Upload
others
View
10
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BAB 3
METODE PERANCANGAN
3.1 Waktu dan Tempat
Rancangan ini dilaksanakan pada bulan Mei sampai dengan Agustus 2018
yang bertempat di Laboratorium Proses Teknologi Pengolahan Hasil
Perkebunan, Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan.
3.2 Desain dan Gambar Perancangan Mesin
Perancangan Mesin Screw Press diharapkan dapat memenuhi kekurangan
pada mesin yang telah ada sebelumnya. Sehingga perancangan Mesin Screw
Press ditentukan atas berbagai pertimbangan sebagai berikut :
a. Mesin Screw Press tidak menggunakan tenaga penggerak manusia
sebagai penggerak utamanya melainkan diganti dengan tenaga mesin
Dongfeng.
b. Spesifikasi mesin yang ergonomis dengan dimensi yang nyaman bagi
operator dan mudah disesuaikan dengan ruang kerja mesin berdimensi
panjang 150 cm x lebar 100 cm x tinggi 300 cm.
c. Mudah dalam pengoperasian serta perawatan cadang mesin.
d. Higenis bila digunakan untuk produksi.
3.3 Metoda Tahapan Perancangan
3.3.1 Mengidentifikasi Alat yang akan dirancang
Mengidentifikasi alat yang digunakan untuk proses pengempaan dengan
ulir adalah tipe meruncing.
3.3.2 Membuat Model Alat (Sketsa Alat)
Gambar 3.1 Bagian-bagian mesin
Keterangan :
1. Press Cage 8. PullyGear Box
2. Cone 9. Pully Mesin Diessel
3. Pengunci Cone 10. Gear Box
4. Gear Ulir Screw Press 11.Penampung Minyak Kasar
5. Rantai Penghubung Poros 12. Rangka Utama
6. As Ulir Screw Press 13. Belt penggerak Gear Box
7. Bearing 14. In-Put Brondolan rebus
3.3.3 Menghitung Komponen Yang Dirancang
a. Ulir/Screw
Ulir berguna untuk memindahkan buah hasil rebusan kearah out-let karena
adanya penyempitan yang diakibatkan oleh conus,maka akan terjadi
pemerasan pada buah tersebut sehingga minyak akan keluardari Press Cage.
Conveyor ulir biasanya terdiri dari poros yang dipasangi dengan sirip spiral
dengan lebar dan tebal tertentu.Saat poros berputar, material akan ikut
bergerak maju akibat sebagai akibat dari pola spiral pada siripnya. Screw ini
mengikuti putaran pada poros yang mendapatkan daya, sementara screw
hanya mendapatkan gaya, adapun rumus pada gaya poros ulir :
F=
…………(1)
Keterangan:
F = Gaya (kg)
b. Poros
Poros adalah komponen alat mekanis yang mentransmiskan gerak berputar
dan daya. Poros ini merupakan satu kesatuan dari sebarang sistem mekanis
dimana daya di transmisikan dari penggerak utama.
Pembebanan pada poros tergantung pada besarnya daya putaran mesin yang
diteruskan, serta pengaruh gaya yang ditimbulkan oleh bagian-bagian mesin
yang didukung dan ikut berputar bersama poros.
Untuk merencanakan sebuah poros, yang perlu diperlukan adalah daya
dengan persamaan sebagai berikut :
P=
…………...….…..(2)
Dimana :
T = momen puntir (kg.mm)
P = daya yang direncanakan (Hp)
n = putaran mesin Diesel (rpm)
Adapun perencanaan transmisi pada poros ulir :
Shaft gear box yang digunakan berjumlah 18, dan shaft poros ulir yang
digunakan berjumlah 57. Kedua shaft tersebut dipasangkan pada shaft
yangberhubungan.Shaft gear box mempunyai diameter berukuran 89,60 mm,
sedangkan shaft gear ulir mempunyai diameter berukuran 294,30 mm.
Mesin Screw Press ini memiliki sistem transmisi yang terdiri dari puli sabuk-V
dan roda gigi lurus serta gear dan rantai. Putaran yang direduksi oleh sistem
transmisi yaitu :
X =
….…….……………(3)
Dimana :
n = Putaran pully
i =Ratio gearbox
z₁= jumlah shaft gear box
z₂ = jumlah shaft poros ulir
x = putaran poros ulir
c. Perencanaan Bearing/ Bantalan
Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang memegang
peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan yaitu untuk menumpu
sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa mengalami gesekan yang
berlebihan. Bantalan harus cukup kuat untuk memungkinkan poros serta
elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.
Jenis bantalan / Bearing yang digunakan didalam perancangan ini adalah Ball
Bearing, jenis ini juga umum digunakan pada industri otomotif. Ball Bearing
memiliki kinerja yang sangat sederhana yang memiliki gerakan putar yang
sangat efektif sehingga Bearing ini sangat sering sekali digunakan khususnya
dalam menahan beban putaran (Radial Load).
Adapun perhitungan pada Bantalan / Bearing :
Pertama adalah mencari perbandingan antara panjang dan diameter lubang
.…………………………..........(4)
Dimana :
l = panjang bantalan
d = Diameter Poros
Kekuatan bantalan
W =
…………….....................(5)
Dimana :
w = Beban per satuan panjang (Kg/mm)
Kemudian kita dapat mengetahui tekanan bearing
.………..…………........(6)
Dimana :
w = Beban per satuan panjang (Kg/mm)
Panas yang timbul
V =
..…………….…........(7)
Dimana :
n = Putaran Poros
d. Roda Gigi
Roda gigi merupakan transmisi langsung yang digunakan untuk
menghubungkan dua buah poros. Roda gigi dapat digunakan bila jarak antara
dua buah poros tidak terlalu lebar. Roda gigi merupakan transmisi langsung
yang memiliki kekuatan yang lebih baik dalam menghubungkan dan
memindahkan putaran.
Berdasarkan hasil Perencanaan Transmisi didapatkan rumus :
1) Diametral Pitch (P) Adalah banyaknya gigi setiap satu inch
P =
……………………………...…..(8)
2) Modul adalah panjang diameter lingkaran pitch untuk setiap gigi
m =
…………………………….……..(9)
3) Circular Pitch adalah jarak arc yang diukur pada lingkaran pitch
dari salah satu sisi sebuah gigi ke sisi yang sama dari gigi yang
berikutnya.
CP =
…………………...…...……..(10)
4) Addendum adalah arak radial dari lingkaran pitch sampai ujung
puncak gigi.
Add =
…………………………..…..(11)
5) Kelonggaran ( Clearance )
Jarak radial dari ujung puncak gigi ke bagian dasar roda gigi
yang digerakkan.
=
……………...……………....(12)
6) Deddendum (Dedd)
Adalah jarak radial dari lingkaran pitch sampai pada dasar dari
gigi.
Deddendum = Addendum + Clearance ……..(13)
7) Diameter blank (blank diameter)
adalah jarak yang panjangnya sama dengan diameter lingkaran
pitch ditambah dengan dua addendum.
blank diameter=D+2 addendum…………..(14)
8) Ketebalan gigi
Adalah jarak tebal gigi yang diukur pada lingkaran pitch dari satu
sisi ke sisi yang lain pada gigi yang sama. Tebal gigi nominal ½
Circular Pitch. (sularso 2004)
= x
……………………...….……..(15)
Gambar 3.2 Sudut Tekan Roda Gigi
e. Pulley
Pulley adalah suatu alat mekanis yang digunakan sebagai sabuk untuk
menjalankan suatu kekuatan alur yang berfungsi mengantar daya. Cara
kerjanya sering digunakan untuk merubah arah dari gaya yang diberikan,
mengirimkan gerak rotasi, memberikan keuntungan mekanis apabila digunakan
pada kendaraan.Pullydigunakan untuk mereduksi putaran mesin Dongfeng dan
putaran puli Gear Box dari 1095 rpm , 1325 rpm dan 1615 rpm.
Diketahui :
Daya
P = 1 HP
= 1 x 0,735 kW
P = 0,735W
Dalam hal ini dapatlah kita gunakan rumus daya Rencana :
Rumus :
Pd = fc . P Pd…………….……...(16)
Keterangan :
Pd = daya yang direncanakan
Momen rencana :
T = 9,74 x 10⁵ x
…………...……(17)
Keterangan:
T = Momen puntir
f. Sabuk-V
Tranmisi sabuk-V berfungsi untuk meneruskan atau mentrasmisikan dayadari
mesin diesel ke gear box dengan sabuk-V di pasang di pulley, adapun rumus
kecepatan sabuk V yaitu :.
v =
……………..….(18)
Keterangan :
V = kecepatan linier
Dp = diameter nominal
n1 = rpm
g. Rantai / Chain
Rantai Adalah Penyambung Gerakan Pinion Transmisi Ke Gear untuk
memutar Poros, yang bekerja berdasarkan gerakan Hidrolik Transmisi Dari
Pinion dan manual dari Gear.
Adapun jumlah rantai dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
..………........(19)
Dimana :
T1 = Jumlah Spocket kecil rantai 18
T2 = Jumlah Spocket besar rantai 57
X = jarak antara poros mesin dan poros input gear box 360
P = Pitch 16,21
Perhitungan kecepatan rantai sama halnya dengan menghitung
kecepatan sabuk-V dapat dihitung yaitu :.
v =
..…………….......(20)
Dimana :
V = kecepatan linier
Dp = diameter nominal
n1 = rpm
h. Reducer/Gear Box
Reducer adalah system transmisi yang berfungsi untuk memindahkan dan
mengubah tenaga dari motor. Reducer juga berfungsi untuk merubah momen
puntir, menyediakan rasio gigi yang sesuai dengan beban mesin, dan
menghasilkan putaran mesin tanpa selip.
Prinsip kerja reducer yaitu putaran dari motor diteruskan ke input Shaft melalui
hubungan antara clutch/kopling, kemudian diteruskan ke main shaft (poros
utama), torsi/momen yang ada di mainshaft diteruskan ke spindle mesin,
karena adanya perbedaan rasio dan bentuk dari gigi-gigi tersebut sehingga
putaran spindle yang dikeluarkan berbeda, tergantung dari rpm yang
diinginkan.
i. Cone
Cone dan penahan cone alat ini terletak pada As Screw tunggal yang berfungsi
sebagai pengepressan terhadap bahan yang akan di hantarkan oleh As Screw
untuk mendapatkan hasil minyak kasar dan cake. Penahan cone berfungsi
sebagai pengikat dari cone, agar cone tidak bergerak pada saat beroperasi utnuk
menghasilkan hasil olahnya.
j. Plat Stationery
Gaya dalam plat satu arah dapat dihitung dengan prinsip-prinsip mekanika
teknik, baik statis tertentu maupun statis tak tentu.
SKSNI T15-1991-03 mengijinkan menghitung distribusi gaya dengan
methode koefisien momen, dengan ketentuan sebagai berikut :
1) Jumlah bentang paling sedikit harus dua
2) Panjang bentang bersebelahan yang paling besar dibagian sebelah kiri
dan kanan tumpuan, tidak boleh ½ kali lipat besar dari panjang bentang
bersebelahan yang paling pendek
3) Beban harus merupakan beban berbagi rata (distribusi)
4) Beban hidup harus 3 kali lebih kecil dari beban mati
k. Rangka
Rangka adalah struktur datar yang terdiri dari sejumlah batang-batang yang
disambung satu dengan yang lain pada ujungnya dengan pen-pen luar,
sehingga membentuk suatu rangka kokoh, gaya luar serta reaksinya dianggap
terletak dibidang yang sama hanya bekerja pada tempat-tempat pen. (prasetyo
2012)
Rumus beban pada masing-masing batang yaitu :
w =
…………………………...……(21)
Dimana :
F = Total Beban
w = Beban satuan
3.4 Alat dan Bahan
3.4.1 Alat
a. Motor diesel
Gambar 3.3 mesin diessel
Spesifikasi :
Mitsubishi diesel D 2700
Maximum 27 hp/2400 rpm
b. Continious 23 hp/2200 rpmGear Box
Gambar 3.4 Gear Box
Spesifikasi :
Model : WPA
Tipe : BO
Ratio : 40
MFG. NO : 1408
c. Jangka Sorong
Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai
seperseratus milimeter. Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian
bergerak. Pembacaan hasil pengukuran sangat bergantung pada keahlian dan
ketelitian pengguna maupun alat. Sebagian keluaran terbaru sudah dilengkapi
dengan display digital. Pada versi analog, umumnya tingkat ketelitian adalah
0.05mm untuk jangka sorong di bawah 30 cm dan 0.01 untuk yang di atas 30
cm.
Gambar 3.5 jangka sorong
3.4.2. Bahan
a. Pulley
Gambar 3.6 pulley
b. Roda gigi
Roda gigi lurus adalah yang paling mudah dibuat dan paling sering dipakai,
tetapi roda gigi ini sangat berisik karena perbandingan kontaknya yang kecil,
juga kontruksinya tidak memungkinkan pemasangan bantalan pada kedua
ujung poros-porosnya. (sularso 2004).
Gambar 3.7 Roda Gigi
c. Transmisi sabuk-V
Gambar 3.8 sabuk-V
d. Rantai / Chain
Rantai mengait pada gigi sproket dan meneruskan daya tanpa slip.
Gambar 3.9 Rantai / Chain
e. Bantalan / Bearing
Jenis bantalan yang digunakan pada perancangan mesin press ini adalah jenis
Ball Bearing.
Gambar 3.10 Bantalan / Bearing
3.5 Bagan Alur Perancangan
Diagram alur proses penelitian ini dapat dilihat pada gambar sistematik ini:
Gambar 3.11 diagram alur perancangan
3.6 Jadwal Perancangan
Tabel 3.1 Jadwal Penelitian
No Jenis Kegiatan Bulan
1 2 3 4 5 6
1 Pengajuan Judul
2 Seminar Proposal
3 Persiapan Alat dan
Bahan
4 Proses Perancangan
Alat
5 Pengamatan
6 Analisa Data
7 Pengolahan Data
8 Penyusunan Laporan
Penelitian
9 Seminar Tugas
Akhir