Embed Size (px)
Citation preview
iv
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
MESIN PENCACAH RUMPUT UNTUK PAKAN SAPI
DENGAN METODE VDI 2221
HALAMAN JUDUL
Diajukan guna melengkapi salah satu syarat
dalam mencapai gelar Sarjana Strata Satu (S1)
Disusun Oleh :
Nama : Bernadus Nugraha Jati
NIM : 41311110034
Program Studi : Teknik Mesin
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI
UNIVERSITAS MERCUBUANA
JAKARTA
2013
v
vi
vii
ABSTRAK
Perancangan dan pembuatan mesin pencacah rumput
untuk pakan sapi dengan metode VDI 2221
Mesin adalah suatu alat yang dikonstruksikan sedemikian rupa, agar dapat
mengubah/meneruskan bentuk tenaga guna meringankan pekerjaan manusia.
Mesin pencacah rumput dirancang untuk bisa memudahkan peternak sapi dalam
mempersiapkan pakan untuk ternak. Para peternak di desa Ciakar, kecamatan
Panongan, kabupaten Tangerang, selama ini menggunakan alat manual untuk
mencacah rumput. Mesin pencacah rumput yang dirancang diharapkan
berkapasitas 40 kg/jam. Metode VDI 2221 dipilih dalam perancangan mesin ini
untuk dapat membantu perancang menghasilkan mesin yang baik yang sesuai
dengan fungsinya. Perancangan dilakukan dengan mengumpulkan data dari
lapangan maupun kehendak dari para peternak, selanjutnya mencari referensi dari
sumber-sumber yang bisa dipercaya.
Metode VDI 2221 memudahkan perancang dalam merumuskan dan
mengarahkan berbagai varian desain yang ada. Langkah kerja pada metode ini
terdiri dari 7 tahap yaitu penjabaran tugas, penentuan konsep rancangan,
menentukan fungsi dan strukturnya, mencari prinsip solusi dan strukturnya,
menguraikan solusi menjadi varian yang dapat direalisasikan, perancangan wujud,
dan perancangan rinci. Tahap terakhir dalam perancangan adalah melakukan
perhitungan untuk menentukan dimensi dan menentukan komponen mesin.
Perhitungan dimulai dari perhitungan beban, daya motor, dimensi puli, tipe sabuk,
dan dimensi poros. Dari perhitungan yang telah dilakukan bisa dituangkan dalam
gambar kerja yang bisa digunakan untuk pembuatan mesin.
Dari perhitungan yang dilakukan diperoleh hasil rancangan mesin dengan
dimensi 500x700x600 mm, kapaasitas muatan 60 batang, kapasitas produksi 44
kg/jam, panjang hasil cacahan 15 mm, daya motor 1,5 kW, putaran pisau 300 rpm,
jumlah pisau diam 1 biji, jumlah pisau putar 2 biji. Dari uji coba yang dilakukan
mesin tersebut masih memiliki beberapa kekurangan antara lain getaran mesin
masih terlalu besar dan mata potong pisau cepat tumpul. Maka dari itu perlu
dilakukan perbaikan untuk mengatasi kekurangan tersebut.
Kata kunci : Mesin pencacah rumput, perancangan, metode VDI 2221
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Tuhan YME, yang telah melimpahkan rahmat dan
berkat-Nya, sehingga saya dapat menyelesaikan karya tulis yang berjudul
“Perancangan Dan Pembuatan Mesin Pencacah Rumput Untuk Pakan Sapi
Dengan Metode VDI 2221” karya tulis ini disusun sebagai syarat kelulusan
Program Sarjana Universitas Mercu Buana.
Pada kesempatan ini, tidak lupa saya sampaikan ucapan terima kasih kepada :
1. Orang tua beserta keluarga tercinta atas dukungan moril dan materiil,
terutama doa restu yang diberikan.
2. Ketua Program Studi Teknik Mesin dan Dosen Pembimbing, Bpk Prof. Dr.
Gimbal Doloksaribu, yang telah meluangkan waktu, tenaga, dan pikiran
untuk membimbing saya dalam menyelesaikan karya tulis ini.
3. Pemilik dan jajaran manajemen PT. Venus Tekindo yang telah mengijinkan
penggunaan fasilitas workshop untuk pembuatan mesin.
4. Rekan-rekan kerja di PT. Venus Tekindo yang telah memberikan bantuan dan
saran dalam pembuatan mesin.
5. Teman-teman Angkatan 19 Teknik Mesin yang telah memberikan semangat
dan dukungannya.
6. Dan semua pihak yang telah turut serta membantu.
ix
Selama pembuatan karya tulis ini, saya menemui berbagai kendala dan
kesulitan. Oleh karena itu, kami menunggu saran dan kritik yang membangun.
Saya berharap karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Jakarta, 20 September 2013
Penyusun
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii
ABSTRAK ......................................................................................................... iv
KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xi
NOMENKLATUR............................................................................................. xv
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1. Latar Belakang Masalah ......................................................................... 1
1.3. Batasan Masalah .................................................................................... 2
1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................... 2
1.5. Metode Penelitian .................................................................................. 2
1.6. Sistematika Penulisan............................................................................. 3
BAB II LANDASAN TEORI .............................................................................. 5
2.1. Perancangan Mesin ................................................................................ 5
2.2. Metode Perancangan VDI 2221 ................................................................6
2.3. Tujuan Metode VDI 2221 ...................................................................... 7
2.4. Langkah Kerja Dalam Metode VDI 2221 ............................................... 7
2.4.1. Penjabaran Tugas (Classification of Task) .................................... 8
xi
2.4.2. Penentuan Konsep Rancangan (Conseptual design) ...................... 9
2.4.2.1. Menentukan Fungsi dan Strukturnya ..............................9
2.4.2.2. Mencari Prinsip Solusi dan Struktunya...........................10
2.4.2.3. Mengurai Menjadi Varian Yang Dapat Direalisasikan...11
2.4.2.3.1. Pembuatan Varian Konsep...............................11
2.4.2.3.2. Evaluasi ...........................................................11
2.4.3. PerancanganWujud (Embodiment Design) .................................. 12
2.4.4. Perancangan Rinci (Detail Design) ..............................................13
2.5. Tegangan Izin ...................................................................................... 13
2.6. Angka Keamanan ................................................................................. 14
2.7. Bantalan ............................................................................................... 15
2.7.1. Bantalan Luncur………...……………………………………...15
2.7.2. Bantalan Gelinding………………………..…………………...16
BAB III PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA.......................................... 17
3.1. Penjabaran Tugas (Classification of Task) ............................................ 17
3.2. Penentuan Konsep Rancangan (Cocseptual design) .............................. 18
3.2.1. Menentukan Fungsi Dan Strukturnya ......................................... 18
3.2.1.1. Struktur Fungsi Keseluruhan…………………….……..18
3.2.1.2. Sub Struktur Fungsi…………………………….………19
3.2.1.3. Peninjauan Fungsi Tiap Bagian……....……...………...20
3.2.2. Mencari Prinsip Solusi Dan Strukturnya ..................................... 22
3.2.3. Mengurai Solusi Menjadi Varian Yang Dapat Direalisasikan ..... 24
3.2.3.1. Mengkombinasikan Prinsip Solusi……....……………….26
3.2.3.2. Evaluasi………………………………………………...29
3.2.3.2.1. Nilai Evaluasi…………………………………..29
xii
3.2.3.2.2. Hasil Evaluasi…………………………………..29
3.3. Perancangan Wujud (Embodiment Design)........................................... 31
3.4. Perancangan Rinci ............................................................................... 31
3.4.1. Perhitungan Beban.........................................................................31
3.4.2. Perhitungan Putaran Pisau.............................................................32
3.4.3. Perhitungan Gaya pada Sabuk.......................................................32
3.4.4. Perhitungan Daya Motor................................................................34
3.4.5. Pemilihan Jenis Sabuk...................................................................34
3.4.6. Perhitungan Poros Pisau Putar.......................................................35
3.4.6.1. Perhitungan Kekuatan Bahan Poros..................................35
3.4.6.2. Perhitungan Torsi, Momen Lengkung, dan Gaya Geser.......
........................................................................................................36
3.4.6.3. Perhitungan Diameter A ...................................................39
3.4.6.4. Perhitungan Diameter B dan C..........................................40
3.4.6.5. Perhitungan Diameter D ...................................................41
3.4.6.6. Perhitungan Diameter E ....................................................41
3.4.6.7. Pemilihan Ukuran Poros ...................................................42
3.4.7. Perhitungan Pasak pada Puli .........................................................42
BAB IV PENUTUP .......................................................................................... 61
4.1. Simpulan .............................................................................................. 61
4.2. Saran .................................................................................................... 61
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 63
LAMPIRAN ...................................................................................................... 64
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Daftar Kehendak ............................................................................... 17
Tabel 3.2. Prinsip Solusi ................................................................................... 23
Tabel 3.3. Pemilihan Variasi Struktur Fungsi ..................................................... 25
Tabel 3.4. Kombinasi Prinsip Solusi .................................................................. 26
Tabel 3.5. Nilai Evaluasi .................................................................................... 29
Tabel 3.6. Hasil Evaluasi Varian 1 ..................................................................... 29
Tabel 3.7. Hasil Evaluasi Varian 2 ..................................................................... 30
Tabel 3.8. Hasil Evaluasi Varian 3 ..................................................................... 30
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1. Diagram Sub Struktur Fungsi ......................................................... 20
Gambar 3.2. Hasil Kombinasi Varian 1 .............................................................. 27
Gambar 3.3. Hasil Kombinasi Varian 2 .............................................................. 28
Gambar 3.4. Hasil Kombinasi Varian 3 .............................................................. 28
Gambar 3.5. Lay out Mesin Pencacah Rumput ................................................... 31
Gambar 3.6. Gaya-gaya pada Puli ...................................................................... 33
Gambar 3.7. Komponen-komponen pada Poros .................................................. 36
Gambar 3.8. Gaya-gaya pada Poros.................................................................... 36
Gambar 3.9. Diagram Beban pada Poros Sb.Y ................................................... 37
Gambar 3.10. Diagram Beban pada Poros Sb.X ................................................. 37
Gambar 3.11. Diagram Momen Lengkung pada Poros Sb.Y................................38
Gambar 3.12. Diagram Momen Lengkung pada Poros Sb.X................................38
Gambar 3.13. Diagram Gaya Geser pada Poros Sb.Y...........................................39
Gambar 3.14. Diagram Gaya Geser pada Poros Sb.X...........................................39
xv
NOMENKLATUR
D Diameter mm
F Gaya N
L Panjang (jarak) mm
M Momen Lengkung N.mm
n Putaran rpm
P Daya (Power) kW (HP)
r Radius mm
R Gaya Tahanan N
Sn Ketahanan Lelah N/mm2
Su Tegangan Tarik N/mm2
Sy Tegangan Luluh N/mm2
T Torsi N.mm
V Gaya Geser N
W Lebar mm
