BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar BelakangSekarang ini adanya kebutuhan akan bawang merah terus meningkat, baik dalam negeri maupun luar negeri. Hal ini di sebabkan kegunaan bawang merah yang tinggi. Paling penting dipergunakan sebagai bahan bumbu dapur sehari-hari dan penyedap berbagai masakan. Bahkan sekarang ini umbi bawang merah diolah menjadi bawang goreng yang pemasarannya telah menembus pasaran ekspor, kegunaan lain bawang merah adalah sebagai obat tradisional untuk pelayanan kesehatan masyarakat.Ketergantungan bawang merah yang sangat tinggi dari luar daerah Kalimantan Selatan, sering berdampak pada melejitnya harga bawang merah pada musim-musim tertentu. Kondisi demikian memaksa petani di Kalimantan Selatan mencoba menanam bawang merah.Berdasarkan hasil pengamatan, selama ini pengupasan kulit bawang merah masih dilakukan secara manual, menggunakan pisau dapur dan tentunya uap dari bawang merah sendiri akan mengakibatkan mata perih. Karena itu perlunya dirancang suatu model alat pengupas kulit bawang merah sehingga produktivitas bawang merah kupas akan meningkat dan pada akhirnya kualitas dari bawang goreng akan mengalami peningkatan.1.2 Tujuan PenulisanTerdapat beberapa tujuan penulisan dalam menyelesaikan karya tulis ini. Berikut merupakan tujuan dari dibuatnya karya tulis ini:1. Sebagai bahan materi untuk mengikuti Lomba Nasional Tahunan rancangan Mesin V 2015 yang diadakan oleh BKSTM2. Memberi rancangan alat pengupas bawang merah3. Agar alat pengupas bawang yang telah dirancang dapat diproduksi dan dipakai secara luas oleh orang-orang yang bersangkutan1.3 Kegunaan TulisanPenulis melakukan perancangan alat pengupas bawang merah agar rancangan dapat diproduksi dan dipakai secara luas oleh orang-orang yang memiliki keperluan untuk mengupas bawang merah agar dapat meningkatkan produktifitas bawang merah kupas di pasaran.1.4 MetodeTerdapat beberapa metode yang digunakan oleh para penulis dalam menyelasaikan perencangan alat pengupas kulit bawang merah.1.4.1 Metode Studi pustakaMetode ini digunakan guna memperoleh landasan teoritis dengan membaca dan mempelajari buku-buku literatur, buku manual, dan juga melalui internet dengan objek yang diteliti.1.4.2 Metode AnalisiMetode ini dilakukan dengan menganalisa melalui pemanfaatan dasar teori dam rumus yang ada dalam melakukan perancangan. Hasil yang didapat melalui metode ini akan dipaparkan pada bab III. Proses analisa melalui dasar teori dan rumusan ilmiah akan dipaparkan pada lampiran.1.4.3 Metode pemanfaatan perangkat lunakMetode ini dilakukan dengan cara melakukan perhitungan, penggambaran, dll dengan memanfaatkan perangkat lunak. Beberapa perangkat lunak yang digunakan penulis dalam melakukan penggambaran dan perhitungan adalah Autodesk Inventor dan microsoft Excel.1.5 Batasan MasalahDalam melakukan perancangan, terdapat beberapa batasan masalah yang tidak dibahas pada karya tulis ini. Pembuatan yang dimaksud adalah: Bawang merah yang digunakan adalah bawang merah ukuran sedang sampai besar (14 cm) yang telah dipotong / dibuang bongkolnya. Pengoperasian alat dilakukan dengan jumlah operator 1 orang. Perhitungan perencanaan blower meliputi dari membuat blower dengan dimensi yang ada di pasaran, menentukan bahan, massa, torsi, dan daya blower.BAB IILANDASAN TEORI

2.1Landasan TeoriKebutuhan peralatan atau mesin yang menggunakan teknologi tepat guna khususnya permesinan pengupasan kulit seperti mesin pengupas kulit ari bawang merah, terutama digunakan dalam penggunaan sehari-hari ibu rumah tangga. Prinsip kerja alat ini adalah pertama kali memasukkan bawang merah yang sudah dalam keadaan terkupas bongkolnya kedalam rumah silinder yang berhubunganan dengan ruang gesek yaitu antara silinder pengupas dengan rumah silinder. Dalam hal ini bawang merah langsung dimasukkan semua sebanyak 20 buah ke dalam ruang gesek melalui tutup rumah silinder bagian atas. Proses penguapan dilakukan dengan cara gesek baik itu gesekan antara bawang merah dengan karet ataupun bawang merah dengan bawang merah akibat dari berputarnya silinder pengupas. Motor akan menggerakan mekanisme pulley dengan kecepatan putar 37 rpm sehingga akan menggesek bawang merah. Bawang merah akan tergesek baik itu oleh karet atau antar bawang merah itu sendiri sehingga kulit ari bawang merah terkelupas dan akan keluar dari ruang gesek melalui pintu keluar yang ada pada sisi depan rumah silinder. Bawang merah yang keluar berupa bawang merah kupas dan kulit ari sisi (sampah) setelah keluar dari pintu keluar akan langsung ditiup oleh blower menuju penyaringan sedangkan bawang merah kupas akan langsung turun.Karena putaran silinder cukup rendah daripada putaran motor maka alat memerlukan transmisi daya dan putaran. Dalam hal ini menggunakan pulley-belt untuk mereduksi kecepatan putar dari motor. Dalam alat ini menggunakan reducer 1:20 untuk mencapai putaran yang diinginkan.

2.2Motor ListrikMotor listrik adalah mesin yang mengubah energy listrik menjadi energi mekanis. Misalnya mesin pembangkit tenaga listrik maka dapat memutar motor litrik yang menggunakan mesin untuk berbagai keperluan separti mesin untuk menggiling padi menjadi beras, untuk pompa irigasi untuk pertanian, untuk kipas angin serta mesin pendingin (Djoekardi, 1996). Pada perencaan ini motor penggerak yang digunakan adalah jenis motor listrik yang terlihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Motor Listrik(sumber. Dokumentasi pribadi)Untuk mengetahui daya elektro motor yang dibutuhkan untuk menggerakkan perangkat mesin pengupas, yang terdiri dari:1.Menentukan daya tanpa beban yang dibutuhkan suatu benda dalam gerakan melingkar, dapat dihitung berdasarkan rumus:(2.1)Maka,(2.2) (Mariam J.L, hal,404)Keterangan:Ptb= Daya motor tanpa beban (kW)T= Torsi (N.m) = Kecepatan sudut (rad/s)(2.3)(Mariam J.L, hal,404)2.Menghitung daya motor penggerak dengan bebanUntuk melakukan perhitungan daya penggerakan dengan memberikan beban maka harus diketahui besar gaya yang dibutuhkan untuk melakukan pengirisan terhadap bawang, dan putaran operasionalnya. Untuk menghitung daya mesin (P) terlebih dahulu dihitung torsinya (T), yaitu:(2.4) (Robert L. Mott, 2009:81)Keterangan:F= Gaya potong (kg)R= Jari-jari lingkaran perajangan, titik potong terluar (m)Setelah mengetahui besarnya torsi yang dihasilkan gaya potong, selanjutnya bisa dihitung daya mesin. Daya mesin (P) dihitung dengan:(2.5) (Mariam J.L, hal,404)Keterangan:Ptb= Daya motor dengan beban (kW)T= Torsi (N.m) = Kecepatan sudut (rad/s)

2.3PorosPoros adalah salah satu elemen mesin terpenting. Penggunaan poros antara lain adalah untuk meneruskan tenaga, poros penggerak klep ( seperti cam shaft ), poros penghubung dan sebagainya. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perencanaan poros antara lain:1. Kekuatan poros, suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau bending atau pun kombinasi antara keduanya, kelelahan tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil atau bila poros memiliki alur pasak. Sebuah poros yang direncanakan harus cukup kuat menahan beban-beban diatas.2. Kekakuan poros, meskipun poros memiliki kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan atau defleksi puntirannya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara. Oleh karena itu selain kekuatan, kekakuan poros harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.3. Putaran kritis, adalah bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada putaran tertentu akan terjdi getaran yang besar, sebaiknya poros direncanakan putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritis.4. Korosi, bahan-bahan tahan korosi harus diplih untuk poros propeler dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.5. Bahan poros, poros untuk mesin umum biasanya dibuat dari baja yang ditarik dingin dan difinis. Poros yang dipakai untuk putaran tinggi dan beban berat umumnya terbuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan terhadap keausan.(Sularso dan Suga, 2004)

Dapat diketahui dari diagram bidang momen akan diperoleh momen bending maksimum dan dari diagram torsi internal diperoleh torsi internal maksimum, sehingga untuk mengetahui dimeter poros dapat diperoleh dari :

(2.6)Keterangan :

Syp= Tegangan pada yield point .N= faktor keamanand= diameter poros (mm).M= momen bending maksimum (Nmm).T= torsi internal maksimum (Nmm).

2.4Key (Pasak)Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin seperti roda gigi, sproket, pulley, kopling dan lain-lain. Momen diteruskan dari poros ke naf atau dari naf ke poros.Pasak pada umumnya dapat digolongkan atas beberapa macam, menurut letakkanya pada poros dapat dibedakan antara pasak pelana, pasak rata, pasak benam dan pasak singgung, yang umumnya berpenampang segi empat. Dalam arah memanjang dapat berbentuk prismatis atau berbentuk tirus. Pasak macam di atas ada pula pasak tembereng dan pasak jarum.Dalam perencanaan tugas akhir ini digunakan pasak benam. Pasak benam ini digolongkan atas pasak bujur sangkar dan juga pasak segi empat.

Gambar 2.2 Pasak Segi Empat (sumber. Dokumentasi pribadi)

Penampang bujur sangkar

Penampang segi empat

Pada analisa pasak yang ingin diketahui ialah berapa panjang pasak yang dibutuhkan. Untuk mengetahui panjang tersebut maka harus dianalisa dari penyebab kegagalan suatu pasak. Dalam menentukan panjang key ada beberapa syarat :1. Panjang pasak ditentukan dari hasil perhitungan analisa kegagalan key yang terbesar.2. Panjang pasak ditentukan minimum 1,25 x diamater poros. Panjang pasak ditentukan sepanjang hub dari komponen yang disambung.

2.5Bantalan (Bearing)Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban sehingga putaran dapat berlangsung secara halus, aman dan tahan lebih lama. Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros dan elemen mesin lainny dapat bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh system akan menurun dan tidak dapat bekerja dengan semestinya.Bantalan bola dan rol disebut juga sebagai bantalan anti gesek (antifriction bearing), karena koefisien gesek statis dan kinetisnya yang kecil. Bantalan ini terdiri dari cincin luar dengan alur lintasan bola dan rol dan cincin dalam yang juga memiliki alur lintasan yang sama seperti yang ada pada cincin luar. Bola dan rol ditempatkan diantara kedua cincin di dalam alur lintasan tersebut. Untuk menjaga agar bola dan rol tidak saling bersentuhan satu dengan yang lainnya, maka bola dibuat bersarang. Sarang ini juga berfungsi untuk menjaga bola terlepas dari alurnya sewaktu berputar. Ukuran bantalan ini biasanya menyatakan diameter dalam bantalan (diameter poros yang akan masuk). Dapat dilihat pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Bantalan (Bearing)Bantalan untuk poros penggerak yang diameternya disesuaikan dengan ukuran poros yang dinyatakan aman, maka beban ekuivalen dinamis (p) dapat dihitung berdasarkan:(2.7) (Sularso, 1997, hal. 13)Keterangan:QP= Beban ekuivalen dinamis (kg)Fr= Beban radial (kg)Fa= Beban aksial (kg)

a.Beban ekivalen dinamis bantalan radial(2.8)(Sularso, 1997, hal. 13)Keterangan:Pr= Beban ekuivalen dinamis bantalan radial (kg)Fr= Beban radial (kg)Fa= Beban aksial (kg)V= Faktor pembebanan untuk cincin luar yang berputarb.Beban ekivalen dinamis bantalan aksial(2.9)(Sularso, 1997, hal. 13)Keterangan:Pa= Beban ekuivalen dinamis bantalan aksial (kg)Fr= Beban radial (kg)Fa= Beban aksial (kg)

2.6Sistem Transmisi Puli dan SabukSabuk-V merupakan sabuk yang tidak berujung dan diperkuat dengan penguat tenunan dan tali. Sabuk-V terbuat dari karet dan bentuk penampangnya berupa trapesium. Bahan yang digunakan untuk membuat inti sabuk itu sendiri adalah terbuat dari tenunan tetoron. Penampang puli yang digunakan berpasangan dengan sabuk juga harus berpenampang trapesium juga. Puli merupakan elemen penerus putaran yang diputar oleh sabuk penggerak. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2002:163). Pada perpindahan Sabuk, gerak putarnya dipindahkan dari puli sabuk yang satu ke puli sabuk yang lain, supaya terdapat suatu gesekan yang cukup kuat antara sabuk dan pulinya sabuknya dipasang sekencang- kencangya pada puli-pulinya, atau diberi puli pengencang, tetapi pada sabuk bentuk V tidak perlu dipasang sekencang sabuk rata (Daryanto, 2007). Gaya gesekan yang terjadi juga bertambah karena bentuk bajinya yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Adapun bentuk konstruksi macam-macam penampang sabuk-V yang umum dipakai terlihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Penampang sabuk V (V-Belt)(sumber. Dokumentasi pribadi)Sudut lilit atau sudut kontak dari sabuk pada alur puli penggerak harus diusahakan sebesar mungkin untuk mengurangi selip antara sabuk dan puli dan memperbesar panjang kontaknya.Transmisi sabuk dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu sabuk rata, sabuk dengan penampang trapesium, dan sabuk dengan gigi. Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah pemakaiannya dan harganya yang murah. Kelemahan dari sabuk-V yaitu transmisi sabuk dapat memungkinkan untuk terjadinya slip. Oleh karena itu, maka perencanaan sabuk-V perlu dilakukan untuk memperhitungkan jenis sabuk yang digunakan dan panjang sabuk yang akan digunakan. Untuk menentukan diameter puli digunakan rumus:(2.10) (Sularso, 1997, hal. 164)Keterangan:Dp1= Diameter puli penggerak (mm)Dp2= Diameter puli yang digerakkan (mm)n1= Putaran puli penggerak (rpm)n2= Putaran puli yang digerakkan (rpm)Karena sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putaran, maka perbandingan yang umum dipakai adalah:(2.11)( Sularso, 1997, hal. 164)Keterangan:Dp1= Diameter puli penggerak (mm)Dp2= Diameter puli yang digerakkan (mm)n1= Putaran puli penggerak (rpm)n2= Putaran puli yang digerakkan (rpm)Perhitungan yang digunakan dalam perencanaan sabuk-V antara lain:a.Daya rencana (Pd)(2.12) (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2002:7)

Keterangan:fc= Faktor koreksiP= Daya (kW)b.Kecepatan linier sabuk(2.13) (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2002:166)Keterangan:v= Kecepatan linier puli (m/s)d= Diameter nominal (mm)n= Putaran puli (rpm)c.Panjang keliling (L)(2.14)(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2002:170)Keterangan:Dp1= Diameter puli motor (m)Dp2= Diameter puli poros (m)L= Panjang keliling sabuk (mm)C= Jarak sumbu poros (mm)d.Jarak sumbu poros (C)(2.15)(2.16)

(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2002:170)Keterangan:Dp1= Diameter puli motor (m)Dp2= Diameter puli poros (m)L= Panjang keliling sabuk (mm)C= Jarak sumbu poros (mm)

e.Sudut kontak ()(2.17)(Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2002:173)Keterangan:Dp1= Diameter puli motor (m)Dp2= Diameter puli poros (m)L= Panjang keliling sabuk (mm)C= Jarak sumbu poros (mm)= Sudut kontakFaktor koreksi (K) = 0,99f.Besar daya yang dapat ditransmisikan oleh sabuk(2.18)(2.19)(2.20) (Sularso dan Kiyokatsu Suga, 2002:171)Keterangan:F1= Gaya tarik pada sisi kencang (N)F2= Gaya tarik pada sisi kendor (N)b= lebar sabuk spesifik (mm)t= Tebal sabuk spesifik (mm)e= 2,1782= Sudut kontak antara sabuk dan puli () = Koefisien antar sabuk dan puli (0,3-0,6)

2.6ReducerSpeed reducer adalah jenis motor yang mempunyai reduksi yang besar. Gearbox bersinggungan ke dalam motor, tetapi secara bersamaan rangkaian ini mengurangi kecepatan keluaran (output speed). Speed reducer digunakan untuk menurunkan putaran. Dalam hal ini perbandingan speed reducer putarannya dapat cukup tinggi.

(2.21)(Niemann, 1982).Keterangan: i = perbandingan reduksi N1 = input putaran (rpm) N2 = output putaran (rpm)

BAB III DESKRIPSI ALAT

3.1. Deskripsi AlatHasil rancangan produk berfungsi sebagai alat pengupas kulit ari bawang merah, dengan memanfaatkan gaya gesek antara bawang merah dengan karet pada silinder berputar atau antara bawang merah dengan bawang merah akibat berputarnya silinder. Bawang merah yang dimasukan sebelumnya harus sudah terlepas dari bongkolnya. Silinder diputar menggunakan motor dengan transmisi V-Belt. Pada rancangan motor berfungsi untuk memutar silinder dengan bantuan reducer agar diperoleh putaran yang diinginkan dan untuk memutar Blower yang berfungsi untuk memisahkan bawang dengan kulit ari yang sudah terkelupas.

Komponen-komponen terdiri dari :1. Silinder pengupas1. Tutup1. Rumah silinder1. Pintu keluaran1. Blower1. Reducer1. Motor1. Pulley

0. Deskripsi Komponen0. Rumah Silinder

Rumah silinder memiliki diameter 200 mm dan tinggi 215 mm. Sedangkan tutup silinder sebagai pengarah bawang untuk turun ke sekeliling silinder yang berbentuk 1/8 bola memiliki perencanaan tinggi = 25 mm dan diameter = 100 mm dengan ketebalan 10 mm. Menggunakan bahan baja karbon dengan .0. Pulley dan Belt

Pulley yang digunakan dalam perancangan terdapat 2 jenis, yaitu pulley kecil dan pulley besar. Pada pulley kecil memiliki diameter 75 mm dan tebal 20 mm, menggunakan bahan aluminium dengan . Sedangkan pada pulley besar memiliki diameter 141 mm dan tebal 20 mm, menggunakan bahan dari besi tuas dengan .0. Motor Menggunakan motor dengan daya 0.25 Hp dan memiliki putaran 1400 rpm dengan efisiensi 80%.0. ReducerMenggunakan Reducer dengan perbandingan reduksi 1:20, digunakan untuk menurunkan putaran motor yang terlebih dahulu direduksi melalui pasangan pulley belt ke poros silinder. Sehingga didapat putaran yang diinginkan yaitu 70 rpm.0. V-BeltV-Belt yang digunakan dalam perancangan memiliki panjang keliling sabuk yang bervariasi, yaitu 711 mm, 660 mm dan 726 mm.0. PorosPoros yang digunakan pada rancangan terdiri dari poros silinder dan poros blower. Pada silinder digunakan poros dengan diameter 15,56 mm, dimensi mengacu pada perhitungan yang dilakukan terhadap pembebanan oleh silinder dan flens pengunci. Sedangkan pada Blower digunakan poros dengan diameter 4,72 mm, dimensi mengacu pada perhitungan yang dilakukan terhadap beban Blower. Dibuat dengan menggunakan material Baja ST-60 dengan Ultimate Strenght (SU) 590 N/mm2.0. BlowerBlower yang di pakai adalah blower yang di buat sendiri dengan bahan baja St-60 dengan dimensi tertentu di pasang yang disesuaikan dengan rangka alat, memiliki air delivery 30 m3 / min, air velocity 120 m/min, dan pressure 1-3 kg/cm2 (31,671) PSIG)0. PasakPasak yang direncanakan memilik panjang 16 mm , menggunakan bahan ST-42 dengan Syp sebesar 274.106 N/m2. Penentuan panjang pasak berdasarkan analisa kegagalan key terbesar.