Ppm Fix.docx

PROYEK PERANCANGAN MESIN PROTOTYPE CEMENT MIXER YANG DILENGKAPI DENGAN TIMER

OLEH KEVIN / 515160003 POPPY KESUMA / 515160048

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TARUMANAGARA JAKARTA 2018

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TARUMANAGARA LEMBAR PENGESAHAN TUGAS Nama

: Kevin / Poppy Kesuma

Nim

: 515160003 / 515160048

Judul Tugas

: Prototype Cement Mixer yang Dilengkapi Dengan Timer

Telah menyelesaikan tugas ini dengan tepat waktu dan telah diperiksa dan disetujui oleh dosen pembimbing yang bersangkutan.

Jakarta,

Dosen Pembimbing,

Dr. Ir. Erwin Siahaan M.Si.

Dosen Pembimbing

Bayu Suseno, S.T.

KATA PENGANTAR Puji dan syukur kami ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat-Nya maka penulisan laporan proyek perancangan mesin ini dapat selesai dengan baik dan tepat waktu. Dengan perancangan ini diharapkan agar mahasiswa dapat menambah pengetahuan dan wawasan mengenai prototipe cement mixer dengan timer. Tidak lupa penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada pihak – pihak yang telah membantu penulis antara lain:  Bapak Dr. (Cand). Ir. Sofyan Djamil, M.Si. selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri Universitas Tarumanagara.  Bapak Dr. Ir. Erwin Siahaan, M.Si. selaku koordinator Proyek Perancangan Mesin.  Bapak Bayu Suseno, S.T. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan masukan dalam proyek perancangan mesin.  Bapak Baharudin selaku staff laboratorium yang telah memberikan kami pengarahan dalam menggunakan mesin-mesin yang ada di laboratorium proses produksi.  Saudara-saudara seangkatan serta kru Workshop yang ikut membantu memberi masukkan serta saran dalam pembuatan mesin. Terciptanya laporan proyek perancangan mesin ini juga bukan tanpa kekurangan ataupun kesalahan. Untuk itu, berbagai saran dan kritik yang bersifat konstruktif sangat diharapkan demi kesempurnaan Laporan Proyek Perancangan Mesin.

Jakarta, ............. 2018

Penulis

i

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Topik Perancangan Semen merupakan salah satu bahan baku terpenting yang digunakan sebagai bahan campuran utama untuk merekatkan bagian-bagian jembatan, tembok, jalanan, dan pekerjaan konstruksi lainnya. Pada penggunaannya, semen tidak akan terlepas dari proses pengadukan yang biasanya menggunakan cement mixer, baik penggunaan skala besar maupun skala kecil. Topik yang akan kami bahas pada proyek perancangan mesin kali ini yaitu untuk merancang dan membuat prototype cement mixer yang dilengkapi dengan timer. Perancangan ini kami buat dengan tujuan untuk mempermudah pemakaian mesin pengaduk semen bagi para pekerja konstruksi bangunan. Kita tahu bahwa di dalam bidang konstruksi tersebut terdapat beberapa pekerjaan konstruksi yang dilakukan seperti mengaduk semen, memasang pilar, membangun jalan raya, membangun perumahan, dan lain-lain. Pekerjaan tersebut pastinya memerlukan berbagai macam peralatan yang mendukung agar dapat berlangsung dengan aman dan lancar. Salah satu peralatan yang digunakan adalah cement mixer atau yang biasa disebut mesin molen semen. Cement mixer tersebut digunakan untuk mengaduk dan mencampur semen yang akan digunakan sebagai perekat untuk memasang dinding bata, pembuatan campuran beton yang akan digunakan dalam pembuatan jembatan. Biasanya proses pencampuran bahan semen dilakukan menggunakan mesin molen dengan ukuran yang cukup besar dan masih menggunakan bahan bakar bensin. Namun proses pengadukan semen tersebut masih kurang efisien dikarenakan mesin molen masih menggunakan bahan bakar bensin, ukuran dari mesin molen tersebut masih terlalu besar yang menyebabkan diperlukannya tenaga lebih untuk memindahkan alat tersebut pada saat pengoperasian, dan kurang pastinya waktu yang dibutuhkan untuk dapat menghasilkan campuran semen yang tepat. Maka dari itu kami mencari cara alternatif lain dengan merancang prototype dari mesin molen tersebut dengan membuat ukuran yang lebih minimalis, membuat daya tampung bahan-bahan campuran semen menjadi lebih sedikit,

1

2

meminimalisir waktu yang terpakai pada saat menunggu campuran semen teraduk merat dengan menambahkan timer, mengganti sumber tenaga menggunakan daya yang dihasilkan motor listrik agar mengurangi pengeluaran biaya dan polusi udara, dan membuat alat ini aman untuk ditinggalkan oleh operator, guna memberi keleluasaan pada operator untuk mengerjak an hal yang lain.

1.2 Rumusan Masalah 1. Apakah kegunaan dari penambahan timer pada mesin pengaduk semen tersebut ? 2. Mengapa prototype dalam proyek perancangan mesin ini dibuat dengan dimensi yang lebih kecil ?

1.3 Batasan Perancangan Batas perancangan proyek perancangan mesin ini yaitu merancang cement mixer yang compact dan mudah untuk dipindahkan, serta memastikan kualitas hasil dari proses pengadukan semen.

1.4 Tujuan Perancangan Tujuan kami merancang Cement Mixer yang Dilengkapi Dengan Timer ini yaitu agar para pekerja konstruksi bangunan dan masyarakat, dapat dengan mudah menggunakan alat ini serta mendapatkan kepastian hasil adukan semen yang diinginkan.

3

1.5 Metode Perancangan Diagram Alir Mesin Molen Semen yang Dilengkapi dengan Timer Mulai

Semen yang digunakan adalah Semen Portland tipe I dengan rasio 1:2:3

Menghitung beban F = m x g Torsi = F x L Daya yang dibutuhkan P = Diameter pulley = V.R.dp Kecepatan Belt =

2.𝜋.𝑑𝑝.𝑛 60000

N.OK Pengecekan Keamanan

OK

Mengetahui besar F, τ, P, d, dan V.

Selesai

2.𝜋.𝜏.𝑛 60

BAB 2 DASAR TEORI

2.1

Cement Mixer Dalam pelaksanaan pekerjaan khususnya di bidang konstruksi, pekerjaan

mengaduk campuran bahan semen merupakan salah satu hal yang sangat penting. Dalam pelaksanaannya cement mixer ini telah banyak digunakan. Dengan mesin ini hasil adukan semen dan bahan lainnya akan tercampur lebih merata, lebih sempurna dan akan lebih bagus hasil pekerjaannya saat penggunaannya nanti. Selain hasil adukan baik ternyata kecepatan aduk lebih meningkat dan biaya aduk lebih murah dibandingkan dengan mengaduk dengan tenaga manusia. Pada umumnya cement mixer tersebut memiliki beberapa bentuk berdasarkan penggunaannya, yaitu: 1. Truck Mixer Merupakan truk pengaduk beton yang digunakan untuk mengaduk beton dan mengangkutnya ke lokasi pengecoran. Mesin ini dapat berupa mesin statis, semi mobile maupun full mobile (mixer truck).

Gambar 2.1 Truck Mixer

4

5

2. Concrete Mixer

Gambar 2.2 Concrete Mixer Pada mesin molen tersebut, terdapat bagian-bagian penting yang berperan untuk menghasilkan campuran yang bagus, yaitu: 1. Motor Motor gerak yang ditempatkan pada kerangk mesin aduk berfungsi untuk menggerakkan tabung aduk hingga tabung aduk dapat berputar dan campuran bahan-bahan adukan semen secara merata. 2. Roda Mesin Molen Roda mesin molen berfungsi untuk memindahkan dan menjalankan mesin molen dari satu tempat ke tempat lain. 3. Kerangka Merupakan tubuh dari mesin yang dilengkapi dengan roda dan batang tarik mesin untuk menopang bagian-bagian dari molen yang di desain sedemikian rupa, hingga mesinnya dapat dengan mudah untuk dipindahkan. 4. Batang Tarik Mesin Batang tarik berupa besi yang berguna untuk memudahkan pekerja pada saat ingin memindahkan mesin molen. 5. Kunci Roda Pembalik Kunci ini berguna untuk mengunci roda pembalik tabung aduk agar dapat dipindahkan ke tempat lain. Bila mesin ini tidak digunakan untuk menarik, batang dapat dimasukkan ke dalam kerangka mesin, dan bila

6

akan

digunakan

untuk

menarik

maka

batang

tersebut

dikeluarkan/dipanjangkan dari kerangka. 6. Roda Pembalik Tabung Roda pembalik yang berada di dekat tabung berguna untuk mengubah posisi tabung aduk, pada waktu di isi bahan-bahan campuran semen dan untuk menumpahkan hasil adukan semen. 7. Tabung Aduk Tabung aduk berupa bejana berbentuk silinder dengan bagian bawah tertutup dan bagian atas berbentuk kerucut. Pada ujung atas kerucut terdapat lubang mulut tabung aduk untuk memasukkan bahan-bahan adukan semen dan untuk menumpahkan adukan semen dan beton tersebut setelah selesai dicampur. Di dalam tabung aduk terdapat pengaduk yang berbentuk seperti blade yang terdapat pada blender yang berfungsi untuk membantu mencampur bahan-bahan adukan semen. Pada proyek perancangan mesin ini, cement mixer akan di desain menyerupai concrete mixer diatas, hanya saja komponen yang digunakan hanya yang utama, seperti rangka, motor, poros, pulley, dan belt, dengan penambahan timer dan reducer.

2.2

Semen

2.2.1 Definisi Semen Semen adalah zat atau campuran utama dalam konstruksi bangunan yang digunakan untuk merekatkan batu bata, batako, maupun bahan bangunan lainnya. Sedangkan dalam pengertian secara umum semen diartikan sebagai bahan perekat yang memiliki sifat mampu mengikat bahan – bahan padat menjadi dengan kuat. Semen portland atau cement portland adalah jenis semen yang paling umum digunakan untuk bahan campuran beton, plester dinding, adukan encer, bahan penambal, dan lain sebagainya. Semen portland disebut sebagai perekat hidrolis karena dapat mengeras apabila bersentuhan dengan air dan berubah menjadi benda padat yang tidak larut dalam air.

7

2.2.2 Komposisi Semen Bahan dasar penyusun semen terdiri dari bahan-bahan yang terutama mengandung kapur, silika dan oksida besi, maka bahan-bahan itu menjadi unsurunsur pokok semennya. Komposisi kimia semen portland pada umumnya terdiri dari CaO, SiO2, Al2O3 dan Fe2O3, yang merupakan oksida dominan. Sedangkan oksida lain yang jumlahnya hanya beberapa persen dari berat semen adalah MgO, SO3, Na2O dan K2O. Keempat oksida utama tersebut diatas di dalam semen berupa senyawa C3S, C2S, C3A dan C4AF, dengan mempunyai perbandingan tertentu pada setiap produk semen, tergantung pada komposisi bahan bakunya.

2.2.3 Jenis-Jenis Semen

8

a. Portland Composite Cement (PCC) Kegunaan Portland Composite (PCC) ini secara luas adalah bahan pengikat untuk konstruksi beton umum, pasangan batu bata, beton pra cetak, beton pra tekan, paving block, plesteran dan acian, dan sebagainya. Karakteristik Portland Composite Cement (PCC) lebih mudah dikerjakan, kedap air, tahan sulfat, dan tidak mudah retak. Material ini terdiri dari beberapa unsur diantaranya terak, gypsum, dan bahan anoraganik. b. Super Portland Pozzolan Composite Cement (PPC) Kegunaan super portland pozzolan composite cement diantaranya adalah sebagai konstruksi beton massa, konstruksi di tepi pantai dan tanah rawa yang harus memiliki ketahanan terhadap sulfat, tahan hidrasi panas sedang, pekerjaan pasangan dan plesteran. Beberapa jenis bangunan yang menggunakan produk ini diantaranya perumahan, jalan raya, dermaga, irigasi, dan sebagainya. Semen ini merupakan pengikat hidrolis seperti halnya PCC namun terdiri dari campuran terak, gypsum, dan pozzolan. c. Special Blended Cement (SBC) Ada yang istimewa dari jenis special belended cement (SBC) atau semen campur karena semen ini memiliki bahan pengikat hidrolis spesial yang dibuat dengan menggiling bersama-sama terak semen Portland, gypsum dan bahan silika amorf dari semen jenis Pozolan, serta digunakan untuk bangunan yang memerlukan ketahanan sulfat tinggi dan digunakan untuk kondisi di lingkungan laut. d. Super Masonry Cement (SMC) Kegunaan Super Masonry Cement (SMC) diantaranya sebagai bahan baku genteng beton, tegel, hollow brick, dan paving block. Selain itu, digunakan hanya pada kisaran konstruksi bangunan rumah atau irigasi dengan struktur beton paling besar K225. Tipe ini pertama kali diperkenalkan di USA. e. Oil Well Cement (OWC) Class G-HSR (High Sulfate Resistance) Lain rumah, lain pula material yang digunakan untuk sumur bumi. Karakteristik Oil Well Cement (OWC) Class G-HSR yang tahan terhadap sulfat tinggi ini merupakan jenis yang dibuat untuk kegunaan khusus di kedalaman dan temperatur tertentu yang bisa disesuaikan dan kecepatan pengerasan dikurangi.

9

Diantara proyek yang menggunakan material ini yaitu sumur minyak bumi di bawah permukaan bumi dan laut. f. Semen Thang Long PCB40 Karakteristik semen thang long PCB40 yang memiliki daya tahan tinggi terhadap sulfat sesuai untuk konstruksi bangunan bawah tanah dan air. Tak hanya itu, semen ini juga memeiliki daya tahan terhadap penyerapan air, erosi lingkungan, dan tahan lama. Jenis ini juga hemat digunakan karena kekuatannya. Iklim Vietnam sangat pas untuk penggunaan jenis semen ini. g. Semen Putih (White Portland Cement) Kegunaan semen putih diaplikasikan untung lapisan keramik hingga dekorasi interior dan eksterior bangunan. Merek yang beredar dipasaran adalah Semen Tiga Roda, Plamur Kingkong, Semen Putuh Cap Gajah dan Semen Putih Panda. h. Semen Acian Putih/Mortar TR30 Katarekteristik semen acian putih atau mortar TR30 ialah memiliki daya rekat yang tinggi dan dapat menghasilkan permukaan acian yang lebih halus. Oleh karena itu hasil akhir dari penggunaan semen jenis ini struktur tidak mudah retak, dan terkelupas. Waktu pengerjaannya juga cenderung lebih cepat. Kegunaan semen acian putih adalah untuk untuk finishing seperti diantaranya plesteran, acian, pasangan keramik.

2.3

Motor Listrik Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah

energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dan lain sebagainya. Motor listrik secara umum dibagi menjadi dua yaitu motor listrik DC dan motor listrik AC. Motor AC ada dua tipe, Mesin sinkron dan Mesin asinkron.

2.4

Bagian – Bagian Yang Penting Dari Motor DC Ada 2 jenis motor listrik, yakni motor AC dan DC, berikut adalah bagian-

bagian dari motor DC.

10

Gambar 2.2 Bagian dari motor DC

2.4.1 Stator (case) Badan mesin ini berfungsi sebagai tempat mengalir fluks magnet yang dihasilkan kutub magnet, sehingga harus terbuat dari bahan ferromagnetik. Fungsi lain adalah untuk meletakkan alat-alat tertentu dan mengelilingi bagian-bagian dari mesin, sehingga harus terbuat dari bahan yang benar-benar kuat, seperti dari besi tuang dan plat campuran baja. 2.4.2 Inti kutub magnet dan belitan penguat magnet Kutub medan digambarkan sebagai interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan. 2.4.3 Sikat – sikat Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus jangkar dengan bebas, dan juga memegang peranan penting untuk terjadi proses komutasi. 2.4.4 Komutator Komutator terdapat terutama dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. Selain itu komutator berfungsi untuk menyearahkan tegangan yang dihasilkan rotor menjadi tegangan DC. 2.4.5 Jangkar

11

Jangkar dibuat dari bahan ferromagnetic dengan maksud agar kumparan jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetik besar, agar ggl induksi yang dihasilkan dapat bertambah besar. 2.4.6 Belitan jangkar Belitan jangkar merupakan bagian yang terpenting pada mesin arus searah, berfungsi untuk tempat timbul tenaga putar motor.

2.5

Pengertian Sistem Transmisi Roda Gigi Roda gigi adalah bagian dari mesin yang berputar yang berguna untuk

mentransmisikandaya. Roda gigi memiliki gigi-gigi yang saling bersinggungan dengan gigi dari roda gigi yang lain. Dua atau lebih roda gigi yang bersinggungan dan bekerja bersama-sama disebut sebagai transmisi roda gigi, dan bisa menghasilkan keuntungan mekanis melalui rasio jumlah gigi. Roda gigi mampu mengubah kecepatan putar, torsi, dan arah daya terhadap sumber daya. Tidak semua roda gigi berhubungan dengan roda gigi yang lain; salah satu kasusnya adalah pasangan roda gigi dan pinion yang bersumber dari atau menghasilkan gaya translasi, bukan gaya rotasi. Transmisi roda gigi analog dengan transmisi sabuk dan puli. Keuntungan transmisi roda gigi terhadap sabuk dan puli adalah keberadaan gigi yang mampu mencegah slip, dan daya yang ditransmisikan lebih besar. Namun, roda gigi tidak bisa mentransmisikan daya sejauh yang bisa dilakukan sistem transmisi roda dan puli kecuali ada banyak roda gigi yang terlibat di dalamnya. Ketika dua roda gigi dengan jumlah gigi yang tidak sama dikombinasikan, keuntungan mekanis bisa didapatkan, baik itu kecepatan putar maupun torsi, yang bisa dihitung dengan persamaan yang sederhana. Roda gigi dengan jumlah gigi yang lebih besar berperan dalam mengurangi kecepatan putar namun meningkatkan torsi. Mekanisme cara kerja transmisi roda gigi dapat dilihat pada Gambar 2.3.

12

Gambar 2.3 Sistem transmisi roda gigi 2.6

Klasifikasi Roda Gigi Jenis roda gigi dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok sebagai

berikut: 2.6.1 Roda gigi lurus (spur gear) Spur adalah roda gigi yang paling sederhana, yang terdiri dari silinder atau piringan dengan gigi-gigi yang terbentuk secara radial. Ujung dari gigi-giginya lurus dan tersusun paralel terhadap aksis rotasi. Roda gigi ini hanya bisa dihubungkan secara paralel. Roda gigi ini biasa diaplikasikan untuk gear box pada mesin.

Gambar 2.4 Roda gigi lurus (spur gear) 2.6.2 Roda gigi miring (helical gear) Roda gigi miring adalah penyempurnaan dari spur. Ujung-ujung dari gigigiginya tidak paralel terhadap aksis rotasi, melainkan tersusun miring pada derajat tertentu. Karena giginya bersudut, maka menyebabkan roda gigi terlihat seperti

13

[heliks]. Gigi-gigi yang bersudut menyebabkan pertemuan antara gigi-gigi menjadi perlahan sehingga pergerakan dari roda gigi menjadi halus dan minim getaran. Berbeda dengan spur di mana pertemuan gigi-giginya dilakukan secara langsung memenuhi ruang antara gigi sehingga menyebabkn tegangan dan getaran. Roda gigi heliks mampu dioperasikan pada kecepatan tinggi dibandingkan spur karena kecepatan putar yang tinggi dapat menyebabkan spur mengalami getaran yang tinggi. Spur lebih baik digunakan pada putaran yang rendah. Kecepatan putar dikatakan tinggi jika kecepatan linear dari pitch melebihi 25 m/detik. Roda gigi heliks bisa disatukan secara paralel maupun melintang. Susunan secara paralel umum dilakukan, dan susunan secara melintang biasa disebut dengan skew. Roda gigi miring biasa diaplikasikan pada sistem transmisi persneling pada kendaraan beroda empat, roda gigi penggerak katup-katup pada mesin motor.

Gambar 2.5 Roda gigi miring (helical gear) 2.6.3 Roda gigi kerucut (bevel gear) Roda gigi bevel (bevel gear) berbentuk seperti kerucut terpotong dengan gigigigi yang terbentuk di permukaannya. Ketika dua roda gigi bevel mersinggungan, titik ujung kerucut yang imajiner akan berada pada satu titik, dan aksis poros akan saling berpotongan. Sudut antara kedua roda gigi bevel bisa berapa saja kecuali 0 dan 180. Roda gigi bevel dapat berbentuk lurus seperti spur atau spiral seperti roda gigi heliks. Keuntungan dan kerugiannya sama seperti perbandingan antara spur dan roda gigi heliks biasa diaplikasikan pada grab winch, hand winch, kerekan.

14

Gambar 2.6 Roda gigi kerucut (bevel gear) 2.6.4 Roda gigi cacing (worm gear) Roda gigi cacing (worm gear) menyerupai screw berbentuk batang yang dipasangkan dengan roda gigi biasa atau spur. Roda gigi cacing merupakan salah satu cara termudah untuk mendapatkan rasio torsi yang tinggi dan kecepatan putar yang rendah. Biasanya, pasangan roda gigi spur atau heliks memiliki rasio maksimum 10:1, sedangkan rasio roda gigi cacing mampu mencapai 500:1.

Gambar 2.7 Roda gigi cacing (worm gear) 2.6.5 Roda gigi pinion Pasangan roda gigi pinion terdiri dari roda gigi, yang disebut pinion, dan batang bergerigi yang disebut sebagai rack. Perpaduan rack dan pinion menghasilkan mekanisme transmisi torsi yang berbeda; torsi ditransmisikan dari gaya putar ke gaya translasi atau sebaliknya. Ketika pinion berputar, rack akan bergerak lurus. Mekanisme ini digunakan pada beberapa jenis kendaraan untuk mengubah rotasi dari setir kendaraan menjadi pergerakan ke kanan dan ke kiri dari rack sehingga roda berubah arah. Biasa digunakan untuk menggerakan meja kerja mesin produksi yang menggunakan poros engkol.

15

Gambar 2.8 Roda gigi pinion 2.6.6 Roda gigi mahkota (crown gear) Roda gigi mahkota (crown gear) adalah salah satu bentuk roda gigi bevel yang gigi-giginya sejajar dan tidak bersudut terhadap aksis. Bentuk gigi-giginya menyerupai mahkota. Roda gigi mahkota hanya bisa dipasangkan secara akurat dengan roda gigi bevel atau spur.

Gambar 2.8 Roda gigi mahkota 2.7

Kelebihan dan Kekurangan Roda Gigi Adapun kelebihan dan kekurangan dari tiap-tiap jenis roda gigi, adalah

sebagai berikut: 2.7.1 Roda gigi lurus Kelebihan roda gigi lurus yakni dapat digunakan untuk mentransmisikan daya atau putaran antara dua poros atau lebih yang posisinya sejajar atau pararel. Kekurangannya tidak dapat di pasang secara bersilangan dan setiap konstruksi pada roda gigi lurus memiliki cara pemasangan dan tingkat kesulitan yang berbeda. 2.7.2 Roda gigi miring Kelebihan roda gigi miring ini dapat digunakan untuk pemasangan sumbu yang bersilangan. Dengan adanya kemiringan alur gigi, maka perbandingan kontak yang terjadi jauh lebih besar dibanding roda gigi lurus yang seukuran, sehingga pemindahan putaran maupun beban pada antar gigi berlangsung lebih halus.

16

Kekurangannya yakni pelumasan dari roda gigi miring ini harus diperhatikan dengan cermat untuk meningkatkan umur pakai dari roda gigi miring yang saling bergesekan dan harus ada penahan agar roda gigi miring tidak bergerak secara aksial. 2.7.3 Roda gigi kerucut Kelebihan Karena mempunyai perbandingan kontak yang lebih besar, dapat meneruskan beban besar.Pembuatan roda gigi kerucut lebih mudah dan sederhana sehingga membarikan hasil yang baik dalam pemakaian bila dipasangkan secara tepat dan teliti.Kekurangan roda gigi kerucut bersifat statis pemasangan yang terbatas oleh sudut kontak.

2.7.4 Roda gigi cacing Kelebihan roda gigi cacing yakni dapat mentransmisikan daya yang besar dengan efisiensi yang tinggi dan selanjutnya hubungan seri dengan salah satu tingkat roda gigi lurus sebelum atau sesudahnya untuk mendapat reduksi yang lebih besar dengan efisiensi yang lebih baik. Kekurangan dari roda gigi cacing yakni pergerakan roda gigi cacing hanya dapat mentranmisikan secara terbatas dan umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikan putaran dari roda cacing ke cacing(mengunci sendiri) serta roda gigi cacing efisiensi sangat rendah, terutama sudut kisarnya kecil. 2.7.5 Roda gigi planet Kelebihan Roda gigi ini dapat menerima torsi yang tinggi dan ratio roda giginya ralatif tinggi. Sedangkan kekurangan dari roda gigi palnet adalah speed ratio nya tergantung dari masing-masing gear penggerak.

2.8

Poros Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga bersama-sama

dengan putaran. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakara tali, puli sabuk mesin, piringan kabel, tromol kabel, roda jalan dan roda gigi, dipasang berputar terhadap poros dukung yang tetap atau dipasang tetap pada poros dukung yang berputar. Dalam pemilihan bahan poros, banyak hal yang perlu diperhatikan, yaitu: 2.8.1 Kekuatan poros

17

Pada poros transmisi misalnya dapat mengalami beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros yangmendapatkan beban tarik atau tekan, seperti poros baling-baling kapal atau turbin. Kelelahan tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak harus diperhatikan. Jadi, sebuah poros harus direncanakan cukup kuat untuk menahan beban-beban yang terjadi. 2.8.1.1 Kekakuan poros Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup, tetapi jika lenturan dan defleksi puntirannya terlalu besar, maka hal ini akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak roda gigi). 2.8.1.2 Putaran kritis Putaran kritis terjadi jika putaran mesin dinaikkan pada suatu harga putaran tertentu sehingga dapat terjadi getaran yang terlalu besar. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian yang lainnya. Untuk itu, maka poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis. 2.8.1.3 Korosi Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif. Demikian pula untuk poros-poros yang terancam kavitas dan poros mesin yang sering berhenti lama. 2.8.1.4 Bahan poros Bahan untuk poros mesin umum biasanya terbuat dari baja karbon konstruksi mesin, sedangkan untuk pembuatan poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat tahan terhadap keausan.

2.9

Belt Belt adalah suatu elemen fleksibel yang dapat di gunakan dengan mudah

mentranmisi torsi dan gerakan berputar dari suatu komponen ke komponen lainnya, dimana belt tersebut dililitkan pada puli yang melekat pada poros yang akan berputar. Berdasarkan kegunaannya Belt terbagi menjadi beberapa tipe :

18

2.9.1 Round belts Round belts terbuat dari bahan sejenis karet. Belt ini hanya digunakan untuk beban ringan seperti untuk sewing machine projector films.

Gambar 2.9 Round Belt 2.9.2 Flat belts Penggunaan flat belts semakin berkurang dengan digunakannya V-belts pada sistem pemindah tenaga. Flat belt juga dipergunakan sebagai conveyor belt bilamana belt tersebut membawa beban.

Gambar 2.10 Flat Belt 2.9.3 V-belts V-belts banyak digunakan untuk memindahkan beban antara pulley yang berjarak pendek. Gaya jepit ditimbulkan oleh bentuk alur V. Gaya tarik atau load yang lebih besar menghasilkan gaya jepit belt yang kuat.

19

Gambar 2.11 V-Belt 2.9.4 Timing Belts Timing belt merupakan aksi gabungan antara chain dan sprocket pada bentuk flat belt. Bentuk dasarnya merupakan flat yang memiliki gigi-gigi berukuran sama pada permukaan kotak dengan gigi pulley. Sebagaimana penggerak gear rantai, membutuhkan kelurusan pada perpasangan pulley.

Gambar 2.12 Timing Belts

2.10 Pulley Pulley merupakan bagian terpenting dari mesin-mesin sehingga pembuatan pulley perlu dipertimbangkan baik kekuatan pulley, proses pengerjaan hingga nilai ekonomis bahan pulley. Pada dunia teknik kususnya kontruksi permesinan kita mengetahu ada berbagai macam jenis dan bahan yang bisa digunakan dalam kontruksi pulley disesuaikan dengan penggunaan pulley tersebut yang dapat kita jumpai dilapangan,adapun jenis-jenis pulley tersebut adalah sebagai berikut: 2.10.1 Sheaves/V Merupakan jenis pulley yang paling sering digunakan untuk transmisi, produk ini digerakkan oleh V-Belt. Karena kemudahannya penggunaannya dan mendapatkannya, pulley ini paling sering digunakan selama 1 dekade ini.

20

Gambar 2.13 Sheaves pulley

2.10.2 Variable speed Perangkat yang digunakan untuk mengatur mengontrol kecepatan mesin. Berbagai proses industry seperti jalur perakitan harus bekerja pada kecepatan berbeda untuk produk yang berbeda pula.

Gambar 2.14 Variable speed 2.10.3 Timing pulley Ini adalah jenis lainnya dari pulley yang dapat dikontrol dimana ketepatan sangat dibutuhkan untuk pengaplikasian pada suatu alat. Material khusus yang tersedia mempunyai kebutuhan yang lebih spesifik

Gambar 2.15 Timing pulley

BAB 3 PERHITUNGAN

21

3.1

Data Awal Perhitungan

Data berikut didapatkan berdasarkan hasil penekanan dan pengukuran pada ikan 1. Spesifikasi ikan (±) Panjang = 24cm Tebal = 2cm Lebat = 15cm 2. Tegangan tekan pada ikan P = F/a P = 10 kg / 20 cm² P = 0,4 kg/cm² 3. Daya pada ikan (P) W=FxS W = (10 kg x 9,8m/s) x 0,24m W = 23,25Nm P = W/t P = 23,25Nm / 3 P = 7,84 watt 4. Asumsi kecepatan putaran yang dibutuhkan = 40 r/min 5. Kapasitas penggilingan = 30 Kg/jam = 0,5 Kg/min (Asumsi)

3.2

Spesifikasi Komponen Komponen yang digunakan disesuaikan dengan harga dan bahan yang

tersedia di pasar. Berikut adalah spesifikasi komponen : 1.

Frame 1 Material : Besi siku Ukuran : 30 mm x 30 mm

2. Motor listrik Daya (P)

= 186 W = 0,186 kW

Tegangan = 24 V Putaran (n) = No load = 1400 rpm Torsi 3. Poros

= 30 kg.cm

22

Jenis Material = Aluminium Diameter poros = 18 mm 4. Bearing Bearing yang digunakan (ASB F204) dimana: Diameter dalam = 19 mm Diameter luar = 41 mm Tebal = 30 mm 5. Pulley 1 Material = Aluminium Diameter = 75mm 6. Pulley 2 Material : Aluminium Diameter : 37,5 mm 7. Belt Material = Rubber Ukuran = 960 mm 8. Mounting Baut tanam M3 x 0.5 x 10 mm = digunakan untuk mengencangkan hub pada poros. Baut L M8 x 0.5 x 30 mm = digunakan untuk mengencangkan frame. Baut M8 x 0,5 x 50 mm = digunakan untuk memasang rumah bearing ke frame 9. Speed reducer AMW model WPA tipe 50 rasio 20:1 10. Roda Material : rubber Diameter : 50 mm

3.2. Perhitungan Daya Perencangan 1. Berat beban F=mxg

23

2. Torsi untuk naik dapat dilihat pada rumus berikut: τ= FxL 3. Daya yang Dibutuhkan: P=

2 πτn 60

4. Daya yang Direncanakan: Pd = fc x P Dimana : L = panjang lengan 𝜏 = torsi P = daya g = gravitasi Pd = Daya yang direncanakan n = kecepatan putaran m = massa 𝑓𝑐 = factor koreksi untuk beban medium 3.2.1

Berat beban F = m∙g F= ρ∙v∙g F = 1,506

kg m ∙ 50 liter ∙ 9,8 2 liter s

F = 737,94 N

3.2.2

Torsi massa τ=F ∙L τ = (10 kg ∙ 9,8

m ) ∙ 0,15 m s2

τ = 14,7Nm

3.2.3

Daya yang dibutuhkan P=

2∙π∙τ∙n 60

24

P=

2 ∙ 3,14 ∙ 14,7 Nm ∙ 40 rpm 60

P = 61,544 Watt

3.2.4

Daya yang direncanakan Pd = fc ∙ P Pd = 1,2 ∙ 61,544 = 73,85 Watt Pd = 73,85 Watt = 0,1 Bhp

3.3. Perhitungan Pulley dan Belt 1. Perbandingan daya dengan kecepatan putaran n2 D1 = n1 D2 2. Rasio Kecepatan V. R =

n1 n2

3. Diameter Pulley Dp = V ∙ R ∙ dp 4. Kecepatan belt v=

2 ∙ π ∙ dp ∙ n 60000

5. Panjang belt dan jarak antar poros L = 2 ∙ C′ +

π 1 (Dp − dp ) + (Dp − dp )2 ′ 2 4C 𝑏 + √𝑏 2 − 8 (Dp − dp )2

𝑐=

8

6. Sudut kontak 𝜃 = 180 −

57 (Dp − dp ) 𝑐

7. Gaya Pada belt 102 ∙ P F= ( ) v 8. Kecepatan belt v=

2 ∙ π ∙ dp ∙ n 60000

4

Dimana : V∙R = Rasio Kecepatan P1 = Daya input (dari motor) P2 = Daya Output (pada Pulley) N1 = Kecepatan putaran input (dari motor) N2 = Kecepatan putaran output (pada Pulley) v = kecepatan c = jarak antar poros L = panjang belt 𝜃 = sudut kontak 𝐷p = Diameter Pulley 3.3.1. Rasio kecepatan roda gigi (pada speed reducer) n1 V∙R= n2 V∙R=

933 45

V ∙ R = 20,73 ≈ 20 n2 =

n1 933 rpm = V∙R 20

n2 = 46,65 rpm 3.3.2. Rasio kecepatan pulley n1 V∙R= n2 V∙R=

1400 933

V ∙ R = 1,533 ≈ 1,5 n1 n2 = V∙R 1400 rpm n2 = 1,5 n2 = 933 rpm

4

3.3.3. Diamater Pulley Pulley yang tersedia dipasaran paling kecil berukuran 75 mm. untuk memudahkan dalam perancangan dan pembuatan mesin penggiling maka untuk menentukan ukuran pulley yang digerakkan digunakan pulley penggerak berukuran 75 mm Dp = V. R x dp Dp = 1.5 x 75 mm Dp = 112,5 mm

3.3.4. Kecepatan belt 2 π dp n 60000 2 x 3,14 x 75 mm x 1400 rpm v= 60000 v = 5,5 m⁄s v=

3.3.5. Gaya pada belt 102 x P f1 = ( ) v 102 x 0,373 Kw f1 = ( ) 5,5 f1 = 6,91 Kg = 67,7 N 102 x P ) v 102 x 0,373 Kw f2 = ( ) 5,8 f2 = (

f2 = 6,5 Kg = 63,7 N

4

3.3.6. Panjang belt dan jarak antar poros Data yang diketahui : jarak asumsi, 𝐶 ′ = 320 𝑚𝑚 Panjang belt (L) L = 2xC′ +

π 2

(Dp + dp ) +

L = 2x320 mm +

π 2

1 4 C′

(Dp − dp )2

(115 mm − 75 mm) +

1 4 x 200 mm

(115 mm −

75 mm)2 L = 939,5 mm

b = 2xL − (Dp + dp ) b = 2 x 939,5 mm − (115 mm + 75 mm) b = 1689,1 mm

b + √b 2 − 8 (Dp − dp )2 c= c=

8 1689,1 mm + √(1689,1 mm)2 − 8 (115 mm − 75 mm)2 8

c = 421,8 mm 3.3.7. Sudut kontak 60 (Dp − dp ) 𝑐 60 (115 − 75) 𝜃 = 180 − 421,8 𝜃 = 180 −

𝜃 = 1740 3.3.8. Koefisien gesek μ = 0,54 − = 0,54 -

42,6 152,6 + V 42,6

152,6+5,5

= 0,28

4

3.4. Perhitungan Poros Berikut adalah perhitungan pada poros yang digunakan pada mesin pemisah daging dan tulang ikan. 3.4.1. Tegangan akibat beban gaya pada poros 𝜋

A = 2 𝑥 𝐷 𝑥 𝑡 = 533,8

τ=

F A

𝑥 1000 =

88,2 533,8

𝑥 1000

τ = 165,2 𝑀𝑝𝑎 3.4.2. Tegangan ijin τ τ′ = Sf τ′ =

165,2 MPa 4

τ′ = 41,3 MPa diaman Sf = faktor keselamatan ( 4 untuk beban steady load) 3.4.3. Diamater poros 3

𝑇 . 16 𝜋 . 𝜏′

3

17199 𝑁𝑚𝑚 . 16 𝜋 . 41,3 𝑀𝑃𝑎

𝑑=√

𝑑=√

d = 12,8 mm ≈ 13 mm (standarisasi poros)

3.5. Perhitungan Efisiensi ( losses ) Berikut adalah perhitungan rugi-rugi yang terjadi pada mesin pemisah daging dan tulang ikan.

4

3.5.1. Efisiensi (daya motor listrik) 102 x 0,187 Kw f1 = ( ) v 102 x 0,187 Kw f1 = ( ) 5,5 f1 = 3,468 Kg = 34 N 102 x 0,187 Kw ) v 102 x 0,373 Kw f2 = ( ) 5,8 f2 = (

f2 = 3,29 Kg = 32,23 N

Rx = 𝜔𝑥 =

𝐷𝑝1 2

=

75 2

1400 𝑥 2𝜋 60

= 0,0375 mm = 146,53

P = (f1-f2).rx.𝜔𝑥 = (34N – 32,23N).0,0375m.146,5 = 9,72 Watt Efisiensi =

Daya Keluaran Daya Masukkan

x 100% =

4

9,72 Watt 187 Watt

x 100% = 5,19%

3.5.2. Slip pada belt πD1n1 = [V] 𝑥 [

100 − 𝑆2 ] 100

3,14 x 75 x 1400 = [5500 mm/s] 𝑥 [

100 − 𝑆2 ] 100

100 − 𝑆2 ] 100 100 − 𝑆2 0= 6000 60 = [

S2 = 0,016 𝑆1 100 − 𝑆2 = [V] 𝑥 [ ] 𝑆1 100 1 − 100 S1 = 5,5 – 5,5

𝑆1 100

0,055 + 1 S1 = 5,5 1,055 S1 = 5,5 S1 = 5,213

Total = 0,016 + 5,213 = 5,229 𝑉1−𝑉2 𝑉1

x 100% =

5,5−5,229 5,5

𝑥 100% = 3,9%

3.5.3. Efisiensi roda gigi ∅ = Normal Pressure Angel = 14 1/2o NG 1/3

Tan 𝛼 = (NW)

45 1/3

= (933)

= 0,36

α = Tan -1 (0,36) = 19,7o V. R =

NW NG

V. R =

933 45

= 20,733

𝜇 = Koefisien Gesek V. R n 20,733 𝜇 = 0,025 + 933 𝜇 = 0,025 +

4

26

𝜇 = 0,047

Efisiensi = = = =

tan 𝛼 (𝑐𝑜𝑠 ∅−𝜇 . 𝑡𝑎𝑛 𝛼) cos ∅ .tan 𝛼+ 𝜇

x 100%

tan 19,7𝑜 (𝑐𝑜𝑠 14,5𝑜 −0,047 . 𝑡𝑎𝑛 19,7𝑜 ) cos 14,5𝑜 .tan 19,7𝑜 + 0,047 0,35 (0,96−0,047 . 0,35) 0,96 𝑥 0,35+0,047 0,3302 0,383

= 0,83 x 100% = 83%

3.5.4. Daya yang dibutuhkan Pd = fc x P Pd = 1,6 x 61,44 = 98.3 Watt Pd = 98,3 Watt = 0,1 Bhp Daya akhir yang dibutuhkan = Pd + (jumlah total efisiensi sistem) = 98,3 watt + ( 92,09%) = 98,3 watt + 90,52 = 188,82 watt

26

27

26

27

BAB 4 KESIMPULAN Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa perancangan Mesin Pemisah Daging dan Tulang Ikan yang akan dibuat sesuai dengan data sebagai berikut : 4.1. Torsi untuk Menggerakkan Poros Penggiling Daging Torsi yang dibutuhkan

𝜏 = 14,7 𝑁𝑚

4.2. Daya untuk Menggerakkan Poros Penggiling Daging Daya yang dibutuhkan

P = 98,3 Watt

Daya akhir yang dibutuhkan

P = 188,82 Watt

4.3. Rasio Pulley Rasio = 1:1.5 4.4. Rasio Roda Gigi pada Reducer Gear Digunakan Reducer Gear WPA 50 rasio 1 : 20 4.5. Spesifikasi Belt Tegangan Belt yang dialami pulley Penggerak

𝑇1 = 67,7 𝑁

Tegangan Belt yang dialami pulley yang digerakkan

𝑇2 = 63,7 𝑁

Panjang Belt yang dibutuhkan

L=

93,5 cm

DAFTAR PUSTAKA [1]

Khurmi, R.S. dan J.K. Gupta. A Textbook of Machine Design. New Delhi: Eurasia, 2005.

[2]

Sularso. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta : PT.pradyaparamita, 1983.

[3]

http://insauin.co.id/2014/12/makalah-motor-dc.html

[4]

https://taufiqurrokhman.wordpress.com/2014/02/10/menghitung-dayatransmisi-dan-efisiensi/

[5]

http://www.academia.edu/17263221/perhitungan_perancangan belt dan pulley

[6]

https://logamceper.com/mesin-molen-beton/

[7]

http://www.ilmusipil.com/cara-menghitung-kebutuhan-pasir-dan-semen

[8]

https://asiacon.co.id/blog/portland-cement-pengertian-komposisi

[9]

https://bpws.go.id/index.php/pengendalian-mutu/item/208-specialblended-cement

vi

Rincian Biaya Perancangan No

Nama barang

. 1

Jumlah

Harga satuan

Jumlah

Batang besi hollow 6000 mm x 40 mm x 20 mm

1

Rp.120.000,00 Rp.120.000,00

Batang besi siku 6000 mm x 2

30 mm x 30 mm

1

Rp.150.000,00 Rp.150.000,00

3

Pulley 75 mm

1

Rp.75.000,00

Rp.75.000,00

4

Pulley 37,5 mm

1

Rp.50.000,00

Rp.50.000,00

Plat Aluminium 6061 5

420 mm x 200 mm x 6 mm

1

Rp.100.000,00 Rp.100.000,00

6

Belt 900 mm

1

Rp.45.000,00

Rp.45.000,00

Batang poros 200 mm x 18 7

mm

1 Rp.25.000,00

Rp.25.000,00

8

Bearing ASB F204

2 Rp.90.000,00

Rp.180.000,00

1 Rp.110.000,00

Rp.110.000,00

Roll panjang 120 mm, 9

diameter 190 mm Speed reducer AMW model

10

WPA tipe 50 rasio 20:1

1 Rp. 450.000,00 Rp.450.000,00

11

Motor listrik DC

1 Rp. 750.000,00 Rp.750.000,00

12

Locknut M8 x 0.5

13

Ring M8

20

Rp.500,00

Rp.10.000,00

100

Rp.20,00

Rp.2.000,00

14

Baut L M8 x 0.5 x 30 mm

20

Rp.600,00

15

Mata bor 10 mm

1 Rp.20.000,00

Rp.20.000,00

16

Mata gerinda potong

1 Rp.5.000,00

Rp.5.000,00

17

Mata gerinda amplas

1

Rp.8.000,00

18

Elektroda las

19

Rivets

Rp.8.000,00

Rp.12.000,00

1 pack Rp.70.000,00

Rp.70.000,00

100 Rp.200,00

Rp.20.000,00

Plat zinc 1000 mm x 500 mm 20

x 5 mm

1 Rp.40.000,00

Rp.40.000,00

1 Rp.75.000,00

Rp.75.000,00

1

Rp.20.000,00

Papan triplek penampang 21

1000 mm x 500 mm x 150mm Cat semprot merk pylox

22

warna hitam

Rp.20.000,00

Rp. 23

Roda diameter 50 mm

4 Rp. 35.000,00

140.000,00

24

Mur M8

8 Rp. 300,00

Rp.2.400,00

25

Baut M8 50 mm

8 Rp. 800,00

Rp.6.400,00

Total Pengeluaran

Rp 2.510.800,00