Upload
anon224253624
View
512
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini sering kita melihat bahwa perkembangan teknologi sudah sangatlah pesat.
Dalam keaadaan seperti itu banyak orang untuk membeli alat agar menaikkan jumlah produk
dalam usahanya, akan tetapi bagi sebagian orang lebih cenderung untuk membuat alat sendiri
disamping harganya lebih murah juga sebagai usaha meningkatkan jumlah produknya. Seperti
contoh pada teknologi tepat guna, yang didesain dari menggunakan alat sederhana menjadi alat
yang berteknologi untuk mempermudah manusia dalam meningkatkan hasil produknya agar
lebih efektif dan effisien. Oleh karenanya kita dituntut untuk mendesain baru dan memodifikasi
pada alat yang sudah ada sebelumnnya guna menutupi kekurangan sehingga alat tersebut akan
lebih canggih.
Dengan adanya permasalahan diatas dan bersamaan dengan meningkatnya jumlah
penduduk yang semakin meningkat otomatis membuat kebutuhan manusia juga akan bertambah
pula, sehingga membuat UKM untuk berpikir ulang agar biaya pemasukkan lebih besar
dibandingkan dengan biaya pengeluaran. Di antara UKM ataupun pedagang banyak sekali
orang yang berjualan es pada musim panas, rata-rata orang berjualan es campur maupun es buah
dll kurang lebih dapat menghasilkan 100 porsi es per hari. Saya telah survey diberbagai tempat
untuk mencari data tentang penjual es serut di wilayah Surabaya di antaranya didaerah jl.ngagel
rejo. Toko es tersebut bertempat tinggal dekat dipertigaan ngagel yang nama tokonya adalah
Miroso. Penjual es tersebut cukup ramai karena sangat strategis karena berdekatan dengan jalan
utama di daerah ngagel maka tak heran toko tersebut begitu ramai dan memiliki pelanggan setia
penjual tersebut memiliki alat serut es yang masih manual. saya melihat bahwa di dalam
melayani para pembeli, penjual es masih belum bisa melayani permintaan yang cukup banyak
dengan waktu yang cepat. Misalnya ketika pembeli membutuhkan 10 porsi maka penjual pun
harus menyerut es yang sudah di potong sebanyak sepuluh kali.
1
Gambar. 1 & 2 alat serut es dan bagian pengait es
Tahapan dalam penyerutan es dimulai dari es balok yang dipotong-potong kotak sekitar
17 cm x 7 cm x 5 cm atau menyesuaiakan tempat alat serutan es tersebut. Yang kemudian balok
es yang telah di potong sesuai dengan ukuran tersebut dikaikan lalu di putar hingga
mengahsilkan serutan es. Oleh karena itu perlu adanya perancangan ulang agar dapat
mengurangi tenaga kerja manusia dan menghasilkan serutan es dengan waktu yang cepat
sehingga membantu para pedagang es untuk melayani pemesanan yang banyak.
1.2 Rumusan Masalah
Mendesain bentuk alat dan membuat alat pengahncur es agar kapasitas produksi lebih
banyak dengan waktu yang lebih cepat. Yang tentunya akan mempermudah penjual dapat
melayani permintaan para membeli dalam jumlah yang cukup banyak. Sesuai dengan latar
belakang di atas dapat disebutkan rumusan permasalahanya yaitu:
1. Bagaimana bentuk rancangan mesin penghancur es?
2. Bagaimana pola pisau pada rancanagan mesin pengahancur es?
3. Berapa waktu yang diperlukan dalam menghancurkan es?
1.3 Batasan Masalah
Dalam perancangan alat serut es memiliki batasan-batasan masalah yang penelitian
terfokus pada hal tertentu, berikut batasan-batasannya:
2
1. Mesin ini digunakan untuk mempercepat penghancuran es
2. Hasil dari penghancuran es tidak sekecil serutan.
3. Pengahancuran es memperbanyak kapasitas produksi.
1.4 Tujuan
Beberapa tujuan dalam pembuatan merancang alat desain penghancur es, sebagai
berikut:
a) Memenuhi mata kuliah teknik merancang pada jurusan Teknik Mesin UNESA.
b) Mahasiswa dapat merancang alat dengan perhitungan yang benar sesuai dasar-dasar
elemen mesin.
c) Perancangan alat mesin serut es digunakan agar mampu melayani para pembeli
dengan permintaan yang banyak dengan waktu yang cukup cepat.
d) Mengubah alat serut es yang manual menjadi tenaga motor.
1.5 Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari hasil penelitian pembuatan merancang es serut .
1. Bagi Masyarakat,
Dapat memproduksi es serut secara cepat tanpa menggunakan tenaga manusia
sehingga membantu UKM ataupun bedagang makanan es.
Mempercepat dalam melayani pemesanan yang cukup banyak.
2. Bagi penulis,
memiliki pengetahuan tentang perhitungan dasar - dasar elemen mesin yang
dapat membantu proses perancangan alat secara baik dan benar.
Sebagai salah pelatihan dalam mengembangan inovasi pada alat lain seseuai
dengan kebutuhan di masa mendatang.
3. Bagi jurusan, sebagai bahan tambahan bacaan refrensi dalam perpustakaan.
3
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Es / Ice
Es adalah air yang membeku atau zat cair yang solid/ berbentuk padat. Pembekuan ini
terjadi bila air didinginkan di bawah 0 °C(273.15 K, 32 °F) pada tekanan atmosfer standard. Es
dapat terbentuk pada suhu yang lebih tinggi dengan tekanan yang lebih tinggi juga, dan air akan
tetap sebagai cairan atau gas sampai -30 °C pada tekanan yang lebih rendah. Es hanya
mempunyai perubahan Fisika. Perubahan fisika adalah perubahan pada zat yang tidak
menghasilkan zat jenis baru. Contohnya beras yang ditumbuk menjadi tepung. Beras yang
ditumbuk menjadi tepung, hanya menunjukkan bentuk dan ukuran yang berubah, tetapi sifat
molekul zat pada beras dan tepung tetap sama.
Peristiwa perubahan wujud zat, antara lain : menguap, mengembun, mencair, membeku,
menyublim, mengkristal merupakan perubahan fisika.
Terdapat beberapa ciri- ciri pada perubahan fisika, yaitu:
1. tidak terbentuk zat jenis baru,
2. zat yang berubah dapat kembali ke bentuk semula,
3. hanya diikuti perubahan sifat fisika saja.
Perubahan fisika yang lainnya adalah perubahan bentuk, perubahan ukuran, dan
perubahan warna.Sehingga es dapat berubah bentuk menjadi mencair. Perubahan tersebut di
karenakan es memilki titik leleh. Titik leleh adalah temperatur dimana suatu zat mencair atau
perubahan dari padatke bentuk cair. Zat murni pada kondisi standar tekanan (biasanya 1 atm)
memiliki titik lebur yang pasti. Titik lebur es adalah 0OC atau 32OC.di bawah tekanan atmosfer
standar padatan kristalin murni yang berbeda, masing–masing akan meleleh pada suhu tertentu
dan berbeda pula sehingga titik leleh merupakan karakteristik dari suatu zat dan dapat
digunakan untuk mengidentifikasi hal tersebut. Ketika panas diberikan secara terus menerus
dalam jumlah yang cukup padat maka suhu akan naik terus sampai mencapai titik dimana
terjadi pencairan. Pada titik tersebut suhu akan naik dan akan berhenti dan tidak akan terjadi
4
lagi perubahan sampai semua zat tersebut diubah menjadi cair. Jika panas masih diterapkan saat
pencairan selesai, suhu akan mulai naik lagi (Feistel dan Wagner,2006).
Menurut Junianto (2003), kecepatan es mencair atau melebur dipengaruhi oleh beberapa
faktor, yaitu:
1. Volume kotak atau wadah yang digunakan;
2. Bahan atau material wadah;
3. Penggunaan isolasi dan jenis bahan isolasi; dan
4. Suhu lingkungan diluar wadah atau kotak pendinginan.
5. Memperluas permukaan.
Es yang terbuat dari es murni akan cepat mencair sedangkan es yang terbuat dari air
yang tidak bersih pada saat mencair akan mempengaruhi hasil perikanan sehingga tidak
maksimal dalam mempertahankan kesegarannya. Es yang mencair secara tidak langsung akan
menghilangkan bakteri yang ada pada hasil perikanan. Jika es yang terbuat dari air yang tidak
bersih dan mengandung bakteri psikrofil maka hasil perikanan tersebut akan cepat rusak akibat
pengaruh bakteri tersebut. Es yang baik adalah es yang terbuat dari air yang telah mengalami
klorinasi atau perlakuan lainnya yang berguna untuk mengurangi bakteri di
dalamnya. Kecepatan es mencair dapat dihindari dengan menambahkan garam, karena garam
dapat menurunkan titik beku. Dengan demikian es yang terbuat dari bahan bersalinitas tinggi
akan memiliki suhu yang lebih stabil dan lebih rendah dibandingkan dengan air murni
(Junianto, 2003).
2.2 Alat Serut Es
Sebelum adanya mesin serut yang modern ataupun mesin serut es manual, pada awalnya
alat serut es berbentuk sangat sederhana, yakni berupa papan kayu yang kira-kira berukuran
panjang 40cm dan lebarnya 10cm, kemudian di tengah papan tersebut terdapat mata pisau yang
diletakkan secara horizontal dengan keadaan mata pisau menghadap keatas dengan kemiringan
90 derajat, dengan tujuan ketika es dijalankan secara berlawanan maka akan menimbulkan
gesekan secara kasar dan menghasilkan buliran-buliran es kecil. Kemudian untuk membantu
kinerja papan serut es ini maka alat khusus yang berfungsi sebagai pengait agar saat menyerut
5
es tidak terkena tangan dan juga agar tidak licin saat diserut. Alat ini biasanya berupa papan
kayu yang lebih kecil, seukuran kayu yang dapat di pegang oleh tangan antara panjang 10cm
dan lebar 5cm. Adapun yang tidak kalah pentingnya dibawah kayu ini terdapat benda-benda
tajam seperti paku, baut ataupun kawat dengan tujuan untuk pengait antara kayu dengan balok
es. Memang alat itu masih manual dan sangat sederhana.
Pada perkembangan selanjutnya terjadilah sedikit perubahan, yang awalnya kontak mata
pisau dengan tangan hanya di pisah dengan kayu pengait, kemudian timbulah alat yang lebih
mudah dalam penggunaannya yakni mesin serut es manual hanya dengan meletakkan balokan
es di tengah mata pisau dan kemudian putar tuas untuk menghasilkan putaran yang
menghasilkan gesekan antara es dengan mata pisau, pada proses ini terjadi penyederhaan yang
menyebabkan kinerja pembuatan es lebih cepat dan tidak berbahaya sobat. Tinggal masukkan
balokan es kedalam mesin sertu es manual kemudian putar tuas dan jadilah serutan-serutan es.
2.3 Elemen-Elemen pada Perancanagan Mesin Penghancur Es
\Pada perancangan mesin penghancur es juga ini juga harus memperhatikan kekuatan
bahan, safety factor, dan ketahanan dari berbagai komponen tersebut. Elemen mesin tersebut
adalah motor elektrik, poros, puli, bantalan duduk, mur dan baut.
2.3.1 Rangka Mesin
Rangka mesin merupakan hal paling pokok dalam sebuah mesin. Tanpa sebuah rangka
mesin tidak akan dapat terbentuk. Mesin perajang tembakau ini menggunakan plat baja yang
disambung dengan las listrik.
2.3.2 Poros
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir setiap
mesin meneruskan tenaga bersama sama dengan putaran. Peranan utama dalam tranmisi seperti
itu di pegang oleh poros.
6
Menurut bentuk poros dapat digolongkan atas poros lurus umum, poros engkol sebagai
poros utama dari mesin torak, dll. Poros luwes untuk tranmisi daya kecil agar terdapat
kebebasan bagi perubahan arah, dan lain-lain.
Hal-hal penting dalam perencanaan poros sebagai berikut ini perlu di perhatikan :
a) Kekuatan poros
Suatu poros transmisi dapat mengalami suatu beban punter atau lentur atau
gabungan antara punter dan lentur seperti telah di utarakan diatas. Juga ada poros yang
mendapat beban tarik atau tekan seperti poros baling- baling kapal atau turbin.
Kelelahan, tumbukan atau pengaruh kosentrasi tegangan bila diameter poros di
perkecil (poros bertangga) atau bila poros mempunyai alur pasak, harus di perhatikan.
Sebuah poros harus di rencanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban- beban di
atas.
b) Kekakuanporos
Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan
atau defleksi puntiran terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan
suara. Karena itu, di samping kekuatan poros, kekakuanya juga harus di perhatikan dan
di sesuaikan dengan macam mesin yang akan di layani poros tersebut.
Perhitungan pada poros
Pada poros yang menderita beban punter dan beban lentur sekaligus, maka pada
permukaan poros akan terjadi tegangan geser karena momen punter dan tegangan lentur karena
momen lengkung, maka daya rencana poros dapat ditentukan dengan rumus:
Pd=f c P (kW )
Dimana
Pd = daya rencana (kW)
Fc = factor koreksi
P = daya nominal motor penggerak (kW)
7
Jika momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T (kg.mm) maka:
Pd=(T /1000 ) (2 πn1/60 )102
sehingga
T=9 ,74 x105Pd
n1
Bila momen rencana T (kg.mm)dibebankan pada suatu diameter poros d (mm), maka
tegangan geser (kg.mm2) yang terjadi adalah:
τ= T
( πd3 /16 )=5,1T
d3
Meskipun dalam perkiraan sementara ditetapkan bahwa beban hanya terdiri atas momen
punter saja, perlu ditinjau pula apakah ada kemungkinan pemakaian dengan beban lentur dimasa
mendatang. Jika memang diperkirakanakan terjadi pemakaian dengan beban lentur maka dapat
dipertimbangkan pemakaian factor Cb yang harganya antara 1,2-2,3.(jika tidak
diperkirakanakan terjadi pembebanan lentur maka Cb diambil = 1,0).
Dari persamaan diatas diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros
d=[5,1τa
K t CbT ]1/3
dimana :τ a=σ B /(sf 1 x sf 2 )
Perhitungan putaran kritis
Nc=52700d2
Il √ IW
Dimana :
W = berat beban yang berputar
L = jarakan antara bantalan
Poros berperan meneruskan daya bersama-sama dengan putaran. Pada umumnya poros
meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai, dengan demikian poros menerima beban
puntir dan lentur. Putaran poros biasa ditumpu oleh satu atau lebih bantalan untuk meredam
gesekan yang ditimbulkan. Sehingga dapat di simpulkan
8
a. Daya rencana
Pd=fc .P
Dengan : Pd = Daya rencana (HP)
fc = Faktor koreksi
P = Daya nominal output dari motor penggerak (HP)
T = 9,74.105
Pdn1
Dengan : T = Momen puntir (N.mm)
n1 = putaran motor penggerak (rpm)
b. Tegangan geser :
τ a=σ B( Sf 1+Sf 2 )
Maka diameter poros untuk beban puntir dan lentur :
ds≥{5,1
τa √(km . M )2+( Kt .T )2}1/3
Dengan : ds = Diameter poros (mm)
τa = Tegangan geser (kg/mm3)
km = Faktor korelasi
kt = Faktor koreksi
c. Tegangan geser maksimum :
τ max=(5,1/d s3 )√(k m . M )+( K t .T )2
9
2.3.3 Pasak
Jika momen rencana dar poros T, diameter poros ds, maka gaya tangensial F pada
permukaan poros adalah
a. Gaya tangensial pada permukaan poros (Sularso, 2002):
F =
T
(ds
2 ) maka:
F =
2. Tds
Keterangan:
F = Gaya tangensial pada permukaan poros (kg)
T = Momen puntir rencana (kg.mm)
ds = Diameter poros (mm)
b. Tegangan geser yang diijinkan (Sularso, 2002):
10
σka =
σ B
sf1. sf2
Keterangan:
σka = Tegangan geser yang diijinkan (kg/mm2)
σ B = Kekuatan tarik bahan (kg/mm2)
sf1. sf2 = Faktor keamanan
Harga sf1umumnya diambil 6 dan harga ini akan berubah tergantung dari pembebanan
dan tumbukannya, seperti harga sf2 antara 1-1,5 jika pembebanan dikenakan secara perlahan,
antara 1,5-3 jika dikenakan tumbukan ringan, antara 2-5 jika dikenakan secara tiba-tiba dengan
tumbukan berat (Sularso, 2002).
c. Panjang pasak dari tegangang geser yang ditimbulkan (Sularso, 2002):
l ≥
Fb .σka
Keterangan:
σ ka = Tegangan geser yang ditimbulkan (kg/mm2)
F = Gaya tangensial (kg)
b = Lebar alur pasak (mm)
l = Panjang alur pasak (mm)
11
d. Tekanan permukaan (Sularso, 2002):
P ≥
Fl .( t1 , t2 )
Keterangan:
P = Tekanan permukaan (kg/mm2)
F = Gaya tangensial (kg)
l = Panjang pasak (mm)
t1 , t2 = Kedalaman alur pasak (mm)
2.3.4 Puli dan V-belt
Puli dan V-belt merupakan salah satu elemen mesin yang berfungsi untuk
mentransmisikan daya seperti halnya sproket rantai dan roda gigi. Bentuk puli adalah bulat
dengan ketebalan tertentu, di tengah-tengah puli terdapat lubang poros. Puli pada umumnya
dibuat dari besi cor kelabu FC 20 atau FC 30, dan ada pula yang terbuat dari baja
12
Gambar 3. puli
Keuntungan jika menggunakan puli :
1. Bidang kontak sabuk-puli luas, tegangan puli biasanya lebih kecil sehingga
lebar puli bisa dikurangi.
2. Tidak menimbulkan suara yang bising dan lebih tenang.
Pemilihan puli belt sebagai elemen transmisi didasarkan atas pertimbangan-
pertimbangan sebagai berikut :
Dibandingkan roda gigi atau rantai, penggunaan sabuk lebih halus, tidak bersuara,
sehingga akan mengurangi kebisingan.
Kecepatan putar pada transmisi sabuk lebih tinggi jika dibandingkan dengan belt.
Karena sifat penggunaan belt yang dapat selip, maka jika terjadi kemacetan atau
gangguan pada salah satu elemen tidak akan menyebabkan kerusakan pada elemen
lain.
V-Belt (Transmisi Sabuk-V)
V-belt atau yang biasa disebut sabuk-V terbuat dari karet dengan inti tenunan tetoron
atau semacamnya dan mempunyai penampang trapesium. Sabuk-V dibelitkan di sekeliling alur
puli yang membentuk V pula. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami
lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan
bertambah karena pengaruh bentuk baji yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar
13
pada tegangan yang relative rendah, hal ini merupakan salah satu keunggulan sabuk-V
dibandingkan dengan sabuk rata. Sabuk-V memiliki konstruksi yang hanya dapat
menghubungkan poros-poros yang sejajar dengan arah putaran yang sama dibandingkan dengan
transmisi roda gigi atau rantai, sabuk-V bekerja lebih halus dan tidak bersuara (Sularso &
Kiyokatsu S., 2004:163).
Konstruksi dan Ukuran Panjang Sabuk V
Gambar 4. Konstruksi dan panjang sabuk-V
(Sularso, 1994: 164)
a. Gaya Efektif
FN = T(D/2)
b. Menghitung kecepatan keliling puli
Untuk mengetahui besarnya kecepatan keliling pully dapat digunakan rumus
sebagaiberikut:
v= π . D .n1000.60
Dimana:
V = kecepatankelilingpully (m/s)
14
n = Putaran Motor (rpm)
D = Diameter Pully (mm)
c. Gaya Pelengkung pada Poros Transmisi Sabuk V
FB=1.5 . TD /2
Dimana:
FB= gaya pelengkung (N)
T = Torsi (lb-in)
D = Diameter (in)
d. Mencari gaya berat pully
W = ρ . V. g
V= π4
( Dout2 −D¿
2 ) .B
Dimana:
W = Gaya beratpully (N)
ρ = masa jenis bahan pully (Kg/m3)
v = Volume pully (m3)
B = Lebarpully
e. Perbandingan transmisi
n1
n2
=d2
d1
Dengan : n1 = putaran poros pertama (rpm)
n2 = Putaran poros kedua (rpm)
d1 = diameter puli penggerak (mm)
d2 = diameter puli yang digerakan (mm)
15
f. Kecepatan sabuk
v= π . d .n60 .1000 (m/s)
Dengan : V = kecepatan sabuk (m/s)
d = diameter puli motor (mm)
n = putaran motor listrik (rpm)
g. Panjang sabuk
L = 2.C +
π2 (dp + Dp) +
14 .C (Dp - dp)
2
Dengan : L = panjang sabuk (mm)
C = jarak sumbu poros (mm)
D1 = diameter puli penggerak (mm)
D2 = diameter puli poros (mm)
2.3.5 Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau
gerak bolak-balik dapat bekerja dengan aman, halus dan panjang umur. Bantalan harus kokoh
untuk memungkinkan poros atau elemen mesin lainnya dapat bekerja dengan baik.
Rumus perhitungan bantalan gelinding antara lain (Sularso, 2004) :
a. Beban ekuivalen dinamis
P = x.v. Fr + Fa.Y
Dengan : x = 0,56
v = 1
y = 1,45
16
Fr = beban radial
Fa = beban aksial
b. Faktor kecepatan
fn=[33 , 3n ]
1/3
c. Faktor umur
fh=fnCP
d. Umur bantalan
LK = 500 fh3
2.3.6 Mur dan Baut
Mur dan baut merupakan alat pengikat yang sangat penting dalam suatu rangkaian
mesin. Jenis mur dan baut beraneka ragam, sehingga penggunaannya disesuaikan dengan
kebutuhan. Pemilihan mur dan baut sebagai pengikat harus dilakukan dengan teliti untuk
mendapatkan ukuran yang sesuai dengan beban yang diterimanya sebagai usaha untuk
mencegah kecelakaan dan kerusakan pada mesin.
mur dan baut digunakan untuk mengikat beberapa komponen, antara lain :
1. Pengikat pada bantalan
2. Pengikat pada dudukan motor listrik
3. Pengikat pada puli
17
Gambar 5. Macam-macam Mur dan Baut.
(Sularso, 1994 : 293-295)
18
Tabel. 1 data baut dan mur metrik
Untuk menentukan jenis dan ukuran mur dan baut, harus memperhatikan berbagai faktor
seperti sifat gaya yang bekerja pada baut, cara kerja mesin, kekuatan bahan, dan lain
sebagainya. Adapun gaya-gaya yang bekerja pada baut dapat berupa :
1. Beban statis aksial murn
2. Beban aksial bersama beban punter
3. Beban geser
19
2.3.7 Motor Elektrik
Motor elektrik adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai tenaga penggerak yang
disesuaikan dengan kebutuhan daya mesin dengan menggunakan energi listrik. Jika n1 (rpm)
adalah putaran dari poros motor listrik dan T (kg.mm) adalah torsi pada poros motor listrik,
maka besarnya daya P (kW) yang diperlukan untuk menggerakkan sistem adalah (Sularso,
2004) : P= T
9 ,74×105n1
(Sularso, 1997)
Dimana : P = Daya motor listrik (kW)
T = Torsi (kg.mm)
Gambar 6.Motor elektrik
2.3.8 Pengelasan
Mengelas adalah cara mendapatkan sambungan tetap yang menggunakan pengaruh
panas. Pada saat penyambungan, bagian yang saling disambungkan dan bahan tambah yang
diperlukan bersama-sama melebur. Sedangkan, berdasarkan definisi dari Deutche Indusrtries
Normen (DIN), las adalah ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang
dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair.
20
Kelebihan dan kekurangan sambungan las bila dibandingkan dengan sambungan keling
sebagai berikut;
Untuk sambungan las lebih ringan sekitar 50%
Kekuatan sambungan las dapat mencapai 70% ± 100% dari kekuatan tarik logam
induk, sedangkan sambungan keeling hanya mencapai 60% ± 80% dari kekuatan
tarik plat yang disambung
Proses kerja las sederhana, waktu lebih cepat dan ongkos lebih murah.
Sedangkan kekurangan yang tersambung las disbanding sambungan keeling adalah
sebagai berikut;
Bagian yang tersambung akan mengalami perubahan sifat seperti menjadi lembek
ataupun sebaliknya
Sering terjadinya tegang sisa atau deteksi.
Kualitas las sangat dipengaruhi oleh kemampuan juru las.
Perhitungan kekuatan las seperti pada rumus di bawah ini (Zainul Achmad, 1999) :
Tegangan Total :
τ= F0,7 . A
×√1+[ 6 . Hl ]
2
Dengan : F = Gaya yang bekerja (N)
τ = Tegangan total (N/mm2
)
H = Tinggi plat (mm)
A = Luas penampang (A = 2.a.l )
a = Lebar pengelasan (mm)
l = Panjang las
21
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Metodologi Pelaksanaan
Di dalam pelaksanaan pembuatan alat dibutuhkan langkah-langkah untuk menyusun
sebuah alat tersebut, agar perencanaan maupun perhitungan terlaksana dengan baik. Berikut
skema dalam perencanaan alat penghancur es :
Bagan-bagan pelaksanaan alat
22
Mulai
Observasi / Survey Lapangan
Kajian Teori
Analisa dan PembahasanKonsep/ Perancangan Desain
Alat
Uji Coba Alat
Kesimpulann
Selesai
Identifikasi dan Merumuskan Masalah
Alat dan pemilihan bahan material
a) Survey / observasiMencari informasi, tentang sistem kerja alat es sederhana ataupun manual di lapangan sesuai dengan yang diamati. Memahami kelemahan / mencari spesifikasi sebagai perbandingan alat yang dibuat nanti.
b) Identifikasi masalahMengindenfikasi masalah-masalah sesuai dengan bukti gejala-gejala dilapangan selanjutnya merumuskan permasalahan tersebut dengan batasan-batasan tertentu.
c) Kajian PustakaDengan mencari refrensi buku-buku maupun dari browsing internet yang relevan sehingga membantu proses perencanaan alat untuk memecahkan rumusan masalah yang diangkat.
d) Konsep perencanaan alatMemodifikasi atau mengubah spesifikasi pada alat es sebelumnya yang menggunakan tenaga manusia menjadi tenaga motor yang tentunya akan memperbesar kapasitas produksi es.
e) Pemilihan alat dan bahanUntuk menunjang perencanaan alat secara efektif dan efisien dengan bahan yang kuat serta murah.
f) Uji cobaMenguji kinerja mesin sesuai perhitungan.jika mengalami kesalahan atau ketidakcocokan pada material dan alat penunjang maka perlu di analisis ulang serta didesain kembali.
g) Analisa ulang dan pembahasanMenganalisis ulang tentang desain mesin maupun pemilihan alat dan bahan sehingga hasil alat tersebut langsung di uji lalu tahap finishing.
h) KesimpulanInti pokok dari alat tersebut mulai dari kinerja hingga perubahan spesifaksi pada alat sebelumnya.
23
Bearing Bearing
Pulley
V-Belt
Pulley
Poros
3.2. Skema Kinerja Alat
3.3. Prinsip Kerja alat
Prinsip kerja alat ini menggunakan tenaga listrik yang digerakkan oleh motor. Motor tersebut memiliki poros kecil yang dipasang pulley agar dapat mereduksi putaran dari motor ke pulley lainnya. Untuk memutarkan pulley yang besar dibutuhkan sabuk V-belt. V-belt nantinya akan menghubungkan putaran pulley dari motor ke pulley besar. Selanjutnya, pada bagian pulley besar tersambung poros, dibagian tengah poros terdapat pisau sebagai alat penghancur es. Dibagian ujung-ujung poros juga terdapat bearing yang berfungsi sebagai bantalan atau dudukan poros supaya putaran pada poros tetap lancar. Disamping itu semua kerja alat itu ditutup dengan rangka/ chasing yang berfungsi sebagai penopang komponen-komponen yang telah tersusun.
24
Motor
Pisau
Rangka Mesin
BAB 4
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Mencari Kapasitas Mesin
Mencari kapasitas mesin = berat bahan yang dipotong
waktu yangdibutuhkankg/ jam
= 1 kg
37 detik x 3600 detik
jam
= 97 kg/jam
4.2 Gaya yang di Perlukan Memotong balok es
Asusmsi pada percobaan sederhana : untuk memotong balok es tidak hanya memberi beban pada pisau namun di beri gaya agar balok benar-benar terbelah atau pun menancap dibagian balok es tersebut.
Gaya berat pisau untuk memotong balok es = Massa pisau x gaya gravitasi
W = m x g
W = 3 kg x 10 m/s2
W = 30 N
25
Pisau yang diberi beban 3 kg
Berat balok es 1 kg
Gaya gravitasi 10 m/s2
Pada perencanaan di atas bahwa dengan pisau yang memiliki beban 3 kg dapat memotong es atau menancapkan pada bagian es.
Dengan begitu gaya yang dibutuhkan :
Pisau memiliki panjang 33 mm,lebar 3 mm, dan tebal 3 mm
A = 33 x 3 x 3 = 297 mm² t = W/A = 3 kg / 297 mm²= 0,010 Kg/ mm²
pisau potong tersebut memiliki dimensi 24 x 3 mm. 24 di asumsikan karena bentuk pisau yang sebagian hanya dapat mengenai bagian dari balok es dan memiliki mata buah pisau sebanyak 35 buah.
A = 35 x 24 x 3 = 2520 mm²F = t x A = 0,010 kg/ mm² x 3465 mm² = 25,5 Kg
Sehingga gaya yang dibutuhkan untuk menghancurkan es dengan dimensi pisau 24 x3 mm dengan banyaknya pisau berjumlah 35 buah, maka diperoleh 25,5 kg.
4.3 Kecepatan linear Sabuk V
Kecepatan linier sabuk (V) = 3,14. dp .n 160 x1000
= 3,14. (32 ) . (900 )
60 x1000=15,07 m /s
Sabuk yang digunakan sabuk V tipe B 2β = 40° makaβ = 20°tan 20° = x / 11, sehingga x = 4 mm b = 16,5 – (2 . x) = 16,5 – (2 x 4) = 8,5 mm Luas sabuk A = (b x t) + (X x t) = (8.5 . 11) + ( 4 . 11) = 137,5mm2
4.4 Panjang Sabuk V
Hasil pengukuran jarak sumbu poros antara kedua pulia dalah 292 mm
L = 2C + π/2 (dp + Dp) +1
4 c(DP−dp ) ²
=2.292+ π2
(32+83 )+ 14 x 292
(32−83 )2= 766.77 mm
26
Jarak sumbu poros (C) secarateoritis
C=b+√b ²−8(Dp−dp) ²
8
Di mana nilai b
b = 2L – π (Dp + dp)
= 2 (30,18) – 3,14 (1,3 + 3,2)
= 60,36 – 14,13
= 46,23 inchi
sehingga C adalah
C=b+√b2−8 ( Dp−dp )2
8
C=46,23+√¿¿¿
C= 11,5 inchi
C= 293 mm
Besar sudut kontak (θ)
θ = (180 - 2α ) π/180 rad*
sin a= r1−r 2c
sin a=88,9−127280,67
sin a=−0,136
a=−7,82 °
θ = (180 – 2x ( °− 82,7 )) π
180 rad
= 1,087 π rad ; 1 rad = 57,3°
sin 57,3° = 0,84
27
θ = 2,867
Tegangan pada sabuk (T)
T1 = Tegangan tarik
T2 = Tegangan kendor
2,3 log T1/T2 = µ . θ ; µ = 0,3
T1 = σ x b x t
σ =tegangan tarik sabuk
nilainya 0,4 – 0,5 [Kg / mm2]
factor keamanan (K) = 0,8
σ maks = 0,4 x 0,8 = 0,32 Kg / mm2
T1 = σ x b x t
= 0,32 x 8,5 x 11
= 29,92 Kg
2,3 log T1/T2 = 0,3 x 2,867
log T1/T2 = 0,8601 / 2,3
T1/T2 = 2,366
T2 = T1 / 2,362
T2 = 7,3 Kg
Daya yang ditransmisikan oleh sabuk V
Po=(T 1−T 2 ) .V
75
¿(29,92−7,3 ) .15,8
75
¿4,76 HP
28
Daya yang Digunakan untuk Memotong Es
P = M1ω1 = M2ω2
ω1 = ω2 = πn/30 rad/detik
n 1n 2
= DpDp
900 rpmn 2
=8332
n2 =346,9 rpm
P = M2 ω 2
n2 = 346,9 rpm = 16,33rps r = 83/32 inchi x 2,54 cm = 6.58 cm = 0,658 m
P = M2 ω 2
P = F .r .πn2/30
P = (25.5 Kg . 9,81 m/s²) . 0,658 m . 3,14.5.78 rps / 30 P = 99,5 watt P = 0,0995 kw ; 1 HP = 0,746 kw P = 0,074 HP
29
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari pelaksanaan kegiatan tersebut dapat diperoleh kesimpulan bahwa dalam pembuatan
alat/mesin penghancur es ini diperlukan perhitungan sistem perencanaan mesin, agar semua
komponen dapat bekerja secara maksimal sesuai dengan fungsinya. Simpulan dari pelaksanaan
kegiatan perhitngan ini dapat dijelaskan sebagai berikut :Mesin tersebut memiliki dimensi
1. Kapasitas dari penghancur es : 97 Kg/jam
2. Gaya yang dibutuhkan untuk menghancurkan es : 0,235 Kg/cm²
3. Kecepatan linier sabuk V = 13,03 m /s
4. Panjang keliling sabuk = 1243,11mm
5. Jarak sumbu poros = 280,67 mm
6. Besar sudut kontak = 2,867
7. Tegangan pada sabuk T1 = 29.,92 Kg dan T2 = 7,3 Kg
8. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk V = 4,76 HP
9. Daya yang Digunakan untuk menghancurkan es = 0,074 HP
Saran
Dalam perencanaan penghancur es masih banyak kendala-kendala yang di temui. Di
antaranya adalah kesalahan-kesalahan dalam perhitungan maka dari itu perlu dilakukan
30
penyempurnaan dalam perancangan mulai pemilihan bahan, bentuk alat, pisau penghancur, dan
perhitungan. Sehingga alat tersebut dapat dikembangkan lagi agar alat tersebut lebih canggih,
praktis dan tentunya lebih sesuai dengan apa yang dibutuhkan di kehidupan masyarakat mengenai
mesin penghancur es ini.
31
LAMPIRAN
32