123dok_perencanaan Mesin Pencetak Batako Dengan Kapasitas 150 Buah Per Jam.pdf

KARYA AKHIR

PERENCANAAN MESIN PENCETAK BATAKO DENGAN KAPASITAS 150 BUAH PER JAM

OLEH : ASWAR AGNES BUKIT NIM : 025202018

KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU SYARAT MEMPEROLEH IJAZAH SARJANA SAINS TERAPAN

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA-IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008

KATA PENGANTAR

Dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan berkat dan rahmat-Nya, sehingga penulis mampu menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan ini disusun untuk menyelesaikan pendidikan Program Diploma IV pada jurusan Teknologi Mekanik Industri, Departemen Teknik Mesin USU. Judul Karya akhir ini adalah PERENCANAAN MESIN PENCETAK BATAKO DENGAN KAPASITAS 150 BUAH PER JAM. Dalam Karya akhir ini, penulis membahas tentang prinsip kerja, hal-hal yang berhubungan dengan perencanaan cetakan, kapasitas kerja, kalkulasi bahan, dan gambar kerja. Karya akhir ini dibuat setelah melaksanakan diskusi dengan pembimbing, studi kepustakaan, dan pengamatan langsung ke lapangan untuk memperoleh data-data yang diperlukan. Dalam penyusunan Karya akhir ini, penulis banyak menemukan kesulitan namun berkat bimbingan, petunjuk dan bantuan dari berbagai pihak penulis dapat menyelesaikan karya akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada : 1. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isanuri, Sebagai Ketua jurusan Teknologi Mekanik Industri. 2. Ibu Ir. Raskita meliala, Sebagai Dosen Pembimbing Penulis yang telah banyak membantu, memberikan pengarahan dengan sangat baik dan mudah untuk dimengerti oleh penulis didalam penyelesaian karya akhir ini.

v

3. Para Dosen dan staf administrasi yang telah banyak membantu penulis. 4. Teristimewa dan yang terutama untuk mereka yang penulis sayangi dan menyayangi penulis, buat Ayahku Alm R. Bukit dan Ibuku B Br Sembiring, dan untuk kakakku Deasy Mariesda Br Bukit, serta seluruh keluarga yang banyak memberikan bantuan dan dukungan berupa moril maupun material 5. Buat seseorang yang penulis sayangi dan cintai. 6. Seluruh rekan-rekan Mahasiswa Jurusan Teknologi Mekanik Industri Stmbk ’99, ’00, ’01. dan ’02 yang telah banyak membantu penulis. Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kesilapan. Oleh sebab itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca untuk kesempurnaan Karya akhir ini dan juga sebagai masukan bagi penulis untuk masa mendatang. Semoga Karya akhir ini dapat berguna bagi siapa pun yang membacanya.

Medan,

Maret 2008

penulis,

ASWAR AGNES BUKIT 025202018

vi

DAFTAR ISI

Halaman LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... i LEMBAR SPESIFIKASI .............................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iii LEMBAR PERSEMBAHAN ........................................................................ iv KATA PENGANTAR.................................................................................... v DAFTAR ISI................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xii DAFTAR NOTASI......................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xv

BAB I

PENDAHULUAN........................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Perencanaan....................................................... 1 1.2. Tujuan Perencanaan..................................................................... 1 1.3. Manfaat .......................................................................................... 3 1.4. Batasan Masalah ........................................................................... 3 1.5. Metode Perencanaan..................................................................... 3 1.6. Sistematika Penulisan ................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 5 2.1.Arti Perencanaan ........................................................................... 5 2.2.Agregat ............................................................................................ 5

xi

2.2.1.Agregat Kasar ......................................................................... 6 2.2.2.Agregat Halus ......................................................................... 7 2.2.3.Pasir dan Kerikil...................................................................... 8 2.3. Semen ............................................................................................. 10 2.3.1.Semen bereaksi dengan air membentuk batuan massa ........... 11 2.3.2.Suatu produksi keras yang kedap air....................................... 11 2.3.3.Semen Portland ....................................................................... 12 2.3.4.Semen Portland Abu-Terbang................................................. 13 2.4. Air ................................................................................................... 15 2.5. Hidraulik........................................................................................ 16 2.6. Pompa Sentrifugal......................................................................... 17 2.7. Motor Listrik ................................................................................. 17 2.8. Aquator dan Alat Keluaran ......................................................... 19 2.8.1.Silinder Kerja Tunggal............................................................ 20 2.8.2.Silinder Kerja Ganda............................................................... 22 2.9.Bantalan .......................................................................................... 23 2.9.1.Klarifikasi Bantalan ................................................................ 24 2.10. Poros ............................................................................................. 25 2.10.1.Poros Transmisi..................................................................... 26 2.10.2.Spindel .................................................................................. 26 2.10.3.Gandar ................................................................................... 26 2.11. Pegas ............................................................................................. 26 2.11.1.Pegas Tekan .......................................................................... 27 2.11.2.Pegas Tarik............................................................................ 27

xii

2.12. Baut dan Mur .............................................................................. 27 2.13. Pengelasan.................................................................................... 28

BAB III PENENTUAN SPESIFIKASI MESIN CETAKAN BATAKO ..................................................... 31 3.1. Pendahuluan .................................................................................. 31 3.2. Prinsip Kerja Mesin Pencetak Batako ........................................ 31 3.3. Kapasitas Adukan ......................................................................... 32 3.3.1.Perbandingan Volume Pasir dan Volume Semen ................... 33 3.3.2.Volume Pasir dan Semen Didalam Bak Penampung .............. 33 3.3.3.Volume Cetakan dan Hasil Cetakan ....................................... 34 3.3.4.Jumlah Batako dan Pengepresan Yang Dihasilkan Dalam Satu Kali Pemakaian Bak Penampung.................................... 36 3.3.5.Waktu Yang Diperlukan Selama Proses Pembuatan Batako Dalam Satu Kali Proses Pencampuran........................ 37 3.3.6.Tekanan Pengepresan.............................................................. 38 3.3.7.Sambungan Baut ..................................................................... 39 3.4. Komponen-komponen Mesin....................................................... 40 3.4.1.Rangka .................................................................................... 40 3.4.2.Hidraulik Pressure................................................................... 41 3.4.3.Poros Pengarah........................................................................ 42 3.4.4.Bak Penampung ...................................................................... 42 3.4.5.Penekan Atas........................................................................... 43 3.4.6.Cetakan.................................................................................... 44 3.4.7.Meja Cetakan .......................................................................... 46

xiii

3.4.8.Kupingan dan Bantalan Pengarah ........................................... 47 3.4.9.Pegas ....................................................................................... 48 3.4.10.Talam Batako ........................................................................ 48 3.5. Perhitungan Komponen Mesin Pencetak Batako ...................... 49 3.5.1.Volume Pasir dan Semen Didalam Bak Penampung .............. 49 3.5.2.Volume Cetakan dan Hasil Cetakan ....................................... 52 3.5.3.Jumlah Batako dan Pengepresan Yang Dihasilkan Dalam Satu Kali Pemakaian Bak Penampung ........................ 55 3.5.4.Waktu Yang Diperlukan Selama Proses Pembuatan Batako Dalam Satu kali Proses Pencampuran ........................ 55 3.5.5.Tekanan Pengepresan.............................................................. 56 3.6. Perencanaan Daya Motor............................................................. 63 3.6.1. Putaran ............................................................................................ 64 3.6.2. Daya Pompa .................................................................................... 64 3.6.3. Kapasitas Pompa ............................................................................. 65 3.6.4. Diameter Pompa.............................................................................. 66 3.6.5. Kebutuhan Minyak Hidrolis............................................................ 67

BAB

IV PROSES PEMBUATAN MESIN................................................. 68 4.1.Rangka Mesin................................................................................. 68 4.2.Assembling dari Rumah Cetakan................................................. 70 4.3.Batang Penekan.............................................................................. 71 4.4.Poros Pengarah .............................................................................. 72 4.5.Bak Penampung ............................................................................. 74

xiv

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 76 5.1. Kesimpulan .................................................................................... 76 5.2. Saran .............................................................................................. 77

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 78

LAMPIRAN...................................................................................................... 79

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1. Pompa Sentrifugal ......................................................................... 17 Gambar 2.2. Katup Kontrol................................................................................ 19 Gambar 2.3. Silinder Kerja Tunggal .................................................................. 21 Gambar 2.4. Silinder Kerja Ganda..................................................................... 22 Gambar 2.5. Bagian-bagian Bantalan ................................................................ 24 Gambar 2.6. Macam-macam Bantalan............................................................... 25 Gambar 2.7. Pegas Tarik.................................................................................... 27 Gambar 2.8. Baut ............................................................................................... 28 Gambar 2.9. Mur ................................................................................................ 29 Gambar 2.10. Bentuk-bentuk Sambungan ......................................................... 30 Gambar 3.1. Sketsa Bak Penampung ................................................................. 34 Gambar 3.2. Cetakan Batako ............................................................................. 35 Gambar 3.3. Hasil Cetakan Batako .................................................................... 36 Gambar 3.4. Besi Profil U.................................................................................. 40 Gambar 3.5. Rangka Mesin................................................................................ 41 Gambar 3.6. Hidrolik Pressure........................................................................... 42 Gambar 3.7. Poros Pengarah.............................................................................. 42 Gambar 3.8. Bak Penampung............................................................................. 43 Gambar 3.9. Penekan Atas ................................................................................. 43 Gambar 3.10. Stamping ..................................................................................... 44 Gambar 3.11. Pandangan Atas Cetakan............................................................. 45

xvi

Gambar 3.12. Pandangan Depan Cetakan ......................................................... 45 Gambar 3.13. Pandangan Samping Cetakan ...................................................... 45 Gambar 3.14. Rumah Cetakan ........................................................................... 46 Gambar 3.15. Meja Cetakan .............................................................................. 47 Gambar 3.16. Bushing ....................................................................................... 47 Gambar 3.17. Pegas ........................................................................................... 48 Gambar 3.18. Talam Batako .............................................................................. 48 Gambar 3.19. Bak Penampung .......................................................................... 49 Gambar 3.20. Cetakan Batako ........................................................................... 52 Gambar 3.21. Hasil Cetakan Batako .................................................................. 54 Gambar 4.1. Rangka Mesin................................................................................ 69 Gambar 4.2. Rumah Cetakan ............................................................................. 70 Gambar 4.3. Meja cetakan ................................................................................. 71 Gambar 4.4. Stamping/Penekan Atas................................................................. 72 Gambar 4.5. Poros Pengarah.............................................................................. 74 Gambar 4.6. Bak Penampung............................................................................. 74 .

xvii

DAFTAR NOTASI

Satuan A

Luas Penampang

m2

b

Tebal

mm

h

Tinggi

mm

L

Panjang

mm

W

Beban

kN

d

Diameter

m

E

Energi

Joule

F

Gaya

N

a

Gravitasi

m/s2

N

Daya

Watt

NT

Daya Total

Watt

m

Massa

kg

CP

Efisiensi Daya

%

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman 1. Rangkaian Hidrolik Bekerja........................................................................... 80 2. Rangkaian Hidrolik Tidak Bekerja ................................................................ 81 3. Pompa Hidrolik .............................................................................................. 82 4. Profil Geologis .............................................................................................. 83 5. Satuan-Satuan Tekanan.................................................................................. 84 6. Alur Kerja Pembuatan Batako ....................................................................... 85 7. Koefisien Gesek Statik (s) dan Kinetik (k) ................................................ 86 8. Bagian Mesin Pencetak Batako...................................................................... 87

xix

BAB I PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG PERENCANAAN Salah satu masalah di lapangan yang saat ini harus segera dijawab adalah masalah kebutuhan batu bata sebagai bahan dinding perumahan dan efek kerusakan lingkungan yang ditimbulkan. Sebagaimana diketahui, kebutuhan masyarakat akan perumahan tidak pernah surut bahkan selalu meningkat dari tahun ke tahun. Hal ini dapat terlihat dari kenyataan bahwa perumahan yang dibuat selalu laku terjual dengan cepat. Masalah selanjutnya ialah timbul penggalian tanah di areal persawahan yang subur untuk mencari tanah liat sebagai bahan pembuat batu bata. Secara terus menerus dirasa sudah cukup merusak lingkungan. Penggalian ini telah menyebabkan lubang-lubang yang cukup dalam dan meluas pada areal persawahan. Bila hal ini dibiarkan secara terus-menerus, dikhawatirkan dalam jangka panjang tingkat kesuburan lahan persawahan akan semakin menurun yang akhirnya jumlah produksi beras di-Indonesia akan menurun.

1.2. TUJUAN PERENCANAAN Untuk penanganan yang serius dan untuk mencari bahan alternatif lain yang dapat menggantikan batu bata sebagai bahan dasar pembuatan bangunan, salah satu bahan alternatif yang saat ini juga sudah banyak digunakan sebagai bahan alternatif pengganti batu bata ialah BATAKO.

1

Pembuatan batako juga harus dapat menghasilkan produk yang berkwalitas. Dimana batako yang dihasilkan dapat digunakan sebagai mana mestinya. Oleh karena itu perlu dipikirkan cara membuat batako yang lebih cepat, kuat, dan dengan bentuk pengerjaan yang mudah

1.3. MANFAAT Karya akhir ini, diharapkan dapat bermanfaat seperti: 1. Dalam bidang pembangunan nasional 

Dengan adanya mesin ini maka sudah tercipta satu konsep cara kerja mesin pencetak batako yang dapat dijadikan sebagai langkah awal pengembangan mesin-mesin sederhana yang dapat bermanfaat bagi masyarakat luas.



Mengurangi angka pengangguran.

2. Bagi Universitas 

Karya akhir ini akan menambah perbendaharaan kreativitas mahasiswa dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya teknologi mesin sederhana.



Untuk mengenalkan pada dunia luar bahwa mahasiswa Universitas Sumatera Utara selalu berkreasi dan berinovasi dalam menciptakan suatu mesin produksi.

3. Bagi mahasiswa lain maupun kalangan umum Pada siapa saja yang membacanya semoga Karya akhir ini dapat menjadi bahan perbandingan dan sumber inspirasi terciptanya mesin-mesin lain yang juga sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia.

2

1.4. BATASAN MASALAH Penulisan Karya akhir ini, menitik beratkan pembahasan pada mesin pencetak batako, adapun pokok pembahasan yang akan diuraikan dalam Karya akhir ini adalah: 1. Cara kerja Mesin Pencetak Batako Dengan Sistem Hidraulik Berkapasitas 150 buah batako perjam; 2. Daya penekan hidraulik yang akan digunakan; 3. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada mesin, volume cetakan; 4. Ukuran utama mesin dan cetakan.

1.5. METODE PERENCANAAN Dalam metode perencanaan ini, penulis tetap berpegang pada teori dan praktek yang penulis dapatkan selama mengikuti perkuliahan di Departemen Teknik Universitas Sumatera Utara dan melakukan survey kebeberapa tempat pembuatan batako.

1.6. SISTEMATIKA PENULISAN Adapun sistematika penulisan karya akhir ini adalah sebagai berikut : 1. BAB I PENDAHULUAN Dalam bab ini berisikan latar belakang, tujuan perencanaan, manfaat, batasan masalah, metode perencanaan dan sistematika penulisan. 2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pada bab ini akan dibahas mengenai kajian kepustakaan yang akan menguraikan lebih lanjut tentang prinsip kerja mesin, bahan bahan yang akan

3

dipakai pada pembuatan batako ini, seperti agregat, semen, air, hidrolik, pompa sentrifugal, akuator, kapasitas adukan. 3. BAB III PENETAPAN SPESIFIKASI MESIN CETAKAN BATAKO Pada bab ini akan dibahas mengenai perencanaan mesin pencetak batako yang akan dibuat. Perencanaan ini bertujuan untuk memperoleh dimensi-dimensi dari mesin cetak batako yang berkapasitas 150 unit per jam. 4. BAB IV PROSES PEMBUATAN KOMPONEN MESIN Pada bab ini akan dibahas mengenai pembuatan komponen mesin seperti rangka mesin, rumah cetakan, batang penekan, poros pengarah, bak penampung, analisa biaya, biaya material, biaya pembuatan, biaya listrik dan analisa titik impas. 5. BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Pada bab ini memuat mengenai kesimpulan dan saran dari hasil perencanaan penulis karya akhir ini.

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. ARTI PERENCANAAN Merencana, berarti merumuskan suatu rancangan dalam memenuhi kebutuhan manusia. Pada mulanya suatu kebutuhan tertentu mungkin dengan mudah dapat diutarakan secara jelas, seperti Bagaimana caranya kita mendapatkan tenaga dalam jumlah yang besar, tetapi bersih, aman, dan ekonomis tanpa menggunakan bahan bakar minyak dan tanpa merusak permukaan bumi ini. Di lain pihak, suatu kebutuhan tertentu yang harus dipenuhi, mungkin samar-samar untuk diutarakan secara jelas, sedemikian rupa sulit untuk merumuskannya sebagai suatu masaalah yang memerlukan pemecahan. Situasi perencanaan jenis kedua ini, ditandai dengan ketidak jelasan tentang kebutuhan apa ataupun masalah apa yang harus dipecahkan. Perhatikan pula, bahwa situasi tersebut bisa mengandung banyak masalah. Berbeda dengan persoalan ilmiah atau matematik, persoalan perencanaan tidak mempunyai jawaban yang khas. Adalah mustahil untuk mengharapkan suatu jawaban yang tepat atas suatu masaalah perencanaan, karena jawaban seperti itu tidak pernah ada.

2.2. AGREGAT Agregat adalah breksi batu apung yang banyak terdapat didaerah perbukitan dan dihasilkan oleh alam. Agregat (yang tidak bereaksi) adalah bahan-bahan campuran yang saling diikat oleh perekat seperti semen. Agregat yang umum dipakai adalah pasir, kerikil dan batu-batu pecah.

5

Dari pemakaian spesifik, sifat-sifat agregat dapat dibagi sebagai berikut : 



agregat normal (kuarsit, pasir, kerikil, basalt) agregat halus (puing batu, terak lahar, serbuk-batu).

2.2.1. Agregat Kasar Agregat kasar adalah agregat yang mempunyai ukuran butiran saringan uji diatas 4,80 mm. Agregat kasar digunakan untuk campuran beton dapat berupa kerikil atau berupa batu pecah yang diperoleh dari pemecahan batu. Agregat kasar biasa dipakai untuk campuran beton adalah kerikil yang memenuhi syarat menurut PBI ’71 adalah : 1. Agregat kasar harus terdiri dari butir-butir yang kesar dan berpori, sarta bersifat kekal, yaitu tidak pecah atau hancur oleh pengaruh cuaca seperti terik matahari dan hujan. 2. Agregat kasar tidak boleh mengandung Lumpur lebih dari 1% yang ditentukan terhadap berat kering. Apabila kadar Lumpur lebih 1% maka agregat harus dicuci terlebih dahulu sebelum digunakan. 3. Diameter butir dari agregat kasar lebih baik yang beraneka ragam besarnya.

6

Batasan gradasi untuk agregat kasar menurut BS 882, dapat dilihat tabel 2.1. Tabel 2.1. Batas – batas gradasi agregat kasar BS 882 Persentase Berat yang lolos saringan BS Ukuran nominal agregat yang digradasi

Ukuran nominal dari agregat dengan ukuran tunggal

Saringan uji BS 410

40 mm sampai 5 mm

20 mm sampai 5 mm

14 mm sampai 5 mm

63 mm

40 mm

20 mm

14 mm

10 mm

75

100

-

-

100

-

-

-

-

63

-

-

-

85-100

100

-

-

-

37,5

95-100

100

-

0-30

85-100

100

-

-

20

35-70

95-100

100

0-5

0-25

85-100

100

-

14

-

-

90-100

-

-

-

85-100

100

10

10-4

30-60

50-85

-

0-5

0-25

0-50

85-

5

0-5

0-10

0-10

-

-

0-5

0-10

100

2,36

-

-

-

-

-

-

-

0-25 0-5

Sumber : Murdock dan Brook ( 1991 )

2.2.2. Agregat Halus Agregat halus adalah butiran – butiran karas berbentuk mendekati bulat dan lolos saringan 5 mm. Agregat halus untuk beton dapat berupa pasir alam. Pasir yang baik untuk membuat batako yang baik, maka agregat halus digunakan memenuhi syarat PBI ’71 sabagai berikut : 1. Butir – butir pasir harus tajam, keras dan kekal, bersifat kekal artinya tidak hancur oleh pengaruh cuaca. 2. Pasir tidak mengandung Lumpur lebih dari 5% ( ditentukan terhadap berat kering ). Yang diartikan dengan Lumpur adalah bagian-bagian yang dapat melalui ayakan 0,063 mm. Apabila pasir mengandung Lumpur lebih dari 5% maka pasir terlebih dahulu dicuci sebelum digunakan.

7

3. Agregat halus tidak dibenarkan mengandung bahan-bahan organic terlalu banyak, dibuktikan dengan percobaan warna Abrahams Harder. Batas gradasi pasir yang baik dengan susunan butiran beragam dapat dilihat pada tabel 2.2.dibawah ini :

Tabel 2.2. Batasan Gradasi untuk Agregat halus menurut ASTM C 73 a Persentase Berat yang lolos Pada tiap

Ukuran Saringan ASTM E 11-7

Ukuran Saringan 9,5 mm ( 3/8 inch )

100

4,75 mm ( No. 4 )

95-100

2,36 mm ( No. 8 )

80-100

1,18 mm ( No. 16 )

50-85

600 μ m ( No. 30 )

25-60

300 μ m ( No. 50 )

10-30

150 μ m ( No. 100 )

2-10

Sumber : Murdock dan Brook ( 1991 )

2.2.3. Pasir dan Kerikil Pada umumnya pasir yang digali dari dasar sungai cocok digunakan dalam pembuatan beton. Pasir ini terbentuk ketika batu-batu dibawa arus sungai dari sumber air ke muara sungai. Akibat tergulung dan terkikis akhirnya membentuk butiran-butiran halus. Arus sungai membawa pecahan, butiran-butiran yang besar (kerikil) diendapkan pada hulu sungai sedangkan yang kecil-kecil di muara sungai. Karena alur sungai sering berpindah tempat sehingga banyak dangkalan pasir dan kerikir terletak di luar jalur sungai seperti sekarang ini. Produksi

8

penggalian pasir dan kerikil akan dipisah-pisahkan dengan ayakan dalam 3 kelompok yaitu : 





Kerikil kasar (lebih besar dari 30 mm) Kerikil beton (dari 5 mm sampai 30 mm) Pasir beton (lebih kecil dari 5 mm)

Dua kelompok terakhir (kerikil beton dan pasir beton) sangat cocok untuk pembuatan beton. Sedangkan kerikil kasar harus dipecahkan agar dapat digunakan. Pemilihan jumlah setiap kelompok untuk campuran beton bergantung pada bentuk butiran-butiran yang ditentukan ahli teknik beton dan sifat-sifat spesifik beton. Pasir dan kerikil juga dapat digali dari laut asalkan segala kotoran serta garamgaramnya dibersihkan dan kulit kerang disisihkan. Pada prinsipnya komposisi pasir dan kerikil dari laut tidak berbeda banyak dengan agregat galian dari sungai. Satu-satunya perbedaan antara pasir dan kerikil adalah ukuran butir-butirnya. Pasir terjadi melalui cara yang

sama seperti kerikil. [E. Diratmadja (1999)]

menyatakan bahwa: 









Batas antara pasir dan kerikil ditentukan 2 mm. Besar butir pasir ditentukan 212 – 2000 mm. Pasir kasar : 600 – 2000 mm. Pasir setengah kasar : 212 – 600 mm. Pasir halus : 63 – 212 mm.

9

Berdasarkan asal dan sifatnya, pasir dibagi dalam beberapa jenis antara lain :  Pasir Gunung Pasir ini hampir sama dengan kerikil gunung. Pasir jenis ini banyak ditemukan di daerah-daerah dataran tinggi. Pada pasir jenis ini sering kali terdapat kerikil halus dan tanah napal.  Pasir Sungai Pasir sungai memiliki butir-butir yang tidak bergesek bulat. Massa pasir ini begitu kecil, sehingga butir-butirnya dapat terbawa air tanpa menggelinding di dasar sungai. Dengan demikian jelas pasir ini dapat mempertahankan sisi tajamnya. Jenis pasir ini sangat baik untuk membuat mortar (aduk) karena unsur-unsur pengikatnya dapat melekat dengan baik pada permukaan kasar butir-butir tersebut.  Pasir Laut Pasir ini ditemukan di dasar dan sekitar pinggir laut atau tepi pantai. Pasir ini mengandung banyak kapur dikarenakan sisa-sisa kulit kerang.

2.3. SEMEN Semen atau Portland cemen adalah suatu bahan pengikat hydrolis (dapat mengeras atau membatu jika dicampur dengan air), berupa serbuk yang sangat halus berwarna abu-abu, maupun abu-abu kehijauan terdiri dari kristal – kristal silika dan aluminium. Secara umum semen berfungsi untuk merekatkan butiranbutiran agregat agar terjadi suatu massa yang kompak / padat, walaupun semen hanya kira-kira mengisi 10% - 30% dari volume beton.

10

Semen merupakan hasil produksi yang dibuat dipabrik semen. Pabrik-pabrik semen memproduksi bermacam-macam jenis semen dengan sifat dan karakteristik yang berlainan. Semen dipakai sebagai petunjuk sekolompok bahan ikat hidrolik untuk pembuatan beton.

2.3.1. Semen Bereaksi Dengan Air dan Membentuk Batuan Massa. 

Semen dari Bahan Klinder Semen Portland  Semen Portland  Semen Portland Putih  Semen Portland Abu Terbang  Semen Portland Berkadar Besi  Semen Portland Tras/Puzzoland  Semen Tanur Tinggi

2.3.2. Suatu produksi keras (batuan-semen) yang kedap air. 

Semen-Semen lain  Aluminium Semen  Semen Bersulfat

Perbedaan diatas dikelompokkan berdasarkan karakter dari reaksi pengerasan kimiawi. Semen-semen dari kelompok 1 yang satu dan yang lainnya saling bereaksi (membentuk persenyawaan lain), semen kelompok 2 bila saling dicampur atau bercampur dengan kelompok 1 tidak akan membentuk suatu senyawa. Ini berarti semen dari kelompok 2 tidak boleh dicampur.

11

Kelebihan semen putih dibanding semen portland jenis lainnya adalah semen putih lebih cepat mengeras karena lebih banyak mengandung silikon dioksida ( SiO ) dan dapat diberi warna jika diinginkan. 2

Semen portland dan semen portland abu-abu terbang adalah semen yang umum dipakai di Indonesia.

2.3.3. Semen Portland Semen portland adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menggiling terak semen portland (klinker) yang terdiri atas kalsium silikat bersifat hidrolis dengan gips sebagai bahan tambahan (PUBI-1982). Kandungan silikat dan aluminat pada semen merupakan unsur utama pembentuk semen yang apabila bereaksi dengan air akan menjadi media perekat. Media perekat ini kemudian akan memadat dan membentuk massa yang keras. Proses hidrasi terjadi bila semen bersentuhan dengan air. Proses ini berlangsung dalam 2 arah yakni keluar dan kedalam, maksudnya hasil hidrasi mengendap dibagian luar dan inti semen yang belum terhidrasi dibagian dalam secara bertahap. Semen putih merupakan salah satu jenis dari semen portland yang tidak mengandung kalsium oksida (CaO) sehingga tidak menimbulkan pencemaran [Neville and Brooks (1987)]. Semen putih biasanya digunakan untuk bangunan yang artistik dan dekoratif serta untuk pemasangan keramik. Klinker semen portland dibuat dari batu kapur (CaCO3), tanah liat dan bahan dasar berkadar besi. Jumlah batu kapur yang dipakai disini amat banyak, sehingga pabrik semen biasanya dibangun disekitar gunung-kapur. Bahan dasar dari Klinker dapat dipabrikasikan secara dua proses (basah dan kering). Pada proses

12

basah, sebelum dibakar bahan dasar dicampur dengan air dan digiling sampai halus berupa “bubur halus”. Sedangkan pada proses kering, bahan dasar dicampur dengan bahan-bahan tambahan dan dikeringkan, kemudian digiling berupa “bubuk kasar”. Selanjutnya kedua produksi ini dibakar dalam tanur-putar-datar pada temperatur yang sangat tinggi sehingga diperoleh klinker semen Portland.

Semen Portland dapat dikalisifikasikan dalam 5 (lima) jenis, yaitu : Jenis I

: Semen Portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan-persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis lainnya.

Jenis II : Semen

Portland

yang

dalam

penggunaannya

memerlukan

ketahanan terhadap sulfat atau kalor hidrasi sedang. Jenis III : Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan tinggi pada tahap permulaan setelah pengikatan terjadi. Jenis IV : Semen Portland yang dalam penggunaannya memerlukan kalor hidrasi rendah. Jenis V : Semen

Portland

yang

dalam

penggunaannya

memerlukan

ketahanan tinggi terhadap sulfat.

2.3.4. Semen Portland Abu-Terbang Suatu perkembangan lebih lanjut yaitu pemakaian abu terbang yang dikombinasikan dengan semen Portland. Abu terbang adalah suatu pemanfaatan kembali dari produksi gas pembakar, misalnya didapatkan pada pusat tenaga listrik yang dibangkitkan dengan batubara.

13

Guna melindungi pencemaran lingkungan, sekarang diharuskan mengambil tindakan untuk mengurangi pembuangan abu terbang. Hal ini sangat bermanfaat karena bahan sisa seperti abu tebang dapat digunakan sebagai bahan pengganti semen, asalkan dapat memenuhi persyaratan tertentu. Abu terbang dapat bereaksi dengan ikatan kapur dan dapat membentuk suatu persenyawaan kimia dalam semen dan air. Dengan demikian akan menambah kepadatan struktur dan perkembangan kekuatan beton. Selanjutnya abu terbang harus juga memenuhi persyaratan lain supaya dapat digunakan sebagai bahan pengganti semen. Misalnya persyaratan terhadap pengotoran, kehalusan, kadar chlorida dan karbon. Penggunaan abu terbang yang baik menghasilkan reduksi semen sampai sekitar 25%. Semen Portland memiliki beberapa sifat yaitu :

1. Warna Semen portland tanpa tercampur bahan-bahan lain, berwarna abuabu kehijau-hijauan dan setelah membatu menjadi abu-abu kebirubiruan.

2. Berat Jenis Semen portland dalam keadaan membatu mempunyai berat jenis yang berlainan, tergantung dari kadar kapurnya dan ketelitian dalam pembuatannya. Umumnya antara 3,12 sampai dengan 3,25. Angkaangka ini lebih tinggi dari pada berat jenis bahan-bahan ikat lainnya.

14

3. Pengikatan Tepung semen portland yang dicampur dengan air hingga menjadi bubur, akan menjadi keras dalam waktu tertentu. Pembatuan ini merupakan suatu reaksi antara senyawa-senyawa semen dengan air, yang menyebabkan adanya pengikatan dan adanya proses pengikatan semen. Suatu perubahan semen dari lunak menjadi keras disebut pengikatan, dan waktu yang diperlukan untuk itu disebut waktu ikat. Biasanya waktu ikat semen 1,5-2 jam.

2.4. AIR Kekuatan dan mutu batako umumnya sangat dipengaruhi oleh jumlah air yang dipergunakan. Air yang digunakan harus disesuaikan pada batas memungkinkan untuk pelaksanaan pekerjaan campuran batako dengan baik. Jumlah air yang digunakan pada campuran batako dapat dibagi dua kategori, yaitu : 1. Air bebas, yaitu air dipergunakan untuk keperluan hidrasi semen. 2. Air serapan agregat. Air yang dipakai untuk membuat suatu adukan, hendaklah memenuhi syarat yang ditentukan. Umpamanya untuk plesteran yang putih, tidak boleh dipakai air yang mengandung kotoran karena akan memberikan warna lain di dalam adukan. Untuk membuat suatu adukan kita harus memakai air yang jernih, paling tidak air tersebut tidak berwarna. Pemakaian air tergantung kepada jenis adukan yang dibuat, keadaan pekerjaan, keadaan cuaca dan sebagainya. Dalam perencanaan ini penulis menggunakan air yang bersumber dari PDAM.

15

Pemakaian air laut pada adukan semen dapat mengakibatkan kerusakan pada tembok atau bahan-bahan yang terbuat dari adukan semen. Air danau yang banyak mengandung asam juga tidak baik dipergunakan. Adapun perbandingan bahan - bahan yang dipakai pada pabrik pembuat batako adalah sebagai berikut : 

Komposisi campuran batako : - Air

= 50 %

- Semen

= 30 %

- Pasir

= 20 %



Kadar air batako siap untuk dipasarkan adalah 0 %



Kekuatan tekan batako adalah 400 kg/cm2

2.5. HIDROLIK Hidrolik berasal dari bahasa Yunani, yang terdiri dari 2 kata Hydra dan Aulos. Hydra berarti untuk air, dan aulos untuk pipa, gambaran umum menunjukkan bahwa defenisi fluida adalah air walaupun minyak lebih sering digunakan. Dari keterangan tersebut dapat disimpulkan bahwa sistem hidrolik merupakan sistem berbasis fluida yang menggunakan minyak / oli sebagai media penggerak. Aliran fluida pada sistem hidrolik digerakkan dengan menggunakan pompa hidrolik, yang mana sebuah pompa hidrolik mengambil minyak dari sebuah tangki dan mengirimkannya ke bagian-bagian lain sirkuit hidrolik. Dengan melakukan itu, pompa menaikkan tekanan minyak ke tingkat yang dibutuhkan. Pompa hidrolik biasanya digerakkan pada kecepatan konstan oleh motor induksi AC tiga

16

fasa pada putaran 1500 rpm. Pada sistim hidrolik ini menggunakan pompa sentrifugal.

2.6. POMPA SENTRIFUGAL Pompa sentrifugal bekerja dengan cara menarik fluida ke dalam sumbu pompa dan melempar ke pinggir oleh gaya sentrifugal. Aliran fluida ke dalam beban mempertahankan tekanan pada exit pompa namun bila pompa harus terhenti ada suatu bukti langsung dari outlet kembali ke inlet dan tekanan hilang meluruh. Kebocoran fuida juga akan terjadi melalui baling-baling, sehingga penghantaran pompa akan berubah sesuai tekanan outlet.

Gambar 2.1. Pompa Sentrifugal

2.7. MOTOR LISTRIK Penelaahan detail dari motor listrik adalah diluar cakupan karya ini. Banyaknya jenis motor adalah sedemikian besar sehingga hanya sedikit dari jenis utama yang digunakan untuk penggerak mesin perkakas yang dapat dibicarakan.

17

Motor arus bolak-balik biasanya dari jenis fase tunggal atau induksi. Motor seri mempunyai kumparan medan motor dan armatur dihubungkan seri. Hubungan kepada armatur dilaksanakan melalui sikat ke segmen dari kumulator. Kecepatan motor dikendalikan dengan tahanan seri variabel, dan mempunyai momen puntir starter yang tinggi. Busur api di antara sikat dan kumulator serta antara segmen kumulator sendiri adalah merupakan kerugian dari jenis motor ini, Motor ini harus tertutup sempurna kalau digunakan disekitar bahan yang mudah terbakar. Motor induksi bolak-balik dapat dioperasikan dari satu, dua, atau tiga fase arus. Gulungan pada armatur membentuk rangkaian (circuit) tertutup yang dikenal sebagai “sangkar tupai” (squrrel cage). Momen puntir starter yang rendah adalah merupakan kerugian dari jenis motor ini. Motor arus searah sering digunakan dengan peralatan kendali numeris. Meskipun instalasi jarang mempunyai suplai arus searah yang luas tetapi pasangan motor generator dan konverter statis digunakan untuk mengadakan dayanya. Terdapat dua jenis dasar dari motor arus searah, yaitu motor seri dan motor cabang (shunt). Motor gulungan (wound) seri dikendalikan dengan tekanan variabel yang diseri dengan kumparan medan. Motor ini memiliki momen puntir starter tinggi, tetapi kecepatannya menurun dengan naiknya beban. Motor cabang (shunt) dapat mempertahankan kecepatan yang lebih konstan ketika beban bertambah, tetapi momen puntir starternya rendah. Motor dapat dihubungkan langsung melalui roda gigi kepada alat pemegang benda kerja dan pemegang perkakas atau dengan sabuk V sebuah atau lebih.

18

Mesin berproduksi tinggi biasanya berkapala roda gigi, sedangkan mesin perkakas jenis laboratorium yang kecil sering kali digerakkan sabuk. Penggerakan fluida yang

menggunakan

motor

hidrolik,

digunakan

kalau

kebutuhan

daya

menyebabkan lonjakan daya yang tajam.

2.8. AKUATOR DAN ALAT KELUARAN Aktuator adalah bagian keluaran untuk mengubah energi suplai menjadi energi kerja yang dimanfaatkan. Sinyal keluaran dikontrol oleh sistem kontrol dan aktuator bertanggung jawab pada sinyal kontrol melalui elemen kontrol terakhir. Suatu sistem hidrolik atau pneumatic umumnya berhubungan dengan gerakan, penjepitan, atau penerapan gaya pada sebuah objek. Peralatan yang benar-benar memenuhi sasaran ini dinamakan aktuator. Aktuator dapat dibagi menjadi tiga (3) type dasar. Ketiga type dasar itu antara lain : 

Aktuator linier digunakan untuk memindahkan objek atau menerapkan sebuah gaya dalam saluran yang lurus.



Aktuator rotari adalah ekuivalen hidrolik dan pneumatik dari sebuah motor listrik.



Type ketiga dari aktuator digunakan untuk mengoperasikan katup kontrol aliran untuk kontrol proses gas, cairan atau uap. Aktuator ini biasa dioperasikan secara pneumatik.

Gambar 2.2. Katup kontrol

19

Dari keterangan diatas diperoleh informasi bahwa aktuator hidrolik bisa diuraikan ke dalam dua kelompok gerak yaitu gerak lurus (linier) dan gerak putar (rotari): 1. Gerakan lurus (gerakan linier) - silinder kerja tunggal - silinder kerja ganda 2. Gerakan putar (gerakan rotari) - motor - aktuator yang berputar Aktuator linier dasar adalah silinder atau piston. Gaya yang diberikan oleh sebuah piston bergantung pada luas dan tekanan yang diberikan. Untuk mengembangkan stroke, luas A dinyatakan dengan  R 2 . P adalah tekanan yang diberikan oleh pompa maka gaya yang dihasilkan adalah: F = P x  R 2 ........................(Andrew Parr, Hidrolik dan Pneumatik hal 124) Dimana : P = Tekanan [N/m2] R = Jari-jari Piston [m] F = Gaya [N]

2.8.1. Silinder Kerja Tunggal Dengan memberikan fluida cair bertekanan pada satu sisi permukaan piston, sisi yang lain terbuka ke atmosfir. Silinder hanya bisa memberikan gaya ke satu arah. Gerakan piston kembali masuk diberikan oleh gaya pegas yang ada didalam

20

silinder atau memberi gaya dari luar. Gaya pegas yang ada di dalam silinder direncanakan hanya untuk mengembalikan silinder pada posisi semula dengan alasan agar kecepatan kembali tinggi tanpa beban. Menurut konstruksinya silinder kerja tunggal dapat melaksanakan berbagai fungsi gerakan, seperti: 







Menjepit benda kerja Pemberian dan pengangkat Pengeluaran Pengepresan

Silinder kerja tunggal mempunyai seal piston tunggal yang dipasang pada sisi suplai fluida cair bertekanan. Pembuangan fluida cair pada sisi batang piston silinder dikeluarkan melalui saluran pembuangan. Seal terbuat dari bahan fleksibel yang ditanamkan di dalam piston dari logam atau plastik. Selama bergerak permukaan seal bergeser dengan permukaan silinder.

Gambar 2.3. Silinder kerja tunggal

21

2.8.2. Silinder Kerja Ganda Prinsip konstruksi silinder kerja ganda adalah sama dengan silinder kerja tunggal. Tetapi tidak memiliki pegas kembali, dan dua lubang saluran dipakai sebagai saluran masukan dan saluran keluaran atau pembuangan. Dikatakan bekerja ganda karena tekanan fluida digunakan untuk mengembangkan dan menyempitkan piston. Silinder kerja ganda mempunyai keuntungan yaitu bisa dibebani pada kedua arah gerakan batang pistonnya. Ini memungkinkan pemasangannya lebih fleksibel. Gaya yang diberikan pada batang piston untuk gerakan keluar selalu lebih besar dari pada gerakan masuk. Hal ini disebabkan pada gerakan masuk besar gaya yang diberikan dipengaruhi oleh luas permukaan batang piston dengan sisi batang piston. Silinder aktif adalah dibawah kontrol suplai fluida cair bertekanan pada kedua arah gerakannya. Pada prinsipnya panjang langkah silinder dibatasi, walaupun faktor lengkungan dan bengkokan yang diterima batang piston harus diperbolehkan. Seperti dengan silinder kerja tunggal, pada silinder kerja ganda, piston dipasang seal jenis cincin 0 atau membran atau diafragma.

Gambar 2.4. Silinder kerja ganda

22

cepatan silinder ditentukan oleh volume fluida yang dihantarkan padanya: V=A.d

.............................(Andrew Parr, Hidrolik dan Pneumatik hal 127)

Dimana: V = volume fluida [m3] A = luas piston [m2] d = jarak yang ditempuh piston [m]

Jika piston bergerak dengan kecepatan v, maka piston menempuh jarak d dalam waktu (t) dengan: t

d v

..............................(Andrew Parr, Hidrolik dan Pneumatik hal 128)

Laju aliran Vf untuk mencapai kecepatan v adalah :

Vf 

Ad  Av t

Dimana : Vf = Laju aliran [m3/menit] A = luas piston [m2] d = jarak yang ditempuh piston [m] t = waktu [detik] v = kecepatan [m/menit]

2.9. BANTALAN Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur. Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen

23

mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sitem akan menurun atau tidak dapat bekerja secara semestinya. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya dengan pondasi pada gedung.

Gambar 2.5. Bagian-bagian Bantalan 2.9.1. Klarifikasi Bantalan Bantalan dapat diklarifikasikan sebagai berikut : 1.Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros a. Bantalan Luncur, Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan denga perantaraan lapisan pelumas. b. Bantalan Gelinding, Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, jarum, dan rol bulat.

24

Gambar 2.6. Macam-macam Bantalan

2.10. POROS Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama denga putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. Macam-macam poros Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut :

25

2.10.1. Poros trnsmisi Poros macam ini mendapat beban punter murni atau punter dan lentur. Daya ditransmisikan kapada poros ini melalui elemen lain. 2.10.2. Spindel Poros trnsmisi yang relative pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran 2.10.3. Gandar Poros seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta barang, dimana tidak mendapat beban punter, bahkan kadang-kadang tidak berputar, disebut gandar. Menurut bentuknya poros dapat digolongkan atas poros lurus umum, poros engkol sebagai poros utama dari mesin totak, poros luwes untuk transmisi daya kecil agar terdapat kebebasan bagi perubahan arah, dan lain-lain.

2.11. PEGAS Elastisitas, adalah sifat suatu bahan yang memungkinkan ia kembali kebentuknya semula setelah mengalami perubahan bentuk. Pegas, adalah suatu elemen mesin yang memperoleh gaya bila diberi perubahan bentuk. Pegas mekanis dipakai pada mesin untuk mendesakkan gaya, untuk menyediakan kelenturan, dan untukmenyimpan atau menyerap erergi. Pada umumnya, pegas dapat gigolongkan atas pegas dawai, pegas daun, atau pegas berbentuk khusus, dan setiap golongan ini masih terdiri dari beberapa jenis. Pegas dawai mencakup pegas ulir dari kawat bulat atau persegi dan dibuat untuk menahan beban tarik, tekan, atau puntir.

26

2.11.1.

Pegas Tekan

Suatu pegas dengan ujung polos, mempunyai suatu gulungan ulir yang tak terganggu. Ujungnya adalah sama seperti suatu pegas yang panjang dan dipotongpotong menjadi beberapa bagian. 2.11.2.

Pegas Tarik

Pegas tarik perlu harus mempunyai beberapa alat untuk memindahkan beban dari tumpuannya ke badan pegas.Walaupun ini dapat dilakukan dengan suatu sumbat berulir atau suatu cantelan berputar, hal ini menambahkan biaya pada produk akhir.

Gambar 2.7. Pegas Tarik

2.12. BAUT DAN MUR Baut dan mur merupakan alat pengikat yang sangat penting. Untuk mencegah kecelakaan, atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur segabai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapat ukuran yang sesuai, berbagai faktor harus diperhatikan seperti sifat gaya yang bekerja pada baut, syarat kerja, kekuatan bahan, kelas ketelitian, dan lain-lain.

27

Adapun gaya-gaya yang bekerja pada baut dapat berupa :









Beban statis aksial murni. Beban aksial, bersama dengan beban puntir. Beban geser. Beban tumbukan aksial.

Gambar 2.8. Baut

Gambar 2.9. Mur

2.13. PENGELASAN Proses-prose seperti pengelasan (welding), pengelasan dengan kuningan (brazing), penyolderan (soldering), penyemenan (cementing), dan pengeleman (gluing), sekarang ini dipakai secara luas dalam pembuatan mesin. Apabila bagian-bagian harus dipasangkan atau dibuat maka adalah mungkin bahwa satu diantara proses-proses ini perlu dipertimbangkan sewaktu awal perencanaan kerja. Terutama bila penampang yang akan disambungkan adalah tipis, maka satu diantara metoda sambungan ini dapat menghasilkan penghematan yang besar.

28

Penghindaran atas penguncian individual dan adanya kemungkinan menggunakan metoda pemasangan ini secara cepat adalah salah satu diantara beberapa keuntungan yang mungkin didapat dari metoda ini. Salah satu kesulitan yang dihadapi sarjana teknik perencanaan sehubungan dengan masalah perencanaan sambungan adalah bahwa perlakuan yang teliti atas perencanaan sambungan belum memberikan keuntungan yang nyata sebagaimana telah diberikan oleh berbagai proses, bahan, dan eleman mesin lain. Tidak jelas mengapa harus begitu. Mungkin karena geometrinya yang kecil tidak menyediakan dirinya siap untuk mendapat perlakuan matematik. Tentu saja ini berarti bahwa suatu elemen ketidak pastian tambahan telah diperkenalkan dan bahwa hal ini harus diimbangi oleh pemakaian faktor-faktor keamanan yang lebih besar pada perencanaan. Kenyataan menunjukkan bahwa begitu banyak struktur dan alat yang aman dan terpercaya dengan menggunakan proses-proses yang dipakai sekarang ini mendukung kenyataan bahwa para sarjana teknik telah berhasil mengatasi rintangan-rintangan ini.

29

Gambar 2.10. Bentuk-bentuk Sambungan

30

BAB III PENENTUAN SPESIFIKASI MESIN CETAKAN BATAKO

3.1. PENDAHULUAN Mesin pencetak batako ini adalah suatu mesin yang telah disederhanakan kerjanya dan dapat menghemat tenaga kerja. Pada awalnya pencetakan batako ini tidak mempergunakan tenaga mesin tetapi menggunakan tenaga menusia sebagai energi untuk mengepres cetakan batako yang ada didalam bak penampung dan rumah cetakan, dan juga untuk melepaskan hasil cetakan juga menggunakan sistem manual (engkolan pedal yang berhubungan dengan roda-roda gigi). Tetapi kini akan disederhanakan dengan menggunakan motor listrik sebagai energi untuk memindahkan fluida dari tangki penampungan keselinder hidraulik melalui pompa sentrifugal..

3.2. PRINSIP KERJA MESIN PENCETAK BATAKO Adukan semen atau yang sering disebut juga dengan mortar (terdiri dari campuran semen, pasir dan air) diaduk, kemudian dimasukkan ke dalam bak penampung mortar hingga merata (penuh). Setelah itu mortar dituangkan kedalam masing-masing cetakan berdasarkan takaran adukan batako yang telah ditentukan (dilakukan secara manual). Ratakan adukan mortar yang berada didalam cetakan untuk memudahkan proses pencetakannya. Setelah mortar pada lubang cetakan rata, maka mortar tersebut siap untuk dipres.

31

Tekan tombol pada katup 3/2, maka batang piston pada silinder A akan keluar. Batang piston yang keluar tersebut akan menekan mortar yang terdapat pada lubang cetakan. Pada saat batang piston sampai TMA (titik mati atas), diamkan beberapa menit untuk. Setelah itu, tekan tombol katup 3/2 pada silinder B dan silinder C. Batang piston pada silinder B dan silinder C akan mendorong meja cetakan ke atas. Pada saat meja berada diatas, maka mortar yang sudah dipres akan tertinggal pada talam batako karena masih tertahan oleh penekan (Stamping). Selanjunya hasil dari pengepresan mortar ini dinamakan batako. Setelah itu, talam batako dikeluarkan dari mesin kemudian batako diangkat dan diletakkan pada tempat penjemuran. Pasang kembali talam batako pada meja mesin untuk proses pencetakan selanjutnya. Langkah selanjutnya kembalikan semua posisi peralatan cetakan pada posisinya semula dengan cara menggerakkan piston silinder B dan silinder C ditarik oleh pegas. Selanjutnya naikkan stamping ke posisi awal. Untuk proses pencetakan selanjutnya, lakukan langkah-langkah seperti hal yang diatas

3.3. KAPASITAS ADUKAN Kapasitas adukan ditentukan dari banyaknya jumlah batako yang akan dihasilkan dalam waktu satu jam. Dimana dalam satu kali pencetakan (pengepresan) dihasilkan 4 buah batako. Untuk kapasitas ditentukan oleh:

32

3.3.1. Perbandingan Volume Pasir Dan Volume Semen Berdasarkan hasil penelitian dan evaliasi dilapangan bahwa perbandingan pasir dan semen secara umum banyak digunakan oleh para pengrajin dan pembuat batako adalah 1 : 3 artinya setiap satu kali berat semen, dan pasir yang dipakai tiga kali banyaknya dari berat semen tersebut. Berat semen meliputi sak, kg ton. Sehingga volume semen adalah: V 



m

........................................( Bambang triatmojo, Hidraulika hal 14 )

Dimana: m = massa 1 sak semen [kg]

 = massa jenis semen [kg/m3]

Maka diperoleh: 3 kali volume pasir : V semen = r V PS : V Sm = r r adalah rasio perbandingan pasir dan semen.

3.3.2. Volume Pasir Dan Volume Semen Didalam Bak Penampung Dalam proses pengerjaannya, bentuk dari bak penampung merupakan bentuk dari limas terpancung. Volume yang diisi adalah sesuai dengan volume bak penampung campuran semen. Sehingga volume bak penampung dapat dijabarkan dengan persamaan volume beberapa bangun ruang diantaranya : 





Balok Prisma Limas

33

Volume balok = p (panjang ) x l (lebar) x t (tinggi) Prisma

= luas alas x t (tinggi)

Limas

= 1/3 (luas alas x tinggi) = 1/3 ( panjang x lebar x tinggi)

Gambar 3.1. Sketsa bak penampung

3.3.3. Volume Cetakan Dan Hasil Cetakan 

Cetakan batako berbentuk seperti yang telihat pada gambar 3.2 Untuk menghitung volumenya digunakan rumus: Vcet = Vbalok 1 – 2 (Vbalok 2 ) = (pxlxt)–2(pxlxt) Karena pada mesin digunakan 4 buah cetakan maka volume total cetakan

menjadi:

34

Vctot = 4 x Vcet Dimana : p adalah panjang cetakan, l adalah lebar cetakan dan t adalah tinggi cetakan.

Gambar 3.2. Cetakan batako 

Hasil cetakan batako berbentuk balok berongga (gambar 3.3.) Yang volumenya dapat dihitung dengan rumus: Vb = Vbalok 1 – 2 (Vbalok 2) – 2 (Vbalok 3) Vb = ( p x l x t ) – 2 ( p x l x t ) – 2 ( p x l x t )

Dimana: p adalah panjang batako, l adalah lebar batako dan t adalah tinggi batako. Karena dalam satu kali pengepresan pada mesin akan dihasilkan 4 buah batako maka volume total batako menjadi: Vbtot = 4 Vb Untuk menghitung faktor koreksi dari volume cetakan digunakan rumus: f 

Vc tot Vbtot

35

Dimana: Vctot = Volume cetakan sebelum dicetak Vbtot = Volume batako [mm3]

Gambar 3.3. hasil cetakan batako

Volume mortar yang akan dimasukkan kedalam cetakan bukanlah volume cetakan yang sesungguhnya, melainkan volume batako ditambah 10%. Maka volume mortar yang akan dimasukkan kedalam tiap cetakan adalah: Vmortar = Vbatako + (10% x Vbatako)

3.3.4. Jumlah Batako Dan Pengepresan Yang Dihasilkan Dalam Satu Kali Pemakaian Bak Penampung

Jumlah pengepresan yang terjadi dalam satu kali pengadukan mortar dapat ditentukan dengan persamaan: Z=

Vcamp Vbtot

Didapat jumlah pengepresan yang dilakukan dalam satu kali pencampuran: Dimana: Vcamp = volume campuran mortar dalam bak penampung [mm3] V btot = volume batako total [mm3]

36

n

= Z x jumlah cetakan

Z

= jumlah pengepresan yang terjadi

n

= jumlah batako yang dihasilkan.

3.3.5. Waktu Yang Diperlukan Selama Proses Pembuatan Batako Dalam Satu Kali Proses Pencampuran

Waktu yang diperlukan selama pembuatan batako dalam satu kali pencampuran adalah: ttot = t1 + t2 + t3 t1 = waktu yang diperlukan untuk pengadukan mortar (manual). [menit] t2 = waktu yang diperlukan untuk menuang mortar ke cetakan (manual). [menit] t3 = waktu yang diperlukan untuk proses pencetakan. [menit]

Dari data diatas, maka dapat diperkirakan kapasitas batako dalam satu kali proses pengadukan adalah :

q

n t total

Dimana: n

= jumlah batako dalam satu kali proses pengadukan

ttotal = waktu yang diperlukan selama proses pembuatan batako dalam satu kali proses pengadukan. Maka diperoleh jumlah batako yang akan dihasilkan dalam waktu satu jam adalah :

37

Q = q . satu jam Q = kapasitas batako dalam satu jam

3.3.6. Tekanan Pengepresan Tekanan yang diperlukan untuk pengepresan dilakukan dengan menggunakan tekanan single acting cylinder hydraulic. Dengan adanya tekanan, minyak yang dialirkan oleh power unit ini akan mengalir ke cylinder dan mendorong piston keluar yang akan menekan mortar yang telah berada pada cetakan.

1. Gaya yang dihasilkan oleh single acting silinder. Gaya yang dihasilkan dari single acting cylinder tersebut dapat dihitung dengan rumus:

P

F A

..............................(Andrew parr, Hidraulik dan Pneumatik hal. 11)

Dimana: P = Tekanan [bar] F = Gaya yang dihasilkan [N] A = Luas penampang [m2]

2. Perencanan pegas untuk penekan atas dan bawah Gaya yang diberikan pegas merupakan perlawanan terhadap gaya yang diberikan piston (penekan/pendorong). Pegas berguna sebagai pembalik. Pegas yang digunakan pada mesin ini adalah jenis pegas tarik. Untuk mencari gaya yang dihasilkan pegas digunakan rumus:

38

W = k .

..........................................(Sularso, Elemen Mesin hal. 315)

F = m x g [N] ..................(Andrew parr, Hidraulik dan Pneumatik hal. 11) Dimana : W = m = massa beban [Kg] k

= konstanta pegas [Kg/mm]



= panjang lendutan (Pertambahan panjang) [mm]

g

= gaya gravitasi 9,81 m

 s 2

3.3.7. Sambungan Baut Pada mesin ini digunakan baut sebagai penghubung antara poros pengarah dengan rangka mesin. Untuk baut yang dibebani dengan gaya geser maka akan terjadi tegangan geser pada akar ulir yang dapat ditentukan dengan persamaan:

=

W W = 2 A ( / 4) d1

..................................(Sularso, Elemen Mesin hal. 296)

Dimana:

 = Tegangan tarik bahan baut [Kg/mm2] d1 = Diameter inti baut [mm] W = Beban tarik [Kg] A = Luas akar ulir [mm2]

39

3.4. KOMPONEN-KOMPONEN MESIN Adapun bagian atau komponen-komponen dari mesin pencetak batako ini adalah : 3.4.1. Rangka Rangka mesin ini berfungsi sebagai tempat dudukan komponen-komponen mesin lain yang berada diabalamnya. Rangka mesin adalah susunan batang baja profil U, dengan ukuran sebagai berikut: a. 217 x 83 x 6 dengan panjang 980 [mm] b. 120 x 50 x 6 dengan panjang 1400 [mm] c. 80 x 50 x 5 dengan panjang 1000 [mm]

Gambar 3.4. Besi Profil U

Pada rangka mesin ini dipilih sistem sambungan dengan cara pengelasan listrik, karena selain dalam pengerjaannya yang dianggap lebih mudah, sambungan las listrik juga memiliki kekerasan yang hampir sama dengan kekerasan bahan yang disambung.

40

(Pandangan Depan)

(Pandangan Samping)

Gambar 3.5. Rangka Mesin

3.4.2. Hidraulik Pressure Hidraulik pressure berfungsi sebagai alat untuk pengepres mortar yang terdapat pada lubang cetakan, juga berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan meja cetakan setelah proses pengepresan selesai.

41

Gambar 3.6 .Hidraulik Pressure

3.4.3. Poros Pengarah Poros pengarah berfungsi untuk mengarahkan gerakan batang penekan (stamping) dan meja cetakan agar gerakannya terarah dan selalu dalam posisinya saat terjadi proses pencetakan batako.

Gambar 3.7. Poros Pengarah

3.4.4. Bak Penampung Bak penampung berfungsi untuk menampung campuran pasir, semen dan air (adukan mortar) yang telah diaduk/dicampur secara manual diluar mesin yang siap untuk dicetak.

42

Gambar 3.8. Bak Penampung

3.4.5. Penekan Atas Merupakan alat cetak batako yang terdiri dari lempengan plat yang berukuran 100 x 200 [mm] yang bertumpu pada pipa. Alat ini digunakan untuk menekan mortar yang terdapat pada rumah cetakan (gambar 3.9).

(Pandangan Depan Penekan Atas)

(Pandangan Bawah dan atas Stamping)

Gambar 3.9. Penekan

43

Karena cetakan yang akan dihasilkan ada 4 batako dalam sekali pengepresan, maka penekan atas dibuat 4 juga. Dari penggabungan empat penekan atas tersebut dan dirangkai menjadi satu bagian yang disebut cengan stamping. (Gambar 3.10)

Gambar 3.10. Stamping.

3.4.6. Cetakan Cetakan ini nantinya akan diisi dengan mortar yang siap untuk dicetak. Cetakan ini nantinya akan sambung dengan rumah cetakan dengan cara pengelasan (gambar 3.11 – 3.13).

44

Gambar 3.11. Pandangan Atas Cetakan

Gambar 3.12. Pandangan Depan Cetakan

Gambar 3.13. Pandangan Samping Cetakan.

45

Sama seperti penekan atas, cetakan dibuat menjadi 4 bagian dan dijadikan satu yang disebut dengan rumah cetakan yang nantinya akan disambung dengan meja cetakan. (Gambar 3.14).

Gambar 3.14. Rumah Cetakan

3.4.7. Meja Cetakan Meja cetakan merupakan tempat dudukan dari rumah cetakan, bantalan pengarah, rel (jalur) bak penampung mortar. Maka dari itu, meja cetakan sekuat mungkin untuk menahan beban yang di berikan dari penekanan. Oleh sebab itu rumah cetakan dan meja cetakan disambung dengan cara pengelasan dan di beri siku pada sudut-sudutnya. (Gambar 3.15)

46

Gambar 3.15. Meja Cetakan

3.4.8. Kupingan dan Bantalan/Bushing Pengarah Kupingan pengarah merupakan penyokong/tumpuan dari poros pengarah yang melekat pada rangka mesin. Sedangkan bushing/bantalan akan melekat pada meja cetakan dan lengan stamping yang digunakan sebagai pengarah gerakannya (gambar 3.16).

Gambar 3.16. Bushing

47

3.4.9. Pegas Pada rangkaian mesin ini, pegas digunakan adalah pegas tarik yang gunanya untuk mengembalikan posisi piston hidrolik kembali ke posisi awal setelah melakukan pengepresan (gambar 3.17).

Gambar 3.17. Pegas

3.4.10. Talam Batako Talam batako berfungsi sebagai penampung sementara hasil cetakan mesin (batako) sekaligus media untuk memindahkan hasil cetakan (batako) yang sudah selesai dicetak dari mesin ke tempat penjemuran.

Gambar 3.18. Talam Batako

48

3.5. PERHITUNGAN KOMPONEN MESIN PENCETAK BATAKO 3.5.1. Volume Pasir Dan Semen Didalam Bak Penampung.

Gambar 3.19. Bak Penampung Keterangan : a = 360 [mm] b = 510 [mm] c = 450 [mm] d = 300 [mm] t = 100 [mm]

1. Volume balok = d x c x t Dimana : d = panjang; c = lebar; t = tinggi.

49

maka : Vbalok = d x c x t = 300 [mm] x 450 [mm] x 100 [mm] = 13.500.000 [mm3] = 13,5 x 106 [mm3]

2. Volume Prisma = ( Luas alas x tinggi ) Dimana luas alas prisma merupakan segitiga sehingga : Luas segitiga =

Luas alas x tinggi 2

Karena pada bak penampung terdapat dua bagian yang berbentuk prisma: Luas alas segitiga pada prisma bagian I =

ad xt 2

Sedangkan luas alas segitiga pada prisma bagian II = 

bc xt 2

Volume prisma bagian I dapat dicari dengan persamaan: ad xt 2 xc 2

Dimana : c adalah tinggi prisma I 360 [mm]  300 [mm] x 100 [mm] 2 Volume prisma bagian I = x 450 [mm] 2 =

3000 [mm 2 ] x 450 [mm] 2

= 675.000 [mm3] = 6,75 x 105 [mm3]

50

Karena prisma bagian I ada 2 buah maka: Volume prisma total di bagian I = 2 x 675.000 [mm3] = 1.350.000 [mm3] 

Volume prisma bagian II dapat dicari dengan persamaan: bc xt 2 xd 2 Dimana d adalah tinggi prisma II

Volume prisma bagian II

510 [ mm ]  450 [ mm ] x 100 [ mm ] 2 = x 300 [ mm ] 2

3000 [mm 2 ] x 300 [mm] 2 = = 450.000 [mm3] Karena prisma bagian II juga ada 2 buah maka: Volume prisma total di bagian II = 2 x 450.000 [mm3] = 900.000 [mm3].

3. Volume Limas = 1/3 (luas alas x tinggi) Dimana luas alas limas merupakan segiempat, sehingga ditentukan dengan rumus: Luas = panjang x lebar. Panjang =

ad 2

dan,

Lebar

=

bc 2

Volume limas = (1/3 x Panjang x Lebar x tinggi) Volume limas = 1/3 x (

ad bc x x tinggi) 2 2

51

  360mm  300mm 510mm  450mm  100mm = 13   

2

2



= 1 x (15 x 15 x 100) [mm3] 3 = 7.500 [mm3] Karena limas pada gambar ada 4 buah maka: Volume limas total = 4 x 7.500 [mm3] = 30.000 [mm3]

Sehigga volume bak penampung menjadi: Volume Bak = (V balok + V prisma I + V prisma II + V limas total) = (13.500.000 + 1.350.000 + 900.000 + 30.000) [mm3] = 15.780.000 [mm3]

3.5.2. Volume Cetakan Dan Hasil Cetakan

Bentuk dari cetakan batako berbentuk balok seperti terlihat pada gambar :

Gambar 3.20. Cetakan batako

52

Adapun volumenya adalah : Vcet = Vbalok 1 – 2 (Vbalok 2 ) = (pxlxt)–2(pxlxt) = 200 x 100 x 100 [mm3] – 2 (20 x 30 x 100) [mm3] = 1.880.000 [mm3]

Karena cetakan ada 4 buah maka : Vtot cet = 4 x Vcet = 4 x 1.880.000 [mm3] = 7.520.000 [mm3]

Batako yang akan dihasilkan berbentuk balok berongga yang volumenya dapat dihitung dengan rumus:

Vbatako

= Vbalok 1 – 2 (Vbalok 2) – 2 (Vbalok 3) =(pxlxt)–2(pxlxt)–2(pxlxt) = 200 x 100 x 90 – 2 (20 x 30 x 90) – 2 (50 x 30 x 60)

Vbatako

= 1.512.000 [mm3]

Karena cetakan ada 4 buah maka volume total cetakan menjadi: V tot bat = 4 x Vsatu cetakan = 4 x 1.512.000 [mm3] = 6.048.000 [mm3]

53

Tetapi volume mortar yang akan dimasukkan kedalam cetakan bukanlah volume cetakan yang sesungguhnya, melainkan volume batako ditambah 10% agar mortar dapat dipres pada cetakan. Maka volume mortar yang akan dimasukkan kedalam tiap cetakan adalah: Vmortar = Vbatako + (10% x Vbatako) = 1.512.000 + 151.200 [mm3] = 1.663.200 [mm3]

Gambar 3.21. Hasil cetakan batako

Untuk faktor penyusutan dari volume mortar sebelum dan sesudah dicetak adalah:

f 

Vtot cet Vtot bat

f 

7.520.000 mm 3 6.048.000 mm 3 f  1,24 mm

54

3.5.3. Jumlah Batako Dan Pengepresan Yang Dihasilkan Dalam Satu Kali Pemakaian Bak Penampung

Jumlah pengepresan yang terjadi dalam satu kali proses penampungan adalah: Z= Z

Vbak Vtot cet 15,78 x 10 6 7,52 x 10 6

Z 2

Dimana: Vcamp = Volume campuran semen dan pasir dalam bak penampung [mm3] V tot cet = Volume batako total [mm3] Didapat jumlah batako yang dilakukan dalam satu kali pencampuran adalah: n = Z x jumlah cetakan Sehingga jumlah batako yang dihasilkan dalam satu bak penampung adalah: n = 2 x 4 = 8 buah

3.5.4. Waktu Yang Diperlukan Selama Proses Pembuatan Batako Dalam Satu Kali Proses Pencampuran

Waktu yang diperlukan selama pembuatan batako dalam satu kali pencampuran adalah : ttot = t1 + t2 + t3 t1 = 25

[detik] (Pengadukan mortar)

t2 = 25

[detik] (Menuang mortar kecetakan)

55

t3 = 50

[detik] (Proses pencetakan)

ttot = 25 [detik] + 25 [detik] + 50 [detik] = 100 [detik] = 1.6 [menit]

Maka diperoleh kapasitas batako dalam satu kali proses pengadukan adalah:

q

n t total

q

4 1,6 [menit] q  2,5 buah batako / menit

Sehingga jumlah batako yang dihasilkan dalam waktu satu jam adalah: Q = q . satu jam Q = 2,5 buah batako / menit x 60 [menit] batako

Q = 150 [

/jam]

3.5.5. Tekanan Pengepresan

Tekanan yang diperlukan untuk pengepresan dilakukan dengan menggunakan tekanan single acting cylinder hydraulic. Dengan tekanan minyak yang dialirkan melalui power unit ini akan memasuki cylinder dan mendorong piston keluar yang akan menekan adonan semen/mortar yang telah berada pada meja cetakan.

56

1. Gaya yang dihasilkan oleh piston Single Acting Silinder.

Tekanan maximum pada power unit = 65 bar = 65 x 105 [N/m2] Diameter piston hidrolik (D1) = 40 [mm] Diameter piston hidrolik (D2) = 30 [mm] 

Luas penampang piston hidrolik satu adalah: A1

=

=

 D1 2 4 3,14 x (0,04) 2 4

= 1,256 x 10-3 [m2] 

Luas penampang piston hidrolik dua adalah: A2 =

=

 D2 2 4 3,14 x (0,03) 2 4

= 7,065 x 10-4 [m2] 

Gaya tekan piston untuk penampang A1 adalah: F1  P x A1

 65 x 105 [N/m2 ] x 1,256 x 10- 3 [m 2 ] F1  8164 [N] 

Gaya dorong piston untuk penampang A2 adalah: F2  P x A2

 65 x 105 [N/m 2 ] x 7,065 x 10- 4 [ m 2 ] F2  4592,25 [N]

57

Karena ada 2 buah piston, maka : = 4592,25 [N] x 2 piston = 9184,5 N

Efesiensi 0,95, maka gaya tekan kedua buah piston adalah: 9184,5 0,95

F1’

=

F1’

= 9667,8 N

2. Perencanaan pegas

W = k .

.................................(Sularso, Elemen Mesin hal. 315)

k

.................................(Sularso, Elemen Mesin hal. 316)

4 c  1 0,615  c 4c  4

Dimana: c 

D .................(Joseph E.Shigley, Perancangan Teknik Mesin, hal.3 ) d

Sehingga dapat diketahui tegangan geser pegas adalah: 8 D W

  k . . 2  dd

................................(Sularso, Elemen Mesin hal. 315)

Diperoleh gaya pegas: F = m x g [N] ......................(Andrew Parr, Hidrauli dan Pneumatik, hal. 11.)

58



Pegas untuk penekan atas (stamping): Pegas tarik untuk mengembalikan dongkrak/piston atas ke posisi semula

memiliki panjang lendutan () = 135 [mm], diameter kawat (d) = 5,5 [mm], dan diameter lilitan pegas (D) = 36 [mm]. Maka konstanta yang dimiliki pegas atas adalah: k

4 c  1 0,615  4c  4 c

 36  4  1 5,5  0,615 4 6,55  1 0,615     k  36   36  4 6,55  4 6,55 4  4    5,5   5,5 



 k  1,229 kg  mm Maka dapat diketahui beban maximum pegas adalah: W = k .

 .135 mm W = 1,229 kg  mm

W = 165,9 kg  atau nilai ini sama juga dengan m (massa) 

Dari hasil diatas maka gaya yang diberikan pegas adalah sebesar: F=mxg F = 165,9 [kg] x 9,81 [m/s2] F = 1627,48 [kg.m/s2] = [N] Karena pegas ada 2 buah, maka : Fpegas x 2 = 1627,48 x 2 =3254,96 [N]

59



Sedangkan tegangan geser maximum pegas adalah:

 k

8 D W . .   d  d2

  1,229.

8 165,9 .6,55. 3,14 30,25

  112,48kg 



 mm 2 

Pegas untuk pendorong (meja cetakan) : Pegas tarik untuk mengembalikan dongkrak/piston bawah ke posisi semula

memiliki panjang lendutan () = 130 [mm], diameter kawat (d) = 4,5 [mm], dan diameter lilitan pegas (D) = 36 [mm]. Maka konstanta yang dimiliki pegas bawah adalah: k

4 c  1 0,615  4c  4 c

 36  4  1 4,5  0,615   k  36   36  4   4   4,5   4,5  k



4 8  1 0,615  8 4 8  4

 k  1,184 kg  mm Maka dapat diketahui beban maximum pegas adalah: W = k .

 . 130 mm W = 1,184 kg  mm

W = 153,9 [Kg]. atau nilai ini sama juga dengan m (massa).

60



Dari hasil diatas maka gaya yang diberikan pegas adalah sebesar: F=mxg F = 153,9 [Kg] x 9,81 [m/s2] = 1509,76 [N] Karena pegas juga ada 2 buah, maka : 1509,76 [N] x 2 pegas =3019,5 [N]



Sedangkan tegangan geser maximum pegas adalah:

 k

8 D W . .   d  d2

  1,184.

153,9 8 .8. 20,25 3,14

  183,41  Kg 



 mm 2 

Beban yang diberikan penekan atas (W) = 25 [kg] x 9,81 [m/s2] = 245,25 [N] FBD (Free Body Diagram) gaya tekan piston atas: Gaya gesek yang terjadi: f s   s x N ,

dimana N = 245,25 [N] dengan s = 0,74

Maka : f s  0,74 x 245,25 [ N ] f s  181,49 [N]

61

Gambar Free Body Diagram Gaya Tekan Piston Atas 

Maka total gaya tekan yang diberikan adalah :

Ftotal  F1   Fpegas  f s

= 8164 [N] + 3254, 96 [N]+181, 49 [N] =11600, 45 [N] 

Efisiensi gaya tekan pada piston atas :

 tot 

 tot 

Ftot x 100 % F1

4791,31 x 100 % 8164

 tot  58,69 % 

Beban yang diterima penekan bawah (W)= 55 [Kg] x 9,81 [m/s2] = 539,55 [N] FBD (Free Body Diagram) gaya tekan piston bawah :

62

Gaya gesek yang terjadi: f s   s x N dimana N = 539,55 [N] dan s = 0,74

Maka : f s  0,74 x 539,55 [ N ] f s  399,27 [ N ]

Gambar Free Body Diagram Gaya Piston Bawah 

Maka gaya dorong yang diberikan adalah : F   F2   Fpegas  f s

9184, 5 [N] + 3019, 5 [N] + 399, 27 [N] =12603, 27 [N] 

Efisiensi gaya dorong pada piston bawah :

 tot 

 tot 

Ftot x 100 % 2 xF2

4826,89 x 100 % 9184,5

tot  52,56 %

63

3.6. PERENCANAAN DAYA MOTOR

Dalam perencanaan pencetak batako ini, menggunakan Motor listrik sebagai alat untuk mengerakkan pompa dan mengalirkan fluida (minyak) dari tangki ke cylinder pressure untuk menekan cetakan melalui stamping. Maka untuk mendapatkan daya motor yang akan diperlukan dalam perencanaan karya ini adalah : 3.6.1. Putaran

120. f P Dimana : f = 50 Hz P = 2 kutup =

=

120  50 hz 2 6000 2

P = 3000 rpm

3.6.2. Daya Pompa

P

2. .N .T  ....Watt 60

Dimana : N = putaran T = torsi (gaya x jarak)

64



Untuk penekan atas (Stamping) yaitu : P P

2  3,14  3000  11600,45N  0,135m 60 29504584,53 60

P  491743,0755 watt 

Untuk pendorong bawah (meja cetakan) yaitu : P P

2  3,14  3000  12603,27N  0,130m 60

30867928,88 60

P  514465,4813 watt 

Maka daya total yang didapat adalah : P = 491743,08 watt+ 514465,48 watt = 1006208,6 watt = 1006,2086 kw

3.6.3. Kapasitas Pompa

Pwatt    g  H  Q Kg m m3 m    m3 dtk 2 s atau Q=

gH P

65

Dimana :

ρminyak = 850 Kg

m3

g (Gravitasi) = 9,8 m

det ik 2

Ketinggian Mesin = 1.4 m





Daya terpasang = 1006208,6 Watt

850  Kg 3   9,8 m  1,4m  m  det ik 2 = 1006208,6watt 

Qkapasitas 

=

0,0116  10  2 m

3

det ik

Untuk merubah m3 ke liter maka :

Dimana : 1 m3 = 1000 liter 3 =m

det ik



1000liter 1m3

= 0,0116  10 2 m Q = 0.116 liter

3

det ik



1000liter 1m3

det ik

3.6.4. Diameter Pipa

Q V  A dimana : Vkecepatan yang diinginkan adalah 2 m

= A

Q V

=

 .d 2 4

66

det ik

maka :

=

d=

0,00116 m 2m

3

det ik

det ik

4  0,00116 m

3

  2 m det ik

det ik

= 0,027182 [m] = 27,182 [mm] ≈ 28 [mm] 3.6.5. Kebutuhan Minyak Hidrolis



Jumlah selinder ada 3 buah (3 piston) yaitu : = A1  2 A2 

  

 

= 1.256  10  3 m  2  7,065  10 4 m 2 = 2,669  103 m 2 = 0,002669 m 2 

Maka volume minyak hidrolis yaitu :

Dimana panjang keseluruhan pipa yang direncanakan adalah 4,15 meter, maka : = ∑ Panjang pipa x [Apipa+∑Aselinder]

    2,669  10 m 

  = 4,15m   0,028 m 2  4



3

 

 

= 4,15m 6,1544  104 m 2  2,669  103 m 2

 

= 0,0136 m3

= 13,6 liter ≈ 14 liter

67

2



Maka mesin pencetak batako ini membutuhkan minyak hidrolis sebanyak 13,6 liter, Namun dengan berjalannya waktu, pemakaian yang lama, maka tangki minyak membutuhkan 14 liter minyak hidrolis.

68

BAB IV PROSES PEMBUATAN MESIN

Bagian yang dibahas ini adalah proses pembuatan komponen-komponen utama dari mesin Pencetak Batako yang dibuat sendiri dengan menggunakan mesin yang dikerjakan di bengkel perkakas. Adapun komponen-komponen tersebut dan cara pembuatannya diuraikan sebagai berikut :

4.1.

Rangka Mesin Rangka mesin terbuat dari pelat baja (baja profil) ST 52-3 dengan kekuatan tarik,

B

510 N/mm2 dan C 0,2%. Pelat baja jenis ini dipilih

karena bertambah rendah kadar karbon, bertambah mudah untuk dikerjakan, mudah dilas dan bertambah liat. Profil ini dipotong sesuai dengan ukuran yang telah direncanakan, kemudian disambung dengan metode las listrik dan las gas. Pada beberapa bagian rangka ini terdapat beberapa lubang yang nantinya diperlukan untuk tempat dudukan baut. Diketahui :- ukuran profil U 217 x 83 x 6 A = 217 x 83 x 6 = 108 x 103 mm2 - L = Panjang profil = 980 mm - Tebal kampuh a = 6 mm

-

izin =

kualitas kampuh yang diketahui ( lampiran

= 240 kg/mm2

68

Maka : F

= A’ .

izin

=a(L.2.6).

izin

= 6 ( 980 . 2 . 6 ) . 240 = 136,51 N/mm2 ≈ 137 N/mm2 Besarnya tegangan geser yang terjadi pada pelat dapat dihitung dengan : ' g

F' = ' A

<

’

= V . V2 .

’ izin

dimana : V, V2 = mutu las 0,8 ' g=

jadi 'g

137 .10 3 = 1.26 N/mm2 3 108 .10

<

’

<

’

= 0,8 . 0,8 . 240 = 15,36 N/mm2

, maka pelat baja ST 52 – 3 tahan terhadap pengelasan.

Gambar 4.1. Rangka Mesin

69

4.2.

Assembling dari Rumah Cetakan Assembling dari rumah cetakan adalah gabungan dari dua komponen yang dijadikan satu keutuhan diantaranya adalah: a). Rumah cetakan Rumah cetakan dibuat sebagai tempat menampung mortar yang siap untuk dipres. Rumah cetakan ini dibuat dari plat baja tahan asam X40Cr13 dengan kekuatan tarik

B

640 N/mm2, dan tebal dari pelat ini

adalah 8 mm dan kemudian dibentuk sesuai dengan bentuk batako yang diinginkan. Pemilihan bahan ini disesuikan dengan karateristik pelat baja tersebut yang tahan karat dan terhadap asam organik yang keras, asam chlorida dan asam sulfat.

Gambar 4.2. Rumah Cetakan b). Meja rumah cetakan Bahan dari meja rumah cetakan ini sama dengan bahan rumah cetakan, tetapi untuk meja rumah cetakan ini dipakai dengan tebal 12 mm yang dibentuk sedemikian hingga rumah cetakan dapat di assembling dengan tepat pada permukaan meja tersebut.

70

Gambar 4.3. Meja Cetakan

4.3.

Batang Penekan Batang penekan terdiri dari beberapa komponen antara lain: a). Plat penekan Bahan dari pelat penekan ini juga sama dengan bahan rumah cetakan dengan tebal 12 mm. Permukaan plat penekan ini yang akan bersentuhan langsung dengan mortar yang akan dipres. Plat penekan ini nantinya akan disatukan dengan batang penekan. b). Batang Penekan Batang penekan ini terbuat dari besi baja karbon JIS G 3123 lambang S45C-D dengan  luar 60 [mm] dan  dalam 48 [mm] dan kekuatan tarik

B

65 N/mm2. Batang penekan ini akan menahan gaya yang

diberikan oleh piston hidrolik dan memberi tekanan pada mortar. c). Lengan pengarah Lengan pengarah terbuat pelat baja (baja profil) sama seperti bahan dari rangka cetakan. Pada lengan pengarah ini nantinya akan disatukan

71

dengan batang penekan, rumah bushing dan bushing yang akan mengarahkan gerakkan lengan pengarah ini mengikuti poros pengarah.

Gambar 4.4. Stamping/Penekan atas

4.4.

Poros Pengarah

Poros pengarah terbuat dari baja karbon tempa SI 45 dengan kekuatan tarik

B

45 N/mm2 dengan diameter poros yang direncanakan  40 [mm].

Poros pengarah cukup dibentuk dengan proses pembubutan dan penggerindaan untuk penghalusan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan. Maka tegangan geser izin : =

dimana :

B

S f1 . S f 2 B

= kekuatan tarik 45 kg/mm2

Sf1 = faktor keamanan akibat kelelahan lentur = 6 (diambil) Sf2 = faktor akibat konsentrasi tegangan yang cukup besar = 2.7 (diambil)

72

Jadi : =

45 6 . 2.7

= 2,77 kg/mm2 Diketahui : ds = diameter poros yang direncanakan  40 mm n = 3000 rpm ( BAB III ) maka tegangan geser yang terjadi pada poros : a

=

5,1.T ds

3

dimana : T = 9,74 x 105

= 9,74 x 105

Pd n 40 3000

= 12986,6 kg/mm2 Maka tegangan geser yang terjadi : a

=

5,1.12986,6 40 3

=

5,1.12986,6 64000

= 1,03 kg/mm2 Karena tegangan geser izin yang terjadi lebih besar dari tegangan geser (2,77 > 1.03), maka poros terhadap tegangan geser aman.

73

Gambar 4.5. Poros Pengarah

4.5.

Bak Penampung

Bahan dari bak penampung sama dengan bahan dari rumah cetakan dengan tebal 1 mm yang dibentuk sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Bak penampung ini nantinya akan digunakan sebagai wadah penampung mortar yang siap digunakan. Bak penampung ini rakit dengan cara pengelasan.

Gamber 4.6. Bak Penampung

74

Keterangan gambar : 1.

Rangka Mesin

6.

Meja Cetakan

2.

Meja Bak Penampung

7.

Bushing

3.

Bak Penampung mortar

8.

Talam Batako

4.

Hidrolik press atas

9.

Baut Poros Pengarah

4.1. Hidrolik press kiri bawah

10. Stamping

4.2. Hidrolik press kanan bawah

11. Spring (Pegas)

5.

12. Rel Bak Penampung

Lengan Pengarah.

75

BAB V KEDIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN Mesin yang dirancang mampu mencetak batako sebanyak 150 [batako per jam]. Maka persentase batako yang dihasilkan adalah:

batako yang dihasilkan per jam 140 [batako per jam] x 100% = 93,3 % x100% = kapasitas me sin 150 [batako per jam] Sedangkan motor yang dipakai dalam perencanaan ini yaitu motor listrik dengan daya = 1006208,6 Watt ≈ 1002,6208 Kw. Dengan penggunaan mesin ini, jumlah produksi yang diinginkan dapat tercapai. 

Diameter poros pengarah  40 mm



Volume bak penampung 15.780.000 mm3



Volume cetakan batako 1.512.000 mm3 Volume mortar = Vcet.batako + (10% x Vcet.batako) = 1.512.000 + 151.200 = 1.663.200 mm3



Gaya tekan 9667,8 N



Kapasitas pompa 0,116 liter/det



Diameter pipa 28 mm



Kebutuhan minyak hidroulis 14 liter

76

5.2. SARAN

Dengan selesainya karya akhir perancangan mesin ini, maka penulis menyarankan: 1. Untuk memudahkan langkah kerja dalam pembuatan suatu rancangan maka terlebih dahulu lakukanlah perencanaan kerja; 2. Sebaiknya semua komponen-komponen mesin dirawat dengan benar; 3. Penggantian komponen dilakukan setelah umur komponen telah mencapai batas umur yang ditentukan; 4. Lakukanlah pengecekan komponen mesin sebelum dioperasikan.

77

DAFTAR PUSTAKA

G. Takeshi Sato, N. Sugiarto H. 1999. Menggambar Mesin: Menurut Standard ISO, Cetakan Kedelapan. Jakarta : PT. Pradaya Paramita. Parr Andrew. 2003. Hidrolika dan Pneumatika: Pedoman Bagi Teknisi dan Insinyur Cetakan Kedua. Jakarta : Erlangga. R. Sagel, P. Kole dan Kusuma, Gideon. 1997. Pedoman Pengerjaan Beton. Cetakan kelima. Jakarta. Erlangga. Sularso, Kiyokatsu Suga. 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan: Elemen Mesin. Cetakan Kesembilan. Jakarta : PT. Pradnya Paramita. Khurmi, R.S. Gupta, J.K. 1980. A Text Book of Machine Design. Eurasia Publishing House (Pvt) LTD. New Delhi. Joseph E.Shigley, Larry D. Mitchell. 1984. Mechanical Engineering Desigh, Perencanaan Teknik Mesin. Edisi Keempat. Jakarta : Erlangga.

78

79

LAMPIRAN 1

Gambar rangkaian hidraulik untuk pergerakan Stamping Atas.

80

LAMPIRAN 2

Gambar rangkaian hidraulik untuk pergerakan Meja Cetakan.

81

LAMPIRAN 3

Gambar Pompa Hidrolik

82

LAMPIRAN 4

Gambar. Profil Geologis

83

LAMPIRAN 5

Satuan-satuan tekanan.

84

LAMPIRAN 6 Semen

Pasir

Diaduk sampai rata dengan mesin pengaduk

Air

Diaduk lagi dengan mesin pengaduk Pasir halus ayakan dengan mesin pengaduk Dicetak dengan mesin pencetak

Dikeluarkan dari mesin pencetak

Batako atau bermacam – macam bentuk paving block

Uji kualitas cetakan (kuat dan tegangan tekanan, ukuran dimensi dan tampak luar, daya

Dikeringkan dengan cara diangin – anginkan atau dijemur dibawah terik matahari

Batako atau bermacam – macam bentuk paving block Produk cacat

Produk cetakan berkualitas

Dipasarkan Gambar alur kerja pembuatan batako

85

LAMPIRAN 7

No.

Bahan

s

k

1

Baja lumer pada baja lumer

0,74

0,57

2

Alumunium pada baja lumer

0,61

0,47

3

Tembaga pada baja lumer

0,53

0,36

4

Besi tuang pada besi tuang

1,10

0,15

5

Bahan rem pada besi tuang

0,40

0,30

6

Kayu eik pada besi tuang

0,60

0,32

7

Batu pada besi tuang

0,45

0,22

8

Kulit pada besi tuang

0,60

0,56

9

Karet pada logam metal

0,40

,030

10

Karet pada kayu

0,40

0,30

11

Karet pada trotoar

0,90

0,80

12

Kulit pada kayu

0,40

0,30

13

Kaca / glass pada nikel

0,78

0,56

Tabel. Koefisien Gesek Statis (S) dan Kinetik (K).

86

LAMPIRAN 8

Keterangan gambar : 1.

Rangka Mesin

6.

Meja Cetakan

2.

Meja Bak Penampung

7.

Bushing

3.

Bak Penampung mortar

8.

Talam Batako

4.

Hidrolik press atas

9.

Baut Poros Pengarah

4.1. Hidrolik press kiri bawah

10. Stamping

4.2. Hidrolik press kanan bawah

11. Spring (Pegas)

5.

12. Rel Bak Penampung

Lengan Pengarah.

87

88