebuah karet pengupas yang telah disusun disebuah plat, sehingga proses pengupasan ter!adi saat bawang tergores dengan karet-karet pengupas tersebut.
21
!.! Bag'anag'an Mes'n Pengu+as Ba0ang
Mesin pengupas bawang mempunyai bagian utama yang dapat dilihat pada 8ambar /.%.
8ambar /.%. 'esain rancangan /d mesin pengupas bawang #eterangan ' Motor listrik ' lat dudukan motor *' Sabuk +' uli pada poros ' %earing dan blok bearing ' oros .' %earing dan rumah bearing /' uli pada motor 0' empat pengeluaran bawang 1' intu pengeluaran bawang ' angka utama "me!a& ' 'udukan karet pengupasan *' #aret pengupas +' lat piringan pemutar ' ipa saluran masuk air ' abung pengupas .' 9al+e pipa pembuangan /' ipa pembuangan air
22
!." Per'tungan Da&a Mes'n
4ntuk mengetahui daya yang dibutuhkan pada mesin pengupas bawang ini, maka di perlukan data sebagai berikut
!.".1 Massa #%tal
'ata perencanaan sebagai berikut Massa piringan "m1&
, kg
Massa bawang "m%&
5 kg
Massa air "m/&
D kg
Mencari massa total Mtotal @ m1 K m% K m/ =
, kg K 5 kg K D kg
=
15, kg
!.".2 Menar' M%men Iners'a
'ata beban pada poros sebagai berikut Massa total
15, kg
=ari-!ari piringan
0,%%5 m
Menghitung inersia yang akan diputar =
%
0,39 #g.m
!.".! #%rs' +a/a P%r%s
'iketahui data perencanaan sebagai berikut #ecepatan putar poros "3&
a. Menghitung kecepatan sudut =
2
60
%/D rpm
a. Menghitung percepatan sudut
24,7
=
/
1 =
%,F rad;s
%
c. Menghitung torsi poros
@ IA? %
. @ 0,/$ #g.m A %,F rad;s
%
@ $,D/ 3.m
!."." Da&a $aya pada p%r%s iniu yang diperlukan untuk enggerakan 5 kg bawang erah yaitu &
=adi daya yang dibutuhkan untuk memutar poros adalah %/F,HF watt untuk lebih aman dapat memutar maksimal menggunakan motor 1) dengan sumber tegangan 1 phase dan kecepatan putar motor listrik 1%0 rpm.
24
!.( S'stem #ransm's' Pa/a Mes'n
Sistem transmisi pada mesin pengupas bawang ini menggunakan sabuk dan puli, dengan sumber putaran utamanya dari motor listrik kemudian ditransmisikan ke poros penggerak. Skema sistem transmisi dapat dilihat pada 8ambar /./.
#eterangan 31 kecepatan putar motor 3% kecepatan putar poros '1 diameter puli motor '% diameter puli poros
3%
'%
'1
31
8ambar /./ Skema sistem transmisi
!.(.1 Putaran M%t%r ke P%r%s
'ata perencanaan sebagai berikut 'aya motor listrik "&
F50 watt
utaran motor listrik "31&
1%0 rpm
=arak sumbu poros "A&
%0 mm
'iameter puli motor "'1&
% inchi
'iameter puli poros "'%&
1% inchi
=
2
2
25
!.* Per'tungan P%r%s
'iketahui data sebagai berikut 'aya motor "&
F50 watt
utaran motor listrik "31&
1%0 rpm
utaran poros "3%&
%/D rpm
Bahan poros
Stainless Steel "SS/0&
egangan poros "&
%10 Mpa
'iameter puli motor "'1&
% inchi @ 50,H mm
'iameter puli poros "'%&
1% inchi @ /0,H mm
- Mencari sudut kontak pada puli dan sabuk '1 @ 50,H mm
r1 @ %5, mm
'% @ /0,H mm
r% @ 15%, mm
A
@ %0 mm
26
- Menghitung tegangan sisi kencang "1& dan tegangan sisi kendor " %& pada v-belt . 'aya motor "&
F50 watt
#oe(isien gesek "L&
0,/0
Sudut kontak puli "&
,%D rad
Sudut alur v-belt " &
1$N
27 -
otal tegangan yang beker!a pada poros. 8ambar /.H menun!ukan skema gaya sabuk pada poros.
8ambar /.5 Skema gaya tarik sabuk
8aya tarik pada sabuk :A1
@ 1 . cos ? @ 201,57 3 . cos /%N
@ 1F0,$ 3 @ % . cos ? :A%
@ /,$/ 3 . cos /%N @ /,// 3 @ 1 . sin ?
:y1
@ %01,5F 3 . sin /%N @ 10D,H1 3
28
:y%
-
@ % . sin ? =
/,$/ 3 . sin /%N
=
%,0H 3
=
1F0,$ 3 K /,// 3
=
1F,%F 3
Mencari kesetimbangan gaya. 8ambar /.$ menun!ukan skema kesetimbangan gaya pada poros.
8ambar /.D Skema kesetimbangan gaya
#esetimbangan gaya 8aya yang beker!a pada sumbu O adalah E:A @ 0 aA K bA G 1F,%F 3 @ 0 aA K bA @ 1F,%F 3
2"
8aya yang beker!a pada sumbu J adalah E:y @ 0 cy G 15 3 @ 0 cy @ 15 3
Momen dititik adalah EM @ 0 bA . 150 G 3 . %/0
@0
bA . 150 G "1F,%F 3& %/0 @ 0 150 bA @ 00H% 3 Rbx
=
40082 N
150
bA @ %DF,%1 3
aA K bA @ 1F,%F 3 aA @ 1F,%F 3 G %DF,%1 3 aA @ -$%,$ 3
-
Mencari momen pada masing-masing titik 8ambar /.10 menun!ukan uraian gaya pada poros.
3#
8ambar /.F 4raian gaya pada poros
otongan A-A atas 8ambar /.11 menun!ukan reaksi gaya dalam potongan A-A.
8ambar /.H eaksi gaya dalam potongan A-A atas +ertikal
31
3A
@ -15 3
9A
@ $%,$ 3
MA
@ $%,$ . A 3mm
otongan y-y atas 8ambar /.11 menun!ukan reaksi gaya dalam potongan y-y.
8ambar /.$ eaksi gaya dalam potongan y-y atas +ertikal
3A
@ -15 3
9A
@ $%,$ G %DF,%1 @ -1F,%F 3
MA
@ $%,$ . "150 K A& G %DF,%1 . A 3mm
32
abel /.1 )asil perhitungan gaya dalam poros osisi " mm &
y-y
8aya 8eser
Momen
"3&
"3&
" 3mm &
itik
otongan
A-A
8aya 3ormal
A@0
-15
$%,$
0
A @ 150
B
-15
$%,$
1/$1
A@0
B
-15
-1F,%F
1/$1
A @ H0
7
-15
-1F,%F
0
8ambar /.1/ menun!ukan skema diagram 3:', S:', BM'.
8ambar /.10 'iagram "a& 3:' "b& S:' "c& BM'
33
=adi, diameter poros minimum untuk yang dibutuhkan untuk piringan dan massa bawang 5kg adalah 1,1 mm. 4ntuk lebih aman pada poros dan menyesuaikan dengan bearing maka diameter yang digunakan adalah %5 mm.
BAB I3 PR,SES PR,DU-SI
".1 -%m+%nen Mes'n
Beberapa komponen mesin dari mesin pengupas bawang dibuat dengan proses permesinan. #omponen yang akan dibahas pada proses produksi adalah poros. ".1.1 P%r%s
erencanaan poros drum pencampur memiliki ukuran poros berdiameter %5mm dan pan!ang 00mm menggunakan bahan stainless steel . 8ambar perancangan dari poros drum bisa dilihat pada ampiran.
".2 Peralatan &ang D'gunakan
ada pembuatan komponen-komponen mesin pengupas bawang dibutuhkan beberapa peralatan-peralatan untuk membantu penger!aan. eralatan peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut 1. Mesin bubut %. lat ukur "!angka sorong, meteran& /. Mesin bor . enitik 5. Mesin gerinda D. Mesin potong
".! Pr%ses Pr%/uks'
Bahan yang diperlukan untuk membuat poros adalah dengan menggunakan stainless steel silinder pe!al dengan diameter %5mm, pan!ang 00 mm. 8ambar detail untuk ukuran dan proses penger!aan bisa dilihat pada lampiran. angkah penger!aan yang dilakukan adalah sebagai berikut 1.
Menyiapkan alat dan bahan.
%.
Menyiapkan gambar
/.
Memotong poros pe!al sepan!ang 10 mm, menggunakan mesin pemotong.
34
35
'
Memasang poros pada cekam mesin bubut.
'
Memasang pahat pada toolpost'
*'
Mengatur spindel kecepatan mesin bubut.
+'
Menyalakan mesin dan melakukan bubut (acing men!adi pan!ang 00mm.
'
Melakukan pembubutan dari diameter %5,mm men!adi %5mm sepan!ang 00mm.
'
Membuat lubang pasak pada poros dengan mesin miling dengan diameter 5mm sebanyak % titik.
.'
Membuat lubang pasak poros dengan ulir dalam ukuran MH.
8ambar .1 menun!ukan gambar poros
8ambar .1 oros
erhitungan waktu proses pembuatan poros adalah sebagai berikut a! Perhitungan waktu pebubutan
@ %5,mm @ %5mm Bahan SS/0
l @ 00mm pahat )SS
7s 2oughing,s @1,Dmm;re+
9@ 1/mm;menit
7s #inishing,s @0,%mm;re+
9@ /%mm;menit
D
f
'imana D0 adalah diameter awal benda ker!a, Df adalah diameter akhir yang akan dicapai, L0 adalah pan!ang awal, dan l adalah pan!ang akhir benda yang akan dibuat.
Membubut muka(facing) Menentukan putaran mesin bubut n@ 18 .1000
n @ %%5,5F rpm maka memakai %00 rpm yang ada pada mesin.
n @ 01 rpm maka memakai 10 rpm yang ada pada mesin. Mengurangi pan!ang benda dari pan!ang 10mm men!adi 00mm
!.D"
32.1000
=
Benda dibubut secara bolak-balik sehingga melakukan pembubutan % kali dengan persisi mengurangi 5mm, pada masing-masing sisi dibubut roughing dengan pemakanan 0,Hmm sebanyak D kali dan dibubut finishing dengan pemakanan 0,%mm sebanyak 1 kali. Menghitung waktu pembubutan
=
% " 0,Hmenit K 0,15menit&
=
% " 0,D/menit &
=
1,%D menit
Membubut diameter Menentukan putaran mesin bubut 2oughing n@
.1000 !.D"
37
n @ D01,5/ rpm maka memakai D00 rpm yang ada pada mesin. Mengurangi diameter benda dari diameter %5,mm men!adi %5mm 2
Benda yang memiliki pan!ang 00mm dibubut roughing dengan dengan pemakanan 0,15mm sebanyak 1 kali dan dibubut finishing dengan pemakanan
0,05mm sebanyak 1 kali. Menghitung waktu pembubutan .
# @ .
D,50 menit K 1/,// menit
=
1$,H/ menit
38
=
=
!.D"
=
=
.8
b. erhitungan waktu pengeboran Menghitung waktu penger!aan pengeboran diameter 5mm n@
.1000 !.D"
n @ 8.1000 .5
n @ 510 rpm an!ang langkah total "& @ a K w K u @ %,%5mm K /,F5mm K 0mm @ Dmm engeboran benda dengan kedalaman total Dmm dilakukan pengulangan sebanyak /0 kali. Menghitung waktu pengeboran .
# @ $
. 6. 30
#$ @
=
% "1,FDmenit&
=
/,5% menit
Menghitung waktu penger!aan pengeboran diameter Hmm Menentukan putaran sumbu utama mesin bor n@
.1000
n@ 8 .1000
n @ /1H rpm an!ang langkah total "& @ a K w K u @ %mm K Dmm K 0mm @ Hmm
3"
engeboran benda dengan kedalaman total Hmm dilakukan pengulangan sebanyak 0 kali. Menghitung waktu pengeboran . # @ $
. 8. 40
#$ @
#$ @ 5 menit
"." Per'tungan B'a&a -%m+%nen
erhitungan biaya untuk pembuatan mesin pengupas bawang dibedakan men!adi % yaitu 1. perhitungan biaya untuk raw material. %. perhitungan biaya permesinan.
".".1 Est'mas' 'a&a ra0 mater'al
2stimasi biaya raw material adalah biaya yang dibutuhkan untuk pembuatan poros mesin pengupas bawang. 2stimasi biaya raw material dapat dilihat pada abel .1.
abel .1. 2stimasi biaya raw material N%
1
-%m+%nen
oros stainless steel
P 1Q
Satuan
Harga
kg
p 50.000,00
4umla
%
#%tal
p 100.000,00
".".2 Est'mas' 'a&a +ermes'nan
2stimasi dana proses permesinan adalah biaya yang dibutuhkan untuk pembayaran !asa proses produksi permesinan berdasarkan waktu yang digunakan selama proses produksi poros.
4#
pengeboran yang dapat dilihat pada abel .. otal biaya proses pembuatan poros terdapat pada abel .5.
abel .% 2stimasi waktu proses pembubutan muka (facing) ahap
roses
1
asang benda ker!a pada chuck
%
Setting benda ker!a
/
Membuat pahat
asang R Setting pahat
5
enger!aan facing muka ke-1
D
Membalik R setting benda ker!a
F
enger!aan facing ke-%
H
elepasan benda ker!a
$
7leaning
otal waktu pembubutan muka (facing)
abel ./ 2stimasi waktu proses pembubutan diameter ahap
roses
1
asang benda ker!a pada chuck
%
Setting benda ker!a
/
Setting pahat
enger!aan pembubutan 2oughing
5
enger!aan pembubutan finishing
D
elepasan benda ker!a
F
7leaning otal waktu pembubutan diameter
41
abel . 2stimasi waktu proses pengeboran ahap
roses
1
asang benda ker!a pada ragum
%
Setting benda ker!a
/
asang R setting mata bor P5mm
enger!aan pengeboran %lubang P5mm
5
enger!aan pengeboran 1lubang PHmm
D
embuatan ulir dengan tap MH
F
elepasan benda ker!a
H
7leaning otal waktu pembuatan lubang pasak
abel .5 otal biaya proses pembuatan poros. N%
4en's 4asa
Satuan
Permes'nan
B'a&a
5$am
Lama
#%tal
6$am7
1
Sewa mesin bubut
=am
1,5
p
%
Sewa mesin bor
=am
1
p
%
enaga ker!a
=am
%
p
otal biaya proses produksi poros
p
".( Pr%ses Perak'tan /an Pera0atan mes'n
roses perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perencangan dan pembuatan suatu mesin, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian-bagian suatu mesin yang digabung dari satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan men!adi rakitan mesin yang siap digunakan sesuai dengan (ungsi yang direncanakan. Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai berikut a. #omponen-komponen yang akan dirakit telah selesai diker!akan dan ukurannya telah sesuai dengan perencanaan awal.
42
b. #omponen-komponen standar siap pakai ataupun dipasangkan. c. Mengetahui !umlah yang akan dirakit dan mengetahui cara pemasangannya. d. Mengetahui tempat dan urutan pemasangan dari masing-masing komponen yang akan digunakan. e. Menyiapkan semua alat-alat bantu untuk proses perakitan. #omponen-komponen dari mesin pengupas bawang adalah sebagai berikut a' Motor listrik b' uli c' Sabuk 9 d' umah bearing e' oros f'
Blok bearing
g' iringan h' Seal i'
Saklar on4off
5'
#abel
k' Mur dan Baut angkah-langkah perakitan mesin pengupas bawang adalah sebagai berikut a' Memasang plat stainlees steel dibagian atas rangka dengan cara mengelas dengan elektroda khusus stainlees steel . b' Memasang tabung pengupas pada rangka yang telah di alasi plat stainlees steel dengan cara mengelas. c' Memasang seal pada dasar tabung agar tidak ter!adi kebocoran. d' Memasang tutup pengeluaran bawang yang telah di beri karet gar tidak bocor dengan dikaitkan engsel yang terbuat dari stainlees steel' e' Memasang tempat pengeluaran bawang dengan dilas yang terbuat dari plat stainlees steel yang telah dibentuk. f'
Memasang rumah bearing pada rangka bagian atas dengan cara mengelas secara rapat agar tidak ter!adi kebocoran.
43
g. Memasang bearing dan seal bering pada rumah bearing yang telah dilas di bagian atas rangka. h. Merangkai piringan keseluruhan dengan poros dan dikunci dengan baut. i.
Memasang blok bearing pada dudukan bagian rangka tengah men!adi satu dengan menggunakan mur dan baut.
!.
Memasang poros dan piringannya pada rumah bearing dan blok bearing secara +ertikal.
k. Merangkai karet cba pada dudukannya. l.
Memasang dudukan karet cba sebanyak / buah menggunakan mur dan baut.
m. Memasang motor listrik secara hori*ontal pada dudukan bagian samping rangka dengan menggunakan mur dan baut. n. Memasang puli pada poros dan motor tepat pada posisi menggunakan mur dan baut ataupun pasak. o. Memasang sabuk pada puli motor kemudian enghubungkan dengan puli poros. p. Mengatur kelurusan dan kekencangan sabuk 9. . Memasang karet pada u!ung tabung agar terlihat rapih dan tidak ta!am pada plat. r.
Memasang pipa saluran masuk air di bagian atas tabung dengan mur dan baut
s. Memasang pipa pengeluaran kotoran di bagian bawah tabung yang sudah terdapat alur. t.
Memasang saklar on4off pada kabel dan menyambungkan ke motor listrik. #emudian untuk perawatan yang harus dilakukan adalah perawatan secara
rutin. erawatan rutin merupakan kegiatan perawatan yang dilakukan secara rutin, dalam hal ini biasa dilakukan setiap hari atau setelah pemakaian. erawatan mesin pengupas bawang meliputi a.
embersihan dilakukan terhadap semua komponen dari kotoran-kotoran, terutama kulit bawang yang tertinggal dalam lubang piringan. embersihan dilakukan dengan cara menyemprotkan air ke dalam piringan kemudian membuka lubang saluran buang. embersihan sangat penting untuk men!aga kelancaran gerak dari piringan, sehingga apabila dipakai kembali dapat beker!a dengan baik.
44
b.
elumasan pada bearing perlu dilakukan agar putaran poros dapat berputar dengan baik, tidak berkarat, dan tidak macet. elumasan ditu!ukan pada bantalan poros bagian atas, dan bearing bagian bawah. ada bagian bearing bawah pelumasan dilakukan dengan pemberian oli.
".* Pr%ses Pengu$'an
engu!ian mesin pengupas bawng berupa (ungsional yang bertu!uan untuk mengetahui apakah hasil rancang bangun yang dibuat dapat ber(ungsi sesuai dengan desain yang diharapkan. =ika tidak sesuai harus dilakukan modi(ikasi sampai menghasilkan un!uk ker!a yang baik. Setelah dilakukan pengu!ian pada mesin pengupas bawang, diperoleh hasil kupasan kulit yang cukup baik sesuai yang ada dipasaran. 'engan pengu!ian 5 kg bawang merah dalam satu tabung membutuhkan waktu sekitar / menit, sehingga menyingkat waktu dari proses pembuatan yang menggunakan tangan.
BAB 3 -ESIMPULAN
(.1 -es'm+ulan
)asil pembuatan mesin pengupas bawang ini dapat disimpulkan sebagai berikut 1. 'aya motor yang digunakan untuk memutar poros adalah F50 watt dengan sumber tegangan 1 phase. %. #ecepatan poros yang digunakan adalah %/D rpm. /. 'iameter poros mesin pengupas bawang ini adalah P %5 mm dengan bahan stainless steel "SS/0&
(.2 Saran
1. Mesin pengupas bawang sebaiknya dilengkap roda, agar dapat dipindahkan dengan mudah. %. Mesin pengupas bawang ini dapat ditingkatkan dalam pembuangan kulitnya dengan lebih banyak lubang pada piringan.
45
