Download - BAB-IV PA

BAB IV

PROSES, HASIL, DAN PEMBAHASAN

A. Pemilihan Bahan

Elemen-elemen yang terdapat pada Mesin Pencetak Batako ini

terbilang cukup banyak. Pembahasan pemilihan bahan difokuskan pada

elemen-elemen yang dikerjakan pada proses pembuatan yang berpengaruh

besar terhadap tingkat keamanan mesin dan deformasi bahan yang terjadi.

1. Parameter bahan teknik (Norman E. Dowling : 1993)

Gambar 5. Grafik Tegangan Regangan

Yield Strength : Tegangan luluh.

Tensile Strength : Tegangan tarik.

E : Modulus elastisitas

E = A−Bb−a

2. Yeild Stength in Shear (S. Timoshenko : 1940)

Yeild Stength in Shear mempunyai nilai 0.55 – 0.60 dari Yeild Stength.

3. Pemilihan Bahan Poros

Pada Mesin Pencetak Batako terdapat poros yang digunakan

sebagai mekanisme penggerak mesin. Poros ini digunakan pada

mekanisme pemutar pencetak pada Mesin Pencetak Batako. Poros tersebut

31

32

menggunakan bahan baja karbon yang belum diketahui jenis dan tegangan

tariknya. Alasan menggunakan bahan baja karbon dikarenakan bahan

poros ini keras, ulet, mampu mesin, tangguh, mampu las, dan tahan

terhadap torsi.

Bahan dari poros ini dibeli di bengkel tempat pembuatan Mesin

pencetak batako ini yaitu Bengkel Teknik Mesin SMK N 2 Pengasih.

Karena secara kebetulan di SMK N 2 Pengasih masih mempunyai stok

bahan baja karbon yang cukup banyak maka diputuskan untuk membeli

langsung di SMK tersebut. Dan dari pihak sekolah pun mengijinkan untuk

memakai bahan tersebut sebagai wujud dari kepedulian sekolah terhadap

mahasiswa UNY dan perkembangan teknologi.

Menurut penanggung jawab pengadaan bahan praktik siswa teknik

mesin SMK N 2 Pengasih, bahan poros tersebut berjenis baja lunak (mild

steel) dengan spesifikasi menururut tabel DIN 17100 adalah baja ST.37.

Dari informasi yang telah diterima tersebut kemudian dicari di tabel DIN

17100 spesifikasi teknik yang dimiliki bahan ST. 37. Berikut ini adalah

tabel spesifikasi ST. 37 menurut DIN 17100.

Material Yield Strength Modulus Young Tensile StengthST. 37 235 MPa 200 GPa 360-510 MPa

Tabel 4. Spesifikasi ST 37

4. Pemilihan Bahan untuk Konstruksi Rangka

Konstruksi rangka Mesin Pencetak Batako menggunakan profil

UNP yang tebalnya 2 mm dan dengan ukuran 40 x 20 mm. Bahan yang

digunakan diasumsikan menggunakan mild steel dengan kekuatan tarik 37

kg/mm². Hal ini didasarkan pada penunjukan sertifikat bahan profil UNP

oleh pihak toko besi Mulia Jaya pada saat pembembelian profil UNP.

Pemakaian profil UNP ini diakrenakan ditinjau dari pertimbangan teknis

maupun ekonomi lebih menguntungkan dari pada memakai profil hollow

atau profil siku.

5. Pemilihan Bahan Dies

33

Dies pada Mesin Pencetak Batako merupakan komponen yang berfungsi

untuk mencetak campuran pasir dan semen menjadi batako. Bahan dies ini

adalah pelat eyzer ukuran tebal 3 mm. Pemilihan pelat eyzer sebagai bahan

pembuat dies ini dikarenakan harganya yang lebih murah daripada

menggunakan bahan stainlees steel. Selain itu pelat eyzer mudah

dilakukan proses fabrikasi (pembentukan) yang dapat berupa penekukan,

pelipatan, pengerolan dan lain sebagainya.

B. Analisis Teknik

Analisis teknik merupakan proses evaluasi yang dibutuhkan dalam

perencanaan produk Mesin Pencetak Batako. Tujuannya adalah untuk

menentukan kelayakan perancangan atau identifikasi kelemahan hasil

perancangan. Hasil evaluasi dilanjutkan sebagai bahan kajian pengembangan

produk selanjutnya atau sebagai langkah penyempurnaan mesin. Pendekatan

evaluasi tersebut dilakukan berdasarkan pendekatan teori dan aktual desain

produk, antara lain: analisis konstruksi mesin dan analisis ekonomi.

1. Analisis Spesifikasi Batako

Spesifikasi batako berkaitan dengan nilai nominal kekuatan dan

kepadatan batako. Dari pihak pengrajin batako sendiri menginginkan

spesifikasi batako yang dihasilkan oleh mesin ini mendekati spesifikasi

batako dari mesin yang lama. Berikut ini adalah hal-hal yang

mempengaruhi kekuatan dan kepadatan batako:

a. Arah getaran

Arah getaran dari mesin pencetak batako ini direncanakan

memiliki arah gerakan horizontal. Hal ini dikarenakan menurut

percobaan yang dilakukan dengan harapan arah getaran horizontal

akan lebih baik dari pada arah vertical. Sehingga kualitas batako yang

dihasilkan menjadi lebih baik dari pada mesin yang lama.

b. Frekuensi getaran

Frekuensi getaran yang diinginkan pada mesin ini dibuat

mendekati dengan mesin yang dimiliki prengrajin batako. Frekuensi

getaran ini diatur dengan menyamakan putaran poros utama mesin ini

34

dengan putaran poros utama mesin milik para pengrajin batako.

Dengan melihat spesifikasi motor dan sistem transmisi yang ada di

mesin milik pengrajin batako diketahui beberapa hal sebagai berikut.

1) Spesifikasi motor lisrik : Daya 2 PK putaran 3000 rpm

2) Putaran poros utama : 500 rpm

3) Panjang langkah getar : 20 mm

Dari hal diatas maka putaran poros utama mesin pencetak

batako ini haruslah mendekati angka 500 rpm dan panjang langkah

getar 5mm. Sehingga dapat dihasilkan getaran yang mendekati

frekuensi getar yang mendekati dengan mesin yang dimiliki para

pengrajin batako. Untuk mencapai hal diatas maka:

1) Untuk mencapai putaran mendekati 500 rpm maka digunakan

motor listrik dengan putaran 1400 rpm kemudian di reduksi dengan

puli 3 : 1 sehingga putaran motor menjadi 466 rpm.

2) Untuk mencpai panjang langkah 5mm maka dilakukan perhitungan

eksentrisitas poros utama yang menarik arms dengan perhitungan

di bawah ini.

Panjang langkah = 40 mm

Panjang sekali siklus = 2 x Panjang langkah

= 2 x 40 mm

= 80 mm

= 0,08 m

Keliling eksentrisitas = Panjang sekali siklus

= 80 mm

Keliling eksentrisitas = π x2 x Eksentrisitas

80 = 6,28 x Eksentrisitas

Eksentrisitas = 13 mm

c. Berat dari tutup pemberat

Berat dari tutup pemberat mesin pencetak batako milik

pengrajin batako diketahui dari menghitung volume tutup pemberat

tersebut kemudian mengalikannya dengan massa jenis baja karbon

35

yaitu 7,86 g/cm³. Setelah mengukur dan menghitung volume dari tutup

maka diperoleh massa tutup yaitu 6 kg. Kemudian dibuatlah tutup atas

dengan massa mendekati 6 kg. berikut ini hasil perhitungn inventor

untuk massa desain tutup.

Gambar 6. Tutup Dies

Physical Properties for TUTUP ATAS DIES

General Properties:

Material: {Mild Steel}

Density: 7.86 g/cm^3

Mass: 6.343 kg (Relative Error = 0.000000%)

Area: 160982.232 mm^2 (Relative Error = 0.000000%)

Volume: 874960.643 mm^3 (Relative Error =

0.000000%)

Center of Gravity:

X: 0.211 mm (Relative Error = 0.000000%)

Y: -0.930 mm (Relative Error = 0.000000%)

Z: 0.000 mm (Relative Error = 0.000000%)

Mass Moments of Inertia with respect to Center of

Gravity(Calculated using negative integral)

Ixx 10140.075 kg mm^2 (Relative Error =

0.000000%)

36

Iyx Iyy -36.921 kg mm^2 (Relative Error =

0.000000%) 89987.491 kg mm^2 (Relative Error = 0.000000%)

Izx Izy Izz 0.000 kg mm^2 (Relative Error =


91334.808 kg mm^2 (Relative Error = 0.000000%)

Mass Moments of Inertia with respect to Global(Calculated

using negative integral)


0.000000%)

Iyx Iyy -35.677 kg mm^2 (Relative Error =


Izx Izy Izz 0.000 kg mm^2 (Relative Error =



Principal Moments of Inertia with respect to Center of Gravity

I1: 10140.058 kg mm^2 (Relative Error = 0.000000%)



Rotation from Global to Principal

Rx: 0.00 deg (Relative Error = 0.000000%)

Ry: 0.00 deg (Relative Error = 0.000000%)

Rz: -0.03 deg (Relative Error = 0.000000%)

Dengan hasil di atas diketahui massa dari tutup adalah 6,343 kg.

d. Pemadatan pasir

Dari observasi terhadap mesin pencetak batako yang dimiliki

pengrajin diketahui sekali cetak, pemadatan pasir dari ketinggian 25

cm menjadi 20 cm. Sehingga hal ini di tiru persis dengan mesin

pencetak batako yang akan dibuat.

2. Analisis Daya Motor

Untuk mengetahui daya motor yang dibutuhkan untuk

menggerakkan dies ditambah berat dari pasir basah itu sendiri, maka

37

dilakukan perhitungan analisis daya motor. Dari inventor diperoleh berat

assembly dies seperti di bawah ini.

Gambar 7. Dies Assembly

Physical Properties for Assembly DIES 2

General Properties:

Material: {Mild Steel}

Density: 7.86 g/cm^3

Mass: 25.240 kg (Relative Error = 0.000001%)

Area: 1400848.832 mm^2 (Relative Error = 0.007809%)

Volume: 3480301.214 mm^3 (Relative Error =

0.000001%)

Center of Gravity:

X: -2.205 mm (Relative Error = 0.000001%)

Y: 182.191 mm (Relative Error = 0.000001%)

Z: 0.178 mm (Relative Error = 0.000001%)

38

Mass Moments of Inertia with respect to Center of

Gravity(Calculated using negative integral)


0.000001%)

Iyx Iyy 2363.934 kg mm^2 (Relative Error =


Izx Izy Izz -9308.294 kg mm^2 (Relative Error =

0.000001%) -599.867 kg mm^2 (Relative Error = 0.000001%)


Mass Moments of Inertia with respect to Global(Calculated using

negative integral)


0.000001%)

Iyx Iyy 12505.164 kg mm^2 (Relative Error =


Izx Izy Izz -9298.378 kg mm^2 (Relative Error =

0.000001%) -1419.036 kg mm^2 (Relative Error = 0.000001%)


Principal Moments of Inertia with respect to Center of Gravity




Rotation from Global to Principal

Rx: -0.53 deg (Relative Error = 0.000001%)

Ry: 1.68 deg (Relative Error = 0.000001%)

Rz: 0.53 deg (Relative Error = 0.000001%)

Untuk berat pasir basah sendiri dihitung volumenya dulu kemudian

dibagi dengan massa jenis pasir. Massa jenis pasir basah sendiri adalah

1922 kg/m³. Dari ukuran dies maka dapat dihitung volume pasir yang

masuk.

V = p x l x t

39

V = 400 mm x 100 mm x 250 mm

V = 10000000 mm³

V = 0,01 m³

Massa pasir basah = Massa jenis pasir x Volume

= 1922 kg/m³ x 0,01 m³

= 19,22 kg

Sehingga massa total yang harus digerakkan motor adalah :

Massa = Massa Pasir Basah + Massa Asembly Dies

= 19,22 kg + 25,24 kg

= 44,46 kg

Diketahui putaran motor = 466 rpm = 8 rps

P = Massa x kecepatan

P = Massa x panjang sekali siklus x putaran

P = 44,5 kg x 0,08 m x 8 rps

P = 30 kg m/s

P = 0,4 PK

Dari perhitungan diatas, maka motor listrik yang digunakan untuk

penggerak mesin pencetak batako adalah motor dengan daya 0,5 PK.

3. Analisis Sabuk V

Dalam Mesin Pencetak Batako ini, sabuk-V digunakan untuk

meneruskan putaran dari poros motor ke poros penerus sekaligus untuk

mereduksi putaran motor. Data yang diketahui untuk pemilihan tersebut

jika menggunakan motor penggerak motor listrik 0,5 PK antara lain:

a. Daya yang ditransmisikan

Daya : 0,5 PK atau 0,373 kW

Jarak sumbu poros : 405 mm

Dp : 76,2

dp : 25,4

b. Panjang sabuk

L=2C+ π2

( Dp+dp )+ 14 C

( Dp−dp )2

44.5 kg

MOTOR0.5 PK

40

L=2∗405+ 3.142

(76,2+25,4 )+ 14∗405

(76,2−25,4 )2

L=971,1049877 mm

L=38,2 inch

L = 39 inch

4. Perencanaan Motor

Daya yang dibutuhkan poros ulir pendorong, yaitu 0,4 PK, maka

motor yang harus digunakan dengan daya sebesar 0,5 PK. Hal tersebut

dipilih karena dipasaran dengan daya motor yang mendekati daya 0,0439

PK hanya ada motor dengan daya 0,5 PK. Selain itu motor yang dipilih

kapasitas dayanya lebih besar dikarenakan untuk mencegah terjadinya

gesekan dan gaya yang terjadi pada puli, gear sprocket dan poros

penghubung. Spesifikasi motor listrik yang digunakan:

a. n = 1400 rpm

b. P = 0,5 PK

c. Frekuensi = 50 Hz

d. Tegangan = 110/220 V

5. Analisis Torsi

d: 1 inch (1400 rpm)

Belt

D: 3 Inch (466 rpm)

Bantalan

Gambar 8. Konstruksi Poros Utama

Diketahui :

d : 1 icnch = 0,03 m

41

Putaran d : 1400 rpm = 24 rps

P : 37,5 kg m/s

Kecepatan putar pada d : 0,03 * 3,14 *24 = 2,3 m/s

F di d : 35 kg m/s : 2,3 m/s = 16,3 kg

Torsi di d : F.rd = 16,3 * 0.03/2 = 0,24 kg m

D : 3 inch

F di D = : 16,3 kg

Torsi di D : F * rD = 16,3 * 0,09/2 = 0,73 kg m

6. Analisis Angka Keamanan

FS = 1,4 x 1,7 x 1,2 x 1,5 x 1,6 = 6,85 ≈ 7

7. Analisis Poros Utama

Poros utam merupakan poros yang menghubungkan antara

transmisi dengan dies batako. Dari analisis torsi di atas dapat dibuat FBD

pada poros utama seperti gambar di bawah ini :

Gambar 9. FBD Poros

Dari FBD diatas dapat dihitung reaksi pada masing-masing

tumpuan. Berikut di bawah ini adalah perhitungan reaksi pada tumpuan

Adan tumpuan B menggunakan konsep ∑ MB dan∑ MC=0.

∑ MB = 0

0 = - 16,3 x 10 - 65 RvC + 75 x 44,5

0 = - 163 -65 Rvc + 3337,5

RvC = 48,83846154 ≈ 48,8 kg

DCBA

10 1065

44,5 kg

16,3 kg

42

∑ MC = 0

0 = 44,5 x 10 + 65 RvB – 75 x 16,3

0 = 445 + 65 RvB – 1222,5

RvB = 11,96153846 ≈ 12

Dari FBD diatas maka bisa dibuat NFD nya. Tetapi karena tidak

ada gaya horizontal yang bekerja, maka NFD nya tidak ada. Kemudian

langsung digambar SFD nya.

A B C D

Gambar 10. SFD Poros

Dari gambar SFD tersebut dapat diketahui gaya geser aksimal yang

terjadi sebesar 48,8 kg. Setelah SFD dibuat maka langkah selanjutnya

adalah menggambar BMD. Berikut ini adalah langkah demi langkah

menggambar BMD.

Untuk A sampai B:

16,3

X

MX = 16,3 x

x

44,5

4.312

16,3

44,5

43

Untuk B sampai C

16,3

X

12

10

x

MX = 16,3 x -12 (x-10)

Untuk C sampai D

16,3

X

12

10

48,8

75

x

Mx = 16,3 x – 12 (x-10) – 48,8 (x-75)

Kemudian dari rumus-rumus di atas dibuatlah gambar grafik BMD

menggunakan excel. Berikut di bawah gambar grafik momen gaya pada

setiap titik poros.

44

Gambar 11. BMD Poros

Tabel 5. Tabel momen gaya

X MX0 05 81,5

10 16315 184,692320 206,384625 228,076930 249,769235 271,461540 293,153845 314,846250 336,538555 358,230860 379,923165 401,615470 423,307775 44580 222,585 0

Dari grafik tersebut dapat diketahui momen terbesar yang terjadi

pada poros terkebut adalah 423,3 kg mm. Setelah melakukan perhitungan

perhitungan di atas baru biasa menganalisa diameter-diameter.

a. Diameter yang memenuhi syarat agar aman terhadap gaya geser.

45

Diketahui gaya geser yang terbesar pada poros tersebut adalah 48,8

kg. Yeild strength dari bahan ST.37 adalah 235 GPA diubah menjadi

23,5 kg/mm2

Yeild Strength in Shear = 0,55 * Yeild Strength

= 0,55 * 23,5

= 12,5

Angka keamanan x gaya = Yeild Stength in Shear x luas penampang

7 x 48 = 12,5 x π4

D2

D = 6 mm

b. Diameter yang memenuhi syarat agar aman terhadap gaya tarik.

Yeild strength dari bahan ST.37 adalah 235 GPA diubah menjadi

23.5 kg/mm2

σ yield stength = MyI

23,5 : angka keamanan = M max ¿Y max

I

23,5 : 7 = 423,3∗D /2

π64

∗D 4

23,5 : 7 = 423,3π

32∗D3

23,5 : 7 = 4312

D3

D = 11 mm

c. Mengjitung slope dan defleksi yang terjadi pada setiap titik poros

kemudian menghitung diameternya.

Untuk mempermudah perhitungan maka dipergunakan metode

step function. Berikut adalah rumus umum dari defleksi dan slope.

Dan satu hal lagi yang tidak boleh diabaikan dalam perhitungan ini

adalah tidak boleh membulatkan bilangan secara ekstrim. Karena

dalam perhitungan defleksi dan slope akan dikalikan dengan angka-

46

angka yang besar sehingga agar lebih akurat hasilnya tidak boleh

terlalu banyak membulatkan angka. Jadi RvC tetap 48,83846154 dan

RvB 11,96153846.

Mx = 16,3 x – 11,96153846 (x-10) – 48,8 (x-75)

v’ = −1EI

{∫16,3 x – 11,96153846 ( x−10 ) – 48,8 ( x−75 ) dx }

v’= −1EI

{16,32

x2 –11,96153846

2(x−10 )2 –

48,838461542

(x−75 )2+C 1 }

v =−1EI

∫ v ' dv '

v = −1EI

{16,36

x3 –11,96153846

6(x−10 )3 –

48,838461546

( x−75 )3+C 1 x+C 2}

Untuk x = 10, maka y = 0

0 = −1EI

{16,36

x3 –11,96153846

6(x−10 )3+C 1 x+C 2}

0 = {16,3

6103+10 C 1+C 2}

10 C1 + C2 = 2716,666667……………………….(1)

Untuk x = 75, maka y = 0

v = −1EI

{16,36

x3 –11,96153846

6(x−10 )3 –

48,838461546

( x−75 )3+C 1 x+C 2}

0= 16.3

6753 –

11,961538466

(65 )3+75 C 1+C 2

75 C1 + C2 = 598604,1667 …………………………….(2)

Dari persamaan 1 dan 2 dapat dihitung nilai C1dan C2

C1 = 9167,500001 dan C2 = -88958,33334

Diketahui :

E = 200 GPa

= 20000 kg/mm2

I = π

64∗D 4

Defleksi izin : L

360 =

85360

=0,1 mm

47

Melalui Microsoft excel dibuatlah grafik defleksi dan slope

berdasarkan persamaan-persamaan diatas.

Tabel 6. Slope dan Defleksi

X Slope (Radians) Defleksi (mm)0 -9167,500001 / EI -88958,3333400 / EI5 -9371,250001 / EI -43460,4166683 / EI

10 -9982,500001 / EI 0,0000033 / EI15 -11001,25 / EI 39634,6153929 / EI20 -12427,5 / EI 74651,9230900 / EI25 -14261,25 / EI 104509,6154021 / EI30 -16502,5 / EI 128665,3846367 / EI35 -19151,25 / EI 146576,9231013 / EI40 -22207,5 / EI 157701,9231033 / EI45 -25671,25 / EI 161498,0769504 / EI50 -29542,5 / EI 157423,0769500 / EI55 -33821,25 / EI 144934,6154096 / EI60 -38507,5 / EI 123490,3846367 / EI65 -43601,25 / EI 92548,0769388 / EI70 -49102,5 / EI 51565,3846233 / EI75 -55011,25 / EI -0,0000021 / EI80 -61327,5 / EI -61672,9166813 / EI85 -68051,25 / EI -128908,3333629 / EI

48

Gambar 12. Grafik Defleksi

Dari hasil analisis defleksi menggunakan excel tersebut dapat

dilihat defleksi maksimal yang dialami oleh poros utma adalah pada

jarak 45 mm dari titik 0. Yaitu sebesar −161498,0769504

EI. Agar tidak

terjadi defleksi yang terlalu besar sehingga menyebabkan poros cepat

rusak dan getaran-getaran yang tidak diinginkan maka defleksi

maksimal yang boleh dialmi oleh poros tersebut adalah 0.1 mm.

Sehingga diameter porosnya haruslah diperhitungkan. Kemudian E =

200 GPa dijadikan diubah satuannya menjadi 20000 kg/mm2 Berikut di

bawah ini perhitungannya.

Def. max = −161498,0769504

EI

- 0,1 = −161498,0769504

20000∗π64

∗D4

- 0,1 * 20000* π * D4 = −161498,0769504 * 64

6280 D4 = 103335936

D = 11,4 ≈ 12 mm

Menimbang dari perhitungan-perhitungan diatas ukuran

diameter poros yang aman dari gaya geser, gaya tarik, dan defleksi

adalah 12 mm. Karena bearing yang akan digunakan adalah bearing

yang sudah ada rumahnya. Bearing dengan tipe yang sudah ada

rumahnya mempunyai ukuran diameter terkecil 20mm maka poros

akan dibuat dengan diameter 20mm.

8. Analisis Bantalan

Bantalan yang digunakan untuk dudukan semua poros pada Mesin

Pencetak Batako ini adalah bantalan dengan diameter 20 mm. Dari

berbagai merek yang ada di pasaran bearing yang dipilih adalah merk nsk.

Pemilihan bearing merek nsk ini dikarenakan bearing nsk mudah ditemui

49

di pasaran. Seri bearing yang digunakn dalam mesin ini adalah 6807.

Bearing tipe ini sudah mempunyai dudukan sendiri. Sehingga praktis

langsung pasang. Tidak membuatkan dudukan lagi. Berikut ini adalah

hasil perhitungan umur bearing berdasarkan spesifikasi tabel bearing nsk.

a. Spesifikikasi bearing.

Jenis : Tertutup

d : 20

D : 42

B : 8

r : 0,3

C : 810

Co : 455

X : 0,6

Y : 1,45

V : 1

Fo : 14,5

Fo FaCo

: 1,38

Fa : 43,4

FaFo

: 0,8

Fr : 54,25

Max speed : 18000 rpm

b. Dari keterangan bantalan di atas maka dapat dihitung beban

ekivalen dinamis (Pr) sebagai berikut:

Pr = X . V . Fr + Y . Fa

= 0,56 . 1 . 54,25 + 1,45 . 43,4

= 94 kg

c. Faktor Kecepatan (Fn)

Fn = ( 33,3n

)13

50

= ( 33,3466

)13

= 0,414972616

d. Faktor umur (Fh)

Fh = Fn . (C/Pr)

= 0,42 . (810/94)

= 3,62

e. Umur nominal bantalan (Lh)

Lh = 500 . Fh3

= 500 . 3,623

= 23719 jam

Jadi bila mesin digunakan dengan rata-rata waktu kerja 5 jam

perhari, maka bantalan tersebut dapat bekerja secara efektif selama 4742

hari kerja.

9. Analisis Rangka

Perhitungan rangka Mesin Pencetak Batako menggunakan analisis

dari program Software Autodesk Inventor 2013. Pembebanan yang terjadi

pada mesin pencetak batako adalah sebagai berikut:

a. Beban karena pasir sebesar 19,3 kg = 193 N. Beban tersebut

menekan secara merata alas dies. Sedangkan luas penampang alas

dies adalah 104500 mm2 = 0,15 m2 sehingga tekanannya adalah

1287 PA = 1,287 * 10−6 MPa

b. Beban karena assembly dies 25,3 kg. Beban tersebut dibagi 2

menekan rel kanan kiri. Sehingga beban yang menekan pada rel

adalah 12,7 kg = 127 N.

c. Beban karena motor listrik sebesar 10 kg. Dibagi dua yaitu 5kg =

50 N pada masing-masing dudukan motor.

d. Beban karena gaya aksi di tumpuan (bantalan) yaitu 48,8 kg =

488N di titik C dan 12 kg = 120 N dititik B.

Material yang yang dipilih pada library Autodesk Inventor 2013

adalah Mild Steel. Karena material ini lah yang mendekati karakteristik

51

teknik baja ST. 37. Berikut di bawah ini adalah gambar spesifikasi

material yang kan disimulasikan.

Gambar 13. Material Propertis Inventor

Dari capture tersebut dapat dilihat jika satuan-satuan tegangannya

diubah menjadi MPa maka akan mendapatkan angka yang sama dengan

yang dimiliki baja ST. 37. Setelah memilih material maka dilakukan

pembebanan pada bagian-bagian tertentu dengan ketentuan seperti diatas.

Berikut ini adalah capture simulasi pembebanan yang dilakukan pada

software Autodesk Inventor 2013.

Gambar 14. Pembebanan

Setelah dilakukan pembebanan, maka kemudian dianalisis

menggunakan stress analisis untuk mengetahui tegangan paling maksimal

yang terjadi pada konstruksi tersebut. Persamaan yang digunakan dalam

menganalisis konstruksi tersebut adalah persamaan tegangan dari Von

Misses.

52

Gambar 15. Von Misses Stress Analisys

Dapat dilihat capture di auto desk inventor struktur tersebut telah

dianalisis menggunakan rumus tegangan dari Von Misses. Pemilihan

rumus dari Von Misses ini dikarenakan rumus ini adalah yang paling

terkenal dari tiga rumus lainnya. Sehingga diasumsikan bahwa Von Misses

stress ini lah rumus yang paling baik dan hasilnya paling akurat untuk

digunakan. Dari rumus Von Misses stress ini dapat diketahui tegangan

terbesar yang terjadi pada konstruksi tersebut yaitu 126,8 MPa. 126,8 MPa

< 235 MPa sehingga konstruksi ini aman terhadap tegangan tarik.

Dari Autodesk Inventor 2013 ini juga diketahui displacement

(penyimpangan suatu titik dari titik normalnya dikarenakan beban atau

gaya) yang terjadi pada konstruksi ini. Displacement diketahui dari hasil

perhitungan Autodesk Inventor 2013 berikut.

Gambar 4.12 Displacement

53

Dari gambar tersebut dapat dilihat displacement yang terbesar yang

terjadi pada konstruksi rangka tersebut adalah sebesar 0,27 mm.

Displacement tersebut dianggap wajar karena masih jauh di bawah L/360

(900/360 = 2.5) mm. Sehingga tidak berakibat yang banyak terhadap

geometris dari konstruksi tersebut.

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa konstruksi rangka

mesin pencetak batako yang terbuat dari besi profil UNP aman terhadap

tegangan tarik dan displacement. Sehingga dapat digunakan dengan baik.

C. Analisis Ekonomi

1. Harga Pokok Mesin

Menurut akutansi biaya terdapat dua metode menentukan harga

pokok produk yaitu metode harga pokok proses dan harga pokok pesanan.

Metode harga pokok proses digunakan pada industri yang memproduksi

satu jenis produk. Metode harga pokok pesanan dipakai pada industri

berdasarkan pesanan. Jadi, yang dimaksud dengan harga pokok pesanan

adalah metode pengumpulan biaya produksi untuk menentukan harga

pokok produk yang dibuat atas dasar pesanan. Pada metode harga pokok

pesanan biaya produksi digolongkan menjadi biaya produksi langsung dan

produksi tidak langsung.

a. Biaya Produksi Langsung

Harga pokok bahan baku yang dipakai dalam proses

pembuatan mesin dan upah tenaga kerja yang dipakai dalam

proses pembuatan mesin. Kedua biaya tersebut biasanya

disebut dengan biaya bahan langsung dan biaya tenaga kerja

langsung.

b. Biaya Produksi Tidak Langsung

Disebut juga dengan biaya overhead pabrik adalah

biaya selain biaya bahan langsung dan biaya tenaga kerja

langsung yang digunakan dalam proses pembuatan mesin, yang

meliputi:

1) Upah tidak langsung.

54

2) Bahan penolong, misalnya elektroda, pahat, batu

gerinda, gerinda potong dan lain-lain.

3) Biaya tenaga listrik/bahan bakar.

4) Biaya penyusutan mesin.

5) Biaya penyusutan mesin.

Harga pokok produk Mesin Pencetak Batako ini

ditentukan berdasarkan harga pokok pesanan. Berikut adalah

taksiran harga pokok produk Mesin Pencetak Batako

berdasarkan pesanan (lihat Tabel 4.4, 4.5, Tabel 4.6, Tabel 4.7,

Tabel 4.8, dan Tabel 4.9).

Tabel 7. Desain Mesin Pencetak Batako

Macam Biaya

Macam Pekerjaan

Bahan (Rp)

Alat (Rp)

Tenaga (Rp)

Jumlah (Rp)

A. Biaya Design

Survey 0 20000 10000 30000Analisis 0 30000 30000 60000Gambar 20000 30000 50000 100000

Jumlah 20000 80000 90000 190000Tabel 8. Biaya Pembelian Komponen

Macam Biaya

Macacm Komponen

Biaya Pembelian

(Rp)

Biaya Perakitan

(Rp)

Jumlah (Rp)

B. Biaya Pembelian Komponen

Mototr Listrik

450000 3000 453000

Puli tunggal 3"

45000 0 45000

Puli Tunggal 1"

25000 3000 28000

V-Belat A36

25000 3000 28000

Bantalan 100000 3000 103000Mur dan Baut

100000 3000 103000

Kelistrikan 10000 3000 13000Elaektroda 110000 3000 113000Plat eyser 150000 0 150000Batu gerinda

25000 0 25000

Jumlah 1040000 21000 1061000

55

Tabel 9. Biaya Pembuatan Komponen

Macam BiayaMacam Elemen

Bahan Baku (Rp)

Biaya Listrik (Rp)

Tenaga Kerja (Rp)

Jumlah (Rp)

C. Biaya Pembuatan Komponen

Poros 80000 100000 50000 230000Rangka 460000 100000 250000 810000Dies 150000 100000 50000 300000Tutup 80000 100000 50000 230000Painting 50000 0 50000 100000

Jumlah 820000 400000 450000 1670000Tabel 10. Biaya Non Produksi

D. Biaya Non ProduksiBiaya Transportasi 200000Biaya Tenaga Kerja 25% x 450000

112500

Jumlah 312500Tabel 11. Biaya yang dikehendaki

E. Laba yang dikehendaki 10% x A + B + C + D 323350Tabel 12. Harga Taksiran Produk

F. Harga Taksiran Produk A + B + C + D + E 3556850Dari Tabel 4.9 maka diperoleh harga produk Mesin Pencetak

Batako sebesar Rp 3,556,850,00 = Rp 3.600.000,00. Secara kasar biaya

overhead pabrik diambil 125% dari biaya tenaga kerja langsung (125% x

BTKL).

2. Analisis Ekonomi Produksi Batako

a. Modal Tetap

Tabel 13. Modal Tetap

No Nama Bahan Harga (Rp)1 Mesin pencetak batako 36000002 Ember tempat bahan baku 500003 Perlengkapan penjemuran 200004 Cetok 150005 Kayu alas batako 25000

6Perlengkapan keselamatan kerja 300000

7 Perlengkapan Lain-lain 500000Jumlah 4510000

56

b. Modal Kerja

Tabel 14. Modal Kerja

No Modal Kerja Harga (Rp)1 Persediaan bahan baku 30000002 Persediaan barang jadi 1000000

Jumlah 4000000c. Modal Total (total investasi)

Modal total = modal tetap + modal kerja

= Rp.4.510.000,00 + Rp.4.000.000,00

= Rp.8.510.000,00

d. Biaya Operasional

Tabel 15. Biaya Operasional

No Biaya Operasional Harga (Rp)1 Bahan baku 40000002 Penyusutan alat rata-rata (4.510.000/(5*12) 760003 Listrik 2000004 Operasional Penjualan 500000

Jumlah 4776000e. Perhitungan Keuntungan

Tabel 16. Bahan Baku

No Nama Bahan Harga (Rp)1 Pasir 70002 Semen 150003 Air 3000

Jumlah 25000Harga bahan pokok per satuan batako dihitung sebagai berikut

Tabel 17. Perhitungan Harga Persatuan

No Nama BahanPersentase Harga (Rp)

1 Pasir 50% 35002 Air 5% 1503 Semen 10% 1500

Jumlah 5150Jadi harga pokok bahan Batako ikan adalah Rp 5.150,00 per

biji, atau sama dengan Rp. 257.500,00 per 50 biji. Selanjutnya

ditentukan harga jual per 50biji nya ke distributo/penyalur Rp.

57

300.000,00. Sehingga diperkirakan harga eceran tertinggi

Rp.320.000,00/50biji. Dengan demikian keuntungan per 50biji nya

adalah= Rp. 300.000,00 – Rp257.500,00 = Rp 42.500,00. Jadi

keuntungan per 50biji nya adalah Rp 42.500,00 dan keuntungan per

bijinya adalah Rp 850,00

f. Perhitungan Break Even Point (BEP)

Dengan persamaan yang disederhanakan, BEP dihitung sebagai

berikut:

BEP = biaya operasional/harga jual

= 4776000/300000

= 796 biji per bulan

= 31.84 ≈ 32 biji/hari

Dengan demikian, agar tidak rugi, paling sedikit harus terjual

sebanyak 32 biji dalam satu hari.

g. Perhitungan Pay Back Period (PBP)

Pay back period atau rentang waktu kembali modal dihitung

sebagai berikut:

PBP =

total investasi(Target penjualan−B EP )∗(keuntungan per biji∗ jumlahhari kerja)

= Rp .8 .510 .000,00

(100−32 )∗(850∗25)

= 6 Bulan

D. Hasil dan Pembahasan

1. Analisis Teknik

a. Transmisi

Sistem transmisi pada Mesin Pencetak Batako ini diharapkan

mampu menurunkan kecepatan awal dari motor listrik sebesar 1400

rpm menjadi kecepatan akhir sebesar 466 rpm. Transmisi yang

digunakan Mesin Pencetak Batako ini menggunakan puli dengan

perbandingan perbandinga 1:3.

58

b. Motor Penggerak

Perhitungan daya motor yang digunakan pada Mesin Pencetak

Batako ini menggunakan motor dengan daya 0.4PK. Daya motor yang

digunakan pada mesin sebenarnya menggunakan daya 0,5 PK dan

putaran motor 1400 rpm.

c. Sabuk V

Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang

trapesium, dipergunakan untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk

yang digunakan pada transmisi adalah tipe A dengan No. 52.

d. Poros Utama

Pada perencanaan pemilihan elemen poros, pemilihan bahan

untuk pembuatan poros ini sudah tepat. Poros ini menggunakan bahan

ST 37 yang mempunyai kekuatan tarik 37 kg/mm2 . Berdasarkan

kekuatan tarik bahan tersebut, penggunaan bahan untuk konstruksi

poros utama Mesin Pencetak Batako ini menghasilkan perhitungan

diameter sebesar 20mm agar aman dari semua jenis beban dan

defleksi.

e. Bantalan

Bantalan yang dipilih 6807 adalah jenis terbuka untuk

diameter dalam 20 mm dengan umur hari kerja 1183 hari kerja.

f. Rangka

Konstruksi rangka dengan menggunakan bahan profil UNP

aman terhadap gaya-gaya yang bekerja pada konstruksi tersebut.

2. Analisis Keamanan Calon Pengguna

Hasil yang diperoleh dari analisis keamanan bagi calon pengguna

adalah Mesin Pencetak Batako tersebut dikatakan aman untuk digunakan.

Hal ini ditunjukan dari beberapa aspek antara lain:

59

a. Letak motor penggerak yang jauh dari operator sehingga

operator terhindar dari bahaya putaran motor dan getaran yang

terjadi pada motor.

b. Letak transmisi puli dan sabuk-V yang berada di dalam rangka

mengurangi bahaya dari putaran transmisi.

3. Analisis Ekonomi

Hasil yang diperoleh pada analisis ekonomi seperti yang

ditunjukan pada Tabel 4.4 sampai dengan Tabel 4.9 didapatkan taksiran

harga satu unit alat/Mesin Pencetak Batako adalah Rp 3.600.000.00.

Mesin Pencetak Batako ini jika digunakan secara efekif dan efesien, sesuai

dengan yang telah ditargetkan maka modal dapat kembali setelah enam

bulan.

Download - BAB-IV PA

Top Related