17

BAB III

METODE PERANCANGAN MESIN

3.1 Prototype Mesin Pencetak Mulsa Berbahan Jerami

Dalam bidang pertanian saat ini, pemulsaan lebih umum

menggunakan bahan mulsa plastik yang tidak mudah terurai. Dengan

adanya mesin pencetak mulsa ini diharapkan dapat memberikan solusi

pada bidang pertanian dimana dapat memproduksi mulsa yang bersifat

biodegradable atau yang mudah terurai. Ide ini adalah pendekatan analisa

kebutuhan masyarakat terutama petani yang didefinisikan dengan suatu

uraian :

“ Prototype Mesin Pencetak Mulsa Dengan Bahan Baku Jerami Padi “

Sedangkan batasan rancangan sebagai persyarat pengguna ditetapkan

sebagai berikut :

- Mesin dapat dioperasikan dengan mudah

- Mudah dalam perawatan

- Ketebalan untuk pencetak kertas dapat diatur sesuai dengan

keinginan pengguna

- Komponen tidak banyak

- Murah dari segi ekonomi

18

3.2 Fungsi Mesin Pencetak Mulsa Berbahan Jerami

Mesin pencetak 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 pertanian padi.

3.2.1 Blok Fungsi

Pada blok fungsi ini dapat dideskripsikan sebagai aliran 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 dismpan, ditransformasi, dialihkan dan

lain-lain.

Pulp / Web

Energi

Gambar 3.1 Blok Fungsi

Prototype Mesin

Pencetak Mulsa

Berbahan Jerami Padi

Kertas mulsa berbahan jerami

(berbentuk lembaran padat basah)

19

3.2.2 Diagram Blok Perancangan Alat

Pada diagram ini akan menjelaskan secara umum komponen

yang terdapat pada mesin produksi kertas mulsa sebagai berikut :

Pulp / Web

Energi

Gambar 3.2 Diagram Blok Perencangan Alat

Dari diagram blok fungsi diatas dapat dilihat dimana fungsi

terlebih dahulu didefinisikan sebagai fungsi keseluruhan, kemudian

dikembangkan menjadi sub-fungsi yang akan dilakukan pada produk

yang nantinya akan dibuat.

3.2.3 Komponen Mesin Produksi Mulsa

Dalam perancangan ini nantinya akan ditentukan dimensi dari

berbagai komponen yang nantinya dijadikan satu (assembly).

Adapun komponen - komponen tersebut adalah :

1. Rangka / Frame

Pembuatan frame ini berguna sebagai dudukan / penyangga

untuk motor, dan komponen - komponen lainnya. Dalam

HOPER ROLL PENGEPRES WADAH

MOTOR PENERUS &

PEREDUKSI DAYA

PENYEIMBANG

PUTARAN ROLL

Kertas M

ulsa

( ( berbentu

k lemb

aran pad

at )

20

penentuan dimensinya, frame dipengaruhi oleh putaran, getaran,

dan beban yang akan di topangnya.

2. Pengumpan / Hoper

Pada perancangan mesin ini dibutuhkan hoper, dimana

berfungsi sebagai jalur masuknya bahan atau pulp jerami. Hoper

berguna sebagai wadah pulp saat akan melakukan proses

pengepressan dengan roll.

3. 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.

4. Transmisi

Sistem transmisi pada mesin berfungsi untuk meneruskan

putaran dari motor atau sumber energy menuju roll pada press

part.

5. Poros

Poros merupakan tempat dimana beban yang diterima dari

roll saat berputar, sehingga perhitungan poros ditentukan

memiliki kemampuan dalam mengatasi ketahanan terhadap

kelelahan ( fatique ).

6. Roll

Roll merupakan komponen dimana akan sangat berbengaruh

untuk proses produksinya mulsa, roll akan menarik dan

21

menekan secara bersamaan benda kerja yang berada

diantaranya.

3.3 Prinsip Solusi

Langkah selajutnya adalah pencarian prinsip solusi untuk sub-

fungsi metode yang digunakan adalah metode kombinasi yaitu dengan

mengkombinasikan 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 untuk Mesin Pencetak Kertas Mulsa

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

22

3.4 Konsep Produk

Konsep – konsep produk yang telah diperoleh dari matrik solusi

diatas, yaitu konsep produk yang mungkin dibuat akan dikembangkan

dalam bentuk sketsa. Diharapkan dengan membuat sketsa dari konsep –

konsep produk tersebut maka akan dapat dianalisa konsep produk yang

paling cocok untuk dikembangkan baik dari segi kegunaan, kemudahan

operasional maupun dari segi biaya pembuatannya.

3.4.1 Pengembangan konsep produk pertama

Sketsa dari konsep mesin pencetak kertas mulsa yang

pertama dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.3 Skets konsep produk pertama

Keterangan :

Konsep ini menggunakan transmisi yang sebagian besar

terdiri dari sprocket dan rantai untuk mendistribusikan putaran dari

motor listrik menuju roller 1 pada bagian press part. Dua roller

tersusun sejajar terhadap sumbu Y, sehingga penggunaan

pengumpan / hoper berada diatasnya. Adjuster gap digunakan

23

untuk mendorong roller 2 sehingga jarak antara kedua roller dapat

diubah sesuai keinginan.

3.4.2 Pengembangan konsep produk kedua

Sketsa dari konsep mesin pencetak kertas mulsa yang kedua

dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.4 Skets konsep produk kedua

Keterangan :

Konsep ini menggunakan transmisi yang sebagian besar

berupa puli dan sabuk. Putaran motor bensin diteruskan menuju

speed reducer untuk direduksi putarannya. Putaran yang keluar dari

speed reducer diteruskan ke poros perantara melalui puli dan sabuk.

Putaran pada poros perantara selanjutnya diteruskan oleh puli dan

sabuk menuju roller bagian bawah pada press part. Adjuster gap /

berfungsi untuk mengatur celah diantara kedua roller berada

dibagian atas roller.

3.4.3 Pengembangan konsep produk ketiga

Sketsa dari konsep mesin pencetak kertas mulsa yang

ketiga dapat dilihat pada gambar berikut :

24

Gambar 3.5 Skets konsep produk ketiga

Keterangan :

Konsep ini menggunakan transmisi yang sebagian besar

berupa roda gigi. Putaran motor diesel diteruskan menuju speed

reducer untuk direduksi putarannya. Putaran yang keluar dari speed

reducer diteruskan ke poros perantara melalui puli dan sabuk.

Putaran pada poros perantara selanjutnya diteruskan oleh roda gigi

yang saling berhubungan menuju roller bagian atas pada press part.

3.5 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. Untuk pemilihan konsep produk

diperlukan beberapa langkah yang harus dilakukan antara lain :

25

Langkah 1 : Menyusun Kriteria Untuk Membandingkan Konsep Produk

Kriteria perbandingan ini disusun berdasarkan hal yang harus

dipenuhi dan disusun berdasarkan prioritasnya untuk konsep produk yang

dirancang.

Kriteria-kriteria pemilihan yang perlu diperhatikan adalah :

Pengoperasian mudah, diharapkan pengoperasiannya semudah

mungkin oleh pengguna.

Biaya pembuatan, diharapkan biaya yang dikeluarkan untuk

memproduksi mesin kertas mulsa harus seminimal mungkin.

Pemeliharaan mudah, diharapkan perawatannya tidak begitu sulit

dan spare part mudah untuk didapatkan.

Komponen tidak banyak, diinginkan alat ini tidak memiliki

komponen yang begitu banyak, sehingga akan memudahkan

perakitan, pemeliharaan serta dapat menurunkan biaya produksi.

Langkah 2 : Pemilihan konsep – konsep produk yang dibandingkan

Dari matrik solusi telah didapat tiga buah konsep produk yang

mungkin dibuat, ketiga konsep inilah nantinya akan saling dibandingkan.

Langkah 3 : Pemberian skor

Ketiga buah konsep tersebut dibandingkan dengan pemberian skor

untuk masing-masing konsep. Jika dianggap dapat memenuhi keinginan

26

pengguna lebih baik maka diberi skor tertinggi, jika kemampuannya

dianggap lebih buruk diberi skor terendah.

Langkah 4 : Menjumlahkan skor

Setelah setiap kriteria diberi skor untuk tiap-tiap konsep produk

maka skor-skor tersebut dijumlahkan. Berikut ini ditampilkan tabel

pengambilan keputusan sesuai ketiga konsep yang telah dibuat.

Tabel 3.2 Pemilihan Desain Mesin

No Kriteria Seleksi Konsep

Bobot 1 2 3

1 Pengoperasian mudah 25 20 20 15

2 Biaya pembuatan 30 20 25 20

3 Pemeliharaan mudah 30 25 28 25

4 Komponen tidak banyak 15 10 10 10

Total 100 75 83 75

Dari tabel pemilihan desain maka konsep produk yang memiliki

skor tertinggi adalah konsep produk 2, sehingga konsep produk inilah

yang akan dikembangkan selanjutnya menjadi produk mesin kertas

mulsa.

3.6 Konsep Perancangan Mesin Pencetak Kertas Mulsa

Konsep yang telah terpilih kemudian dikembangkan dan konsep

inilah yang akan dibuat sebagai mesin pencetak kertas mulsa. Adapun

gambar konsep terpilih adalah sebagai berikut :

27

Gambar 3.6 Prototype Mesin Pencetak Kertas Mulsa

3.6.1 Spesifikasi Perancangan Mesin Pencetak Mulsa

Proses perancangan merupakan urutan langkah pengerjaan dari

perencanaan sampai menjadi desain yang dikehendaki sesuai dengan

ukuran yang telah direncanakan. Didalam 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

28

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 : S55C-D

Ukuran : Panjang 400 mm, 25 mm (2)

Panjang 450 mm, 25 mm

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 70 mm

Pully Gearbox 70 mm, 60 mm

Pully Penerus 300 mm, 80 mm,

300 mm

4. Roll

Jumlah : 2

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

5 mm, Panjang 205 mm

29

Roll Bawah : luar 105 mm, 20 mm,

Tebal 5 mm, Panjang 215 mm

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.

3.7 Mekanisme Kerja Prototype Mesin Pencetak Mulsa

Mesin pencetak mulsa ini mempunyai sistem transmisi berupa puli

dan sabuk. Bila motor dihidupkan, maka putaran tersebut diteruskan oleh

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

bertujuan untuk memperkecil putaran yang dihasilkan oleh motor. Output

putaran yang dihasilkan oleh reducer kemudian di transmisikan kembali

dari puli 3 ke puli 4 untuk menggerakkan poros. Disisi lain poros terdapat

puli 5 sehingga ikut berputar dan putaran tersebut diteruskan dengan

dihubungkan sabuk menuju puli 6. Karena puli 6 berada pada poros yang

sama dengan roller, maka roll sebagai bagian utama pengepres dapat

bekerja.