25

BAB III

METODE PERANCANGAN MESIN

3.1 Prototype Mesin Pencetak Mulsa Berbahan Pelepah Pisang

Pada pertanian, pemulsaan pada saat ini menggunakan mulsa berbahan

plastik yang tidak mudah terurai. Mesin pencetak mulsa ini memberikan solusi

bagi petani saat ini dimana dapat mencetak mulsa yang biodegradable yang

mudah terurai. Sehingga dalam pertanian mulsa tidak lagi menggunakan bahan

yang sangat tidak efektif. Ide ini adalah pendekatan analisa kebutuhan

masyarakat terutama petani didefinisikan dengan suatu uraian :

“Prototype Mesin Pencetak Kertas Mulsa Dengan Bahan Baku

Pelepah Pisang “

Sedangkan batasan rancangan sebagai persyarat pengguna ditetapkan

sebagai berikut :

- Mesin dapat dioperasikan dengan mudah

- Dari segi ekonomi murah dan terjangkau

- Dimensi proposional

- Mudah dalam perawatan

- Aman

- Ketebalan untuk produksi mulsa dapat diatur sesuai dengan

keinginan pengguna

- Harga bersaing dengan produk sebelumnya

26

3.2 Fungsi Prototype Mesin Pencetak Mulsa Berbahan Pelepah Pisang

Mesin pencetak kertas mulsa ini berfungsi untuk memproduksi kertas

mulsa dengan ketebalan yang sesuai dengan keinginan pengguna. Selain itu

mesin ini memproduksi kertas mulsa dengan bahan yang mudah didapat.

Dengan memanfaatkan limbah dari petani.

3.3 Blok Fungsi

Pada blok fungsi ini dapat dideskripsikan sebagai aliraan energi, aliran

material dan aliran informasi, yang digambarkan sebagai blok fungsi dengan

aliran masuk dan aliran keluar. Jenis energi dapat berupa energi mekanik, listrik

atau termal. Ketika energi tersebut dapat dialirkan maka dapat disimpan,

ditransformasi, dialihkan dan lain-lain.

Gambar 3.1. Blok Fungsi

27

3.3.1 Diagram Blok Perancangan Alat

Pada diagram ini akan menjelaskan secara umum komponen

yang terdapat pada mesin pencetak kertas mulsa.

Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Alat

3.4 Diagram Alir Perancangan Prototype Mesin Pencetak Mulsa

Diagram alir perancangan merupakan suatu proses kelanjutan dari

diagram alir konsep diatas. Diagram alir perancangan ini menyangkut proses

perancangan part hingga gambar detail akhir.

3.4.1 Komponen Prototype Mesin Pencetak Mulsa

Dalam perancangan ini nantinya akan ditentukan dimensi dari

berbagai part yang nantinya dijadikan satu (assembly). Adapun part-part

tersebut adalah :

28

1. Frame

Pembuatan frame ini berguna sebagai dudukan, dan part-part

lainnya. Dalam penentuan dimensinya, frame dipengaruhi oleh putaran,

getaran, dan beban yang akan di topangnya.

2. Poros

Poros merupakan tempat dimana beban yang diterima dari

tabung saat berbutar, sehingga perhitungan poros ditentukan memiliki

kemampuan dalam mengatasi ketahanan terhadap kelelahan ( fatique ).

3. Roll

Roll merupakan komponen dimana akan sangat berbengaruh

untuk proses produksinya kertas mulsa, roll akan menentukan ketebalan

dari benda kerja dimana roll akan menarik dan menekan secara

bersamaan benda kerja yang berada diantaranya.

4. Pully

Perancangan pully ini dilakukan guna mencari putaran dan

dimensi yang telah diinginkan, pully mempunyai peranan penting untuk

mengatur kecepatan putaran roll agar bisa stabil seperti yang telah

diinginkan.

29

5. Motor

Perhitungan motor ini untuk menentukan kecepatan putaran

awal cetakan, dimana dalam pemilihan motor memiliki peranan penting

untuk menentukan kinerja dari mesin produksi kertas mulsa.

6. V-Belt

Untuk mendapatkan V-belt yang sesuai dengan ukuran pully

yang telah ditentukan, maka dilakukan perhitungan untuk mencari

ketahanan dan dimensi yang cocok sesuai dengan perhitungan pully.

7. Bearing

Pemilihan bearing haruslah sesuai dengan kekuatan, ketahanan

dan dimensi yang sama seperti perhitungan poros. Dimana bearing

haruslah mampu menompang dan menahan poros saat berputar.

8. Hoper

Pada perancangan mesin ini dibutuhkan hoper dimana untuk

jalur masuknya bahan atau pulp pelepah pisang. Hoper berguna sebagai

wadah pulp saat akan melakukan proses pengepressan dengan roll.

9. Transmisi

Sistem transmisi pada mesin menggunakan puli dan v-belt. V-

belt menghubungkan antara motor bensin dengan mesin produksi kertas

mulsa. Fungsi puli yaitu mentransfer putaran dari poros motor ke poros

mesin produksi kertas mulsa.

30

3.5 Prinsip Solusi

Langkah selajutnya adalah pencarian prinsip solusi untuk sub-fungsi

metode yang digunakan adalah metode kombinasi yaitu dengan

mengkombinasiakan semua solusi yang ada dalam bentuk matriks. Adapun

prinsip solusi sebagaimana terlihat pada tabel 3.1

Bustami Ibrahim, Hary Sukma Pradinata (2015).

Tabel 3.1. Matrik Solusi

No. Prinsip Solusi dan Sub Fungsi

1

2

3

A. Jenis – Jenis Hoper

B. Energi

Penggerak

C. Penerus dan

Pereduksi Daya

D. Bentuk - Bentuk Frame

E. Jenis – Jenis roll

31

3.6 Mengkombinasikan Dan Menetapkan Prinsip Kerja Yang Cocok

Penentuan kombinasi ditujunjukan dengan tabel pemilihan variasi

struktur fungsi untuk mesin pencetak mulsa, pada tabel dibawah ini terdapat

pemilihan dari sub – fungsi sehingga menjadi prinsip solusi secara keseluruhan

yang memungkinkan untuk diwujudkan dengan memilih kriteria pemilihan

dengan benar. Dari tabel dibawah, didapatkan alternative solusi perancangan

mesin pencetak kertas mulsa sebagai berikut :

KONSEP 1 = A1 + B2 + C1 + D2 + E1

KONSEP 2 = A3 + B3 + C3 + D3 + E1

KONSEP 3 = A1 + B1 + C1 + D1 + E1

3.6.1 Pengembangan konsep produk pertama

Skets dari konsep mesin pencetak mulsa tipe roll dapat dilihat

dari gambar berikut :

Gambar 3.3. Skets konsep produk pertama

32

Keterangan :

Konsep ini mempunyai sistem transmisi berupa rantai manik.

Bila motor bensin dihidupkan, maka akan berputar kemudian gerak

putar dari motor ditransmisikan ke puli 1, kemudian dari puli 1

ditransmisikan dengan menggunakan v-belt ke puli 2 yang terletak pada

reducer (gear box) 1/40 bertujuan untuk memperkecil putaran yang

dihasilkan oleh motor bensin. Putaran yang dihasilkan oleh reducer

kemudian di transmisikan kembali dari gear 3 ke gear 4 dengan

menggerakkan poros. Dengan dihubungkan dengan v-belt gear 4

menggerakan media kerja alat.

3.6.2 Pengembangan konsep produk kedua

Skets dari konsep mesin pencetak mulsa tipe roll dapat dilihat

dari gambar berikut :

Gambar 3.4. Skets konsep produk kedua

33

Keterangan :

Konsep ini mempunyai sistem transmisi berupa puli. Bila motor

bensin dihidupkan, maka akan berputar kemudian gerak putar dari

motor ditransmisikan ke puli 1, kemudian dari puli 1 ditransmisikan

dengan menggunakan v-belt ke puli 2 yang terletak pada reducer (gear

box) 1/40 bertujuan untuk memperkecil putaran yang dihasilkan oleh

motor bensin. Putaran yang dihasilkan oleh reducer kemudian di

transmisikan kembali dari puli 3 ke puli 4 dengan menggerakkan poros.

Dengan dihubungkan dengan v-belt puli 4 menggerakan media kerja

alat.

3.6.3 Pengembangan konsep produk ketiga

Skets dari konsep mesin pencetak mulsa tipe roll dapat dilihat

dari gambar berikut :

Gambar 3.5. Skets konsep produk ketiga

34

Keterangan :

Konsep ini mempunyai sistem transmisi berupa rantai manik.

Bila motor listrik dihidupkan, maka akan berputar kemudian gerak putar

dari motor ditransmisikan ke puli 1, kemudian dari puli 1 ditransmisikan

dengan menggunakan v-belt ke puli 2 yang terletak pada reducer (gear

box) 1/40 bertujuan untuk memperkecil putaran yang dihasilkan oleh

motor bensin. Putaran yang dihasilkan oleh reducer kemudian di

transmisikan kembali dari puli 3 ke gear 4 dengan menggerakkan poros.

Dengan dihubungkan pada rantai manik menggerakan media kerja alat.

Maka alternatif yang sesuai dengan mesin produksi kertas mulsa

adalah KONSEP 2.

3.7 Pemilihan Model Rancangan Mesin

Pemilihan model ini bertujuan untuk mendapatkan desain rancangan

yang sesuai untuk kebutuhan yang diperlukan. Dengan memilih model desain

ini dapat menentukan efesiensi dari kerja mesin, sehingga mesin dapat bekerja

dengan baik. Penilaian ini untuk menunjukkan kelebihan dan kekurangan

desain sebelumnya, sudah di tentukan bahwa desain varian kedua lah yang

sesuai dengan kriteria.

35

Kriteria-kriteria pemilihan yang perlu diperhatikan adalah:

• Maintenance, dimaksudkan mesin dapat dibongkar-pasang dengan

lebih mudah, baik saat penggantian bagian mesin yang rusak ataupun

penyetelan pada bagian mesin. Efesiensi waktu dapat lebih baik karena

bongkar-pasang dapat dilakukan lebih singkat.

• Ekonomis, nilai jual mesin dapat ditekan dengan tidak mengurangi

kekuatan mesin dan mesin masih dapat beroperasi dengan baik.

Tabel 3.2. Pemilihan Desain Mesin

Kriteria Bobot Mekanisme Alat

Rangka Transmisi

Rank Rank Modifikasi 30% 3 Baik 3 Baik Maintenance 35% 3 Baik 3 Baik Ekonomis 35% 2 Sedang 3 Baik Total 100%

Keterangan penilaian keseluruhan mesin :

• Baik = 3

• Sedang = 2

• Buruk = 1

Dari keterangan diatas maka di pilihlah konsep desain nomor 2 sesuai

kebutuhan masyarakat untuk membantu produksi kertas mulsa biodegradable.

36

3.8 Spesifikasi Perancangan Mesin Pencetak Mulsa

Proses perancangan merupakan urutan langkah pengerjaan dari

perencanaan sampai menjadi desain yang dikehendaki sesuai dengan ukuran

yang telah direncanakan. Di dalam perancangan harus memperhatikan efesiensi

waktu, kemudahan pengerjaan dan faktor perakitan, proses pengerjaan ini

berfungsi sebagai petunjuk bagi operator membuat suatu komponen.

1. Rangka

Pembuatan frame ini berguna sebagai dudukan / penyangga dan

part-part lainnya. Dalam penentuan dimensinya, frame dipengaruhi oleh

getaran, dan beban yang akan di tompangnya.

Jumlah : 1

Bahan : Baja Siku L (JIS G 3101)

Ukuran : 40 mm x 40 mm x 3 mm

2. Poros

Poros merupakan tempat dimana beban yang diterima dari roll

saat berputar, sehingga perhitungan poros ditentukan memiliki

kemampuan dalam mengatasi ketahanan terhadap kelelahan (fatique).

Jumlah : 3

Bahan : S45C

Ukuran : Panjang 400 mm, φ 25 mm ( 2 )

Panjang 450 mm, φ 25 mm

37

3. Pulley

Perencanaan pully ini dilakukan guna mencari putaran dan

dimensi yang telah diinginkan, pully mempunyai peranan penting untuk

mengatur kecepatan putaran roll agar bisa stabil seperti yang

direncanakan.

Jumlah : 6

Bahan : AISI 1010

Ukuran : Pully Motor φ 70 mm

Pully Gearbox φ 70 mm, φ 60 mm

Pully Penerus φ 300 mm, φ 80

mm, φ 300 mm

4. Roll

Jumlah : 2

Ukuran : Roll Atas : φ luar 105 mm, φ 20

mm, Tebal 5 mm, Panjang 205

mm

Roll Bawah : φ luar 105 mm, φ

20 mm, Tebal 5 mm, Panjang

215 mm

38

5. Bearing

Pemilihan bearing haruslah sesuai dengan kekuatan, ketahanan

dan dimensi yang sama seperti perhitungan poros. Dimana bearing

haruslah mampu menompang dan menahan poros saat berputar.

3.9 Mekanisme Kerja Prototype Mesin Pencetak Mulsa

Gambar 3.6. Prototype Mesin Pencetak Mulsa

Mesin pencetak kertas ini mempunyai sistem transmisi berupa puli. Bila

motor bensin dihidupkan, maka akan berputar kemudian gerak putar dari motor

ditransmisikan ke puli 1, kemudian dari puli 1 ditransmisikan dengan

menggunakan v-belt ke puli 2 yang terletak pada reducer (gear box) 1/40

bertujuan untuk memperkecil putaran yang dihasilkan oleh motor bensin.

Putaran yang dihasilkan oleh reducer kemudian di transmisikan kembali dari

39

puli 3 ke puli 4 dengan menggerakkan poros. Dengan dihubungkan dengan v-

belt puli 4 menggerakan media kerja alat.

3.10 Metode Prony Brake

Prony brake merupakan suatu alat uji dtorsi dan daya, dimana prinsip

kerjanya torsi atau daya yang akan digunakan untuk memutar suatu rol uji

tersebut berbutar dengan kecepatan sudut dan percepatan sudut tertentu.

Sehingga torsi dapat ditentukan dari perkalian momen inersia massa yang

dimiliki oleh rol uji dengan percepatan sudut, sedangkan daya dapat diketahui

dengan mengalikan torsi dengan kecepatan sudut yang terjadi.

Adapun prinsip kerja dari prony brake adalah pengereman pada poros

output mesin. Torsi yang bekerja pada rem prony adalah hasil kali besar gaya

yang dipakai untuk menekan panjang lengan dari poros mesin sampai ketempat

gaya bekerja.

Gambar 3.7. Prony Brake (http://www.google.com/gambar/prony-brake,2017)