ANALISIS DAN PEMBUATAN MESIN PENCACAH BOTOL PLASTIK

(POLIETILENA)

Ivory Son Kolontoko / 20406403

Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin

ABSTRAKSI

Mesin pencacah sampah botol plastik ini merupakan alat untuk membantu para pengepul dalam

mencacah botol plastik untuk mempermudah pembawaannya ke agen yang nantinya akan

dijadikan bijih plastik. Dalam pengoperasiannya, mesin pencacah ini dibantu oleh beberapa

komponen penunjang yaitu motor listrik, puli, roler penghantar dan rangka. Dan peranan dari

komponen penunjang tersebut sangatlah penting, karena itu perlu dilakukan perancangan yang

baik dan salah satunya yaitu dari segi kekuatan, dimana rangka mesin menerima beban dari

beberapa komponen itu sendiri maupun dari sampah botol plastik yang akan cacah. Dalam

penulisan tugas akhir ini, akan dibahas mengenai perencanaan puli, dan kapasitas produksi,

dalam perancangan ini perlu dilakukan suatu analisis untuk memastikan hasil perancangan

dapat digunakan. Bila dahulu proses perancangan dilakukan suatu mesin dilakukan dengan cara

trial and error hingga diperoleh hasil yang optimal, maka sekarang ini rancang bangun

mesin dilakukan dengan proses komputerisasi dalam hal ini mesin pencacah botol plastik

digambar dengan menggunakan software AutoCad. Dan material rangka mesin yang dipakai

adalah baja konstruksi S 10 C (AISI 1010).

Kata kunci : perancangan mesin, plastik, perencanaan puli, V- belt, poros, pasak.

PENDAHULUAN

Dari masa ke masa, negeri ini selalu ingin

mengubah dirinya untuk menjadi lebih

bersih dan indah. Akan tetapi, keseriusan ini

hanya ditanggapi oleh sebagian orang saja.

Sebagian besar pihak merasa tidak peduli

akan persoalan ini, dari beberapa orang

hanya sibuk dengan apa yang harus dia

kerjakan sehari-hari. Karena mereka tidak

mau menemukan inovasi-inovasi baru untuk

membuat negeri ini menjadi lebih bersih dan

indah. Dari kebanyakan orang hampir

mustahil untuk mengatakan bahwa kita bisa

menemukan suatu tempat di negeri ini di

mana tidak tampak sampah-sampah yang

berserakan. Kalaupun kita bisa

menemukannya, barangkali tempat-tempat

tersebut adalah kawasan-kawasan mewah

dan di tempat yang masyarakatnya memang

sudah mengerti akan indahnya kebersihan.

Pengolahan dan pengelolaan sampah

hendaknya menerapkan proses-proses,

seperti Reduce (mengurangi), Reuse

(menggunakan kembali), Recycle (mendaur

ulang), Replace (mengganti barang

berpotensi sampah ke arah bahan recycle).

Untuk menunjang langkah tersebut maka

dibuat suatu perancangan mesin untuk

mengolah sampah. Dalam perancangan

suatu mesin juga harus memperhatikan

kinerja dari setiap elemen mesin yang

digunakan. Seperti halnya dalam

perancangan mesin pencacah sampah ini,

kita harus memperhatikan bagaimana mesin

pencacah ini dapat bekerja maksimal dalam

mencacah sampah.

LANDASAN TEORI

Pemotongan Dengan Mesin Cutting

Proses ini dilakukan untuk memotong

bagian- bagian tertentu yang dibutuhkan

dalam manufacturing. Proses ini dilakukan

pada saat pengerjaan bagian-bagian tertentu

dari konstruksi mesin yang dibangun. Proses

pemotongan merupakan suatu proses yang

digunakan untuk memotong bahan atau

benda kerja setelah bahan tersebut diukur

sesuai dengan yang diinginkan atau yang

akan digunakan, untuk pengerjaan

konstruksi pada modifikasi ini dengan

menggunakan mesin potong logam yang

membuat pengerjaan lebih mudah dan

memerlukan waktu yang relatif cepat.

Proses Pengelasan

Proses pengelasan adalah proses

penyambungan antara dua material atau

lebih (biasanya logam) secara permanen

dengan cara mencairkan logam tersebut

yang diakibatkan dari temperatur, tekanan,

dan kondisi metalurgi. Pengelasan dapat

dapat dilaksanakan dibawah variasi kondisi

yang sangat luas sehingga pengelasan sangat

penting dalam proses pembuatan rancangan

(manufacturing). Untuk mendapatkan hasil

las yang baik antara dua logam yang akan

disambungkan, ada beberapa hal yang perlu

diperhatikan yaitu:

1.Permukaan-permukaan yang rata dan

halus.

2.Permukaan yang bersih, bebas dari oksida,

gas-gas yang terserap, gemuk, dan zat

pencemar lainnya.

3.Logam tanpa ketidakmurnian didalamnya.

4.Dua logam merupakan kristal tunggal

yang mempunyai struktur orientasi kristal

yang identik.

Proses Gerinda

Proses gerinda merupakan bagian dari

proses finishing dalam hal pengerjaan suatu

perancangan sehingga menghasilkan suatu

rancangan yang baik dan berkualitas. Proses

gerinda dapat didefinisikan sebagai proses

pengerjaan bahan-bahan dengan tingkat

kepresisian yang baik. Mesin gerinda yang

digunakan, mengandalkan piringan

pengasah yang terbuat dari campuran bahan

abrasive seperti Alumunium oksida, atau

yang umum dikenal dengan nama bauksit

yang sesuai untuk menggerinda baja

maupun logam ferro dan nonferro. Pada

proses pembuatan mixer ini, proses

penggerindaan digunakan untuk meratakan

dan menghaluskan permukaan bahan hasil

pengelasan.

Faktor Keamanan (factor of safety)

Kekuatan sebenarnya dari suatu struktur

melebihi kekuatan yang dibutuhkan .

perbandingan dari kekuatan sebenarnya

terhadap kekuatan yang dibutuhkan disebut

faktor keamanan.

(factor of safety) n :

dibutuhkanyangKekua

sebenarnyaKekuankeamananFaktor

tan

tan

Faktor keamanan haruslah lebih besar dari

1,0 jika dihindari kegagalan. Tergantung

pada keadaan, maka faktor keamanan yang

harganya sedikit diatas 1,0 hingga 10 yang

dipergunakan.

Mengikutsertakan faktor keamanan ke

dalam desain bukanlah suatu hal yang

sederhana, karena baik kekuatan dan

keruntuhan memiliki berbagai macam arti.

Keruntuhan dapat berarti patah atau

runtuhnya suatu struktur. Penentuan suatu

faktor keamanan harus memperhitungkan

kemungkinan pembebanan yang melampaui

batas (overloading) dari struktur, seperti

jenis- jenis pembebanan (statik, dinamik

atau berulang). Kemungkinan runtuhnya

lelah (fatique failure) dan lain- lain. Apabila

faktor keamanan sangat rendah, maka

kemungkinan kegagalan akan menjadi tinggi

dan karena itu desain strukturnya tidak

diterima.

Pasak (key)

Pasak adalah suatu elemen mesin yang

digunakan untuk meneruskan daya dalam

bentuk putaran dari satu elemen terhadap

elemen mesin yang lain. Daya yang

diteruskan tersebut ditimbulkan oleh

beberapa gaya tangensial dan momen torsi

atau momen puntir resultan yang terdapat

pada pasak sehingga ditransfer ke berbagai

elemen mesin yang terhubung pada pasak

tersebut. Seperti halnya penerusan putaran

pada puli-puli, gear, poros transmisi, dan

elemen mesin lain. Bahan yang digunakan

pada pasak biasanya adalah baja lunak.

Dalam perancangan suatu pasak, hal yang

perlu diperhatikan adalah kekuatan,

kekakuan, dan stiflness dari pasak.

Disamping itu perlu diperhatikan juga

momen-momen torsi, puntir, maupun

momen lentur yang terjadi pada suatu pasak.

Daya Rencana dan Torsi

Jika P adalah daya rata- rata yang diperlukan

maka harus dibagi dengan efisiensi mekanis

dari sistem transmisi untuk mendapatkan

daya penggerak mula yang diperlukan.

Pd=fc x P

Dimana : Pd = daya rencana (kW)

P = daya rata- rata

fc = faktor koreksi (1,0

1,5 untuk daya normal)

Jika momen puntir (disebut juga sebagai

momen rencana) adalah torsi maka

102

)60/2)(1000/( nTPd

Sehingga,

1

5

1 1074,9n

PdT

Dimana : T = torsi (kg mm)

n = putaran

Selanjutnya perlu ditinjau apakah poros

tersebut akan diberi alur pasak atau dibuat

bertangga, karena pengaruh konsentrasi

tegangan cukup besar. Pengaruh kekasaran

permukaan juga harus diperhatikan. Untuk

bahan Sf dengan kekuatan yang dijamin, dan

6,0 untuk bahan S-C dengan pengaruh masa,

dan baja paduan. Faktor ini dinyatakan

dengan Sf1. Sehingga dalam perhitungan

perlu diambil faktor yang dinyatakan

sebagai Sf2 dengan harga antara 1,3 sampai

3,0.

Maka besarnya tegangan geser yang

diijinkan adalah :

)( 21 SfxSfB

a

Dimana : a = tegangan geser yang

diijinkan (kg/mm2)

B = kekuatan tarik

Menentukan Diameter Poros

Menurut standar ASME rumus untuk

menghitung diameter poros dinyatakan

dengan :

31

11

1,5

TCKd bt

a

s

dimana : ds = diameter poros (mm)

Kt = faktor koreksi (standar

ASME = 1,0 1,5 untuk beban dikenakan

secara halus)

Cb = faktor beban lentur

(diperkirakan tidak akan terjadi pembebanan

lentur = 1,0)

Tabel. Diameter Poros

Perbandingan Reduksi

Sabuk-V biasanya digunakan untuk

menurunkan putaran, maka perbandingan

yang umum dipakai adalah perbandingan

reduksi i (i > 1), dimana :

2

1

n

n = i =

dp

Dp =

u

1; u =

i

1

Dimana : i = perbandingan reduksi

n1 = putaran motor (rpm)

n2 = putaran poros (rpm)

Dp = diameter puli yang

digerakkan (mm)

dp = diameter puli penggerak

(mm)

1.Kecepatan linier sabuk

Kecepatan linear sabuk-V, berlaku

persamaan :

100060

1

nd p

Dimana : v = kecepatan linier sabuk

(m/s)

n1 = putaran motor (rpm)

Dalam perdagangan terdapat bermacam-

macam ukuraan sabuk. Namun mendapatkan

sabuk yang panjangnya sama dengan hasil

perhitungan umumnya sukar.

1.Panjang Lingkaran Jarak Bagi Sabuk (L)

C

dDCdDL

pp

pp.4

.22

2

Jarak

sumbu poros

Jarak sumbu poros dinyatakan sebagai

berikut :

C = 2

)(2 dpDpbb

Dan juga berlaku persamaan :

02

pp Dd

C

Dimana : C = jarak sumbu poros (mm)

b = tebal alur puli (mm)

Dimana: b = 2L 3,14 (Dp + dp)

Jenis Sabuk

Transmisi dengan elemen mesin yang luwes

dapat dihubungkan dengan transmisi sabuk,

transmisi rantai, dan transmisi kabel atau tali.

Dari macam- macam transmisi tersebut,

kabel atau tali hanya dipakai untuk maksud

khusus. Transmisi sabuk masih terbagi atas:

1.Sabuk datar (flat belt)

Secara umum, sabuk datar terbuat dari kulit

yang disamakan atau kain yang diresapi

dengan karet. Sabuk datar yang modern

terdiri dari inti elastis yang kuat, seperti

benang baja atau nilon, untuk menerima

beban tarik dan memindahkan daya,

digabung dengan selubung yang lugas untuk

memberi gesekan antara sabuk dan puli.

2.Sabuk V (V belt)

Sabuk ini terbuat dari kain dan benang,

biasanya katun, rayon, atau nilon, dan

diresapi dengan karet. Berbeda dengan

sabuk datar, sabuk V dipakai dengan ikatan

yang lebih kecil dan pada jarak sumbu yang

lebih pendek. Sabuk V sedikit kurang efisien

bila dibandingkan dengan sabuk datar, tetapi

beberapa diantaranya dapat dipakai pada

ikatan tunggal sehingga membuat suatu

kelipatan penggerakan. Sabuk ini tak

berujung, yang menghindarkan sambungan

seperti yang dipakai pada sabuk datar.

3.Sabuk V yang bermata rantai (link V belt)

Sabuk ini terbuat dari sejumlah kain berkaret

yang bermata ynag digabungkan dengan alat

pengikat logam yang sesuai. Jenis sabuk ini

bisa dilepas pada setiap mata rantai dan

panjangnya bisa diatur dengan melepas

beberapa mata rantai. Ini menghindarkan

kebutuhan akan penyetelan sumber putaran

dan menyederhanakan pemasangan. Ini

memungkinkan untuk merubah tegangan

untuk mendapatkan efisiensi yang

maksimum dan juga mengurangi jumlah

ukuran persediaan sabuk yang harus

disimpan.

4.Sabuk pengatur waktu (timing belt)

Sabuk ini terbuat dari kain berkaret dan

kawat baja, yang mempunyai gigi-gigi yang

cocok dengan alur yang dibuat disekeliling

puli. Sabuk pengatur waktu tidak akan

molor atau slip dan karena itu akan

memindahkandaya pada perbandingan

kecepatan sudut yang konstan. Kenyataan

bahwa sabuk tersebut bergigi memberi

beberapa keuntungan dibandingkan dengan

penyabukan yang biasa. Salah satu

diantaranya adalah tidak diperlukannya

tegangan awal, sehingga penggerak yang

sumbunya tetap bisa dipakai.

Gambar. Macam macam Sabuk

Metoda Rancang Bangun

Data yang diperlukan dalam penelitian ini

meliputi data karakteristik limbah botol

plastik dan dan macammacam cara

pengolahannya. Serta data karakteristik

bahan pemotong dan system pemotongannya.

Data yang diperlukan dalam penelitian ini

diperoleh melalui studi literatur untuk

mendapatkan karakteristik bahan logam dan

studi dokumentasi untuk mengumpulkan

data plastik.

Data yang telah terkumpul akan dianalisa

untuk menghasilkan dengan langkah-

langkah sebagai berikut :

1. Mengidentifikasi karakteristik bahan

plastik.

2. Mengidentifikasi karakteristik bahan

pisau.

3. Menentukan proses heat treatment.

4. Merancang mesin crusher melalui

analisa kekuatasn komponen mesin dan

konstruksi

5. Menganalisa ulang hasil uji coba untuk

penyempurnaan.

Gambar. Pisau Pencacah

Sedangkan mesin hasil rancangan adalah

sebagai berikut :

Penggolongan Baja

Pada umumnya baja diklarifikasikan atas

baja lunak, baja liat, baja agak keras, dan

baja keras. Diantaranya, baja liat dan baja

agak keras banyak dipilih untuk poros. Baja

lunak yang terdapat di pasaran umumnya

agak kurang homogen ditengah, sehingga

tidak dapat dianjurkan untuk dipergunakan

sebagai poros penting. Baja agak keras pada

umumnya berupa baja yang dikil. Baja

macam ini jika diberi perlakuan panas secara

tepat dapat menjadi bahan poros yang sangat

baik.

Golongan Kadar

Karbon (%)

Baja lunak

Baja liat

Baja agak keras

Baja keras

Baja sangat keras

0 - 0,15

0,2 0,3

0,3 0,5

0,5 0,8

0,8 1,2

Ukuran cacahan plastic output mesin

pencacah, Ukuran yang didapat tidak

beraturan.

Gambar. Hasil cacahan

Dengan melihat diagram alir perencanaan

diatas, maka perencanaan puli dapat

direncanakan dengan menggunakan

persamaan- persamaan dari bab II yang telah

dibahas sebelumnya. Adapun perencanaan

puli tersebut dapat dilihat pada perhitungan

dibawah ini.

Diketahui : P = 1,5 HP = 1,1 kW

n1 = 2820 rpm

i = 3

C = 500 mm

fc = 1,2 (untuk penggerak arus bolak-

balik dengan momen normal dan jumlah jam

kerja 2 3 jam per hari)

Menentukan Rencana Daya Pada Motor

Pd = fc x P

= 1,2 x 1,1 kW

= 1,32 kW

Menentukan Diameter Poros

1.Dimana : Bahan Poros = S-45C (Tabel

poros 4.8) (bahan ditentukan)

b = 58 (kg/mm)

Kt = 2 (untuk beban tumbukan = 1,5 3)

Cb = 2 (untuk pemakaian dengan beban

lentur = 1,2 2,3)

Sf1 = 6, Sf2 = 1,3 3 (diambil nilai 2 untuk

perencanaan)

22

21

/83,426

/58mmkg

mmkg

SfSf

Ba

mmmmkgmmkg

TCKd bta

s

44,12.9,45522/83,4

1,5

1,5

31

2

31

11

mmmmkgmmkg

TCKd bta

s

93,17.136722/83,4

1,5

1,5

31

2

31

22

Menentukan Penampang Sabuk

Dengan melihat diagram pemilihan sabuk V,

maka dari data diperoleh dari perhitungan

yaitu menurut nilai putaran (n1) dan daya

rencana (Pd). Sehingga pada diagram

tersebut menunjukkan pada titik daerah

penampang jenis A. Dan dari tabel diameter

minimum puli yang diizinkan, didapat : dmin

= 65 mm (penampang A).

Dimana : diameter luar puli penggerak yang

dipakai, dk = 3 inchi = 76,2 mm

mmmm

idD kk

6,22832,76

mmmm

Kdd kp

2,675,422,76

2

mmmm

KDD kp

6,2195,426,228

2

Menentukan Sudut Kontak

152,0

500.2

2,676,219

.2sin

mm

mm

C

dD pp

rad

dibagidengankandikonversi

mm

mm

C

dD pp

85,2

)57(6,162

500

2,676,21957180

.57180

KESIMPULAN

Dengan proses perancangan yang sudah

dibuat maka didapatkan suatu kesimpulan

bahwa :

1.Mesin pencacah sampah ini berfungsi

untuk mencacah sampah khususnya jenis

sampah botol plastik atau sampah anorganik.

2.Mesin pencacah ini digerakkan oleh motor

daya 1,1 KW dan putaran outputnya sebesar

2820 rpm dan dihubungkan dengan

transmisi sabuk V, dimana :

Diameter puli kecil dan besar

: 74,4 mm dan 101,5 mm.

Jarak sumbu poros

: 345 mm.

Panjang keliling sabuk

: 1473 mm.

DAFTAR PUSTAKA

[1]Wiryosumarto, Harsono, Teknologi

Pengelasan Logam, Pradnya Paramita,

Jakarta, 2000.

[2]Sularso, Dasar Perencanaan dan

Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya

Paramita, Jakarta, 1983.

[3]Joseph E. Shigley & Larry D. Mitchell,

Terjemahan Gandhi Harahap M. Eng,

Perencanaan Teknik mesin, Edisis

keempat, Erlangga, Jakarta, 1986.

[4]Aboejoewono, A, Pengelolaan Sampah

menuju ke sanitasi lingkungan dan

permasalahannya, Sarana Perkasa,

Jakarta, 1985.

[5]Shigley, Joseph E, Larry D Mitchell dan

Gandhi Harahap., Perencanaan Teknik

Mesin, Edisi keempat., Penerbit Erlangga,

Jakarta, 1984.

[6]www.efundan.com