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