Upload
others
View
11
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
BAB III
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 konstan.
2
3.3.2 Membuat Model Alat (Sketsa Alat)
Gambar 3.1 Bagian-bagian mesin
Keterangan :
1. Press Cage 8. Pully Gear 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 keluar dari
Press Cage.
3
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 yaitu :
F =
...……....(1)
Dimana : F = Gaya (kg)
b. Poros
Poros merupakan bagian terpenting dari setiap mesin. Pada umumnya
mesin meneruskan daya bersama-sama dengan putaran yang dilakukan
oleh poros. Pada umumnya poros dapat dipasang puli, roda gigi, dan
pasak yang ikut berputar bersama poros, sehingga pada poros dibuat alur
pasak. Pengikatan elemen mesin berputar bersama poros.
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)
4
Adapun perencanaan transmisi pada poros uir :
Gigi gear box yang digunakan berjumlah 18, dan gigi poros ulir yang
digunakan berjumlah 57. Kedua gigi tersebut dipasangkan pada gigiyang
berhubungan. Roda gigi gear box mempunyai diameter berukuran 89,60
mm, sedangkan roda gigi ulir mempunyai diameter berukuran 294,30
mm.
Mesin Screw Press ini memiliki sistem transmisi yang terdiri dari pully,
sabuk-V dan roda gigi lurus serta gear dan rantai. Putaran yang direduksi
oleh sistem transmisi yaitu :
x =
…………..….………....……..(3)
Dimana :
n = Putaran pully Gear Box
i = Ratio gearbox
z1 = jumlah gigi Gear Box
z2 = jumlah gigi 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
5
putar yang sangat efektif sehingga Bearing ini sangat sering sekali
digunakan khususnya dalam menahan beban putaran (Radial Load).
Adapun perhitungan pada Bantalan / Bearing :
1) Pertama adalah mencari perbandingan antara panjang dan diameter
lubang.
..……………………..………..........(4)
Dimana :
l = panjang bantalan
d = Diameter Poros
2) Adapun kekuatan bantalan.
w =
…..………...…….........................(5)
Dimana :
w = Beban per satuan panjang (Kg/mm)
3) Kemudian kita dapat mengetahui tekanan bearing.
p =
.………….……….….……..........(6)
Dimana :
w = Beban per satuan panjang (Kg/mm)
4) dan menghitung panas yang timbul dengan rumus :
V =
.…………...………….…...........(7)
Dimana :
n = Putaran Poros
6
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 menurut sumber (Sularso,
2004) 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 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)
7
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.
= 𝜋 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. (Safrizal, 2017)
8
Pulley digunakan untuk mereduksi putaran mesin Diesel dan putaran
pulley Gear Box dari 1100 rpm , 1350 rpm dan 1600 rpm.
Diketahui :
Daya
P = 1 HP
= 1 x 0,735 kW
P = 0,735W
1) Dalam hal ini dapatlah kita gunakan rumus daya rencana :
Pd = fc . P Pd…………………...…….......(16)
Dimana :
Pd = daya yang direncanakan
2) Rumus momen rencana :
T = 9,74 x 10⁵ x
……………....…….……(17)
Dimana:
T = Momen punter
f. Sabuk-V
Tranmisi sabuk-V berfungsi untuk meneruskan atau mentrasmisikan daya
dari mesin diesel ke gear box dengan sabuk-V di pasang di pulley.
(Shaputra, 2012).
adapun rumus kecepatan sabuk-V yaitu :
v =
..…………………...........(18)
Dimana :
V = kecepatan linier
Dp = Diameter nominal
n1 = rpm
9
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.
1) Adapun jumlah rantai dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
k =
(
)
..………......…........(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
2) 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. (Prasetyo, 2012)
10
Prinsip kerja reducer yaitu putaran dari motor diteruskan ke input Shaft
melalui hubungan antara clutch/kopling, kemudian diteruskan ke
mainshaft (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. (Prasetyo, 2012)
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
(diakses : https://www.scribd.com/doc/100054099/pelat)
k. Rangka
Rangka adalah struktur datar yang terdiri dari sejumlah batang-batang
yang disambung satu dengan yang lain pada ujungnya dengan pen-pen
11
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
Mesin penggerak yang digunakan dalam proses prduk yang dirancang
adalah motor diesel Mitsubishi.
Spesifikasi :
Mitsubishi diesel D 2700
Maximum 27 hp/2400 rpm
Continious 23 hp/2200 rpm
Gambar 3.3 mesin diessel
12
b. Gear Box
sistem transmisi yang digunakan untuk memindahkan dan mengubah
tenaga dari motor diesel.
Spesifikasi :
Model : WPA
Tipe : BO
Ratio : 40
MFG. NO : 1408
Gambar 3.4 Gear Box
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
13
ketelitian adalah 0.05mm untuk jangka sorong di bawah 30 cm dan 0.01
untuk yang di atas 30 cm. (Sularso, 2004)
Gambar 3.5 jangka sorong
3.4.2 Bahan
a. 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.
Gambar 3.6 Roda Gigi
14
b. Pulley
Pully digunakan untuk mereduksi putaran mesin Diesel dari 1100 rpm ,
1350 rpm dan 1600 rpm.
Gambar 3.7 pulley
c. Transmisi sabuk-V
Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapezium.
Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk
untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk-V dibelitkan dikeliling alur
pulli yang berbentuk V pula. (Sularso, 2004)
Gambar 3.8 sabuk-V
15
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
16
3.5 Bagan Alur Perancangan
Diagram alur proses penelitian ini dapat dilihat pada gambar sistematik ini:
Tidak
Ya
Gambar 3.11 diagram alur perancangan
Mulai
Pengambilan
data dari mesin
yang ada
Proses
Perancangan
Melakuan perhitungan
data
Kesimpulan
selesai
17
3.6 Jadwal Perancangan
Tabel 3.1 Jadwal Penelitian
No Jenis Kegiatan Bulan
12 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 Pengajuan Judul
2 Seminar Proposal
3 Persiapan Alat
dan Bahan
4 Proses
Perancangan Alat
5 Pengamatan
6 Analisa Data
7 Pengolahan Data
8 Susunan Laporan
Penelitian
9 Seminar Tugas
Akhir