BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pekanbaru merupakan suatu daerah dataran rendah yang cukup banyak

ditumbuhi oleh rumput gajah terutama didaerah pedesaannya, rumput gajah merupakan

suatu tumbuhan sangat disukai oleh pakanternak, selain disukai oleh pakan ternak juga

baik bagi kesehatan ternak karena kandungan air dan vitaminnya cukup banyak.

Rumput gajah merupakan jenis rumput yang memiliki tekstur keras sehingga cukup

sulit untuk dicernah oleh hewan-hewan yang memiliki ukuran sedang seperti kambing,

domba,dll.

Untuk menanggulangi masalah itu maka dirancanglah suatu alat mesin pencacah

rumput gajah untuk pakan ternak sehingga rumput tersebut dapat dikonsumsi oleh

hewan tersebut sehingga kebutuhan nutrisi hewan tersebut dapat dicukupi.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari perancangan mesin pencacah rumput gajah ini yaitu adalah

sebagai berikut :

1. Memebuat gambar design mesin pencacah rumput gajah.

2. Merancang mesin pencacah rumput gajah beserta elemen-elemen mesin

pendukung lainnya.

1.3 Manfaat

Manfaat yang ingin dicapai pada perancangan mesin pencacah rumput gajah ini

yaitu :

1. Hasil design dan perancangan dapat diaplikasikan pada masyarakat.

2. Mahasiswa yang belum mengambil mata kuliah tugas akhir dapat mengambil

judul ini sebagai salah satu pertimbangan menjadi judul tugas akhirnya.

1

1.4 Batasan Masalah

Pada laporan perancangan mesin pencacah rumput gajah ini penulis membuat

batasan tentang perancangan elemen mesin untuk mesin pencacah rumput gajah saja.

1.5 Sitematika Penulisan

Sistematika penulisan yang diterapkan dalam pembuatan laporan ini yaitu sebagai

berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini berisikan tentang Latar Belakang, Tujuan, Manfaat, Batasan

Masalah, dan Sistematika Penulisan laporan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini berisikan tentang tinjauan pustaka dan literature pendukung untuk

Perancangan Mesin Pencacah Rumput Gajah.

BAB III METODE

Pada bab ini berisikan tentang prinsip kerja, diagram alir perancangan, dan

parameter-parameter rumus yang duhitung.

BAB IV HASIL

Pada bab ini berisikan tentang perhitungan dan tampilan gambar teknik elemen

mesin yang telah dirancang dan dibuat.

BAB V SIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisikan tentang kesimpulan dan saran yang dapat diambil dari

proses Perancangan Elemen Mesin Pencacah Rumput Gajah.

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Perancangan adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian dalam proses pembuatan

produk. Tahap perancangan tersebut dibuat keputusan-keputusan penting yang

mempengaruhi kegiatan-kegiatan lain yang menyusulnya (Dharmawan, 1999: 1).

Sehingga sebelum sebuah produk dibuat terlebih dahulu dilakukan proses perancangan

yang nantinya menghasilkan sebuah gambar skets atau gambar sederhana dari produk

yang akan dibuat. Gambar skets yang talah dibuat kemudian digambar kembali dengan

aturan gambar sehingga dapat dimengerti oleh semua orang yang ikut terlibat dalam

proses pembuatan produk tersebut. Gambar hasil perancangan adalah hasil akhir dari

proses perancangan.

2.1 Motor Listrik

Motor listrik berfungsi sebagai sumber penggerak utama poros, seperti yang

dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Motor Listrik (Wardhani, 2011)

Daya motor yang diperlukan dapat ditentukan dengan Persamaan 2.1 (Sularso,

1997).

3

P=Tω (2.1)

Untuk menghitung momen puntir dan kecepatan sudut, dapat digunakan

Persamaan 2.2 dan Persamaan 2.3 (Sularso, 1997).

T=9,74 x 105 Pd

n2

atau

T=Fr (2.2)

ω=2 πn60

(2.3)

Menghitung tegangan geser dapat menggunakan Persamaan 2.4. Untuk momen

inersia polar dapat menggunakan Persamaan 2.5 (Popov, 1976).

J= π d4

32 (2.4)

τ=TrJ

(2.5)

Mendapatkan daya yang direncanakan digunakan Persamaan 2.6 (Sularso,

1997).

Pd=f c . P (2.6)

Untuk menentukan faktor koreksi daya yang digunakan, dapat dilihat pada Tabel

2.1 (Sularso, 1997).

Tabel 2.1 Fakor-faktor Koreksi Daya yang Akan Ditransmisikan, fc

2.2 Poros

Poros adalah salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua

mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam

transmisi seperti itu dipegang oleh poros.

Poros juga merupakan komponen untuk memindahkan tenaga mekanik dari

salah satu elemen mesin ke elemen mesin lainnya. Dalam hal ini poros akan

4

Daya yang akan ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukanDaya maksimum yang diperlukanDaya normal

1,2-2,00,8-1,21,0-1,5

memindahkan putaran dari motor penggerak melalui suatu pemindah tenaga seperti

sabuk.

Untuk menghitung ukuran poros, perlu diketahui berapa besarnya daya yang

akan dipindahkan dan putaran pada saat daya itu dipindahkan.

1. Jenis-jenis Poros (Sularso, 1997)

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut perbedaannya:

a. Poros Transmisi

Poros ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur, daya yang

ditransmisikan keporos ini melalui kopling, roda gigi, puli, dan sabuk.

b. Poros Spindel

Poros ini relatif pendek dibandingkan dengan poros transmisi, beban utama

poros ini berada pada puntiran.

c. Poros Gandar

Poros gandar merupakan salah satu jenis poros yang dipasang di antara roda-

roda, dimana tidak mendapat beban puntir.

2. Tahapan Perencanaan Poros

Untuk menentukan faktor keamanan bahan poros dapat dilihat pada Tabel 2.2

(Sularso, 1997).

Tabel 2.2 Faktor Keamanan Poros

Factor keamanan Keterangan

Sf1 6,0Untuk bahan S-C dengan pengaruh massa, dan baja paduan

Sf2 1,3 - 3,0 Poros dibuat alur pasak atau bertangga

Untuk menentukan tegangan izin yang terjadi pada poros dapat digunakan

Persamaan 2.7 (Sularso, 1997).

τ a=σ B

S f 1 . S f 2

(2.7)

Nilai kekuatan tarik (σ B) untuk batang baja karbon untuk konstruksi mesin dan

baja yang difinis dingin untuk poros (Sularso, 1997), dapat dilihat pada Tabel 2.3.

5

Tabel 2.3 Batang Baja Karbon untuk Konstruksi Mesin dan Baja yang Difinis Dingin

untuk Poros (Standar JIS)

Standar dan Macam Lambang Perlakuan panasKekuatan tarik

(kg/mm2)Keterangan

Baja karbon konstruksi mesin (JIS G 4501)

S30CS35CS40CS45CS50CS55C

Penormalan

485255586266

Batang baja yang difinis dingin

S35C-DS45C-DS55C-D

Penormalan536072

Ditarik dingin, digerinda, dibubut, atau gabungan antara hal-hal tersebut

Untuk menghitung diameter izin poros (ds) yang dipengaruhi oleh momen puntir

dan momen lentur, menggunakan Persamaan 2.8 (Sularso, 1997).

d s≥[ 5,1τa

√ ( Km . M )2 +( K t . T )2]13 (2.8)

Untuk menentukan angka faktor koreksi kejut dan lelah untuk momen lentur Km

dan faktor koreksi kejut dan lelah untuk momen puntir Kt dapat dilihat dari Tabel 2.4

(Sularso, 1997) berikut ini:

Tabel 2.4 Faktor Koreksi PorosFaktor Koreksi Keterangan

Km

1.5 Pembebanan momen lentur yang tetap

1.5 - 2.0 Beban dengan tumbukan ringan

2 - 3 Beban dengan tumbukan berat

Kt

1.0 Jika beban dikenakan secara halus1.0-1.5 Jika terjadi sedikit kejutan dan tumbukan1.5-3.0 Jika terjadi kejutan dan tumbukan besar

2.3 Pasak

Pasak merupakan suatu komponen mesin yang berfungsi untuk menetapkan

komponen mesin, seperti roda gigi, puli, pada poros. Berdasarkan letaknya pasak

6

dibedakan menjadi beberapa bagian di antaranya seperti diperlihatkan pada Gambar 2.2

(Sularso, 1997). Dimensi pasak dapat ditentukan seperti Gambar 2.3 (Sularso, 1997).

Gambar 2.2 Jenis-jenis Pasak

Gambar 2.3 Posisi Dan Dimensi Pasak

Jika pada momen puntir poros diketahui T dan diameter poros adalah ds, maka

gaya tangensial F pada permukaan poros, dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.4

(Sularso, 1997).

F =

T(d s/2) (2.9)

7

Berdasarkan Gambar 2.4, gaya geser terjadi pada penampang mendatar b x l

oleh gaya F. Tegangan geser τ k (kg/mm2

), yang ditimbulkan dapat dihitung

menggunakan Persamaan 2.10 (Sularso, 1997).

τ k =

Fbl (2.10)

Gambar 2.4 Gaya Geser pada Pasak

Dari tegangan geser yang diizinkan τka, panjang pasak l1 yang diperlukan, dapat

dihitung menggunakan Persamaan 2.11 dan Persamaan 2.12 (Sularso, 1997).

τ ka=σ B

sf 1 . sf 2 (2.11)

τ ka≥F

b . l1 (2.12)

Untuk menentukan faktor keamanan bahan pasak dapat dilihat pada Tabel 2.5

(Sularso, 1997). Untuk menentukan ukuran pasak dan alur pasak, dapat dilihat pada

Tabel 2.6.

Tabel 2.5 Faktor Keamanan PasakFactor keamanan KeteranganSf1 6,0 Untuk bahan S-C dengan pengaruh masa, dan

baja paduan

Sf2

1-1,5 Jika beban dikenakan secara perlahan-lahan1,5-3 Jika dikenakan dengan tumbukan ringan2-5 Jika dikenakan secara tiba-tiba dan dengan

tumbukan berat

8

Tabel 2.6 Ukuran Pasak dan Alur Pasak

* l harus dipilih dari angka-angka berikut sesuai dengan daerah yang bersangkutan dalam tabel. 8, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400.

2.4 Bantalan

Bantalan merupakan elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu poros yang

diberi beban, dengan demikian putaran mesin dapat bergerak dengan baik.

Pada dasarnya bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 jenis, yaitu berdasarkan

arah beban terhadap poros, dan berdasarkan Gerakan Bantalan Terhadap Poros

(Kurniawan, 2011).

1. Berdasarkan Arah Beban Terhadap Poros

a) Bantalan Radial (Beban Putar)

Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah sejajar dengan sumbu poros.

Untuk lebih jelasnya dapat melihat Gambar 2.5.

9

Gambar 2.5 Bantalan Radial / Beban Putar (Kurniawan, 2011)

b) Bantalan Aksial (Beban Tekan)

Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus dengan sumbu

poros. Untuk lebih jelasnya dapat melihat Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Bantalan Aksial / Beban Tekan (Kurniawan, 2011)

2. Berdasarkan Gerakan Bantalan Terhadap Poros

a) Bantalan luncur (Sliding Contact Bearing)

Untuk jenis yang bantalan luncur mendapat gesekan yang besar dan biasanya

dipasang pada poros engkol dan mampu memikul beban yang besar.

Jenis dan fungsi dari bantalan luncur:

a. Bantalan luncur silinder penuh, digunakan untuk poros-poros yang

ukuran kecil berputar lambat dan beban ringan.

b. Bantalan inside, digunakan untuk poros dengan beban yang sering

berubah, misalkan bantalan poros engkol dari poros-poros presisi.

10

c. Bantalan luncur sebagian, digunakan untuk poros yang berputar

lambat, beban berat tetapi tidak berubah-ubah. Misalkan bantalan

pada mesin-mesin perkakas kepala cekam.

d. Bantalan bukan logam, digunakan untuk leher-leher poros yang

memerlukan pendingin zat cair dan tidak mendapat beban berat. Pada

lapisan juga berfungsi sebagai pelumas, bahan lapisan yang digunakan

yaitu karet, plastik dan ebonit.

e. Bantalan luncur tranlasi, digunakan untuk blok-blok luncur gerak

lurus, seperti blok luncur pada batang torak mesin uap dan blok luncur

pada mesin produksi.

b) Bantalan gelinding (Rolling Contact Bearing/Anti Frictiont)

Pada bantalan ini, terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dan

bagian yang diam melalui elemen gelinding seperti bola, rol, dan rol bulat.

Bantalan gelinding mendapat gesekan yang kecil dan biasanya dipasang pada

poros lurus dan tidak untuk beban yang besar.

Jenis-jenis bantalan gelinding adalah sebagai berikut ini (Sularso, 1997):

a. Bantalan bola radial alur dalam garis tunggal,

b. Bantalan bola radial magneto,

c. Bantalan bola kontak sudut baris tunggal,

d. Bantalan roda radial alur dalam garis ganda,

e. Bantalan rol silinder baris tunggal,

f. Bantalan rol kerucut baris tunggal,

g. Bantalan rol bulat,

h. Bantalan rol jarum,

i. Bantalan bola aksial satu arah,

j. Bantalan bola aksial dua arah dengan dudukan berbidang bola,

k. Bantalan rol bulat aksial baris tunggal,

Keseluruhannya dapat dilihat pada Gambar 2.9 (Sularso, 1997).

11

Gambar 2.7 Jenis-jenis Bantalan Gelinding

Untuk menghitung beban ekivalen yang terjadi pada bantalan radial dapat

dihitung dengan Persamaan 2.13 (Sularso, 1997).

P = XVFr+ YFa (2.13)

Pembebanan cincin luar yang berputar. Nilai-nilai X dan Y terdapat pada Tabel

2.7 (Sularso, 1997).

Tabel 2.7 Faktor-faktor V, X, Y, dan X0, Y0

Jenis Bantalan

Beban

putar

pada

cincin

dalam

Beban

putar

pada

cincin

luar

Baris tunggal Baris ganda

eBaris tunggal Baris ganda

Fa/VFr>e Fa/VFr≤e Fa/VFr>e

V X Y X Y X Y X0 Y0 X0 Y0

Bantalan

bola alur

dalam

Fa/C0 =0,014

=0,028

=0,056

=0,084

=0,11

=0,17

=0,38

=0,42

=0,56

1 1,2 0,56 2,30

1,90

1,71

1,55

1,45

1,31

1,15

1,04

1,00

1 0 0,56 2,30

1,90

1,71

1,55

1,45

1,31

1,15

1,04

1,00

0,19

0,22

0,26

0,28

0,30

0,34

0,38

0,42

0,44

0,6 0,5 0,6 0,5

Bantalan

bola

sudut

α =20o

=25o

1 1,2 0,43

0,41

1,00

0,87

1 1,09

0,92

0,70

0,67

1,63

1,41

0,57

0,68

0,5 0,42

0,38

1 0,84

0,76

12

=30o

=35o

=40o

0,39

0,37

0,35

0,76

0,66

0,57

0,78

0,66

0,55

0,63

0,60

0,57

1,24

1,07

0,93

0,80

0,95

1,14

0,33

0,29

0,26

0,66

0,58

0,52

Umur nominal L (90% dari jumlah sampel, setelah berputar 1 juta putaran, tidak

akan memperlihatkan kerusakan karena kelelahan gelinding) dapat ditentukan melaului

Persamaan 2.11 sampai Persamaan 2.13.

Jika C menyatakan beban nominal dinamis spesifik (Tabel 2.8) dan P beban

ekivalen dinamis, maka faktor kecepatan fn untuk bantalan bola dapat dihitung

menggunakan Persamaan 2.14 (Sularso, 1997).

Tabel 2.8 Pemilihan Bantalan Radial

fn =(33 , 3

n )1

3

(2.14)

Selanjutnya dapat dihitung juga faktor umur dan umur nominal bantalan bola

dengan menggunakan Persamaan 2.15 dan Persamaan 2.16 (Sularso, 1997).

fh = fn

CP (2.15)

Lh= 500 (fh)3 (2.16)

2.5 Sabuk dan Puli

2.5.1 Sabuk

13

Sabuk V terbuat dari bahan karet dan mempunyai penampang trapesium, atau

bahan lain seperti tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk

untuk membawa tarikan yang besar (Gambar 2.8).

Sabuk berfungsi sebagai penerus putaran motor terhadap poros yang lain dengan

menghubungkannya melalui puli.

Gambar 2.8 Konstruksi Sabuk V (Sularso, 1997)

Dalam Gambar 2.9, diberikan berbagai proporsi penampang sabuk V yang

umumnya digunakan.

Gambar 2.9 Ukuran Penampang Sabuk V (Sularso, 1997)

Atas dasar daya rencana dan putaran poros penggerak, penampang sabuk V

yang sesuai dapat dipilih dari Gambar 2.10.

14

Gambar 2.10 Diagram Pemilihan Sabuk V (Sularso, 1997)

Dalam merencanakan penggunaan sebuah sabuk, haruslah memperhatikan jenis

sabuk yang akan digunakan dan perhitungan panjang sabuk. Dapat dilihat pada Gambar

2.11, puli penggerak B dan puli yang digerakkan A, dengan diameter nominal dp dan Dp

(Sularso, 1997).

Gambar 2.11 Perhitungan Panjang Keliling Sabuk

Jarak sumbu poros C dan panjang sabuk L dapat dinyatakan dengan Persamaan

2.17 sampai Persamaan 2.12.

Rentang nominal jarak sumbu poros (Robert L. Mott, 2004)

dp2<C<3(dp2+dp1) (2.17)

Menentukan panjang keliling sabuk (Robert L. Mott, 2004)

15

L=2C+1,57 (dp2+dp1 )−(dp2−dp1 )2

4C(2.18)

Menentukan jarak sumbu poros (Sularso, 1997)

C=b+√b2−8(dp1−dp2)

2

8(2.19)

Keterangan : b=2 L−π (dp1+dp2) (2.20)

Gambar 2.12 Sudut Kontak Pada Puli (Sularso, 1997)

Pada Gambar 2.12 dapat dilihat sudut kontak yang terjadi pada puli, melalui

persamaan 2.21.

Menentukan sudut kontak (Sularso, 1997)

θ=180o−57 (dp1−dp2)

C (2.21)

Kapasitas daya yang diperoleh, harus dikalikan dengan faktor koreksi yang

bersangkutan, Kθ seperti yang diperlihatkan pada Tabel 2.9 (Sularso, 1997).

Tabel 2.9 Faktor Koreksi

d p1−d p 2

CSudut kontak puli kecil

θ (o)Faktor koreksi

Kθ

0,00 180 1,000,10 174 0,990,20 169 0,970,30 163 0,960,40 157 0,940,50 151 0,930,60 145 0,910,70 139 0,89

16

0,80 133 0,870,90 127 0,851,00 120 0,821,10 113 0,801,20 106 0,771,30 99 0,731,40 91 0,701,50 83 0,65

Menentukan besarnya daya yang akan ditransmisikan (J. E. Shigley, 1989),

P0=( dp2 . n )[C1−( C2

dp2)−C3 (dp2. n )2−C4 ( log10 dp2 . n )]+C2. n[ 1

K A ] (2.22)

Besarnya nilai konstanta yang digunakan untuk persamaan nilai daya C1, C2, C3

dan C4 dapat dilihat pada Tabel 2.10. Kemudian besarnya nilai faktor perbandingan

kecepatan yang digunakan untuk persamaan daya KA dapat diperoleh pada Tabel 2.11.

Tabel 2.10 Konstanta yang Digunakan untuk Persamaan Nilai Daya (J. E. Shigley,

1989)

Penampang sabuk

C1 C2 C3 C4

ABCDE

0,85421,5062,7865,9228,642

1,342 3,520 9,78834,7266,32

2,436(10)-4

4,193(10)-4

7,460(10)-4

1,522(10)-3

2,192(10)-3

0,17030,29310,52141,0641,532

Tabel 2.11 Faktor Perbandingan Kecepatan yang Digunakan untuk Persamaan

Daya (J. E. Shigley, 1989)

Batas D/d KA

1,00 sampai 1,011,02 sampai 1,041,05 sampai 1,071,08 sampai 1,101,11 sampai 1,141,15 sampai 1,201,21 sampai 1,271,28 sampai 1,391,40 sampai 1,64diatas 1,64

1,00001,01121,02261,03441,04631,05861,07111,08401,09721,1106

17

Menentukan jumlah sabuk yang akan digunakan (Sularso, 1997)

N=Pd

Po . Kθ

(2.23)

Menghitung kecepatan sabuk (Sularso, 1997)

v=d .n60

(2.24)

Gaya tarikan sabuk tambahan (Tc) akibat gaya sentrifugal

T c=W . v2

g . r(2.25)

Menghitung gaya tarikan sabuk pada sisi kencang (F1)

F1=σA−T c (2.26)

Menghitung gaya tarikan sabuk pada sisi kendor (F2)

F1

F2

=eμ . θ

F2=F1

eμ .θ (2.27)

Jika tarikan pada sisi tarik dan sisi kendor berturut-turut adalah F1 dan F2 maka

besarnya gaya tarikan efektif, Fef untuk menggerakkan puli yang digerakkan dapat

menggunakan Persamaan 2.28.

F ef =F1−F2 (2.28)

2.5.2 Puli

Puli berfungsi sebagai tempat kedudukan sabuk saat melakukan proses kerja

dalam meneruskan putaran motor. Puli mempunyai diameter yang bermacam-macam

seperti diperlihatkan pada Tabel 2.12 (Sularso, 1997).

Tabel 2.12 Diameter Minimum Puli yang Diizinkan dan Dianjurkan (mm)Penampang A B C D E

Diameter min. yang diizinkan 65 115 175 300 450

Diameter min. yang dianjurkan 95 145 225 350 300

18

Kemudian untuk menghitung perbandingan puli dan kecepatan dapat dihitung

dengan Persamaan 2.29 (Sularso, 1997).

n1

n2

=dp2

dp1

(2.29)

Untuk menentukan sifat beberapa bahan dasar sabuk, dpat dilihat dari Tabel

2.13. Tegangan tarik izin sabuk, berdasarkan bahan yang digunakan, dapat dilihat pada

Tabel 2.14, kemudian untuk menentukan nilai koefisien gesek bahan sabuk, dapat

menggunakan Tabel 2.15 (J. Stolck, 1996).

Tabel 2.13 Sifat Beberapa Bahan Dasar Sabuk

Tabel 2.14 Tegangan Tarik Izin Sabuk

Bahan σN/mm2

σN/mm2

,10-3.v2

c dari

σ b=cδD

N/mm2

f wmaks

/detikvmaks

/detik

Kulit 2,5...3,3 1 50...70 0,28 2 35Karet 4...5 1,15 42...50 0,28 5 30Balata 4...5 1 45...50 0,28 3,5 30sutera dan rami 5,5...8 1 35...40 0,30 8,5 45hevaloid (latex) 6 1,15 25 0,50 11,5 -hevaloid (bahan buatan) 10 1,15 35 0,45 50 -Extramultus 20 *) *) 0,50 13,5 50

19

Tabel 2.15 Koefisien Gesek Bahan Sabuk

2.6 Baut dan Mur

Baut dan mur merupakan alat pengikat yang sangat penting. Untuk mencegah

kecelakaan, atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur sebagai alat pengikat

harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan ukuran yang sesuai. Beberapa

contoh kerusakan pada baut,dapat dilihat pada Gambar 2.13 (Sularso, 1997).

Gambar 2.13 Kerusakan Pada Baut (a) Putus karena tarikan; (b) Putus karena puntiran; (c) Tergeser; (d) Ulir lumur (dol)

Untuk menghitung diameter minimum baut dapat ditentukan dengan Persamaan

2.30 (Sularso, 1997)

σ t=WA

= W(π /4 ) d

12 (2.30)

Pada baut yang mempunyai diameter luar d ≥ 3 mm, umumnya besar diameter

inti d1 = 0,8 d, sehingga (d1/d)2 = 0,64. Jika σa (kg/mm2) adalah tegangan yang diizinkan,

maka:

σ t =W

( π4 ) (0,8 . d )2

≤ σa

(2.31)

20

d ≥ √ 4 Wπσ a . 0 ,64 atau

d ≥ √ 2 Wσa (2.32)

Harga σa tergantung pada macam bahan, yaitu SS, SC, atau SF. Jika difinis

tinggi, faktor keamanan dapat diambil sebesar 6-8, dan jika difinis biasa besarnya 8-10.

Untuk baja liat yang mempunyai kadar karbon 0,2-0,3 %, tegangan yang dizinkan σa

umumnya adalah sebesar 6 kg/mm2 jika difinis tinggi, dan 4,8 kg/mm2 jika difinis biasa.

BAB III

METODE

3.1 Prinsip Kerja Alat

Mesin penc acah rumput gajah adalah mesin yang digunakan untuk membantu

dalam proses pengolahan rumput gajah menjadi pakan ternak dengan prinsip

pencacahan dengan mata pisau yang berputar cepat. Rumput gajah yang akan dicacah

harus melalui pengolahan mesin ini. Mesin pencacah rumput gajah ini mempunyai

sistem transmisi berupa berupa puli. Gerak putar dari motor bensin ditransmisikan ke

puli 1, kemudian dari puli 1 ditransmisikan ke puli 2 dengan menggunakan belt. Ketika

motor dihidupkan, maka motor akan berputar kemudian putaran ditransmisikan oleh

belt untuk menggerakan poros pisau pencacah. Jika poros pisau pencacah telah berputar

maka rumput gajah siap untuk untuk dimasukan kedalam hopper dan buka pintu masuk

rumput gajah pun akan tercacah halus keluar.

3.2 Diagram Alir Perancangan

Penentuan parameter desain mesin pencacah rumput gajah ini dilakukan tahap

demi tahap. Adapun diagam aliran penentuan parameter desain mesin pencacah rumput

gajah ini dapat dilihat dari Gambar 3.1 Diagram Alir Penentuan Parameter Desain Alat

(Sularso, 1997).

21

MULAI

Studi kelayakanMencari literaturBahan yang dipakai dipasaran harus sesuai dengan kebutuhanHarga yang lebih murah

Desain awalBentuk awal bladeBentuk Kedudukan alatPosisi motor, puli, blade, bantalan, baut, dan hofferModel pemasanggan semua bagian alat

Desain akhirBentuk dan parameter-parameter

yang telah direncanakan pada tiap-tiap bagian alat

SELESAI

Proses pembuatan dan perakitan komponenProses pemesinanProses pengelasan

Proses pengujian alat telah mencapai tujuan yang telah

ditentukan

YATIDAK

Gambar 3.1 Diagram Alir Penentuan Parameter Desain Alat

3.2.1 Perencanaan Daya Motor dan Diameter Poros

Sebelum membuat mesin pencacah rumput gahjah ini, hal utama yang harus

dilakukan adalah mencari daya yang dibutuhkan untuk mengetahui seberapa besar daya

motor tersebut, dan putaran yang dihasilkan, sehingga sesuai dengan yang diinginkan.

Adapun diagram untuk menghitung daya motor tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.2.

22

MULAI

SELESAI

1Daya yang ditransmisikan : P (kW)Putaran poros : n1 (rpm)

2 Faktor koreksi fc

3 Daya rencana : Pd (kW)

4Perhitungan momen yang terjadi pada poros M

5Bahan Poros, perlakuan panas, kekuatan tarik σB (N/mm2)Poros bertangga atau beralur pasakFaktor keamanan Sf1, Sf2

6Tegangan geser yang diizinkan τa (N/mm2)

7Faktor koreksi untuk Momen puntir Kt Faktor koreksi untukmomen lenturan Km

8Tegangan geser yang diizinkan τa (N/mm2)

9Diameter poros : ds (mm)Bahan poros, Perlakuan panasJari-jari fillet dari poros bertanggaUkuran pasak dan alur pasak

10Ukuran poros disesuaikan dengan bantalan yang tersedia

YA

TIDAK

Gambar 3.2 Sub Diagram Aliran Perhitungan Daya Motor

1. Kapasitas Mesin

23

Secara umum mesin pencacah rumput gajah ini dirancang dengan beban

maksimum 10 kg rumput gajah, kapasitas mesin ini disesuaikan dengan

kebutuhan para peternak dalam sekali pemberian pakan ternak per hari. Dengan

beban 10 kg dan putaran 7200 rpm, daya yang bekerja pada pencacah adalah :

P=F ∙ v

Dimana,

ω=2∙ π ∙ n60

ω=2∙3,14 ∙ 720060

ω=753 , 6

Sehingga,

v=ω∙ R

v=753,6 ∙0,05

v=37,68 m /s

Jadi,

P=10 ∙ 37,6 8

¿376,8 kgm / s

Maka,

P=3,692,64 N m /s

¿5 H P

Jadi daya motor yang dibutuhkan untuk proses pencacahan rumput gajah sesuai

keriteria diatas yaitu 5 Hp atau lebih dengan putaran poros pisau 3600 rpm.

2. Motor Bensin

Berdasarkan perhitungan daya yang bekerja pada mesin pencacah rumput gajah

maka motor bensin yang digunakan dalam mesin pencacah rumput gajah adalah

motor bensin dengan daya 5,5 Hp, dengan alasan pemilihan motor bensin jenis

ini dikarenakan hanya motor bensin jenis ini yang ada banyak dipasaran.

24

Spesifikasi motor bensin yang digunakan yaitu :

Jenis : Motor bensin single cylinder

Model : AZ160

Daya : 5,5 Hp

Speed : 3600 r/min

Fuel : 3,6 liter

Berat : 15 kg

3. Diameter dan bahan poros yang digunakan

Bahan poros pada mesin pencacah rumput gajah adalah baja ST 37 dengan

kekuatan tarik (σ ) = 37 kg/mm2. Dalam perencanaan sebuah poros harus

diperhatikan tentang pengaruh-pengaruh yang akan dihadapi oleh poros tersebut.

Adapun pengaruh tersebut diantarannya adalah factor pemakaian dan factor

keamanan. Besarnya tegangan yang diizinkan σ t (kg/mm2) dapat dihitung

dengan :

σ t=σ

S ∙Cb

¿ 37 kg /mm2

2 ∙2

¿9,25 kg /mm2

4. Perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada poros

a. Daya motor

P=5,5 Hp=5,5 ∙ 0,735=4,04 kW

nporos=7200 rpm

b. Faktor koreksi

f c=1

c. Daya rencana

Pd=f c ∙ P

¿1 ∙4,04

¿4,04 kW

d. Momen puntir rencana

25

T=9,74 × 105 Pd

n1

¿9,74 × 105 4,047200

¿546,52 kg . mm

3.2.2 Perencanaan Diameter Puli dan Panjang Sabuk

Dalam pembuatan mesin pencacah rumput gajah ini menggunakan puli dan

sabuk sebagai perantara putaran dari motor yang digunakan. Untuk melakukan

perencanaan seberapa besar diameter puli dan panjang sabuk yang digunakan, dapat

dilihat pada diagram alir Gambar 3.3.

26

MULAI

SELESAI

10Penampang sabukPanjang keliling L (mm)Jumlah sabuk NJarak sumbu poros C (mm)

1Putaran motor untuk puli kecil n2 (rpm)

2 Pemilihan penampang sabuk

5Kapasitas daya transmisi dari satu sabuk Po (kW)

6Perhitungan panjang keliling L (mm)

7Jarak sumbu poros C (mm)

8Sudut kontak θ (o)Faktor koreksi Kθ

9Jumlah sabuk N

3Kecepatan linear Sabuk (m/s)

4

YATIDAK

Gambar 3.3 Sub Diagram Aliran Perhitungan Sabuk V

3.1.1 Perencanaan Pasak

3.1.2 Perencanaan Bantalan

Bantalan yang digunakan dalam perancangan mesin pencacah rumput gajah ini

merupakan bantalan gelinding dengan jenis bantalan bola radial.

27