ta rancang bangun pengodol kapuk

i

RANCANG BANGUN MESIN PENGODOL KAPUK BERKAPASITAS

10 KG / JAM DENGAN PENGGERAK MOTOR LISTRIK ½ HP

Tugas Akhir

Diajukan untuk Melengkapi Syarat Akhir Studi

Dan Memperoleh Sebutan Ahli Madya

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Oleh:

1. Nur Alfalah 3.21.10.5.17 / ME-3B

2. Putut Wahyu Tri Wibowo 3.21.10.5.18 / ME-3B

3. Roni Setiawan 3.21.10.5.20 / ME-3D

4. Tio Febiyanto 3.21.10.5.23 / ME-3B

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2013

iv

NIM 3.21.10.5.1

v

ABSTRAK

Rancang bangun mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik dengandaya ½ HP bertujuan untuk memperbaiki kinerja mesin sejenis yang terdapat diDesa Karaban, karena masih memiliki kekurangan di antaranya daya yang terlalubesar yaitu 24 PK dan hanya menghasilkan kapuk odolan 85 Kg/jam. Tujuan daripembuatan mesin ini adalah memodifikasi mesin pengodol kapuk di DesaKaraban tersebut dengan menggunakan penggerak motor listrik dan daya yanglebih kecil yaitu ½ HP agar bisa digunakan pada home industry (dengan dayalistrik terpasang 900 watt). Metode pembuatan rancang bangun ini terdiri daripengamatan secara langsung di Desa Karaban, perancangan mesin pengodolkapuk, merancang bangun mesin pengodol kapuk penggerak motor listrik daya ½HP, pengujian mesin, pengumpulan data pengujian, dan analisa data pengujian.Hasil pengujian dari mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik daya½ HP ini dengan variasi putaran poros utama, yaitu 700 rpm, 1050, 1400 rpm, dan2100 rpm dan hasil yang paling optimal adalah pada putaran poros 1400 rpmdengan hasil kapuk urai dengan kualitas kebersihan kapuk urai adalah 6 biji/Kgkapuk urai hasil odolan dan kapasitas 10 Kg/jam. Pengoperasian mesin ini, harusdilakukan dalam ruangan tertutup (bisa menggunakan kelambu), untuk mencegahpenyebaran liar dari kapuk urai.

Kata kunci : Pengodol Kapuk, Kapuk Randu, Motor Listrik ½ HP

vi

PEDOMAN DAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR

Tugas Akhir Ahli Madya yang tidak dipublikasikan, terdaftar dan tersedia

di perpustakaan Politeknik Negeri Semarang, adalah terbuka untuk umum dengan

ketentuan hak cipta ada pada pengarang. Referensi kepustakaan diperkenankan

untuk dicatat, tetapi pengutipan atau ringkasan hanya dilakukan seijin penulis dan

harus dengan kebisaaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya.

Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tugas akhir haruslah

seijin Pimpinan Politeknik Negeri Semarang. Perpustakaan yang meminjam

Tugas Akhir ini untuk keperluan anggotanya diharuskan mengisi nama dan tanda

tangan peminjam serta tanggal peminjaman.

vii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO

“Maka ingatlah kamu kepadaku, niscaya Aku ingat kepadamu dan berterima

kasihlah kepadaKu dan janganlah kamu menyangkal (nikmat – Ku)” (Al –

Baqoroh : 152).

“Janganlah kamu mati, melainkan dengan keadaan muslim.”( Al – Baqoroh :

132).

“Allah akan meninggikan orang - orang yang beriman di antara kamu dan orang-

orang yang berilmu dengan beberapa derajat.” (Al- Mujaadilah : 11)

“Jika kau meminta maka Tuhanmu akan memberi”

Janganlah pernah kamu lari dari masalah yang membelitmu, berusahalah sekuat

tenaga untuk bisa keluar dari masalah tersebut niscaya kamu akan menjadi orang

yang sukses.

Jangan pernah takut akan kegelapan saat malam datang, jadilah kamu pelita yang

akan menerangi orang-orang di sekitarmu.

viii

PERSEMBAHAN

Tugas Akhir ini dipersembahkan untuk:

1. Bapak dan Ibu atas pengorbanan material dan spiritual. Doa-doamu akan selalu

kunantikan untuk perjuangan berikutnya.

2. Drs. Suryanto, M.Pd. dan Dra. S. Setyowati Rahayu, M.Si. yang telah bersedia

meluangkan waktunya untuk membimbing kami.

3. Dosen-Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin yang banyak membantu menunjang

proses pembuatan tugas akhir ini.

4. Partner Tugas Akhir, terima kasih untuk perjuangan, pengorbanan dan kerja keras

selama ini.

5. Teman-teman yang kompak dan selalu membagi ilmu, inspirasi, keceriaan serta

kebersamaannya.

ix

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah–Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

Tugas Akhir dengan judul “Rancang Bangun Mesin Pengodol Kapuk

Berkapasitas 10 Kg/jam dengan Penggerak Motor Listrik ½ HP”. Tugas Akhir ini

disusun sebagai syarat kelulusan jenjang Diploma III Jurusan Teknik Mesin

Politeknik Negeri Semarang.

Laporan ini sebagai syarat wajib untuk menempuh Tugas Akhir. Dalam

menyelesaikan laporan ini, kami telah melibatkan berbagai pihak, untuk itu pada

kesempatan ini kami ingin menyampaikan terimakasih kepada :

1. Dr. Totok Prasetyo B.Eng, M.T. selaku Direktur Politeknik Negeri Semarang.

2. Drs. Kunto Purbono, M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik

Negeri Semarang.

3. Hartono, S.T, M.T. selaku Ketua Program Studi Jurusan Teknik Mesin

Politeknik Negeri Semarang.

4. Drs. Suryanto, M.Pd. selaku Dosen pembimbing I Politeknik Negeri

Semarang.

5. Dra. S. Setyowati Rahayu, M.Si. selaku Dosen pembimbing II Politeknik

Negeri Semarang.

6. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang

yang telah mendukung proses penyusunan Tugas Akhir ini.

7. Semua pihak yang penulis tidak dapat sebutkan satu persatu yang telah

membantu proses penyusunan Tugas Akhir ini.

Kami menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat

kekurangan. Untuk itu, kami menerima setiap masukan dan kritik yang

membangun. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Semarang, Agustus 2013

Penulis

x

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL.......................................................................................... i

HALAMAN PERNYATAAN .............................................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN..............................................................................iii

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv

ABSTRAK............................................................................................................ v

HALAMAN PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR............................ vi

HALAMAN MOTTO.......................................................................................... vii

HALAMAN PERSEMBAHAN ..........................................................................viii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix

DAFTAR ISI......................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................xiii

DAFTAR TABEL................................................................................................xvi

DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN ..................................................... xvii

DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................xxi

I. PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang......................................................................................... 1

1.2. Perumusan Masalah................................................................................. 4

1.3. Pembatasan Masalah ............................................................................... 4

1.4. Tujuan Tugas Akhir................................................................................. 4

1.5. Metode..................................................................................................... 5

1.6. Sistematika Penyusunan .......................................................................... 5

II. DASAR TEORI

2.1. Proses Pengodolan Kapuk randu ............................................................. 7

2.2. Pendekatan Perhitungan Daya Pengodol Kapuk...................................... 8

xi

2.3. Pendekatan Perhitungan Luas, Gaya, dan Torsi Blower.......................... 8

2.3.1 Luas Blower................................................................................. 8

2.3.2 Gaya Blower ................................................................................ 9

2.3.3 Daya Blower ............................................................................... 10

2.4. Daya Total............................................................................................... 10

2.5. Transmisi Daya Menggunakan V-Belt .................................................... 10

2.6. Poros Dengan Beban Puntir dan Lentur.................................................. 14

2.7. Pasak ....................................................................................................... 16

2.8. Bantalan (Bearing).................................................................................. 17

2.9. Perhitungan Body.................................................................................... 19

III. PERTIMBANGAN DESAIN

3.1. Perancangan............................................................................................ 21

3.2. Alternatif Desain .................................................................................... 26

3.2.1 Alternatif Desain I ...................................................................... 26

3.2.2 Alternatif Desain II..................................................................... 28

3.3. Pemilihan Konsep dengan Metode Datum ............................................. 30

IV. PERHITUNGAN DAN PEMILIHAN BAHAN

1.1. Proses Pengodolan Kapuk....................................................................... 34

1.2. Pendekatan Perhitungan daya pengodol Kapuk...................................... 35

1.3. Pendekatan Perhitungan Luas, Gaya, dan torsi Blower .......................... 35

1.3.1. Luas Blower................................................................................ 35

1.3.2. Gaya Blower ............................................................................... 36

1.3.3. Daya Blower ............................................................................... 36

1.4. Daya Total............................................................................................... 37

1.5. Transmisi daya Menggunakan V-Belt ..................................................... 37

1.6. Poros dengan Beban Puntir dan Lentur .................................................. 42

1.7. Perhitungan Panjang Pasak ..................................................................... 43

1.8. Perhitungan Bantalan (Bearing).............................................................. 44

1.9. Perhitungan Body .................................................................................... 48

4.9.1. Blade........................................................................................... 48

4.9.2. Body Masuk ................................................................................ 49

4.9.3. Body Blower ............................................................................... 50

xii

4.9.4. Body Keluar ................................................................................ 51

4.9.5. Tutup Body ................................................................................. 52

4.9.6. Body Utama ................................................................................ 53

4.9.7. Blower......................................................................................... 54

4.9.8. Blower......................................................................................... 55

4.9.9. Sliding Pintu (Samping) ............................................................. 56

4.9.10. Sliding Pintu (Bawah)................................................................. 56

4.9.11. Handle Pintu............................................................................... 57

4.9.12. Hooper ........................................................................................ 57

V. PROSES PENGERJAAN DAN PERHITUNGAN BIAYA

5.1. Proses Pengerjaan................................................................................... 59

5.1.1. Pembuatan Komponen Mesin Pengodol Kapuk .......................... 60

5.1.2. Perakitan Mesin Pengodol Kapuk................................................ 61

5.2. Perhitungan Biaya .................................................................................. 62

5.2.1. Perhitungan Biaya Bahan Baku ................................................... 62

5.2.2. Perhitungan Biaya Pemesinan...................................................... 64

5.2.3. Perhitungan Break Event Point .................................................... 64

5.2.3.1. Biaya Tetap ................................................................... 65

5.2.3.2. Biaya Variabel .............................................................. 65

5.2.3.3. Break Event Point ......................................................... 66

VI. PENGUJIAN DAN ANALISA

6.1. Pengujian Mesin..................................................................................... 68

6.2. Tujuan Pengujian ................................................................................... 68

6.3. Bentuk Pengujian ................................................................................... 68

6.4. Pengujian Kapasitas/ Output Kapuk Uraian .......................................... 68

6.5. Pengujian Kebersihan/ Kualitas Kapuk Uraian ..................................... 71

VII. PENUTUP

7.1. Kesimpulan ............................................................................................ 74

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Peta Pasokan Bahan Baku Kapuk .............................................. 1

Gambar 1.2 Pengrajin Kasur Karaban ........................................................... 2

Gambar 1.3 Skema Proses Pengolahan Kapuk .............................................. 3

Gambar 2.1 Batang Rotor .............................................................................. 7

Gambar 2.2 Blade ........................................................................................ 9

Gambar 2.3 Konstruksi Sabuk-V.................................................................. 11

Gambar 2.4 Ukuran Penampang Sabuk-V.................................................... 11

Gambar 2.5 Gaya yang Bekerja pada Sabuk ................................................ 13

Gambar 2.6 Poros dengan Beban Puntir dan Bengkok................................. 15

Gambar 2.7 Dimensi Pasak........................................................................... 16

Gambar 2.8 Bending ..................................................................................... 19

Gambar 3.1 Tahapan Dalam Proses Perancangan ........................................ 22

Gambar 3.2 Skema Kebutuhan Mesin .......................................................... 24

Gambar 3.3 Tahapan Proses Perakitan ......................................................... 25

Gambar 3.4 Alternatif Desain I..................................................................... 26

Gambar 3.5 Rangkaian Komponen Alternatif Desain I................................ 26

Gambar 3.6 Alternatif Desain II ................................................................... 28

Gambar 3.7 Rangkaian Komponen Alternatif Desain II .............................. 28

Gambar 3.8 Lubang Masuk Kapuk............................................................... 30

Gambar 3.9 Rotor Pengodol ......................................................................... 31

xiv

Gambar 3.10 Blower ....................................................................................... 31

Gambar 4.1 Penampang Sabuk-V Tipe A .................................................... 38

Gambar 4.2 FBD Poros................................................................................. 45

Gambar 4.3 Gaya yang Bekerja pada Poros ................................................. 45

Gambar 4.4 Bentangan Blade ....................................................................... 48

Gambar 4.5 Bentangan Body Masuk ............................................................ 49

Gambar 4.6 Bentangan Body Blower............................................................ 50

Gambar 4.7 Bentangan Body Keluar ............................................................ 51

Gambar 4.8 Bentangan Tutup Body.............................................................. 52

Gambar 4.9 Bentangan Body Utama............................................................. 53

Gambar 4.10 Bentangan Blower ..................................................................... 54

Gambar 4.11 Bentangan Blower ..................................................................... 55

Gambar 4.12 Bentangan Sliding Pintu (Depan).............................................. 56

Gambar 4.13 Bentangan Sliding Pintu (Bawah) ............................................. 56

Gambar 4.14 Bentangan Handle Pintu ........................................................... 57

Gambar 4.15 Hooper ...................................................................................... 57

Gambar 5.1 Bagan Perakitan Mesin Pengodol Kapuk ................................. 61

Gambar 5.2 Grafik BEP Mesin Pengodol Kapuk ......................................... 67

Gambar 6.1 Grafik Hasil Pengujian Kapasitas Mesin .................................. 69

Gambar 6.2 Kapuk Sebelum Proses Pengodolan.......................................... 71

Gambar 6.3 Kapuk Sesudah Proses Pengodolan .......................................... 71

Gambar 6.4 Sampel Kapuk Hasil Putaran 700 rpm...................................... 72

xv

Gambar 6.5 Sampel Kapuk Hasil Putaran 1050 rpm.................................... 72



xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Faktor Koreksi Daya yang akan Ditransmisikan ...................... 15

Tabel 3.1 Matriks Peringkat dan Bobot Kriteria ....................................... 32

Tabel 4.1 Tebal Dan Lebar Pasak ............................................................. 44

Tabel 5.1 Daftar Komponen Mesin Pengodol Kapuk............................... 59

Tabel 5.2 Pembuatan Komponen Mesin Pengodol Kapuk ....................... 60

Tabel 5.3 Harga Bahan Baku Non Standar ............................................... 62

Tabel 5.4 Harga Bahan Baku Standar ....................................................... 63

Tabel 5.5 Biaya Pemesinan ....................................................................... 64

Tabel 6.1 Hasil Pengujian Kapasitas Mesin.............................................. 69

xvii

DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN

Lambang Satuan

A Faktor pembengkokan

A1 Luas penampang input (mm2)

A2 Luas blade blower (mm2)

As Luas penampang sabuk (mm2)

BEP Break Event Point

C Jarak sumbu kedua puli (mm)

d1 Jari–jari puli penggerak (mm)

d2 Jari–jari puli pada bantalan (mm)

ds Diameter poros (mm)

F1 Gaya rencana (N)

F2 Gaya pada blade blower (N)

Fc Biaya tetap (Rupiah)

fc Faktor koreksi

Fgk Gaya geser kapuk (N)

Fgu Gaya geser udara (N)

g ijin Tegangan geser ijin (N/mm2)

k Jarak permukaan dalam ke permukaan netral (mm)

Km Faktor koreksi momen puntir

Ko Faktor koreksi

Kt Faktor koreksi momen bengkok

xviii

L Panjang sabuk (mm)

ℓ Panjang pasak (mm)

ℓ1 Jarak garis bending (mm)

L1 Panjang pelat lurus (mm)

ℓ2 Jarak garis bending (mm)

L2 Panjang pelat lurus (mm)

Lp Jarak antara pulley dan bantalan (mm)

M Momen bengkok (Nmm)

mm Massa sabuk tiap meter (Kg/m)

n Jumlah putaran (rpm)

ns Jumlah sabuk

ɵ Sudut kontak puli dan sabuk (rad)

P Daya output motor (Watt)

P1 Tekanan rencana (N/mm2)

P2 Tekanan pada blower (N/mm2)

Pb Daya pada blower (Watt)

Pd Nilai daya rencana (Watt)

Pr Daya pengodol kapuk (Watt)

Pt Daya total (Watt)

Pt Daya yang ditransmisikan sabuk (Watt)

R Radius rotor (mm)

Rb Radius blade (mm)

xix

R Radius pembengkokan (mm)

sf1 Faktor kekuatan

sf2 Faktor konsentrasi tegangan

t Tebal pelat (mm)

T Torsi atau momen puntir (Nmm)

T1 Gaya total pada sisi kencang (N)

T2 Gaya tarik pada sisi kendor (N)

Tb Torsi blade (Nmm)

Tc Gaya sentrifugal (N)

Tr Torsi rotor (Nmm)

Tt1 Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (N)

Tt2 Gaya total pada sisi kendor (N)

v Kecepatan (m/s)

Vb Kecepatan linier sabuk (m/s)

Vc Biaya variabel (Rupiah)

w Lebar pasak (mm)

WT Gaya total (N)

x Jumlah batang rotor

z Jumlah blade

α Sudut pembengkokan (o)

δ Sudut lilitan antara sabuk dan puli penggerak (o)

μ Koefisien gesek sabuk

xx

σt Tegangan tarik ijin pada sisi kencang (N/mm2)

ω Kecepatan sudut (rad/s)

β Sudut kemiringan sabuk (o)

xxi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Massa Jenis Kapuk

Lampiran 2 Pengujian Gaya Geser dan Torsi Pada Kapuk Randu

Lampiran 3 Pengujian Gaya Geser Udara dan Torsi Pada Blower

Lampiran 4 Ulir Standar

Lampiran 5 Nilai Km dan Kt

Lampiran 6 Simbol Pengelasan

Lampiran 7 Penunjukan Pengelasan

Lampiran 8 Gambar Kerja

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kabupaten Pati dan sekitarnya dikenal sebagai Java Kapok sejak jaman

Kolonial Belanda, terutama di Desa Karaban yang berkaitan dengan kapuk randu

atau kapuk uraian. Keberhasilan usaha ini, yang terlihat sekarang hampir semua

(sebagian besar) masyarakat menjadi pengrajin kapuk atau pengodol kapuk,

sehingga Desa Karaban dikenal sebagai pusat pengodol kapuk randu atau menjadi

sentra pengodol kapuk. Kata Supeno, pemilik pengolahan dan pengepakan kapuk

UD Causa Prima, asal Desa Karaban, Kecamatan Gabus, Kabupaten Pati, satu

tempat usaha pengolahan dan pengepakan kapuk membutuhkan 1.760 ton kapuk

per tahun. Sementara kebutuhan kapuk yang berasal dari Kudus, Jepara, Pati,

Blora, dan Grobogan, hanya bisa dipenuhi 1.110 ton kapuk per tahun. Sisanya,

660 ton, didatangkan dari sejumlah kota di Jawa Timur, seperti Madiun,

Probolinggo, Trenggalek, dan Banyuwangi.

(Sumber: www.google.com)

Gambar 1.1 Peta Pasokan Bahan Baku Kapuk

2

Sedangkan harga untuk kapuk uraian di pasaran berkisar Rp. 14.000/Kg.

Jumlah lahan perkebunan kapuk yang ada di kabupaten Pati sekitar 16.330 hektar,

pada tahun 2006 produksi kapuk uraian Desa Karaban mencapai 119,31 ton/

tahun dan terdapat 47 tempat usaha pengolahan dan pengepakan kapuk, 1.500

perajin kasur, 2.500 buruh pengolah dan pengepak kapuk, dan 1.000 tenaga

pemasaran kasur dan kapuk (Kompas, 2010). Dalam pemasarannya selain kapuk

tersebut diolah dalam bentuk kapuk yang telah dipres, kapuk tersebut juga diolah

menjadi kasur. Di bawah ini adalah gambar seorang pengrajin kasur dengan bahan

baku kapuk Di Desa Karaban.

Kasur tersebut telah memasuki pasar keluar Jawa, seperti Sumatera,

Kalimatan, Sulawesi bahkan ada juga yang di ekspor keluar negeri seperti

Malaysia dan Singapura. Setiap stok kasur yang dibawa ke daerah Sumatera

misalnya selalu terjual habis. Budi daya dan bisnis kapuk randu sangat terbuka

lebar. Serta produksi kapuk randu dari Indonesia masih belum tertandingi negara

lain. Seratnya sangat elastis, mampu menahan keluar masuknya hawa panas dan

hawa dingin. Kapuk dari Jawa juga berdaya apung tinggi di atas permukaan air,

berdaya redam suara, dan tidak disukai kutu.

Kapuk merupakan bahan utama kasur, bantal, dan guling. Sebelum kapuk

siap digunakan untuk mengisi kasur, bantal, guling dan sebagainya, kapuk perlu

mengalami beberapa tahap pemrosesan. Tahap pemrosesannya yaitu pemilihan

kapuk gelondongan kering, pengupasan kulit kapuk, pemisahan serat kapuk

dengan inti, pengeringan, dan pemisahan serat kapuk dengan biji.

(Sumber : Industri kasur kapuk Karaban Pati)

Gambar 1.2 Pengrajin Kasur Karaban

3

Gambar di bawah ini adalah skema pengolahan dari pengolahan kapuk

randu hingga menjadi kapuk odolan yang sudah bersih dari bijinya.

Gambar 1.3 Skema Proses Pengolahan Kapuk

Keterangan gambar :

1. Bahan baku kapuk randu yang baru diambil dari pohon.

2. Kapuk randu dipisahkan dari kulitnya.

3. Kapuk randu dipisahkan dengan intinya kemudian dijemur.

4. Setelah selesai proses penjemuran, kapuk diproses di mesin pengodol kapuk.

5. Kapuk uraian yang bersih dari bijinya setelah diproses di mesin pengodol

kapuk.

6. Biji kapuk hasil pemisahan dengan kapuk oleh mesin pengodol kapuk.

4

Mesin yang digunakan untuk pengodol kapuk di Desa Karaban

menggunakan penggerak mesin diesel 24 PK, untuk menggerakkan dua rotor,

sehingga biaya untuk konsumsi bahan bakar adalah ± Rp. 60 ribu untuk

menghasilkan 85 Kg kapuk/jam. Dengan demikian perlu mesin serupa yang lebih

efektif dan efisien, dan memiliki kelebihan sebagai berikut :

a. Dapat menghasilkan kapuk bersih dari bijinya.

b. Mudah cara mengoperasikanya.

c. Lebih efektif dan efisien dalam penggunaan daya motor karena melalui

proses perhitungan dan analisa sehingga dapat menekan biaya produksi.

1.2 Perumusan Masalah

(1) Mesin Pengodol Kapuk yang ada di UKM tidak efisien dalam

penggunaan daya yaitu mesin diesel 24 PK.

(2) Belum adanya mesin pengodol kapuk skala rumah tangga.

(3) Belum adanya analisa perhitungan untuk perancangan mesin pengodol

kapuk pada UKM.

1.3 Pembatasan Masalah

Dalam perancangan mesin pengodol kapuk ini, dibatasi berbagai masalah

sebagai berikut :

(1) Perancangan metode pengodol kapuk untuk daya motor kecil yaitu ½ HP

untuk industri rumah tangga.

(2) Mesin pengodol kapuk dengan kapasitas 10 kg/jam

(3) Mesin dioperasikan di ruang tertutup agar tidak mengganggu sistem

pernafasan dilingkungan sekitar.

1.4 Tujuan Tugas Akhir

Tujuan tugas akhir ini adalah :

(1) Merancang mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik ½ HP

putaran 1400 rpm dengan kapasitas 10 kg/jam.

(2) Membuat mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik ½ HP

putaran 1400 rpm dengan kapasitas 10 kg/jam.

5

(3) Menguji kinerja mesin pengodol kapuk dengan penggerak motor listrik

½ HP putaran 1400 rpm.

1.5 Metode

Metode yang digunakan dalam merancang pembuatan mesin pengodol

kapuk ini adalah:

(1) Metode perancangan mesin pengodol dengan memperhitungkan

karakteristik bahan kapuk yang masuk mesin, yaitu massa jenis kapuk,

dan gaya gesek kapuk terhadap batang rotor sebagai dasar perancangan

teknik pengodolan kapuk dan mekanisme sistem penggerak transmisi

dan putaran mesin, yang dirancang dengan daya ½ HP kapasitas 10

kg/jam.

(2) Pembuatan mesin pengodol kapuk yang meliputi pembuatan komponen

dan perakitannya.

(3) Analisa data hasil pengujian, meliputi :

Kapasitas kapuk, yaitu jumlah kapuk urai yang dapat dihasilkan

mesin

Kualitas kapuk urai, yaitu kebersihan kapuk urai terhadap biji kapuk

(4) Pengolahan data

1.6 Sistematika Penyusunan

Sistematika penyusunan laporan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang pembuatan mesin ini adalah untuk

memodifikasi mesin pengodol kapuk yang sudah ada yaitu sebagai berikut :

a. Penggunaan sumber daya yang terlalu besar, mesin diesel 24 PK.

b. Kualitas kapuk urai kurang bersih, harus beberapa kali proses.

BAB II DASAR TEORI

Bab ini berisi tentang bagian-bagian mesin dan dasar perhitungan bagian-bagian

mesin seperti : body, kerangka, poros utama, batang pengodol, blower penghisap,

pulley, V-belt, dan motor listrik.

6

BAB III PERTIMBANGAN DESAIN

Bab ini membahas tentang alternatif teknik pengodolan kapuk hingga saat ini

adalah hanya dengan metode rotasi batang pengodol dengan berbagai

modifikasinya.

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMILIHAN BAHAN

Bab ini membahas tentang analisa teknik pengodolan dan perhitungan teoritis

torsi dan daya mesin yang dibutuhkan, serta mekanisme transmisi daya dan

putaran dari penggerak. Teknik pengodolan yang digunakan adalah dengan

memukul/ memisah gumpalan kapuk dengan batang pengodol, sehingga biji

kapuk mudah keluar dengan adanya gaya sentrifugal dari putaran poros utama.

BAB V PROSES PENGERJAAN DAN PERHITUNGAN BIAYA

Bab ini membahas tentang cara pembuatan komponen non-standar dan perakitan

komponen, serta biaya yang dibutuhkan dalam pembuatan mesin pengodol kapuk.

BAB VI PENGUJIAN DAN ANALISA

Bab ini membahas tentang hasil perhitungan secara teoritis dengan hasil

pengujian mesin sehingga analisa data yang dilakukan diketahui faktor-faktor

penyebab perbedaan dari perhitungan secara teoritis dengan hasil pengujian

mesin. Kriteria yang diinginkan dari hasil pengujian pengodolan kapuk randu

adalah sebagai berikut :

a. Kualitas kapuk urai : Kapuk urai bersih dari bijinya (klentheng).

b. Kuantitas kapuk urai : Jumlah kapuk urai yang dihasilkan mesin dalam kg

tiap jam.

BAB VII PENUTUP

Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran-saran, sehingga tugas akhir ini

dapat dikembangkan lebih lanjut, dengan harapan dapat digunakan atau

diaplikasikan dalam kehidupan bermasyarakat.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

7

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Proses Pengodolan Kapuk Randu

Proses pengodolan kapuk randu merupakan dasar untuk merancang alat

pengodol kapuk randu. Mesin pengodol kapuk randu memiliki dua fungsi yaitu

sebagai pengodol antara biji dan kapuknya, dan sebagai penghalus/ pencampur.

Ada juga yang menyebut mesin ini sebagai mesin molen.

Prinsip kerja mesin pengodol kapuk adalah dengan menggunakan metode

rotari rotor dengan jumlah 14 batang sebagai pengurai (pengodol). Dengan

demikian rotor membutuhkan torsi pemutar. Menurut Khurmi (2005 : 10),

besarnya torsi dapat dihitung dengan persamaan (notasi telah dimodifikasi)

sebagai berikut :

Tr = Fgk.R………………………………………………………..…… (1)

Keterangan :

Tr = Torsi rotor (Nmm)

Fgk = Gaya geser kapuk (N)

R = Radius rotor (mm)

Batang rotor yang digunakan dalam proses pengodolan kapuk dijelaskan

pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.1 Batang Rotor

50

(mm)

170

(mm)

300

8

2.2 Pendekatan Perhitungan Daya Pengodol Kapuk

Pendekatan teoritik perhitungan daya pengodol dapat dijelasakan dengan

menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 14) yang telah dimodifikasi sebagai

berikut :Pr = x. Tr. ω ................................................................................. ….. (2)ω = 2πn60 ....................................................................................... …... (3)

Keterangan:

Pr = Daya pengodol kapuk (watt)Tr = Torsi rotor (Nmm)

ω = Kecepatan sudut (rad/s)n = Jumlah putaran (rpm)

x = Jumlah batang

2.3 Pendekatan Perhitungan Luas, Gaya, dan Torsi Blower

Blower penghisap adalah bagian utama yang berfungsi untuk menghisap

kapuk agar masuk ke dalam mesin agar terjadi proses pemisahan. Blower berada

dalam satu poros dengan rotor pengodol sehingga putaran blower dan rotor

pengodol sama.

2.3.1 Luas Blower

Rumus untuk mencari luas blower (Hukum Bernouli yang diterapkan untuk

pesawat terbang) menggunakan rumus dari Kanginan (2007:236) dengan notasi

dimodifikasi sebagai berikut :

P1 = P2 …………………………………………………..…………… (4)= …………………………………………………………….. (5)

P2 = . ………………………..…………………………………… (6)

A2 = . ………………………………………………………........... (7)

9

Keterangan :

P1 = Tekanan rencana

P2 = Tekanan pada blower

F1 = Gaya rencana

F2 = Gaya pada blade blower

A1 = Luas penampang input

A2 = Luas blade blower

z = Jumlah blade

2.3.2 Gaya Blower

Gaya blower terjadi karena blade menggeser udara, disebut gaya geser udara

pada blower. Dengan menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 10) dengan notasi

dimodifikasi, torsi blade dihitung sebagai berikut :

Tb = Fgu.Rb ……………………………………………………...…… (8)

Keterangan :

Tb = Torsi blade (Nmm)

Fgu = Gaya geser udara (N)

Rb = Radius blade (mm)

Gambar blade blower yang digunakan untuk proses penghisapan dan

pengeluaran kapuk ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.2 Blade

b

a

6

00

10

2.3.3 Daya Blower

Daya blower terjadi karena adanya torsi dan kecepatan sudut (ω) yang

terjadi pada blade dan jumlah blade. Berikut adalah rumus yang digunakan dari

Khurmi (2005 : 14) yang telah dimodifikasi sebagai berikut :Pb = x. Tb.ω…………………………………………………..……...

(9)ω = 2πn60……………………………………………………………… (10)

Keterangan:

Pb = Daya pada blower (watt)Tb = Torsi blade (Nmm)

ω = Kecepatan sudut (rad/s)

n = Jumlah putaran (rpm)

x = Jumlah blade

2.4 Daya Total

Daya total adalah daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan batang rotor

dan blower pada motor listrik. Berikut adalah perhitungan daya total:

Pt = Pr + Pb ……………………………………………………………... (11)

Keterangan :

Pt = Daya total

Pr = Daya rotor

Pb = Daya blower

2.5 Tranmisi Daya Menggunakan V-Belt

Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan,

tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa

tarikan yang besar. Sabuk-V dibelitkan di keliling alur puli yang membentuk V

pula. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan

sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya geseken juga akan

bertambah karena bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar

pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan dari

Sabuk-V dibandingkan dengan sabuk rata.

11

Berikut ini adalah penampang bagian dan dimensi V-belt :

Keterangan :

1. Terpal

2. Bagian Penarik

3. Karet Pembungkus

4. Bantal Karet

(Sumber : Soelarso, 2008:164)

Gambar 2.3 Kontruksi Sabuk-V

(Sumber : Khurmi, 2005 : 728)

Gambar 2.4 Ukuran Penampang Sabuk-V

Transmisi sabuk-V merupakan komponen mesin yang berfungsi untuk

meneruskan daya dari poros ke poros lainnya, melalui puli yang kemudian

diteruskan oleh belt dengan putaran pada kecepatan yang sama ataupun pada

kecepatan yang berbeda.

a. Kecepatan Linier Sabuk-V menggunakan rumus dari Sularso (2008 : 166)

sebagai berikut :

Vb = . .…………………………..……………………............. (12)

Keterangan :

Vb = Kecepatan linier sabuk (m/s)

D = Diameter puli penggerak (mm)

n = Putaran poros penggerak (rpm)

11


Keterangan :

1. Terpal

2. Bagian Penarik

3. Karet Pembungkus

4. Bantal Karet










sebagai berikut :

Vb = . .…………………………..……………………............. (12)

Keterangan :




11


Keterangan :

1. Terpal

2. Bagian Penarik

3. Karet Pembungkus

4. Bantal Karet










sebagai berikut :

Vb = . .…………………………..……………………............. (12)

Keterangan :




12

b. Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (Tt1) menggunakan rumus dari

Khurmi (2005 : 697) yang telah dimodifikasi sebagai berikut :

Tt1 = σt. As..…………………………………..…………………. (13)

Keterangan :

Tt1 = Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (N)

σt = Tegangan tarik ijin sabuk pada sisi kencang tipe A

= 2,8 MPa : 2,8 N/mm2 (Khurmi, 2005 : 680)

As = Luas penampang sabuk (mm2)

c. Gaya sentrifugal (Tc) menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 732)

sebagai berikut :

Tc = mm.Vb2….……………………………………………...…… (14)

Keterangan :

Tc = Gaya sentrifugal (N)

Vb = Kecepatan linier sabuk (m/s)m = Massa sabuk tiap meter untuk sabuk tipe A = 0,106 (kg/m)

d. Gaya total pada sisi kencang (T1) menggunakan rumus dari Khurmi (2005

: 696) sebagai berikut :

T1= Tt1 - Tc……………………….........…………….…………….… (15)

Keterangan :

T1 = Gaya total pada sisi kencang (N)

Tt1 = Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (N)

Tc = Gaya sentrifugal (N)

e. Sudut kontak antara puli dan sabuk ( θ ) menggunakan rumus dari Khurmi

(2005 : 694) sebagai berikut := (180° + 2δ) (rad)….…………….…………………………... (16)

Keterangan :

θ = Sudut kontak antara puli dan sabuk (rad)

δ = Sudut lilitan antara sabuk dan puli penggerak (°)

13

f. Gaya tarik pada sisi kendor (T2) menggunakan rumus dari Khurmi (2005 :

731) yang telah dimodifikasi sebagai berikut :

2,3 log [ ]=μ.ϴ

………………………….……….……………. (17)

Keterangan :

T2 = Gaya tarik pada sisi kendor (N)

Tl = Gaya sabuk sisi kencang ( N )

μ = Koefisien gesek sabuk : 0,30 untuk bahan rubber dalam keadaan

kering (Khurmi, 2005 : 681)

θ = Sudut kontak antara puli dan sabuk (rad)

β = Sudut kemiringan sabuk (o)

g. Gaya total pada sisi kendor ( Tt2) menggunakan rumus dari Khurmi (2005

: 696) sebagai berikut :

Tt2 = T2 + Tc ……………………………...…………………...……. (18)

Keterangan :

Tt2 = Gaya total pada sisi kendor (N)

T2 = Gaya tarik pada sisi kendor (N)

Tc = Tegangan akibat gaya sentrifugal (N)

h. Panjang sabuk menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 690) yang telah

dimodifikasi sebagai berikut :

Gambar 2.5 Gaya yang Bekerja pada SabukL = (d + d ) + 2C + ( ) …………………………………………. (19)

Keterangan :

L = Panjang sabuk (mm)

d1 = Jari–jari puli penggerak (mm)

d1

C

d2

14

d2 = Jari–jari puli pada bantalan (mm)

C = Jarak sumbu kedua puli (mm)

i. Jumlah sabuk menggunakan rumus dari Khurmi (2008 : 732) sebagai

berikut :

ns = …………………………………….…………………….….….. (20)

Keterangan :

P = Daya yang ditransmisikan motor (watt)P = Daya yang ditransmisikan sabuk (watt)

ns = Jumlah sabuk

j. Torsi atau momen puntir yang diteruskan menggunakan rumus dari

Khurmi (2005 : 513) yang telah dimodifikasi sebagai berikut :

T = = . .π.Keterangan :

T = Torsi atau momen puntir (Nmm)

P = Daya (Watt)

ω = Kecepatan sudut (rad/s)

n = Putaran (rpm)

2.6 Poros dengan beban puntir dan lentur

Poros meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi dan rantai. Dengan

demikian poros tersebut mendapat beban puntir dan lentur sehingga pada

permukaan poros akan terjadi tegangan geser karena momen puntir, tegangan tarik

karena momen lentur. Berikut daya rencana menggunakan rumus dari Sularso

(2008 : 7) sebagai berikut :

Pd = fc .P ……………………………………. …………………. (22)

Keterangan:

Pd = Nilai daya rencana (Watt)

fc = Faktor koreksi

P = Daya output motor (Watt)

15

Tabel 2.1 Faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan

Daya yang akan ditransmisikan fc

Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 – 2,0

Daya maksimum yang diperlukan 0,8 – 1,2

Daya normal 1,0 – 1,5(Sumber: Sularso, 2008 : 7)

Pada poros pejal untuk penampang bulat, maka tegangan geser ijinnya

menggunakan rumus dari Sularso (2008 : 8) yang telah dimodifikasi sebagai

berikut :

τg ijin = . .………................……………...................................... (23)

Keterangan:

τg ijin = Tegangan geser ijin (Kg/mm2)

σt = Tegangan tarik maksimum (Kg/mm2)

Sf1 = Faktor kekuatan = 6,0

Sf2 = Faktor konsentrasi tegangan = 1,3 – 3,0

Untuk menentukan momen lentur/ bengkok (M) menggunakan rumus dari

Khurmi (2005 : 521) sebagai berikut :

WT = T1 + T2+ W..…………………………………………………….. (24)

M = WT x L…….…………………………………………………….... (25)

Gambar 2.6 Poros dengan beban Puntir dan Bengkok

16

Keterangan :

WT = Gaya total (N)

T1 = Gaya sabuk sisi kencang (N)

T2 = Gaya sabuk sisi kendor (N)

M = Momen bengkok (Nmm)

L = Jarak antara pulley dan bantalan (mm)

Untuk menentukan poros dengan beban puntir dan beban lentur,

menggunakan rumus dari Sularso (2008 : 18) yang telah dimodifikasi sebagai

berikut :

τg ijin = (5,1 / ds3) √KmM + Kt T …………………………………… (26)

ds = ( (5,1/τg ijin) (KmM) + (Kt T) ) 1/3……………. …………. (27)

Keterangan :

τg ijin = Tegangan geser ijin (N/mm2)

ds = Diameter poros (mm)

M = Momen bengkok (Nmm)

T = Momen puntir (Nmm)

Kt = Faktor koreksi momen bengkok = 1 - 1,5

Km = Faktor koreksi momen puntir = 1,5

2.7 Pasak

Pasak adalah suatu baja lunak yang dimasukkan antara poros dan lubang

puli agar keduanya dapat bergerak bersamaan. Pasak selalu dimasukkan secara

pararel pada sumbu poros.


Gambar 2.7 Dimensi Pasak

17

Untuk menentukan panjang pasak menggunakan rumus dari Khurmi (2005 : 476)

sebagai berikut :T = π .τg ijin. d …………………………..........…………….…….. (28)T = l .w .τg ijin. ……………………...............…..………………… (29)

Karena bahan poros dan pasak sama maka rumus yang digunakan untuk

menentukan panjang pasak sebagai berikut :

l = 1,571 d…………..………………………………………………… (30)

Keterangan :

T = Momen puntir (Nmm)

τg ijin = Tegangan geser ijin (N/mm )l = Panjang pasak (mm)w = Lebar pasak (mm)

ԁ = Diameter poros (mm)

2.8 Bantalan (Bearing)

Bantalan merupakan komponen mesin yang banyak digunakan untuk

menumpu bagian mesin yang berputar. Bantalan berfungsi untuk

mengurangi gesekan antara permukaan benda, menyesuaikan posisi bagian

mesin pasangannya, menahan gaya reaksi, dan untuk menahan gerakan yang

tidak diinginkan yang disebabkan oleh bagian mesin lain. Bantalan

merupakan komponen standard atau komponen yang dibeli, maka analisis

bantalan disesuaikan dengan analisis yang ada pada katalog produsen

bantalan yang dipakai. Pemilihan Bantalan berdasarkan Katalog FAG

sebagai berikut:

Bantalan dalam kondisi kerja dinamis, menggunakan persamaan :

fL = . fn

dimana :

fL = Indeks dinamis

C = Kapasitas nominal dinamis spesifik (N)

P = Beban ekivalen dinamis (N)

fn = Faktor kecepatan

18

Besarnya beban ekivalen dinamis ditentukan :

P = X . Fr + Y . Fa

dimana :

Fr = Beban radial (N)

Fa = Beban aksial (N)

X = Faktor radial

Y = Faktor aksial

Faktor kecepatan fn dapat dinyatakan :

fn =

dimana :

fn = faktor kecepatan

n = putaran bantalan

p = pangkat untuk persamaan umur

umur bantalan dalam jam dinyatakan :

Lh = 500 . fLp

dimana :

Lh = umur bantalan dalam jam

fL = indeks dinamis

p = pangkat untuk persamaan umur

Besarnya pangkat untuk persamaan umur p tergantung elemen

gelinding ;

p = 3 untuk bantalan bola

p = 10/3 untuk bantalan rol

Harga fn dapat dilihat pada table dikatalog FAG sebagai fungsi konversi

terhadap harga putaran bantalan n. Harga fL juga dapat dilihat pada tabel di

katalog FAG sebagai fungsi konversi terhadap umur bantalan dalam jam dan

fungsi aplikasi.

Bantalan harga pada tabel fL fungsi aplikasi dapat digunakan sebagai

dasar pemilihan bantalan yang digunakan, apakah memenuhi syarat atau

tidak memenuhi syarat, ditinjau dari beban yang ditumpu.

19

2.9 Perhitungan Body

Body adalah bagian untuk melindungi beberapa komponen sesuai dengan

fungsinya masing-masing. Berikut adalah rumus-rumus yang digunakan untuk

membuat body :

(Sumber : Eugene, 1963 : 26)

Gambar 2.8 Bending

Keterangan :

L1, L2 = Panjang pelat lurus (mm)

α = Sudut pembengkokan (o)

R = Radius pembengkokan (mm)

t = Tebal pelat (mm)

k = Jarak permukaan dalam ke permukaan netral (mm)

A = Faktor pembengkokan

l1, l2 = Jarak garis bending (mm)

B = Panjang bentangan pelat (mm)

Berikut adalah rumus yang digunakan dari Eugene (1963 : 26) sebagai berikut :

1. Bila R > 0 :

- untuk R < 2t………………….k = 0,33.t

- untuk R = 2t s.d. 4t………….. k = 0,40.t

- untuk R > 4t………………….k = 0,50.t

A = (R + k)

20

2. Bila R = 0

- untuk t < 1,5 mm……………. N = 0,4.t

- untuk t = 1,5 s.d. 3 mm………N = 0,4 t

- untuk t > 3 mm……………… N = 0,4 t

A =°

21

BAB III

PERTIMBANGAN DESAIN

3.1 Perancangan

Gagasan perancangan mesin pengodol kapuk randu muncul karena masih

banyak pengusaha kecil menengah yang masih menggunakan alat yang tidak

efisien dalam konsumsi daya dan hanya sekedar jadi tanpa memperhatikan

kualitas keluarannya. Untuk itu perlu dibuat mesin pengodol kapuk yang

dimodifikasi untuk menghasilkan kapuk yang halus dan bersih dari bijinya.

Proses perancangan alat ini dilakukan melalui beberapa tahap yaitu tahap

identifikasi kebutuhan, perumusan masalah, sintesis, analisa, evaluasi dan

presentasi. Pada tahap identifikasi dijumpai dalam proses pengodolan kapuk

dibutuhkan mesin yang efektif, efisien, ekonomis dan mudah dioperasikan.

Selanjutnya adalah tahap perumusan masalah dimana tahapan ini merumuskan

masalah yang timbul yaitu mesin yang sudah ada kurang efektif dalam

penggunaan daya, sehingga ongkos produksi besar.

Pada tahap sintesa akan dijumpai penggambaran dari mesin pengodol yang

memenuhi spesifikasi/ kualifikasi seperti kapasitas, kualitas, serta kemudahan

dalam pengoperasian. Tahap selanjutnya yaitu analisa meliputi teknik pengodolan,

teknik penghisapan kapuk, dan proses transmisi daya dan putaran. Selanjutnya

adalah tahap evaluasi yang berisi tentang pemilihan alternatif desain terbaik

berdasarkan pertimbangan kelebihan dari masing-masing alternatif desain.

22

Skema tahapan dalam proses perancangan (menurut Budynas (2008) : 12)

digambarkan seperti dibawah ini :

Gambar 3.1 Tahapan Dalam Proses Perancangan

IDENTIFICATION OF NEED

Dalam proses pengodolan di butuhkan mesin yang efektif, efisien

ekonomis dan mudah dioperasikan

DEFINITION OF PROBLEM

Mesin yang sudah ada kurang efektif dalam penggunaan daya

motor, sehingga biaya produksi besar

SYNTHESIS

Pemilihan alternative desain berdasarkan pertimbangan

kelebihan-kelebihan dari masing-masing mesin

ANALYSIS

Analisis mesin meliputi : perhitungan-perhitungan, teknik

pengodolan, teknik penghisapan, dan sistem transmisi daya dan

putaran

EVALUATION

Mesin harus memiliki kualifikasi seperti: penggerak motor listrik

½ HP, kapasitas tinggi, kualitas baik, dan aspek kemudahan

pengoperasian

PRESENTATION

Penyajian hasil perancangan mesin

23

Tahapan pada proses perancangan Model Shigley di atas dapat dijelaskan

seperti berikut ini :

a. Identifikasi kebutuhan (Identification of need)

Mesin yang sudah ada dengan penggerak diesel 24 PK hanya mampu

menghasilkan 85 kg/jam dan dilakukan pengodolan berulang (tidak

langsung bersih). Atas dasar tersebut kami membuat mesin pengodol kapuk

skala rumahan tetapi dengan hasil dan kualitas yang baik, efisien, dan

efektif, serta ekonomis.

b. Perumusan masalah (Definition of problem)

Berdasarkan pengamatan yang dilakukan di industri pengodol kapuk di Desa

Karaban, Pati, ternyata mesin yang digunakan untuk proses produksi

terkesan asal jadi tanpa dilakukan analisa dan perhitungan sehingga dalam

pemilihan motor penggerak dan bahan bahan pendukung mesin tidak sesuai,

yang mengakibatkan banyak daya dari motor yang terbuang sia-sia dan itu

berimbas pada biaya produksi yang lebih besar.

c. Sintesis (Synthesis)

Mesin pengodol kapuk yang dirancang memiliki kelebihan-kelebihan

dibandingkan mesin yang sudah ada sebagai berikut;

(1) Menggunakan daya motor yang rendah (1/2 HP) sehingga dapat

digunakan pada skala home industry.

(2) Kualitas atau kebersihan kapuk urai baik.

(3) Kapasitas atau output kapuk urai besar.

(4) Mudah dalam proses pengoperasian.

Terdapat dua alternatif pengodolan yaitu blower dan batang pengodol berada

pada satu poros atau blower dan batang pengodol berada pada poros yang

berbeda.

Kelebihan dari metode satu poros adalah :

(1) Konstruksi sederhana.

(2) Biaya lebih murah karena komponen yang diperlukan lebih sedikit.

(3) Daya yang digunakan kecil.

Kelebihan dari metode dua poros (blower dan batang pengodol terpisah)

24

(1) Putaran blower dan batang pengodol masing-masing dapat diatur

putarannya.

d. Analisis (Analysis)

Analisa yang dilakukan untuk proses pembuatan mesin pengodol kapuk

adalah :

(1) Perhitungan-perhitungan yang meliputi daya dan kapasitas mesin

pengodol kapuk.

(2) Teknik pengodolan dengan 14 batang pengodol yang dibuat seperti

mekanisme ulir dengan jarak sudut masing-masing batang pengodol

30o.

(3) Teknik penghisapan dilakukan oleh blower penghisap yang terdiri

dari 6 buah blade dengan jarak sudut masing-masing blade 60o dan

kemiringan 0o terhadap sumbu poros.

(4) Transmisi daya dari motor listrik ½ HP diteruskan ke poros utama

yang menggerakan batang pengodol 1400 rpm.

e. Evaluasi (Evaluation)

Gambar 3.2 Skema Kebutuhan Mesin

Mesin

Pengodol

Kapuk

Daya motor rendah ½

HP untuk home industry

Kapasitas/

output kapuk

tinggi

Kualitas

kapuk baik/

bersih dari

bijinya

Aspek kemudahan dalam

pengoperasian

25

f. Presentasi (Presentasion)

Hasil rancangan mesin pengodol kapuk dipresentasikan/ disajikan pada

laporan, gambar kerja dan dokumentasi lain Tugas Akhir.

Dalam proses perencanaan mesin pengodol kapuk ini, kriteria desain

dibutuhkan untuk menilai beberapa alternatif desain yang dihasilkan. Menurut

Dieter (1991 : 8) Kriteria desain secara umum dibagi menjadi dua, yaitu:

(1) Kriteria ” MUST ”, yaitu kriteria yang harus dipenuhi dalam perencanaan

mesin. Kriteria must dalam rancang bangun ini adalah sebagai berikut :

a. Mampu memenuhi kebutuhan industri rumah tangga.

b. Mampu mengodol dan memisahkan biji kapuk dengan baik.

c. Mudah dan aman dalam pengoperasian karena dioperasikan

di ruang tertutup sehingga kapuk uraian tidak bertebaran

keluar sehingga tidak mengganggu sistem pernafasan.

(2) Kriteria ” WANT ”, yaitu kriteria yang diharapkan ada pada proses

perancangan. Kriteria want dalam rancang bangun ini adalah sebagai

berikut:

a. Biaya pembuatan terjangkau.

b. Perawatan mudah dan ekonomis.

c. Menghasilkan kapasitas produksi yang tinggi dan kualitasnya

bagus.

`

Gambar 3.3 Tahapan Proses Perakitan

26

3.2 Alternatif Desain

3.2.1 Alternatif Desain I

Gambar 3.4 Alternatif Desain I

Gambar 3.5 Rangkaian Komponen Alternatif Desain I

27

Keterangan gambar :

1. Rangka 9. Body Atas

2. Body blower 10. Inti Body

3. Batang pengodol 11. Filter

4. V-belt 12. Pintu output biji

5. Body samping 13. Hooper input

6. Tutup blower 14. Pulley

7. Motor listrik 15. Roda

8. Blade blower

Prinsip Kerja :

Kapuk dihisap oleh blower (8) sehingga masuk ke dalam mekanisme mesin.

Didalam mesin terdapat mekanisme pengodolan yang terdiri dari 14 batang

pengodol (3) yang berfungsi untuk menguraikan kapuk sehingga diharapkan

kapuk bisa terurai dan klentheng (biji kapuk) terpisah keluar karena adanya

gaya sentrifugal akibat putaran batang pengodol sedangkan kapuk yang

sudah terurai tadi terhisap blower (8) dan selanjutnya dihembuskan keluar

ke dalam ruang penampungan.

Kelebihan :

(1) Bahan lebih kuat karena terbuat dari plat baja dengan tebal 8 (mm);

(2) Biji kapuk langsung keluar melalui tempat pembuangannya;

(3) Suaranya halus.

Kekurangan :

(1) Tempat input terlalu tinggi sehingga proses pemasukan kapuk lebih

sulit.

(2) Daya hisap blower tidak maksimal karena ruang output biji kapuk

terbuka sehingga udara yg masuk dari 2 arah.

(3) Biaya mahal.

(4) Konstruksi berat dan tidak efisien.

28

3.2.2 Alternatif Desain II

Gambar 3.6 Alternatif Desain II

Gambar 3.7 Rangkaian Komponen Alternatif Desain II

14

15

29

Keterangan :

1. Rangka 9. Tutup body

2. Body blower 10. Inti body

3. Batang pengodol 11. Filter

4. V-belt 12. Pintu output biji

5. Body samping 13. Hooper input

6. Tutup blower 14. Pulley

7. Motor listrik 15. Roda

8. Blade blower

Prinsip Kerja :

Kapuk di hisap oleh blower (8) sehingga masuk ke dalam mekanisme

mesin, di dalam mesin terdapat mekanisme pengodolan yang terdiri dari 14 batang

pengodol (3) dengan sudut kemiringan 300 dan dibuat sepreti mekanisme ulir agar

proses aliran kapuk lebih cepat karena dibantu dorongan batang pengodol (3).

Pengodol yang berfungsi untuk menguraikan kapuk di harapkan kapuk bisa terurai

dan klentheng (biji kapuk) terpisah keluar karena adanya gaya sentrifugal akibat

putaran batang pengodol (3) sedangkan kapuk yang sudah terurai tadi terhisap

blower dan selanjutnya dihembuskan keluar ke dalam ruang penampungan.

Kelebihan :

1. Mudah dan aman dalam pemasukan kapuk.

2. Terdapat Penutup output biji kapuk (saat mesin hidup) output klentheng

(biji kapuk) ditutup sehingga penghisapan hanya terjadi di ruang input

saja.

3. Biaya lebih murah.

4. Daya hisap lebih mudah karena batang pengodol dibuat separti

mekanisme ulir sehingga membantu mendorong kapuk.

5. Konstruksi ringan tapi tetap kuat dan efisien.

30

Kekurangan :

1. Suaranya agak berisik.

2. Pengambilan biji kapuk lebih sulit karena menunggu mesin berhenti

beroperasi baru bisa diambil.

3.3 Pemilihan Konsep dengan Metode Datum

Menyusun sejumlah kriteria dan konsep yang akan diperbandingkan.

Memilih sebuah konsep sebagai konsep datum atau konsep referensi

atau konsep patokan (benchmark), yang akan digunakan untuk

membandingkan konsep-konsep lain terhadap konsep datum ini.

Konsep datum dapat berupa salah satu dari konsep yang sedang

dipertimbangkan, atau produk generasi sebelumnya, atau sebuah produk

komersial yang tersedia.

Besarnya bobot diperoleh dari hasil diskusi antara semua anggota tim

perancangan.

Di bawah ini gambar mesin pengodol kapuk yang sudah ada (sebagai datum)

di desa Karaban, Pati :

Gambar 3.8 Lubang Masuk Kapuk

31

Gambar 3.9 Rotor Pengodol

Gambar 3.10 Blower

Mengacu pada pemilihan konsep model datum, (Hurts, KS (2005) : 62), Tabel di

bawah ini adalah hasil survei yang dilakukan terhadap UKM Jaya Mulya milik

Bapak Supomo.

32

Tabel 3.1 Pemilihan Konsep Model Datum

Kriteria Bobot

Konsep

Alternatif

I

Alternatif

II

Mesin

Lama

1 Kualitas 10 + +

2 Kapasitas 9 - - D

3 Konstruksi 8 + + A

4 Daya 7 + + T

5 Biaya 6 + + U

6 Pengoperasian 5 - S M

Jumlah + 4 4

Jumlah S 1

Jumlah - 2 1

Jumlah Total 2 3

Nilai Akhir 17 22

Keterangan :

Nilai (+), (S) dan (-) diberikan ke masing-masing alternatif desain yang

dibandingkan dengan datum (mesin yang sudah ada)

Nilai (+) : Konsep yang diniai lebih baik dibandingkan konsep datum

Nilai (S) : Konsep yang dinilai sama dengan konsep datum nilainya (0)

Nilai (-) : Konsep yang dinilai lebih buruk dibandingkan konsep datum

Nilai Akhir = (Bobot x Nilai) Nilai (+) dan Nilai (-)

Nilai Akhir Alternatif I

= ( 10 – 9 + 8 + 7 + 6 – 5 )

= ( 17 )

Nilai Akhir Alternatif II

= ( 10 – 9 + 8 + 7 + 6 )

= ( 22 )

Nilai akhir untuk alternatif desain II lebih besar yaitu 22, sedang untuk alternatif

desain I nilai akhirnya hanya 17.

33

Dari hasil penilaian-penilaian di atas yaitu berdasarkan kelebihan dan

kekurangan masing-masing alternatif atau dengan metode pemilihan konsep

model datum ternyata konsep terbaik yaitu alternatif II, sehingga alternatif II yang

dipakai sebagai desain perancangan mesin pengodol kapuk.

34

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMILIHAN BAHAN

Setelah tahap perumusan masalah dan pertimbangan desain, tahap

berikutnya adalah pemecahan masalah, baik secara praktek maupun secara teoritis

dengan menerapkan rumus-rumus perhitungan. Perhitungan yang dilakukan

adalah perhitungan gaya yang bekerja pada komponen-komponen utama mesin

pengodol biji kapuk. Dari hasil perhitungan ini maka dimensi ukuran serta jenis

bahan yang akan digunakan dapat ditentukan secara tepat dan akurat. Untuk

pemilihan bahan selain dari hasil perhitungan gaya yang bekerja dapat juga

ditentukan berdasarkan fungsi, pembebanan yang terjadi, serta sifat-sifat fisik

bahan yang dipilih dari masing-masing komponen yang akan digunakan pada

pembuatan mesin ini.

4.1 Proses Pengodolan Kapuk Randu

Proses pengodolan kapuk randu merupakan dasar untuk merancang alat

pengodol kapuk randu. Mesin pengodol biji kapuk randu memiliki dua fungsi

yaitu sebagai pengodol antara biji dan kapuknya, dan sebagai penghalus/

pencampur. Ada juga yang menyebutnya sebagai mesin molen.

Prinsip kerja mesin pengodol biji kapuk adalah dengan menggunakan

metode rotari rotor dengan jumlah 14 batang sebagai pengodol (pengurai).

Dengan demikian rotor membutuhkan torsi pemutar. Besarnya torsi dapat dihitung

dengan persamaan (1) sebagai berikut :

Dari lampiran 2 :

Fgk = 0,06754 (N)

R = 0,1275 (m)

Maka, Tr = Fgk.R

Tr = 0,06754 x 0,1275

= 8,6114 x 10-3 (Nm)

Jadi, Torsi batang rotor untuk pengodol adalah 8,6114 x 10-3 (Nm)

35

4.2 Pendekatan Perhitungan Daya Rotor

Pendekatan teoritik perhitungan daya rotor menggunakan persamaan (2)

dan (3) sebagai berikut :

Tr = 8,6114 x 10-3 (Nm)

n = 1400 (rpm)

x = 14

maka ω dan Pr adalah sebagai berikut:ω = 260ω = . .ω =ω = 146,53 (rad/s)Pr = x. Tr. ωPr = 14. 8,6114 x 10-3. 146,53

= 17,67 (Watt)≈ 18 (Watt)

Jadi, daya yang diperlukan untuk menggerakkan 14 batang rotor adalah 18 (Watt).

4.3 Pendekatan Perhitungan Luas, Gaya, dan Torsi Blower

Blower penghisap adalah bagian utama yang berfungsi untuk menghisap

kapuk agar masuk ke dalam mesin agar terjadi proses pemisahan. Disini blower

berada dalam satu poros dengan rotor pengodol sehingga putaran blower dan rotor

pengodol sama.

4.3.1 Luas Blower

Rumus untuk mencari luas blower (Hukum Bernouli yang di terapkan untuk

pesawat terbang) menggunakan persamaan (4), (5), (6), dan (7) sebagai berikut :

F1 = F2 = 500 (N)

A1 = 180956 (mm2)

z = 6

Maka P2 dan A2

P1 = P2

P1 =

36

P1 =

P1 = P2 = 0,002763 (N/mm2)

A2 = .A2 = , .A2 = ,A2 = 29617,566 (mm2) ≈ 30000 (mm2)

Jadi luas penampang blower adalah sebagai berikut (sesuai dengan kebutuhan

konstruksi) :

a = 200 (mm)

b = 150 (mm)

4.3.2 Gaya Blower

Gaya blower terjadi karena blade menggeser udara, maka dapat

menyebutnya gaya geser udara pada blower. Menggunakan persamaan (8) sebagai

berikut :

Dari lampiran 3:

Fgu = 1,848 (N)

Rb = 0,15 (m)

Maka Tb = Fgu.Rb

Tb = 1,848 x 0.15

Tb = 0,2772 (Nm)

Jadi, Torsi blower untuk menggeser udara adalah 0,2772 (Nm).

4.3.3 Daya Blower

Pendekatan teoritik perhitungan daya blower menggunakan persamaan (9)

dan (10) sebagai berikut :

Tb = 0,2772 (Nm)

n = 1400 (rpm)

z = 6

Maka ω dan Pb sebagai berikut:

37

ω =

ω = 2. .140060=ω = 146,53 (rad/s)

Pb = x.Tb. ω= 6 . 0,2772 . 146,53

= 243,708 (Watt) ≈ 244 (Watt)

Jadi, daya yang diperlukan untuk menggerakkan blower adalah 244 (Watt)

4.4 Daya Total

Daya total adalah daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan batang rotor

dan blower pada motor listrik. Perhitungan daya total menggunakan persamaan

(11) sebagai berikut :

Pr = 18 (Watt)

Pb = 244 (Watt)

Pt = Pr + Pb

= 18 + 244

= 262 (Watt)

Jadi, daya total yang dibutuhkan untuk menggerakkan rangkaian mesin ini adalah

262 (Watt), sehingga mengunakan motor listrik ½ HP (373 Watt).

4.5 Tranmisi Daya Menggunakan V-Belt

Transmisi sabuk-V merupakan komponen mesin yang yang berfungsi untuk

meneruskan daya dari poros keporos lainnya, melalui puli yang kemudian


kecepatan yang berbeda :

a. Kecepatan Linier Sabuk-V menggunakan persamaan (12) sebagai berikut :

n = 1400 (rpm)

D = 75 (mm)

Maka, Vb =. .

38

=. .

= 5,498 (m/s)

Jadi, kecepatan linier sabuk-V adalah 5,498 (m/s)

Perhitungan penampang Sabuk sebagai berikut :

( Sumber : Sularso, 2008 : 164 )

Gambar 4.1 Penampang Sabuk-V Tipe A

Mencari x :

Sudut Puli = 400

tan ( . 40o) =

x = tan 20˚ . 9

= 3,276 (mm)

Mencari lebar sabuk terpendek pada sabuk penampang V :

Y = 12,5 – (2 . x)

= 12,5 – (2 . 3,276)

= 5,948 (mm)

Keterangan :

Y = Lebar sabuk terpendek (mm)

Luas penampang sabuk = luas trapesium :

Z = 12,5 (mm)

Y = 5,948 (mm)

Maka A = t=

, ,.9

39

= 83,016 (mm2)

Jadi, luas penampang sabuk-V adalah 83,016 (mm2).

b. Gaya maksimum sabuk pada sisi kencang (Tt1) menggunakan persamaan

(13) sebagai berikut :

σt = 2,8 (N/mm2)

As = 83,016 (mm2)

Maka Tt1 =σt. As

Tt1 = 2,8 (N/mm2) x 83,016 (mm2)

Tt1 = 232,445 (N)

Jadi, gaya maksimum untuk sabuk sisi kencang 232,445 (N).

c. Penambahan gaya akibat gaya sentrifugal (Tc) menggunakan persamaan

(14) sebagai berikut:

mm = 0,106 (Kg/m)

Vb = 5,498 (m/s)

Maka Tc = m . VbTc = 0,106 (Kg/m) . 5,4982 (m /s )

= 3,204 (N)

Jadi, besarnya penambahan gaya akibat gaya sentrifugal adalah 3,204 (N).

d. Gaya sabuk sisi kencang (T1) menggunakan persamaan (15) sebagai

berikut:

Tt1 = 232,445 (N)

Tc = 3,204 (N)

Maka T1 = Tt1 - Tc

T1 = 232,445 (N) – 3,204 (N)

T1 = 229,241 (N)

Jadi, besarnya gaya sabuk sisi kencang adalah 229,241 (N).

e. Sudut kontak antara puli dan sabuk ( θ ) menggunakan persamaan (16)

sebagai berikut :

r1 = .d1 = 37,5 (mm)

40

r2 = .d2 = 37,5 (mm)

C = 360 (mm)

Maka Sinδ =Sudut δ = 0˚ karena r1 = r2 = 37,5 ( mm )

θ1 = (180o + 2δ) 180 ( rad )

θ1 = (180o + 2.0) ( rad )

= π ( rad ) ≈ θ1 = θ2 karena sudut α = 0˚

Jadi, sudut kontak antara puli dan sabuk adalah π (rad).

f. Gaya sabuk pada sisi kendor (T2) menggunakan persamaan (17) sebagai

berikut :

T1 = 229,241 (N)

ɵ = 3,14 (rad)

μ = 0,30

Maka T2 sebagai berikut:

2,3 log [ ]=.

2,3 log [ ]=, . ,

2,3 log [ ]= 2,754

log [ ]= 1,1974 → = 15,754

T = ,= ,,

T2 = 14, 551 (N)

Jadi, besarnya gaya sabuk pada sisi kendor adalah 14, 551 (N).

β = x sudut puli

= x 40 (o)

= 20 (o)

41

g. Gaya total pada sisi kendor (Tt2) menggunakan persamaan (18) sebagai

berikut:

T2 = 14, 551 (N)

Tc = 3,204 (N)

Maka Tt2 = T2 + Tc

Tt2 = 14, 551 (N) + 3,204 (N)

Tt2 = 17, 755 (N)

Jadi, besarnya gaya total sisi kendor adalah 17, 755 (N).

h. Panjang sabuk menggunakan persamaan (19) sebagai berikut :

d1 = 75 (mm)

d2 = 75 (mm)

C = 360 (mm)

Maka L = (d + d ) + 2C + ( )L = + (75 + 75) + 2.360 + ( ).L = π (75) + 720 + ( )L = 955,62 (mm)

Karena panjang sabuk minimal 955,62 mm tidak ada di standar panjang

sabuk, maka digunakan sabuk standar dengan panjang yang paling

mendekati yaitu 1016 mm.

Sabuk standar dengan panjang 1016 mm adalah sabuk tipe A 3V 400.

i. Menghitung jumlah sabuk menggunakan persamaan (20) sebagai berikut :

1 HP = 746 (Watt)

P = .HP = 373 (Watt)

Maka Pt dan ns sebagai berikut:

Pt = (T1 – T2)Vb

= (229,241 - 14, 551) 5,498

= 1180, 366 (Watt)

ns =

42

= 1180,366ns = 0,316 ≈ 1

Jadi, jumlah sabuk yang digunakan adalah 1

j. Menghitung torsi atau momen puntir yang diteruskan menggunakan

persamaan (21) sebagai berikut :

P = 373 (Watt)

n = 1400 (rpm)

Maka T = = .=

.. , .= 2545,496 (Nmm)

Jadi, torsi yang diteruskan dari motor listrik adalah 2545,496 (Nmm).

4.6 Poros dengan Beban Puntir dan Lentur

Berikut perhitungan daya rencana menggunakan persamaan (22) sebagai

berikut :

fc = 1(karena daya yang diperlukan adalah maksimum)

P = 373 (Watt)

Maka Pd = fc .P

Pd = 1 .373 (Watt)

Pd = 373 (Watt)

Pada poros pejal untuk penampang bulat, maka tegangan geser ijinnya

menggunakan persamaan (23) sebagai berikut :

Bahan poros S30Cσt = 480 (N/mm2)

Sf1 = 6

Sf2 = 2

Maka τg ijin = .

43

= ( / ).= 40 (N/mm2)

Untuk menentukan momen lentur/ bengkok (M) menggunakan persamaan

(24) dan (25) sebagai berikut :

T1 = 229,241 (N)

T2 = 89,373 (N)

W = 4 (N)

L = 60 (mm)

Maka WT dan M sebagai berikut:

WT = T1 + T2 + W

WT = 229,241 (N) + 89,373 (N) + 4 (N)

WT = 322,614 (N)

M = WT x L

M = 322,614 (N) x 60 (mm)

M = 19356,84 (Nmm)

Untuk menentukan poros dengan beban puntir dan beban lentur,

menggunakan persamaan (27) sebagai berikut :

g ijin = 40 (N/mm2)

Km = 1,5 (karena poros berputar dengan pembebanan momen lentur

tetap)

M = 19356,84 (Nmm)

Kt = 1,5 (karena ada tumbukan)

T = 2545,496 (Nmm)

Maka ds = ( (5,1 / g ijin ) (KmM) + (Kt T) ) 1/3

= ( (5,1/40 (N/mm2) (1,5.19356,84 ) + (1,5.2545,496 )2) 1/3

= (0,1275 (29285,241)) 1/3

= 15,514 (mm) ≈ 20 (mm)

Direncanakan diameter poros d = 20 (mm) dikarenakan diameter bantalan

yang direncanakan d = 20 (mm).

44

4.7 Perhitungan Panjang Pasak

Karena bahan poros dan pasak sama maka menggunakan persamaan (30)

sebagai berikut :

d = 20 (mm)

Maka ℓ = 1,571.d

= 1,571.20

= 31,42 (mm) ≈ 32 (mm)

Karena diameter poros 20 mm tidak ada di dalam tabel 4.1, maka tebal dan

lebar pasak diambil diameter maksimum adalah 22 mm dengan alasan lebih aman

untuk dipakai. Maka lebar pasak = 8 mm dan tebal pasak = 7 mm.

Tabel 4.1 Tebal dan Lebar Pasak


4.8 Perhitungan Bantalan (Bearing)

Perhitungan bantalan sebagai berikut:

Fa = 282 (N)

Wp = 2,943 (N)

Wb = 1,962 (N)

Ws = 39,24 (N)

Tt1 = 232,445 (N

Tt2 = 92,577 (N)

45

n = 1400 rpm

Maka menentukan seri bantalan, dan umur bantalan sebagai berikut:

∑MA = 0

-BV . 880 - (Wp + Tt1 + Tt2). 60 + Wb . 90 + Ws . 530 – Fa . 200 = 0

-BV . 880 - (2,943+232,445 +92,577).60 + 1,962.90 + 39,24.530 – 282. 200 = 0

-BV . 880-19677,9+176,58+20797,2-56400=0

-BV . 880 – 55104,12 = 0

60 (mm) 90 (mm) 440 (mm) 350 (mm)

60 (mm) 90 (mm) 440 (mm) 350 (mm)

200

Gambar 4.2 FBD Poros

WbFa

200(mm)

Av Bv

Gambar 4.3 Gaya Yang Bekerja Pada Poros

WpWb

Fa

46

BV =55104,12

= -62,618 (N)

∑MB = 0

-AV .880 + (Wp + Tt1 + Tt2) . 930 + Wb . 780 + Ws . 350 + Fa . 790 = 0

-AV .880 + (2,943+232,445 +92,577).930 + 1,962.780+39,24.350

-282.790 = 0

AV. 880 + 305007,45+1530,36+13734 +222780 =0

AV . 880 + = 0

AV =,

AV = -617,1 [N]

Menentukan seri bantalan sebagai berikut:

Fr = Av = 617,1 (N)

Fa= 282 (N)

n = 1400 (rpm)

d poros = 20 (mm)

Untuk bantalan FAG deep groove ball bearings sebagai berikut:

= , = 0,457 karena nilai ≤ 0,8maka, rumus yang digunakan

adalah:

Po = Fr

47

fn =

fn =

= 0,288

Karena mekanisme ini termasuk “High Capacity Blowers” dengan kondisi

beban aksial, dan berat rotor maka fL = 4 . . .5. Diambil fL = 4 , memerlukan nilai

C dengan rumus :

fL = . fn

C = fL.

C = 4 ., ( ),

C = 8570,83 N

= 8,57 kN

Jadi C yang digunakan 9,3 (kN) (katalog)

Bantalan yang digunakan adalah :

- Seri = FAG 6004.C3

- d = 20 (mm)

- D = 42 (mm)

- B = 12 (mm)

Menentukan nilai fL baru :

C = fL.

9300 = fL.,,

fLbaru = 4,34

Lh = 500 . fLp

= 500 . (4,34)3

= 40873,252 (Jam)

48

4.9 Perhitungan Body

Diketahui : R = 1 (mm)

α = 90o

t = 0,8 (mm)

R = 1 < 2t

= 1 < 1,6 (mm), maka k = 0,33.t

A = (R + k)

= (1 + 0,33.0,8). , .

= 1,98 ≈ 2 (mm)

Rumus bentangan : Ln = (ln – t – R) + ½ A (untuk 1x daerah bending)

Ln+1 = (ln+1 – 2t – 2R) + A (untuk 2x daerah bending)

B = L1 + L2 + ……+ Ln

Perhitungan Bentangan Komponen Berbahan Pelat ST 37, antara lain :

4.9.1 Blade (13)

Gambar 4.4 Bentangan Blade

49

L1 = (l1 – t – R) + ½.A = (10 – 0,8 – 1) + ½.2 = 9,2 (mm)

L2 = (l2 – 2t – 2R) + A = (200 – 1,6 – 2) + 2 = 198,4 (mm)

B1 = L1 + L2 = 207,6 (mm)

B2 = L3 = 150 (mm)

t = 0,8 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat blade adalah 207,6 x 150 x 0,8

(mm)

4.9.2 Body Masuk (2.1)

L4 = L6 = L9 = (l4 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)

L5 = (l5 – 2t – 2R) + A = (598 – 1,6 – 2) + 2 = 596,4 (mm)

L7 = 299 (mm)

L8 = 398 (mm)

B4 = L4 + L5 + L6 = 29,2 + 596,4 + 29,2 = 654,8 (mm)

Gambar 4.5 Bentangan Body Masuk

50

B5 = L7 + L8 + L9 = 299 + 398 + 29,2 = 726,2 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat body masuk adalah 654,8 x

726,2 x 0,8 (mm).

4.9.3 Body Blower (7.1)

B6 = L10 = 170 (mm)

L11 = L13 = (l11- t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½.2 = 9,2 (mm)

l12 = 3,14 . 480 . = 1201,6 (mm)

L12 = (l12 – 2t – 2R) + A = (1201,6 + 1,6 + 2) + 2 = 1200 (mm)

B7 = L11 + L12 + L13 = 9,2 + 1200 + 9,2 = 1218,2 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat body blower adalah 1218,2 x

170 x 0,8 (mm).

Gambar 4.6 Bentangan Body Blower

51

4.9.4 Body Keluar (3.1)

L14 = L16 = L19 = (l14 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)

L15 = (l15 – 2t – 2R) + A = (598 – 1,6 – 2) + 2 = 596,4 (mm)

L17 = 299 (mm)

L18 = 398 (mm)

B8 = L14 + L15 + L16 = 29,2 + 596,4 + 29,2 = 654,8 (mm)

B9 = L17 + L18 + L19 = 299 + 398 + 29,2 = 726,2 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat body keluar adalah 726,2 x

654,8 x 0,8 (mm).

Gambar 4.7 Bentangan Body Keluar

52

4.9.5 Tutup Body (9)

B10 = L20 = 700 (mm)

L21 = L23 = (l21 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)

L22 = (l22 – 2t – 2R) + A = (467,9 – 1,6 – 2) + 2 = 466,3 (mm)

B11 = L21 + L22 + L23 = 29,2 + 466,3 + 29,2 = 524,7 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat tutup body adalah 700 x 524,7

x 0,8 (mm).

Gambar 4.8 Bentangan Tutup Body

52


B10 = L20 = 700 (mm)

L21 = L23 = (l21 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)

L22 = (l22 – 2t – 2R) + A = (467,9 – 1,6 – 2) + 2 = 466,3 (mm)

B11 = L21 + L22 + L23 = 29,2 + 466,3 + 29,2 = 524,7 (mm)


x 0,8 (mm).


52


B10 = L20 = 700 (mm)

L21 = L23 = (l21 – t – R) + ½ A = (30 – 0,8 – 1) + ½.2 = 29,2 (mm)

L22 = (l22 – 2t – 2R) + A = (467,9 – 1,6 – 2) + 2 = 466,3 (mm)

B11 = L21 + L22 + L23 = 29,2 + 466,3 + 29,2 = 524,7 (mm)


x 0,8 (mm).


53

4.9.6 Body Utama (1)

B12 = L24 = 700 (mm)

L25 = (l25 – t – R) + ½ A = (298 – 0,8 – 1) + ½.2 = 297,2 (mm)

L26 = (l26 – 2t 2R) + A = (598 – 1,6 – 2) + 2 = 596,4 (mm)

L27 = (l27 – t – R) + ½ A = (398 – 0,8 – 1) + ½.2 = 397,2 (mm)

B13 = L25 + L26 + L27 = 297,2 + 596,4 + 397,2 = 1290,8 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat body utama adalah 1290,8 x

700 x 0,8 (mm).

Gambar 4.9 Bentangan Body Utama

54

4.9.7 Blower (7.3)

L28 = L30 = (l28 – t – R) + ½ A = (21 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 20,2 (mm)

L29 = (l29 – 2t – 2R) + A = (166 – 1,6 – 2) + 2 = 164,4 (mm)

B14 = L31 = 575,93 (mm)

B15 = L28 + L29 + L30 = 20,2 + 164,4 + 20,2 = 204,8 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat blower adalah 575,93 x 204,8

x 0,8 (mm).

Gambar 4.10 Bentangan Blower

55

4.9.8 Blower (7.5)

L32 = L34 = (l32 – t –R) + ½ A = (21 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 20,2 (mm)

L33 = (l33 – 2t – 2R) + A = (166 – 1,6 – 2) + 2 = 164,4 (mm)

B16 = L35 = 47,1 (mm)

B17 = L32 + L33 + L34 = 20,2 + 164,4 + 20,2 = 204,8 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat blower adalah 204,8 x 47,1 x

0,8 (mm).

Gambar 4.11 Bentangan Blower

56

4.9.9 Sliding Pintu (Samping) (5.1)

L36 = (l36 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + 2 = 9,2 (mm)

L37 = (l37 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)

L38 = (l38 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)

B18 = L39 = 340 (mm)

B19 = L36 + L37 + L38 = 9,2 + 6,8 + 21,2 = 37,2 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat sliding pintu (samping) adalah

340 x 37,2 x 0,8 (mm).

4.9.10 Sliding Pintu (Bawah) (5.2)

L40 = (l40 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½. 2 = 9,2 (mm)

L41 = (l41 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)

L42 = (l42 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)

Gambar 4.12 Bentangan Sliding Pintu (Samping)

Gambar 4.13 Bentangan Sliding Pintu (Bawah)

56


L36 = (l36 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + 2 = 9,2 (mm)

L37 = (l37 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)

L38 = (l38 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)

B18 = L39 = 340 (mm)

B19 = L36 + L37 + L38 = 9,2 + 6,8 + 21,2 = 37,2 (mm)


340 x 37,2 x 0,8 (mm).


L40 = (l40 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½. 2 = 9,2 (mm)

L41 = (l41 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)

L42 = (l42 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)



56


L36 = (l36 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + 2 = 9,2 (mm)

L37 = (l37 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)

L38 = (l38 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)

B18 = L39 = 340 (mm)

B19 = L36 + L37 + L38 = 9,2 + 6,8 + 21,2 = 37,2 (mm)


340 x 37,2 x 0,8 (mm).


L40 = (l40 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½. 2 = 9,2 (mm)

L41 = (l41 – 4t – 4R) + A = (10 – 3,2 – 4) + 4 = 6,8 (mm)

L42 = (l42 – t – R) + ½ A = (20 – 0,8 – 1) + 3 = 21,2 (mm)



57

B20 = L43 = 270 (mm)

B21 = L40 + L41 + L42 = 9,2 + 6,8 + 21,2 = 37,2 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat sliding pintu (bawah) adalah

270 x 37,2 x 0,8 (mm).

4.9.11 Handle Pintu (6.2)

L44 = L48 = (l44 – t – R) + ½ A = (10 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 9,2 (mm)

L45 = L47 = (l45 – 2t – 2R) + A = (20 – 1,6 – 2) + 2 = 18,4 (mm)

L46 = (l46 – t – R) + ½ A = (70 – 1,6 – 2) + 2 = 68,4 (mm)

B22 = L49 = 20 (mm)

B23 = L44 + L45 + L46 + L47 + L48 = 9,2 + 18,4 + 68,4 + 18,4 + 9,2

= 123,6 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat handle pintu adalah 123,6 x 20

x 0,8 (mm).

4.9.12 Hooper (4.1)

L50 = L52 = (l50 – t – R) + ½ A = (180 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 179,2 (mm)

L51 = (l51 – 2t – 2R) + A = (250 – 1,6 – 2) + ½ .2 = 248,4 (mm)

L53 = (l53 – t – R) + ½ A = (60 – 0,8 – 1) + ½ .2 = 59,2 (mm)

L54 = (l54 – t – R) + ½ A = (38 – 0,8 – 1) + ½ /2 = 37,2 (mm)

Gambar 4.14 Bentangan Handle Pintu

Gambar 4.15 Hooper

58

B24 = L50 + L51 + L52 = 179,2 + 248,4 + 179,2 = 606,8 (mm)

B25 = L53 + L54 = 59,2 + 37,2 = 96,4 (mm)

Jadi pelat yang dibutuhkan untuk membuat hooper adalah 606,8 x 96,4 x

0,8 (mm).

59

BAB V

PROSES PENGERJAAN

DAN PERHITUNGAN BIAYA

Mesin Pengodol Kapuk terdiri atas komponen utama berupa poros pengodol

dan kipas pengangkat kapuk, serta beberapa komponen tambahan yang diperlukan

sesuai rancangan desain dan fungsi mesin yang diperlukan. Pemilihan material

dan dimensi bahan sangat berpengaruh terhadap kegunaan dan fungsi mesin yang

akan dibuat.

5.1 Proses Pengerjaan

Dalam proses pengerjaan mesin pengodol kapuk ini, terdapat spesifikasi

bahan dan dimensi komponen–komponen yang digunakan sebagai berikut :

Tabel 5.1 Daftar Komponen Mesin Pengodol Kapuk

No.

Nama

Komponen

(nomor)

Bahan

KomponenJumlah Ukuran

1. Rangka (10) Besi Siku 2 Buah 4 x 4 (mm), p = 1200(mm)

2. Poros (11) S 30C 1 Buah ∅ 20 x 1300 (mm)

3. Body (1) Pelat ST 37 2 Lembar 2438 x 1219 (mm)t = 0,8 (mm)

4. Blower (13) Pelat ST 37 6 Buah 250 x 150(mm)t = 0,8(mm)

5. Batang Rotor (14) Stainless Steel 1 Buah ∅ dalam = 6 (mm), ∅ luar = 8(mm), p = 170 (mm)

6. Filter (6) Galvanis 1 Buah ∅ 48 (mm), p = 700 (mm)

7. Pulley (16) Alumunium 2 Buah ∅ 75 (mm)

8. V-belt (17) - 1 Buah 37 inch

9. Motor Listrik (15) - 1 Buah 0,5 HP, 1400 rpm

10. Roda Karet (10) - 4 Buah ∅ 75 (mm)

11. Bearing (11) - 2 Buah NKN P204

60

5.1.1 Pembuatan Komponen Mesin Pengodol Kapuk

Tabel 5.2 Pembuatan Komponen Mesin Pengodol Kapuk

No. Komponen Pengerjaan Waktu Mesin

1. Rangka

- Pemotongan

- Pengelasan

- Pelubangan

- Penggerindaan

- Pengamplasan

- Pengecatan

20 menit

60 menit

40 menit

20 menit

50 menit

10 menit

Mesin Gergaji

Las Listrik, Palu

Gerinda Tangan

Bor Tangan

Dempul, Amplas

Spray Gun

2. Body

- Pemotongan

- Pembentukan

- Pengelasan

- Pelubangan

- Rivet

- Pengamplasan

- Pengecatan

60 menit

40 menit

15 menit

30 menit

10 menit

60 menit

40 menit

Mesin Potong

Mesin Bending

Las Titik, Palu

Penggores, Kikir

Penggaris, Penitik

Dempul, Amplas

Penggores, Tang Rivet

3. Poros Kipas

- Pembubutan

- Pelubangan

- Penguliran

30 menit

30 menit

40 menit

Mesin Bubut

Mesin Bor, Tap

Pemegang Tap

4. Klem Rotor

- Pemotongan

- Pembentukan

- Pelubangan

30 menit

60 menit

40 menit

Mesin Potong, Penggores

Palu, Penitik

Mesin Bor, Kikir

5. Batang Rotor

- Pemotongan

- Membuat Alur

Pasak

10 menit

30 menit

Mesin Gergaji, Kikir

Mesin Milling

Jangka Sorong

6. Pasak- Pemotongan

- Penggerindaan

10 menit

10 menit

Gergaji & Gerinda Tangan

Jangka sorong

61

5.1.2 Perakitan Mesin Pengodol Kapuk

Perakitan komponen–komponen mesin pengodol kapuk yang dibuat

dijelaskan dengan gambar bagan sebagai berikut :

Gambar 5.1 Bagan Perakitan Mesin Pengodol Kapuk

Rangka

Roda rangka

Bearing

Body

Filter

Poros rotor

Poros blower

Batang rotor

Rumah blower

Tutup blower

Blade blowerV-belt

Motor listrik

Pulley

Tutup body

Mesin

pengodol

kapuk

62

5.2 Perhitungan Biaya

Perhitungan biaya bertujuan untuk mengetahui biaya total yang diperlukan

dalam pembuatan Rancang Bangun Mesin Pengodol Kapuk dengan Kapasitas 10

Kg/jam.

5.2.1 Perhitungan Biaya Bahan Baku

Biaya bahan baku adalah biaya yang diperlukan untuk pengadaan bahan

pembuatan mesin pengodol kapuk, baik komponen standar (bahan jadi) maupun

bukan standar. Untuk komponen standar harganya langsung dapat dicari melalui

tabel harga komponen standar. Sedangkan untuk bahan yang tidak standar harus

ditentukan massa dan ukurannya dahulu, selanjutnya harganya ditentukan

menurut harga tiap satuannya. Komponen non-standar dan harga komponen non-

standar dijelaskan pada tabel di bawah ini :

Tabel 5.3 Harga Bahan Baku Non-Standar

No. Komponen Ukuran Ket Jumlah SatuanHarga/

satuanTotal

1.Dempul

Plastik¼ (Kg) * 3 kaleng Kilogram Rp 10.000,- Rp 30.000,-

2. Amplasp = 250 (mm)

l = 200 (mm)* 5 lembar Meter Rp 2.500,- Rp 12.500,-

3. Cat Hitam ¼ (Kg) * 3 kaleng Kilogram Rp 7.000,- Rp 21.000,-

4. Cat Biru ½ (Kg) * 1 kaleng Kilogram Rp 25.000,- Rp 25.000,-

5. Thinner 0,4 (liter) * 1 botol Liter Rp 7.000,- Rp 7.000,-

6. Sealer ¼ (liter) * 1 botol Liter Rp 22.000,- Rp 22.000,-

7. Klem Rotorp = 100 (mm)

l = 30 (mm)** 14 buah Meter Rp 2.500,- Rp 35.000,-

8.Filter

Galvanis

p = 780 (mm)

d = 480 (mm)** 1 buah Meter Rp 400.000,- Rp 400.000,-

TOTAL Rp 552.500,-(Sumber : TB. Sarana (*), CV. Rante Mas (**) : 2013)

63

Sedangkan untuk komponen standar dan harga komponen standar dijelaskan

pada tabel di bawah ini :

Tabel 5.4 Harga Bahan Baku Standar

No. Komponen Ukuran Ket Jumlah SatuanHarga/

satuanTotal

1. Poros Standar *** 1 Meter Rp 36.000,- Rp 36.000,-

2. Poros Kipas Standar *** 1 Meter Rp 27.500,- Rp 27.500,-

3. Pipa StainlessSteel

Standar *** 1 Meter Rp 39.000,- Rp 39.000,-

4. Pelat ST 37 Standar *** 2 Lembar Rp 210.000,- Rp 420.000,-

5. Besi Siku Standar ***** 2 Meter Rp 120.000,- Rp 240.000,-

6. Roda KaretRRC

Standar *** 4 Set Rp 10.500,- Rp 42.000,-

7. Motor Listrik Standar *** 1 Buah Rp 650.000,- Rp 650.000,-

8. Pulley 3 inch Standar *** 2 Buah Rp 22.500,- Rp 45.000,-



11. Pasak Standar *** 2 Buah Rp 5.000,- Rp 10.000,-

12. V-belt Standar *** 3 Buah Rp 15.000,- Rp 45.000,-

13. Bearing Standar *** 2 Buah Rp 21.000,- Rp 42.000,-

14. Mur & BautM5

Standar **** 48 Buah Rp 250,- Rp 12.000,-

15. Mur & BautM8


16. Mur & BautM10


17. Ring Baut M5 Standar **** 96 Buah Rp 50,- Rp 4.800,-

18. Ring Baut M8 Standar **** 44 Buah Rp 250,- Rp 11.000,-

19. Ring BautM10


20. Baut Klip Standar **** 8 Buah Rp 2.000,- Rp 12.000,-

21. Rivet Standar **** 14 Buah Rp 200,- Rp 2.800,-

TOTAL Rp 1.724.500,-(Sumber : Sumber Teknik (***), Sumber Rejeki (****), HAN (*****) : 2013)

64

5.2.2 Perhitungan Biaya Pemesinan

Tabel 5.5 Biaya Pemesinan

No. KomponenPemakaian

Mesin

Waktu

PakaiSewa Mesin

Total Biaya

Sewa Mesin

1. Poros- Gergaji

- Milling

10 menit

2 jam

Rp. 15.000,-/jam

Rp. 35.000,-/jam

Rp. 2.500,-

Rp. 70.000,-

2. Poros Kipas

- Gergaji

- Bubut

- Bor (ordinat)

10 menit

6 jam

2 jam

Rp. 15.000,-/jam

Rp. 20.000,-/jam

Rp. 10.000,-/jam

Rp. 2.500,-

Rp. 120.000,-

Rp. 20.000,-

3. Rangka- Gergaji

- Las Listrik

20 menit

1 hari

Rp. 15.000,-/jam

Rp. 75.000,-/hari

Rp. 5.000,-

Rp. 75.000,-

4. Body - Bending 12 jam Rp. 30.000,-/jam Rp. 360.000,-

TOTAL Rp. 655.000,-(Sumber : Projas Jurusan Teknik Mesin Polines : 2013)

Total biaya pembuatan adalah jumlah–jumlah keseuruhan biaya yang

diperlukan untuk pembuatan mesin pengodol kapuk, adapun rincian besarnya

biaya pembuatan mesin, sebagai berikut :

Biaya total bahan baku standar = Rp 1.724.500,-

Biaya total bahan baku non standar = Rp 552.500,-

Biaya pemesinan = Rp 655.000,-

Total = Rp 2.932.000,-

5.2.3 Perhitungan Break Event Point (BEP)

Perhitungan Break Event Point (BEP) berfungsi untuk mengetahui berapa

jumlah produk yang harus dibuat agar mencapai titik impasnya, sehingga modal

untuk pembuatan mesin pengodol ini dapat kembali. Rumus yang digunakan

untuk menghitung BEP yaitu :

65

Menghitung BEP :

BEP =

Keterangan :

BEP = Jumlah produk titik impas (unit)

Fc = Biaya tetap (Rp)

Vc = Biaya variabel (Rp)

P = Harga jual per unit (Rp)

5.2.3.1 Biaya Tetap

Biaya tetap yaitu biaya yang tidak dipengaruhi oleh jumlah produk yang

akan dibuat, yang temasuk biaya tetap adalah :

Biaya pembuatan mesin = Rp 2.932.000,-

Jadi, biaya tetap adalah Rp 2.932.000,-

5.2.3.2 Biaya Variabel

Biaya variabel yaitu biaya yang dipengaruhi oleh jumlah produk yang akan

dibuat. Dalam percobaan produksi selama 1 jam dapat menghasilkan 10 (Kg)

kapuk bersih dan dalam 1 bulan kapasitasnya menjadi 10 x 8 x 26 = 2080

Kg/bulan. Biaya variabel antara lain :

1. Biaya Listrik

Biaya listrik untuk skala rumahan adalah Rp 495,- (kWh-1) (PLN, Januari

2013). Daya motor listrik yang dipakai adalah ½ (HP) = 373 (Watt),

sedangkan daya listrik yang dibutuhkan dalam 1 bulan adalah :

Pemakaian daya (1 bulan) = daya motor listrik x jam kerja sehari x jumlah hari

kerja dalam 1 bulan

= 0,373 (kW) x 8 jam/ hari x 26 hari

= 78,624 (kWh)

Maka, biaya listrik untuk pemakaian mesin per bulan adalah :

Biaya listrik/ bulan = Rp 495 (kWh-1) x 78,624 (kWh) = Rp 39.000,-

Jadi, biaya yang dibebankan tiap Kg kapuk adalah :

Biaya listrik =. ,

= Rp 18,75 (Kg-1)

66

2. Biaya Bahan Baku

Untuk tiap 1 (Kg) kapuk bersih diperlukan 3 (Kg) buah kapuk, sedangkan

harga 1 (Kg) buah kapuk dihargai Rp 4.500,- (Kg-1). Jadi biaya bahan baku

tiap Kg kapuk adalah :

Biaya bahan baku = 3 x Rp 4.500,- (Kg-1) = Rp 13.500,- (Kg-1)

3. Upah Tenaga Produksi

Upah tenaga produksi adalah Rp 2.000.000,- per bulan. Karyawan yang

dibutuhkan untuk pengoperasian mesin pengodol sebanyak 2 orang. Jadi upah

tenaga produksi tiap Kg kapuk adalah :

Upah tenaga produksi =

=. . ,.

= Rp 961,5 (Kg-1) ≈ Rp 1.000,- (Kg-1)

Karena tenaga produksi ada 2 orang, maka upah tenaga produksi menjadi

Rp 1000,- (Kg-1) x 2 = Rp 2.000,- (Kg-1)

Total biaya variabel = biaya listrik + biaya bahan baku + upah tenaga produksi

= Rp 18,75(Kg-1) + Rp 13.500,-(Kg-1) + Rp 2.000,- (Kg-1)

= Rp 15.518,75 (Kg-1) ≈ Rp 15.600,- (Kg-1)

5.2.3.3 Break Event Point

Harga jual kapuk bersih direncanakan Rp 17.000,- per Kg. Perhitungan

BEP untuk mesin pengodol kapuk adalah sebagai berikut :

BEP =

=. .. / . /

= 2094 (Kg)

Maka waktu untuk mencapai BEP adalah :

=

= = 26 hari kerja

67

Jadi, modal untuk membuat mesin pengodol kapuk dapat kembali setelah

mencapai produksi selama 26 hari (1 bulan termasuk hari libur). Titik impas

dalam rupiah adalah = BEP (unit) x harga jual kapuk per Kg

= 2094 (Kg) x Rp. 17.000,- (Kg-1)

= Rp. 35.598.000,-

Grafik BEP dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 5.2 Grafik BEP Mesin Pengodol Kapuk

67




= 2094 (Kg) x Rp. 17.000,- (Kg-1)

= Rp. 35.598.000,-



67




= 2094 (Kg) x Rp. 17.000,- (Kg-1)

= Rp. 35.598.000,-



68

BAB VI

PENGUJIAN DAN ANALISA6.1 Pengujian Mesin

Pengujian mesin ini dilakukan untuk mendapatkan hasil dari rancang bangun

mesin pengodol kapuk dan juga untuk mengetahui kecocokan antara hasil

perhitungan dengan hasil di lapangan.

6.2 Tujuan Pengujian

Tujuan dilakukannya pengujian terhadap mesin pengodol kapuk ini :

(1) Menghitung kapasitas/ output kapuk maksimal yang dapat dicapai

mesin.

(2) Mendapatkan kebersihan/ kualitas kapuk urai.

6.3 Bentuk Pengujian

Ada 2 pengujian yang akan dilakukan pada mesin pengodol kapuk ini yaitu:

(1) Pengujian kapasitas/ output kapuk uraian.

(2) Pengujian kebersihan/ kualitas kapuk uraian.

6.4 Pengujian Kapasitas/ Output Kapuk Uraian

Pengujian yang dilakukan pada kapasitas mesin adalah menguji

output/keluaran hasil pengodolan yang paling banyak dan stabil keluarannya.

Pengujian ini dilakukan dengan cara mengubah putaran poros melalui

penggantian pulley, baik pulley motor listrik maupun poros pengodol.

Perbandingan kecepatan putaran yang digunakan adalah 1:1, 3:2 (dipercepat), 3:4

(diperlambat) dan 1:2 (diperlambat) untuk mencari hasil terbaik.

69

Tabel 6.1 Hasil Pengujian Kapasitas Mesin

Putaran(rpm)

Output

Kapuk(Kg)

Waktu Uji(menit)

Jumlahbiji/Kg

7001

1,21,2

10354

10501,21,41,5

10364

14001,51,61,7

10657

21001,41,21,4

10758

NB : Pengujian tanpa proses pengeringan

Kestabilan putaran mesin menentukan kapasitas mesin yang dihasilkan.

Daya yang diperlukan untuk tiap kecepatan juga berbeda-beda. Rata-rata kapasitas

mesin sesuai hasil uji di atas pada kecepatan 700, 1050, 1400 dan 2100 (rpm)

adalah secara berturut-turut 1,1 (Kg); 1,3 (Kg); 1,6 (Kg); dan 1,3 (Kg). Maka

kapasitas tertinggi terdapat pada kecepatan 1400 (rpm), yang ditunjukkan pada

grafik sebagai berikut : .

Gambar 6.1 Grafik Hasil Pengujian Kapasitas Mesin

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

700 1050 1400 2100

kg

rpm

Hasil Pengujian Kapasitas Mesin

pengujian 1

pengujian 2

pengujian 3

70

Analisa berdasarkan grafik hasil pengujian kapasitas mesin adalah sebagai

berikut :

Kecepatan 700 (rpm) : kapasitas mesin pada percobaan pertama adalah 1 (Kg),

selanjutnya pada percobaan kedua dan ketiga meningkat menjadi 1,2 (Kg).

Rata-rata kapasitas mesinnya adalah 1,1 (Kg).

Kecepatan 1050 (rpm) : kapasitas mesin pada percobaan pertama adalah 1,2

(Kg), pada percobaan kedua adalah 1,4 (Kg) dan percobaan ketiga adalah 1,5

(Kg). Rata-rata kapasitas mesinnya adalah 1,3 (Kg).

Kecepatan 1400 (rpm) : Kapasitas mesin pada percobaan pertama, kedua dan

ketiga adalah 1,5 (Kg); 1,6 (Kg); 1,7 (Kg). Rata-rata kapasitas mesin adalah

1,6 (Kg). Kinerja mesin mengalami peningkatan kapasitas dibandingkan

dengan kecepatan 700 dan 1050 (rpm).

Kecepatan 2100 (rpm) : Kapasitas mesin pada percobaan pertama, kedua dan

ketiga adalah 1,4 (Kg); 1,2 (Kg) dan 1,4 (Kg). Rata-rata kapasitas mesin

adalah 1,3 (Kg). Hasil ini menunjukkan penurunan dibandingkan dengan

kecepatan 1400 (rpm), ini disebabkan daya yang diperlukan pada kecepatan

2100 (rpm) melebihi daya yang direncanakan (373 Watt) yaitu sebagai

berikut:

Torsi rotor (Tr) = 0,121 (Nm)

Torsi blower (Tb) = 1,663 (Nm)

Torsi total (Tt) = 1,784 (Nm)

Putaran (n) = 2100 (rpm)

Kecepatan sudut () =. . = . .

= 219,912 (rad/s)

Daya (P) = Tt x

= 1,784 Nm x 219,912 (rad/s)

= 392,323 (Watt)

71

6.5 Pengujian Kebersihan/ Kualitas Kapuk Uraian

Gambar 6.2 Kapuk Sebelum Proses Pengodolan

Kapuk sebelum proses pengodolan masih terdapat banyak biji. Tekstur

kapuk masih menggumpal.

Gambar 6.3 Kapuk Sesudah Proses Pengodolan

Kapuk yang sudah diodol bersih dari biji dan teksturnya berubah menjadi

mengembang dan berupa serat-serat halus.

72

Gambar 6.4 Sampel Kapuk Hasil Putaran 700 (rpm)

Pada kecepatan 700 (rpm) ini kapuk diurai dengan kecepatan rendah

sehingga proses penguraian kapuk dari bijinya relatif lama. Hasilnya walaupun

sudah bersih namun tekstur kapuk belum halus dan sedikit menggumpal. Biji yang

terdapat pada kapuk ini selama 3 kali pengujian berturut-turut adalah 3, 5 dan 4

(biji/Kg).


Pada kecepatan 1050 (rpm) ini hasil kapuk yang diodol lebih halus dari

kecepatan 700 (rpm). Biji yang terdapat pada kapuk hasil odolan dengan

kecepatan 1050 (rpm) selama 3 kali pengujian adalah 3, 6 dan 4 (biji/Kg).

73


Pada kecepatan 1400 (rpm) ini hasil kapuk yang diodol mampu

mengembang dan halus. Kapasitas mesinnya 1,6 (Kg) dan jumlah biji yang

terdapat pada kapuk selama 3 kali pengujian adalah 6, 5 dan 7 (biji/Kg).


Pada kecepatan ini kapuk yang dihasilkan menurun karena tidak stabil

putaran mesinnya. Serat kapuk yang dihasilkan mampu mengembang. Jumlah biji

yang terdapat pada kapuk selama 3 kali pengujian bertambah menjadi 7, 5 dan 8

(biji/Kg).

74

BAB VII

PENUTUP7.1 Kesimpulan

Kesimpulan dari pembuatan rancang bangun mesin pengodol kapuk

berkapasitas 10 (Kg/jam) dengan penggerak motor listrik ½ (HP) antara lain :

(1) Berdasarkan hasil pengujian mesin pengodol kapuk dengan bervariasi

putaran poros yaitu 700, 1050, 1400, dan 2100 (rpm), hasil terbaik

didapatkan pada putaran mesin 1400 (rpm).

(2) Kapasitas maksimal yang di capai mesin adalah 0,16 (Kg/menit) (dari

hasil percobaan 1,6 Kg dalam 10 menit), maka dalam 1 jam

kapasitasnya menjadi 0,16 (Kg/menit) x 60 (menit/jam) = 9,6 (Kg/jam)≈ 10 (Kg/jam).

(3) Kualitas/ kebersihan kapuk adalah 6 (biji/Kg).

7.2 Saran

Dalam pengoperasian mesin pengodol kapuk ini perlu dilakukan beberapa

hal agar keselamatan operator/ lingkungan sekitar dan hasil kapuk bias optimal,

antara lain :

(1) Bagi operator gunakan masker saat mengoperasikan mesin pengodol

kapuk agar pernafasan tidak terganggu akibat kapuk yang beterbangan.

Begitu pula untuk orang-orang yang ada di daerah kerja pengodolan

kapuk wajib menggunakan masker.

(2) Hasil kapuk yang diodol juga tergantung pada kapuk yang dimasukkan,

kapuk yang dimasukkan harus mengalami proses penjemuran pada

matahari terik selama minimal 2 jam (Sumber: UKM Mulya Jaya) agar

kapuk mengembang dan mudah diurai sehingga hasilnya dapat bersih

dari bijinya.

75

DAFTAR PUSTAKA

Budynas-Nisbet. 2008. Shigley’s Mechanical Engineering Design. The McGraw-

Hill Companies, United State of America.

Harjanto Eddy. 1996. Manajemen Operasi. Grasindo, Jakarta.

Hurts K.S, dan Rahmat Saptono. 2005. Prinsip-prinsip Dasar Rekayasa.

Universitas Indonesia. Jakarta.

Kanginan Marthen, Ir. M.Sc. 2006. Fisika 2 Untuk SMA Kelas XI. Erlangga,

Jakarta.

Katalog FAG

Khurmi, R.S and Gupta JK. 2005. A Textbook Of Machine Design. Eurasia

Publishing House (Pvt) Ltd. Ram Nagar, New Delhi.

Ostergaard Eugene, D. 1963. Basic Diemaking. McGraw-Hill Book Company,

Inc. United State of America.

Sularso, Ir. MSME dan Suga Kiyakatsu. 2008. Dasar Perencanaan dan

Pemilihan Elemen Mesin. PT Pradnya Paramita, Jakarta.

76

Lampiran 1

Massa Jenis Kapuk1) Tujuan

- Untuk mengetahui massa jenis kapuk

2) Dsar teori

- Hukum kekekalan energi

- Rumus yang digunakan :

Keterangan : ρ = massa jenis kapuk (kg/m3)

m = berat beban (kg)

v = volume kapuk (m3)

3) Alat dan Bahan :

- Alat :

1. Penggaris

2. Wadah kapuk (toples)

3. Beban 1 (Kg)

- Bahan :

Kapuk randu

4) Rangkaian Percobaan

ρ = m/v

kapuk

beban

t

Kayu

Ø145 mm

t =2 mm

Penampang kayu

77

5) Hasil Pengujian

6) Kesimpulan

- Massa jenis kapuk adalah 0,1714 (Kg/m3)

Percobaan F (kg) t (mm) ρ (kg/m3)

1 1,020 35 0,172

2 1,020 36 0,169

3 1,020 34 0,175

4 1,020 36 0,169

5 1,020 35 0,172Rata-rata 1,020 35,2 0,1714

78

Lampiran 2

Pengujian

Gaya Geser dan Torsi Pada Kapuk Randu1. Tujuan

- Untuk mengetahui gaya dan torsi yang bekerja pada pengadul kapuk

2. Dsar teori



Keterangan :

m = massa batang rotor (kg)

g = gravitasi bumi (9.81 m/s2)

h = tinggi total (mm)

h1 = jarak kapuk yang tergeser (mm)

fg = gaya geser kapuk (N)

3. Alat dan Bahan

- Alat :

1. Penggaris

2. Batang rotor

3. Busur derajat

- Bahan :

Kapuk randu

79

4. Rangkaian percobaan

Spesifikasi :

- L = 17 cm = 0,17 m

- m rotor = 3,07625x10-3 kg

- ρ kapuk = 0,1714 kg/m3 *)

- v kapuk = 145 x 175 x 115 = 2918125 mm3 = 2,918x10-3 m3

- m kapuk = ρ kapuk x volume kapuk = 0,1714 x 2,918x10-3 =5,001

x10-4 kg

5. Hasil Pengujian

*) Hasil pengujian ρ kapuk (Lihat Lampiran 1)

Percobaan h1(cm) h(cm)

1 7.5 17.52 8 18.53 8.5 194 8.5 195 9.5 20

Rata-rata 8.4 18.8

Ø8

mm

Ø6,4mm

Penampang rotor

80

fg = (m.g.h)/h1

= (3,07625x10-3 kg. 9,81 m/s2. 18,8 cm)/ 8,4 cm

= 0,06754 (N)

T = fg.(3/4.L)

= 0,06754 (N). (3/4. 0,17 m)

= 8,6114x10-3 (Nm)

6. Kesimpulan

- Gaya geser kapuk adalah 0,06754 (N)

- Torsi yang dibutuhkan untuk pengadul kapuk dengan R = adalah

8,6114x10-3 (Nm)

81

Lampiran 3

Pengujian

Gaya Geser dan Torsi Pada Udara1. Tujuan

- Untuk mengetahui gaya dan torsi yang bekerja pada blower

2. Dsar teori



Keterangan :

m = massa blade (kg)

g = gravitasi bumi (9.81 m/s2)

h = tinggi total (mm)

h1 = jarak udara yang tergeser (mm)

fg = gaya geser udara (N)

3. Alat dan Bahan

- Alat :

- Penggaris

- Blade

- Busur derajat

- Bahan :

Udara

82

4. Rangkaian percobaan

Spesifikasi :

- L = 20 cm = 200 mm

- ρ St 37 = 7,85g/cm3 *)

- v Blade = 150 x 200 x 0,8 = 24000 mm3 = 24 cm3

- m Blade = 7,85 g/cm3 x 24 cm3 = 188,4 g = 0,1884 Kg

5. Hasil Pengujian

Percobaan h1(mm) h(mm)

1 300 3002 294 2943 295 295

Rata-rata 296,3 296,3

*) Tabel 1

fg = (m.g.h)/h1

= (0,1884 kg. 9,81 m/s2. 296,3)/ 296,3

= 1,848 (N)

Penampang Blade

h1

h

L

UDARA

150 mm

200 mm

0,8 mm

α=300

83

T = fg x L

= 1,848 (N) x (3/4. 0,2 m)

= 0,2772 (Nm)

6. Kesimpulan

- Gaya geser udara adalah 1, 848 (N)

- Torsi yang dibutuhkan untuk menggeser udara dengan R = adalah

0,2772 (Nm)

84

Lampiran 4 Ulir Standar

85

Lampiran 5 Nilai Km dan Kt

86

Lampiran 6 Simbol Pengelasan

87

Lampiran 7 Penunjukan Pengelasan

88



ta rancang bangun pengodol kapuk

Documents