JUDUL : NAMA MEKANISME : NAMA MESIN :

PERANCANGAN MEKANISME CRANK-SLIDER PADA ALAT PEMOTONG KENTANG BENTUK FRENCH FRIES Mekanisme Crank-Slider (Engkol-Peluncur) Alat Pemotong Kentang Bentuk French Fries

Konsep Mekanisme:

Konsep mekanisme yang digunakan dalam perancangan alat ini adalah mekanisme empat

batang hubung (fourbar lingkage). Seperti yang terlihat pada gambar 1.1 sistem rangkaian ini

terdiri dari empat batang hubung, dimana batang 1 merupakan kerangka yang diam, batang

penghubung 2 dan 4 merupakan engkol dan batang penghubung 3 adalah perangkai (coupler).

Gambar 1.1 Sistem Rangkaian Batang Penghubung Empat Batang

Apabila engkol 4 pada gambar 1.1 diatas dibuat dengan panjang yang tidak terhingga maka

titik C akan mempunyai gerakan lurus dan engkol 4 dapat diganti dengan sebuah peluncur.

Mekanisme ini disebut dengan mekanisme engkol-peluncur (crank-slider). Gerak yang dihasilkan

oleh engkol 2 akan ditransmisikan oleh batang penghubung 3 sehingga mengakibatkan suatu

gerakan bolak-balik dari peluncur 4. Mekanisme empat batang hubung jenis engkol-peluncur ini

yang akan dimanfaatkan dalam perancangan alat pemotong kentang tipe french fries.

Fungsi Mekanisme Engokol-Peluncur Pada Alat Pemotong Kentang Tipe French Fries:

Perancangan alat pemotong kentang tipe french fries ini dilakukan dengan menggunakan

prinsip kerja mekanisme engkol peluncur (crank-slider). Adapun rencana prinsip kerja alat

tersebut adalah kentang yang telah dikupas dimasukkan ke dalam ruang pemasukkan melalui

corong pemasukkan (hopper) yang berhubungan dengan silinder pemotong. Dalam hal ini kentang

yang masuk ke silinder pemotong diatur sedemikian rupa sehingga jatuh dengan posisi horizontal.

Proses pemotongan dilakukan dengan menekan kentang ke mata pisau yang berbentuk persegi

dengan menggunakan piston. Piston tersebut dihubungkan ke sebuah puli melalui penghubung

lengan engkol. Untuk menggerakkan puli digunakan elektromotor. Kentang yang tertekan akan

O4

C

B

O2

1

2

4

3

terpotong oleh mata pisau sehingga kentang keluar dari ruang potong dalam bentuk balok-balok

persegi panjang.

Diagram kinematik mekanisme engkol-peluncur ditunjukkan oleh gambar dibawah ini:

Kriteria Mekanisme Engkol-Peluncur (Crank-Slider)

Dalam perancangan ini akan diperhitungkan nilai dari:

- Kecepatan putar pada puli 2 (L2 ) sebagai penggerak piston yang mendorong bahan

(kentang) kedalam mata pisau

- Kecepatan putar pada puli 1 sebagai sumber penggerak puli 2

- Kecepatan putar dan perpindahan sudut pada batang penghubung (L3)

- Daya yang digunakan untuk memotong bahan (kentang)

Analisis Kinematika Mekanisme Engkol-Peluncur (Crank-Slider)

Diketahui bahwa:

O2

B

C

L4

L3 L2

L1

θ Φ ω2

B

C

L R

Diasumsikan:

Komponen yang Direncanakan Simbol Nilai Satuan

Puli Penggerak dp 17,78 cm

Yang digerakkan Dp 25,4 cm

Ruang Silinder Pemotong Panjang Ps 38 cm

Diameter bagian dalam DD 8 cm

Diameter bagian luar dL 9 cm

Piston Panjang busur pb 6 cm

Panjang pp 14 cm

Batang Penghubung Panjang Lengan Engkol 2 L2 = R 12,7 cm

Panjang Lengan Engkol 3 L3 = L 22 cm

Sudut Sudut antara L2 dan L1 θ 45 derjat (o)

Rasio Perbandingan L dan R L/R n 1,73

Kecepatan piston yang diinginkan adalah 14 cm/s. Dengan demikian, langkah pertama dapat

ditentukan ω2 yaitu:

Karena n2 = ω2 maka putaran puli yang digerakkan adalah 10,6 rpm.

Dengan rumus perbandingan putaran dapat diperoleh n1 (putaran puli yang menggerakkan)

yaitu:

Jadi putaran puli yang menggerakkan adalah sebesar 15,15 rpm.

Perpindahan sudut batang penghubung 3 (L3) adalah

Kecepatan sudut dari batang hubung 3 (L3) adalah

Gaya pemotongan

Asumsi I Panjang pisau yang kontak langsung dengan kentang sepanjang 14 mm. Pisau potong tersebut mempunyai lebar 7 mm. Luasan bidang potong yang digunakan adalah sama dengan luasan sisi pisau potong yang memotong kentang. Pisau diberi beban sebesar 1 kg. 14

W = 1 Kg A = 14 x 7 x 4 = 392 mm2 t1 = W / A = F / A = 1 / 392 = 0,0025 Kg/mm2

7

kentang

pisau

Asumsi II Panjang pisau potong yang kontak langsung dengan kentang sepanjang 28 mm. Pisau diberi beban sebesar 3,5 kg. W = 3,5 Kg A = 28 x 7 x 8 = 1568 mm2 t2 = W / A = F / A = 1 / 1568 = 0,0022 Kg/mm2

t = 2

0022,00025,0 = 0,00235 Kg/mm2

Dari dua asumsi diatas didapat tegangan geser rata-rata 0,235 kg/cm2. Pada perencanaan ini akan menggunakan pisau potong dengan dimensi kotak 7 x 7 mm. Pisau potong memiliki kotak sebanyak 49 buah, maka: A = 49 x 7 x 36 = 12.348 mm2

F = t x A = 0,00235 Kg/mm2 x 12.348 mm2 = 29,02 Kg

Jadi gaya yang dibutuhkan untuk memotong kentang menjadi balok persegi panjang dengan penampang 7 x 7 mm adalah 29,02 Kg.

Daya yang dibutuhkan untuk pemotongan kentang adalah

kentang

pisau

28

14

Tiga posisi yang mungkin terjadi pada mekanisme engkol-peluncur:

- Posisi 1

- Posisi 2

- Posisi 3

Gambar digram kinematik mekanisme engkol-peluncur pada alat pemotongan kentang tipe

french fries:

L3

L4 L2 L1

L3

L4

L2

L1

θ

L4 L3

L2

L1

ω2 = 1,11 rad/s 45o 24,12o

ω3 = 0,5 rad/s

16 cm

22 cm 12,7 cm

TUGAS DINAMIKA MESIN:

PERANCANGAN MEKANISME CRANK-SLIDER PADA ALAT PEMOTONG

KENTANG BENTUK FRENCH FRIES

Oleh:

ADIAN RINDANG/F151090101

SEKOLAH PASCA SARJANA

TEKNIK MESIN PERTANIAN DAN PANGAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2009