PERANCANGAN MESIN PENCACAH RUMPUT SISA PAKAN TERNAK DOMBA UNTUK PEMBUATAN BIOGAS
TUGAS AKHIR Karya ilmiah sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik dari Universitas Jendral Achmad Yani
Oleh BUDI PRAMONO 2113091022
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI BANDUNG 2013 i
LEMBAR PENGESAHAN
Tugas Akhir
PERANCANGAN MESIN PENCACAH RUMPUT SISA PAKAN TERNAK DOMBA PAJAJARAN UNTUK PEMBUATAN BIOGAS
Oleh
Budi Pramono 2113091022
Jurusan Teknik Mesin Universitas Jendral Achmad Yani
Disetujui pada tanggal :
Pembimbing
Co. Pembimbing
War’an Rosihan, S.T., M.T.
Aji Gumilar, S.T., M.T.
NID. 412147868
NID. 412152574
ii
ABSTRAK Limbah dari ternak domba yaitu salah satunya rumput sisa pakan ternak bisa dimanfaatkan untuk sumber daya energi yang terbaharukan. Salah satunya yaitu sumber daya energi biogas, pada proses pengolahan biogas untuk menguraikan bahan baku tersebut memerlukan waktu yang relatif lama. Namun secara penelitian jika bahan baku tersebut di uraikan terlebih dahulu menjadi ukuran-ukuran yang kecil, maka bakteri pengurai akan lebih cepat menguraikan bahan baku tersebut dan lama waktu proses pengolahan biogas akan lebih cepat. Cara untuk menguraikan rumput sisa pakan ternak yaitu dengan metode pencacahan dengan mesin pencacah rumput. Namun mesin pencacah rumput yang ada dinilai belum optimal dan efektif. Kendala yang dihadapi antara lain umpan balik yang tidak seimbang terkait masalah kapasitas produksi, kurangnya sistematisnya mekanisme pencacahan rumput yang cenderung meniru dari mesin yang sudah ada serta pertimbangan kebutuhan daya ideal terkait dengan estimasi biaya produksi. Metode perancangan yang digunakan adalah metode perancangan Pahl and Beitz merupakan metode perancangan sistematis yang dalam proses perancangan menggunakan matriks morfologi untuk mencari alternatif varian produk terbanyak. Setelah dievaluasi melalui matrik keputusan dasar atau lebih dikenal dengan metoda Pugh maka dihasilkan varian terbaik. Konsep perancangan terpilih secara detail dituangkan kedalam gambar teknik dengan memakai bantuan komputer (Auto cad & SolidWork).
iii
ABSTRACT Waste of sheep livestock that is one of them grass the rest of livestock food can be exploited for the resource of new energy. One of them that is resource of energy biogas, at process processing of biogas to elaborate the the raw material need which relative long time. but researchly if the raw material in elaborating beforehand become small criteria, hence bacterium will be more quickly elaborate the the raw material and time depth process processing of biogas will be more quickly. Way of to elaborate grass of is rest of livestock food that is with count method mechanically cutting of grass. But machine cutting of assessed by existing grass not yet effective and optimal. Constraint faced be for example related or relevant uneven feed back is problem of production capacities, lack of is systematic of grass count mechanism him which tend to to imitate from machine which have there is and also consideration of requirement of ideal energy related to production cost estimation. Scheme method the used is method scheme of Pahl and Beitz represent systematic scheme method which in course of scheme use morphology matrix to look for product variant alternative many. After evaluated to pass/through matrik decision of base or more knowledgeable with method of Pugh hence yielded by best variant. chosen Scheme concept is in detail poured into technique picture by wearing to assist computer (Autocad & SolidWork).
iv
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang dengan qadrat dan iradat-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini yang berjudul “perancangan Mesin Pencacah Rumput Sisa Pakan Ternak Domba Untuk Pengolahan Biogas”. Yang merupakan salah satu syarat untuk melengkapi kurikulum dalam mencapai gelar sarjana strata satu di jurusan Teknik Mesin Universitas Jenderal Achmad Yani. Dalam penyusunan tugas akhir ini tidak sedikit kendala yang dihadapi, namun berkat izin dan pentunjuk-Nya serta do’a sebagai bantuan moril dari berbagai pihak, Alhamdulillah penyusunan tugas akhir ini dapat terselesaikan. Sudah sewajarnya penulis ungkapkan rasa berterimak kasih sebesar-besarnya atas segala bentuk bantuan yang diberikan kepada penulis dalam penyusunan tugas akhir ini, terutama kepada : 1. Bapak War’an Rosihan S.T., M.T., selaku pembimbing utama dan ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Jendral Achmad Yani
dan Bapak Aji
Gumilar S.T., M.T., selaku Co. Pembimbing yang telah membimbing dalam memberikan saran-saran, petunjuk serta segala kemudahan yang diberikan kepada penulis selama proses pengerjaan Tugas Akhir ini. 2. Seluruh staf Tata Usaha dan Perpustakaan Teknik Mesin Universitas Jendral Achmad Yani. 3. Rekan-rekan seperjuangan, kelas persiapan (karyawan) Agus, Fery, Herdi, Andi, Aerlangga dan seluruh rekan-rekan angkatan 2009 reguler, serta seluruh pihak yang telah banyak membantu hingga selesainya pengerjaan Tugas Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.. 4. Seluruh karyawan dan Staff SUPPTD BUNIHAYU Subang, beserta jajarannya yang telah membantu pelaksanaan teknik di lapangan guna terselesainya Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna dan masih banyak kekurangan. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan pengetahuan dari penulis sendiri, untuk itu saran dan kritik yang membangun dari
v
berbagai pihak sangat penulis harapkan. Penulis berharap mudah-mudahan laporan ini dapat bermanfaat untuk sebua pihak yang berkepentingan. Akhir kata penulis panjatkan do’a kepada Allah SWT, semoga membalas serta melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalan penyusunan tugas akhir ini.
Bandung, Desember 2013
Budi Pramono
vi
DAFTAR ISI TUGAS AKHIR ....................................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii ABSTRAK ............................................................................................................. iii ABSTRACT ........................................................................................................... iv KATA PENGANTAR .............................................................................................v DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii DAFTAR LAMBANG DAN SATUAN ................................................................xv BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................1 1.1 Latar Belakang Perancangan ..........................................................................1 1.2 Perumusan Masalah ........................................................................................2 1.3 Tujuan perancangan .......................................................................................2 1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ............................................................3 1.5 Metode Perancangan ......................................................................................3 1.6 Sistematika Penulisan .....................................................................................4 BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................................1 2.1 Definisi Perancangan ......................................................................................1 2.1.1 Metoda Perancangan Pahl dan Beitz .......................................................2 2.1.1.1 Perancangan Proyek dan Penjelasan Tugas ......................................2 2.1.2 Perancangan Konsep Produk ...................................................................2 2.1.2.1 Fungsi dan Struktur Fungsi ...............................................................3 2.1.2.2 Teknik Menguraikan Fungsi .............................................................3 2.1.2.3 Metode Morfologi .............................................................................5
vii
2.1.2.4 Evaluasi Produk Berdasarkan Keputusan Dasar ...............................6 2.1.3 Perancangan Bentuk Produk (Embodiment Design)................................7 2.1.4 Perancangan Detail ..................................................................................8 2.2 Gambaran Umum Biogas .............................................................................10 2.2.1 Biogas ....................................................................................................10 2.2.2 Proses Pembuatan Biogas ......................................................................12 2.3 Rumput .........................................................................................................15 2.3.1 Jenis-jenis Rumput Untuk Pakan Ternak Domba ..................................15 2.4 Mesin Penghancur ........................................................................................18 2.5 V-Belt ...........................................................................................................21 2.6 Penentuan Diameter Poros ...........................................................................27 2.7 Penentuan Diameter Pasak ...........................................................................27 2.8 Pemilihan Bantalan .......................................................................................29 BAB III METODOLOGI PERANCANGAN ..........................................................1 3.1 Perencanaan Produk dan Identifikasi Kebutuhan ...........................................3 3.1.1 Analisis pasar dan keadaaan mesin pencacah rumput .............................3 3.1.2 Memformulasikan usulan mesin pencacah rumput .................................3 3.1.3 Penjelasan mengenai mesin pencacah rumput .........................................4 3.1.4 Mengembangkan daftar persyaratan mesin pencacah rumput .................4 3.2 Perancangan Konseptual ................................................................................4 3.2.1 Mengidentifikasi masalah-masalah penting.............................................5 3.2.2 Menentukan fungsi struktur mesin pencacah rumput ..............................5 3.2.3 Mencari prinsip-prinsip kerja mesin pencacah rumput............................6 3.2.4 Membentuk beberapa alternatif mesin pencacah rumput ........................6 3.3 Perencanaan Bentuk (embodiment design).....................................................7 3.3.1 Mengembangkan struktur mesin pencacah rumput .................................8
viii
3.3.2 Menentukan struktur mesin pencacah rumput .........................................9 3.4 Perencanaan Detail Produk...........................................................................10 3.4.1 Mengembangkan gambar atau daftar detail ...........................................10 3.4.2 Menyelesaikan instruksi-instruksi pembuatan, susunan dan pengiriman produk .............................................................................................................10 3.4.3 memeriksa semua dokumen ...................................................................10 BAB IV PERANCANGAN KONSEP.....................................................................1 4.1 Perancangan dan Penjelasan Tugas ................................................................1 4.1.2 Perancangan Konsep Produk ...................................................................1 4.1.2.1 Fungsi Produk ...................................................................................2 4.1.2.2 Prinsip Solusi ....................................................................................4 4.1.2.3 Penggabungan prinsip solusi .............................................................5 4.1.2.4 Evaluasi konsep produk berdasarkan matrik keputusan .................13 4.1.2.5 Nilai Variasi ....................................................................................14 BAB V PERANCANGAN BENTUK (embodiment design)...................................1 5.1 Diagram Alir Perancangan .............................................................................1 5.2 Klasifikasi Rumput .........................................................................................2 5.2.1 Pengujian Tegangan Geser Rumput ........................................................3 5.2.2 Pengujian Massa Jenis Rumput ...............................................................6 5.3 Perhitungan Daya dan Putaran Motor ............................................................2 5.4 Perhitungan Puli dan Jumlah Sabuk ...............................................................7 5.4 Penentuan Bahan Dan Dimensi Pisau ............................................................9 5.5 Penentuan Dimensi dan Bahan Poros ...........................................................12 5.6 Pemilihan Bantalan .......................................................................................16 5.7 Penentuan Bentuk Dimensi Mesin ...............................................................18 5.8 Penentuan Rangka Mesin .............................................................................19
ix
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................1 6.1 Kesimpulan .....................................................................................................1 6.1 Saran ...............................................................................................................1 DAFTAR PUSTAKA DAFTAR LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Strandarisasi Sabuk-V[8] ...................................................................... 23 Tabel 2. 2 Kapasitas daya yang ditransmisikan untuk satu sabuk tunggal, Po [8] . 23 Tabel 2. 3 Faktor koreksi sudut kontak[8] ............................................................. 24 Tabel 2. 4 Panjang sabuk-V standar[8] .................................................................. 25 Tabel 2. 5 Standar USA untuk pasak dan dimensi setscrew untuk poros[3] ......... 29 Tabel 2. 6 Bantalan untuk pemesinan serta umurnya[8]........................................ 33 Tabel 2. 7 Faktor-faktor V, X, Y dan X0, Y0[8]..................................................... 33 Tabel 4. 1 Pemilihan dan pengkombinasian prinsip solusi .................................... 4 Tabel 4. 2 Nilai Variasi ........................................................................................ 14 Tabel 4. 3 Matriks keputusan dasar ...................................................................... 14 Tabel 5. 1 Pengujian tegangan geser rumput ......................................................... 6 Tabel 5. 2 Pengujian massa jenis rumput ............................................................... 2
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Pengetahuan proses perancangan[4] .................................................. 1 Gambar 2. 2 Fungsi keseruluhan sistem[4] ............................................................. 4 Gambar 2. 3 Metoda Morfologi[4] ......................................................................... 5 Gambar 2. 4 Matrik keputusan dasar[4].................................................................. 7 Gambar 2. 5 Diagram alir proses perancangan Pahl dan Beitz[4] .......................... 9 Gambar 2. 6 Proses Pembuatan biogas limbah ternak domba[1].......................... 12 Gambar 2. 7 Grafik proses dan temperatur fermentasi tahap 1[1] ........................ 13 Gambar 2. 8 Grafik proses dan temperatur fermentasi tahap 2[1] ........................ 14 Gambar 2. 9 Rumput gajah[6]............................................................................... 15 Gambar 2. 10 Rumput raja[6] ............................................................................... 16 Gambar 2. 11 Rumput setaria[6] ........................................................................... 16 Gambar 2. 12 Turi[6] ............................................................................................ 17 Gambar 2. 13 Kaliandra[6] ................................................................................... 18 Gambar 2. 14 Jaw crusher[9]................................................................................ 19 Gambar 2. 15 Mesin penggunting kertas[10] ........................................................ 19 Gambar 2. 16 Gyratory crusher[9] ....................................................................... 20 Gambar 2. 17 Pin mill[9] ...................................................................................... 20 Gambar 2. 18 Pan mill[9]...................................................................................... 20 Gambar 2. 19 Ball mill[9] ..................................................................................... 20 Gambar 2. 20 Rod mill[9]...................................................................................... 20 Gambar 2. 21 Mesin pencacah plastik[7].............................................................. 20 Gambar 2. 22 Konstruksi Sabuk-V[8] .................................................................. 22 Gambar 2. 23 Diagram pemilihan sabuk[8] .......................................................... 22 Gambar 2. 24 Perhitungan panjang keliling sabuk[8]........................................... 23 Gambar 2. 25 Macam-macam pasak[8] ................................................................ 28 Gambar 2. 26 Macam-macam bantalan gelinding[8]............................................ 30 Gambar 2. 27 Data bantalan[8] ............................................................................. 32 Gambar 3. 1 Diagram alir proses perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba ........................................................................................................... 2 Gambar 3. 2 Struktur fungsi mesin pencacah rumput ........................................... 6
xii
Gambar 4. 1 Struktur fungsi mesin pencacah rumput ........................................... 2 Gambar 4. 2 Struktur sub fungsi mesin pencacah rumput ..................................... 2 Gambar 4. 3 Pisau horizontal sejajar ................................................................... 11 Gambar 4. 4 Pisau horizontal miring ................................................................... 11 Gambar 4. 5 Pisau vertikal sejajar ....................................................................... 12 Gambar 4. 6 Pisau vertikal miring ....................................................................... 12 Gambar 4. 7 Mesin pencacah rumput yang direncanakan ................................... 15 Gambar 5. 1 Diagram alir perancangan mesin pencacah rumput .......................... 1 Gambar 5. 2 Rumput gajah .................................................................................... 2 Gambar 5. 3 Rumput brachiaria decumber (BD) .................................................. 2 Gambar 5. 4 Rumput lapang .................................................................................. 2 Gambar 5. 5 Rumput African star grass ................................................................ 2 Gambar 5. 6 Rumput king grass ............................................................................ 2 Gambar 5. 7 Rumput taiwan .................................................................................. 2 Gambar 5. 8 Alat pemotong kertas sederhana ....................................................... 3 Gambar 5. 10 Diagram benda bebas sebelum proses pemotongan ....................... 4 Gambar 5. 9 Mekanisme alat pemotong kertas sederhana .................................... 4 Gambar 5. 11 Diagram benda bebas saat proses pemotongan .............................. 5 Gambar 5. 12 Timbangan digital ........................................................................... 6 Gambar 5. 13 Gelas ukur ....................................................................................... 6 Gambar 5. 14 Proses pencacahan rumput .............................................................. 3 Gambar 5. 15 Pisau dinamis dengan gaya dan tumpuan ..................................... 10 Gambar 5. 16 Tegangan yang terjadi pada pisau dinamis ................................... 10 Gambar 5. 17 Deformasi yang terjadi pada pisau dinamis .................................. 11 Gambar 5. 18 Faktor keamanan dari pisau dinamis ............................................ 11 Gambar 5. 19 Gaya yang terjadi pada puli besar ................................................. 12 Gambar 5. 20 Poros pencacah dengan gaya dan tumpuan .................................. 14 Gambar 5. 21 Gaya yang terjadi pada poros pencacah........................................ 14 Gambar 5. 22 Deformasi yang terjadi pada poros pencacah ............................... 15 Gambar 5. 23 Faktor keamanan dari poros pencacah .......................................... 15 Gambar 5. 24 Bentuk dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba .... 18 Gambar 5. 25 Casing atas dengan tumpuan dan gaya ......................................... 18
xiii
Gambar 5. 26 Tegangan, deformasi dan faktor keamanan pada casing atas ....... 19 Gambar 5. 27 rangka mesin pencacah rumput dengan gaya dan tumpuan.......... 20 Gambar 5. 28 Gaya yang terjadi pada rangka mesin pencacah rumput .............. 20 Gambar 5. 29 Deformasi yang terjadi pada rangka mesin pencacah rumput ...... 21 Gambar 5. 30 Faktor keamanan dari rangka mesin pencacah rumput................. 21 Gambar 5. 31 Hasil akhir mesin pencacah rumput sisa pakan ternak ................. 22
xiv
DAFTAR LAMBANG DAN SATUAN Simbol
Keterangan
Satuan
c
Jarak pusat puli
in
D
Diameter pits puli besar
in
d
Diameter pits puli kecil
in
Lp
Panjang pits sabuk
in
n1
Putaran puli penggerak
rpm
n2
Putaran puli yang digerakkan
rpm
V
Kecepatan linier sabuk
ft/mnt
Ød
Sudut kontak
(0)
Hr
Besar daya terkoreksi untuk setiap sabuk
hp
K1
Faktor koreksi
K2
Faktor koreksi panjang sabuk
N
Jumlah sabuk
T
Torsi
n
Putaran poros
N.mm rpm
Tegangan geser baut
N/mm 2
B
Diameter pusat baut
mm
ne
Jumlah baut efektif
buah
σb
Kekuatan tarik
sf F
Faktor keamanan flens
KF
Faktor koreksi
Nf
Faktor keamanan
Kf
Faktor konsentrasi tegangan
Ma
Momen bending terbesar
N.m
Mm
Momen bending rata-rata
Nm
Ta
Torsi maksimum
N/mm
2
N.mm
xv
Sf
Corrected fatique strength
S ut
Ultimate tensile strength
F
Diameter pits puli kecil
N
L
Umur lelah yang diinginkan
C
Basic dinamik load rating , dapat dilihat dari katalog yang dibuat oleh penulis
P
Beban ekuivalen
Fr
Beban radial konstan yang terjadi
N
Fa
Beban Aksial konstan yang terjadi
N
V
Faktor rotasi
X
Faktor radial
Y
Faktor aksial
BV
Biaya Variabel Total
V
Biaya Variabel per unit
Q
Unit yang dibuat dan dijual
Fc
Biaya tetap total
P
Harga jual
Nb
Japasitas mesin perjam/berat per bahan
Lb
Ukuran bahan yang ingin dihasilkan
Kp
Konstanta banyaknya pemotongan yang harus terjadi
Kl
Konstanta nilai perbandingan antara luas saringan jumlah luas lubang
P
Jumlah pemotongan yang terjadi
h
Tinggi ruang pemotongan
mm
h1
Jarak antara pisau statis dengan dasar ruang
mm
rc
Radius lingkaran potong
mm
a
Lebar dasar ruang pemotongan
mm
b
Lebar bagian atas ruang pemotongan
mm
Daya mesin penggerak
kW
N mc
xvi
Nc
Daya potong
kW
N ml
Daya hilang
kW
Fp
Gaya potong
N
F py
Gaya reaksi pisau statis dalam arah sumbu y
N
F px
Gaya reaksi pisau statis dalam arah sumbu x
N
C
Sudut geram
(0)
α
Sudut utama
(0)
k
Sudut potong utama
(0)
ω
Putaran sudut
rad/s
xvii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perancangan Limbah pakan ternak domba merupakan limbah organik yang merupakan sumber potensi material yang dapat diolah menjadi sumber energi alternatif yaitu biogas. Komposisi dari limbah pakan ternak domba tersebut dapat digunakan menjadi bahan baku utama dari pembuatan biogas, dan dikomposisikan dengan bahan tambahan yaitu kotoran dari ternak domba tersebut. Berdasarkan hasil survei yang telah dilakukan di SUPPTD Bunihayu tepatnya di desa Tambak mekar Kecamatan Jalan cagak Kabupaten Subang Jawa Barat, terdapat sisa pakan ternak yang dihasilkan dari ternak domba tersebut sekitar 1.5 Ton/hari. Limbah sisa pakan ternak tersebut dapat diolah sebagai kompos/pupuk ataupun energi alternatif biogas juga memberikan keuntungan finansial karena pengolahannya mempunyai daya jual. [5]
Biogas merupakan gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik, sangat
populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon di atmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil. Kendala dalam pembuatan biogas salah satunya yaitu waktu proses terbentuknya biogas yang cukup lama. Dialami dari beberapa tempat pengolahan biogas, yang salah satunya terdapat di daerah Cibangkong Lor RT 10/11 Kota Bandung, yaitu Unit Pengolahan Sampah Terpadu BIOMETHAGREEN, pengelola dari tempat pengolahan biogas tersebut menyatakan bahwa proses pengolahan biogas membutuhkan waktu yang relatif lama.
1
I-2
[2]
pembentukan biogas ini dipengaruhi oleh banyak faktor diantaranya
adalah ukuran dari bahan baku limbah ternak yang akan diproses tersebut. Semakin
kecil
ukuran
partikel,
semakin
mudah
untuk
dicerna
oleh
mikroorganisme pengurai sampah atau kotoran, sehingga dapat mempercepat proses pembentukan biogas. Cara untuk memperkecil ukuran rumput sisa pakan ternak yaitu dengan metode pencacahan dengan mesin pencacah rumput. Namun mesin pencacah rumput yang sudah ada dinilai belum optimal dan efektif dikarenakan ukuran rumput yang dihasilkan kurang memenuhi kebutuhan yang diperlukan dalam pembuatan biogas.
1.2 Perumusan Masalah Dari latar belakang di atas dapat diketahui beberapa permasalahan yang didapatkan diantaranya yaitu bagaimana cara untuk memperkecil ukuran dari limbah pakan ternak domba tersebut agar dapat mempercepat proses terbentukya biogas.
1.3 Tujuan perancangan Tujuan dari penulisan laporan ini yaitu diantaranya adalah : 1. Mempelajari dan memahami metodologi perancangan berbasis fungsional. 2. Mengaplikasikan
metode
perancangan
berbasis
fungsional
pada
perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak untuk pembuatan biogas. 3. Melakukan fase-fase pada perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak untuk pembuatan biogas. 4. Merancang mesin pencacah rumput sisa pakan ternak untuk pembuatan biogas dengan menggunakan metode perancangan G. Pahl and W. Beitz.
I-3
1.4 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah Ruang lingkup dan batasan masalah pada judul tugas akhir ini yaitu : 1. Melakukan perancangan pembuatan mesin pencacah rumput dengan metode perancangan yang digunakan. 2. Melakukan perhitungan terhadap mesin pencacah rumput, meliputi : a. Daya motor yang dibutuhkan. b. Perhitungan poros. c. Perhitungan transmisi. d. Perhitungan bantalan. 3. Tidak membahas tentang reaksi kimia yang terjadi pada saat proses pengolahan biogas.
1.5 Metode Perancangan Suatu tancangan merupakan rangkaian metode kegiatan yang terkait secara sistematis. Tiap metode merupakan bagian yang menentukan tahapan selanjutnya, sehingga tahapan harus dilalui secara cermat, teori-teori yang sudah ada merupakan titik tolak perancangan yang lebih lanjut dan menjadi dasar bagi setiap langkah dalam proses perancangan yang dilakukan. Adapun metode yang dipakai adalah metode perancangan sitematis berdasarkan Pahl dan Beitz sebagai metode dasar perancangan. Dalam
hal
metode
pengumpulan
data
yang digunakan
dalam
perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba padjajaran untuk pembuatan biogas dilakukan dengan cara berikut : 1. Observasi Observasi dilakukan dengan meninjau ke obyek pokok dalam hal ini bertepatan di peternakan yang mengelola ternak domba sehingga didapatkan gambaran yang jelas mengenai sumber bahan baku untuk mesin yang dirancang, tepatnya di SUPPTD Bunihayu di Desa Tambak Mekar Kecamatan Jalan Cagak Kabupaten Subang Jawa Barat.
I-4
2. Studi pustaka Studi pustaka dilakukan untuk memperoleh data dan informasi serta bahan kajian yang dibutuhkan dengan membaca buku-buku (literature) yang ada kaitannya dengan perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba padjajaran untuk pembuatan biogas.
1.6 Sistematika Penulisan Laporan tugas akhir ini dibuat dalam bab-bab yang saling berkaitan. Bab I Pendahuluan yang membahas latar belakang penulisan laporan, tujuan penulisan, batasan masalah, tahapan penyelesaian masalah dan sistematika pembahasan tugas akhir. Bab II Landasan perancangan, menjelaskan definisi perancangan dan teori terkait dengan perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba padjajaran untuk pembuatan biogas. Bab III Metode perancangan yang digunakan, pembuatan spesifikasi teknis produk, blok fungsi, dan penggunaan matriks morfologi sebagai penentuan alternative varian terbanyak yang selanjutnya dipilih matriks keputusan dasar menggunakan metode Pugh untuk menentukan varian terpilih, dan diagram alir perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba padjajaran untuk pembuatan biogas. Bab IV Perancangan wujud yang membahas perhitungan tiap-tiap elemen yang digunakan pada perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba padjajaran untuk pembuatan biogas sesuai dengan diagram alir yang telah dijelaskan dalam bab sebelumnya. Bab V Analisis yang meliputi proses perencanaan manufaktur dan estimasi biaya. Pada bab ini dilakukan analisis langkah-langkah pembuatan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba padjajaran untuk pembuatan biogas. Setelah itu dilakukan estimasi biaya yang dibutuhkan untuk membeli material dan komponen pembuatan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba padjajaran untuk pembuatan biogas.
I-5
Bab VI Kesimpulan dan saran yang berisi poin-poin tujuan tugas akhir yang telah dicapai dan beberapa hal yang dapat dilakukan untuk menyempurnakan hasil studi perancangan.
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Definisi Perancangan Perancangan merupakan suatu rangkaian kegiatan dalam proses pembuatan produk. Kegiatan perancangan dimulai dengan presepsi tentang kebutuhan manusia, disusul oleh penciptaan konsep produk, kemudian diakhiri dengan pembuatan dan pendistribusian produk. Perancangan dalam melaksanakan tugasnya memakai dan memanfaatkan ilmu pengetahuan, ilmu dasar teknik, pengetahuan empirik, hasil-hasil penelitian dan kemajuan mutakhir, sehingga dihasilkan produk yang dapat memenuhi kebutuhan manusia. Pengetahuan proses perancangan
Menghasilkan produk
Kebutuhan
yang memenuhi
desain
kebutuhan
Ilmu dasar teknik, pengetahuan empirik, hasil penelitian, IT Gambar 2. 1 Pengetahuan proses perancangan[4]
Dalam proses perancangan dapat dicatat dua hal, yaitu : 1. Dua perancang yang mempunyai pengalaman merancang dan pengetahuan yang berbeda akan menempuh jalur perancangan yang berbeda dalam mencapai hasil rancangannya.
1
II-2
2. Hasil rancangannya pun kemungkinan besar merupakan prduk yang tidak sama, meskipun kedua produk hasil rancangan yang berbeda tersebut masing-masing dapat memenuhi kebutuhan yang sama.
2.1.1 Metoda Perancangan Pahl dan Beitz Metode peancangan pahl dan beitz terdiri dari 4 fase, yang masingmasing masih terdiri dari beberapa langkah. Ke-empat fase tersebut adalah : 1. Perancangan dan penjabaran tugas. 2. Perancangan konsep produk. 3. Perancangan bentuk (embodiment design). 4. Perancangan detail.
2.1.1.1 Perancangan Proyek dan Penjelasan Tugas Tugas fase ini adalah menyusun spesifikasi teknis produk yang menjadi dasar perancangan produk yang dapat memenuhi kebutuhan konsumen. Semua informasi dikumpulkan tentang keinginan pengguna dan persyaratan lain yang harus dipenuhi produk serta kendala-kendala yang merupakan batas-batas produk. Hasil fase ini adalah spesifikasi teknis produk yang dimuat dalam suatu daftar persyaratan teknis. Berdasarkan tipe produk, maka proyek perancangan dapat dibedakan dalam empat tipe proyek perancangan produk yaitu : 1. Proyek perancangan produk yang merupakan variasi dari produk yang sudah ada. 2. Proyek perancangan produk yang merupakan perbaikan dari produk yang sudah ada, yang akan menghasilkan perubahan atau inovasi pada produk. 3. Proyek perancangan produk baru yang dibuat dalam jumlah kecil. 4. Proyek perancangan produk baru yang dibuat secara masal.
2.1.2 Perancangan Konsep Produk Berdasarkan spesifikasi teknis produk hasil fase pertama, dicari beberapa konsep produk yang dapat memenuhi persyaratan-persyaratan dalam spesifikasi tersebut. Konsep produk biasanya berupa gambar skets atau gambar skema yang
II-3
sederhana, tetapi telah memuat semua elemen dan komponen yang diperlukan dan memiliki berbagai alternatif konsep yang merupakan solusi dari masalah perancangan yang harus dipecahkan. Beberapa alternatif konsep produk kemudian dikembangkan lebih lanjut, setelah itu dievaluasi. Konsep produk yang tidak memenuhi persyaratanpersyaratan dalam spesifikasi teknis produk, tidak diproses lagi dalam fase-fase berikutnya, sedangkan dari beberapa konsep produk yang memenuhi kriteria dapat dipilih dengan solusi terbaik.
2.1.2.1 Fungsi dan Struktur Fungsi Fungsi adalah perilaku atau behavior sebuah produk yang diperlukan untuk memenuhi syarat-syarat teknis. Fungsi menyatakan atau menggambarkan apa yang dilakukan produk, sedangkan bentuk (konsep) produk menggambarkan bagaimana produk melaksanakan fungsi tersebut. Dengan kata lain, bentuk mengikuti fungsi, atau dapat juga dikatakan apa dahulu kemudian bagaimana. Struktur fungsi disusun dari syarat-syarat teknis hasil fase pertama proses perancangan.
2.1.2.2 Teknik Menguraikan Fungsi Struktur fungsi disusun mulai dari keseluruhan produk atau overall product function. Kemudian diuraikan menjadi beberapa sub-fungsi dan seterusnya setiap sub-fungsi, jika mungkin diuraikan menjadi sub-sub fungsi. Tingkat pertama struktur fungsi adalah fungsi (overall product function). Pada tingkat kedua (dibawahnya) adalah sub-fungsi, pada tingkat ketiga (dibawahnya) adalah sub-sub fungsi. Tidak semua sub-fungsi dapat diuraikan menjadi beberapa sub-sub fungsi. Dalam hal ini sub-fungsi tersebut dinamakan sub-fungsi yang tak terurai. Fungsi dan setiap sub-fungsi dan sub-sub fungsi direpresentasikan dengan sebuah blok fungsi, yang kemudian dialiri oleh aliran masuk dan keluar berupa : (1) energi (gaya), (2) material dan (3) informasi (sinyal) yang masuk dan keluar dari blok fungsi.
II-4
INPUT
OUTPUT
Mmasuk
Mkeluar
Emasuk
Ekeluar
Fungsi
Skeluar
Smasuk
M
E
S
Material
Energi
Sinyal
Keterangan :
Gambar 2. 2 Fungsi keseruluhan sistem[4]
Fungsi yang dikaitkan dengan aliran material dapat dikelompokkan dalam tiga tipe, yaitu : 1. Aliran tembus (trough flow); yaitu proses yang tidak mengubah jumlah material dan hanya mengubah posisi atau bentuk, dideskripsikan dengan kata kerja: meletakan, mengangkat, memegang, menumpu, menggerakkan, mendorong, memutar, memandu, dll. 2. Aliran divergen; dimana material dipisahkan (merubah jumlah material) menjadi dua bagian atau lebih. Istilah (kata kerja) yang dipakai adalah memisahkan, memecah, dll. 3. Aliran
konvergen;
yaitu
mendeskripsikan
penggabungan
atau
penyambungan material. Informasi pada aliran informasi dapat berbentuk sinyal mekanikal, sinyal lisrik atau software. Biasanya, informasi dipakai sebagai dari sistem control (kendali) automatik atau sebagai interface dengan (operator) manusia. Konsep produk yang diperoleh selama fase perancangan pertama tersebut dapat dikumpulkan dalam suatu daftar konsep produk. Pencarian solusi konsep produk lebih lanjut dapat dilakukan dengan cara lebih baik dan lebih sistematis, diantaranya dengan menggunakan metode morfologi yang dapat menemukan alternatif konsep produk terbanyak.
II-5
2.1.2.3 Metode Morfologi Metode morfologi menggunakan struktur fungsi untuk menemukan alternatif-alternatif konsep produk dan metode yang dapat menemukan banyak alternatif konsep produk. Dua langkah utama dari metode ini yaitu : 1. Setiap sub-fungsi yang tak teruraikan dan sub-sub fungsi dicari solusinya. Solusi-solusi tersebut berupa mekanisme yang dapat melaksanakan subfungsi tak teruraikan dan sub-sub fungsi. 2. Untuk menemukan alternatif-alternatif konsep produk, maka dibentuklah kombinasi-kombinasi solusi, yaitu setiap kombinasi terdiri dari satu solusi dari setiap sub-fungsi yang tak teruraikan dan sub-sub fungsi. Setiap kombinasi yang mungkin dibuat merupakan suatu alternatif konsep produk.
KP
VARIASI KOMPONEN
SF
1
2
3
y
1
SF1
PS (11)
PS (12)
PS (13)
PS (1y)
2
SF2
PS (21)
PS (22)
PS (23)
PS (2y)
3
SF3
PS (31)
PS (32)
PS (33)
PS (3y)
x
SFx
PS (x1)
PS (x2)
PS (x3)
PS (xy)
Konsep 1
Konsep 2
Gambar 2. 3 Metoda Morfologi[4]
Keterangan :
SF
: Sub Fungsi
PS
: Prinsip Solusi
Kombinasi 1
: PS (1y) + PS (23) + PS (31) + ….. PS (x3)
Kombinasi 2
: PS (12) + PS (21) + PS (33) + ….. PS (xy)
II-6
Setelah diperoleh banyak alternatif konsep produk, tidak semua alternatif konsep produk tersebut akan dikembangkan menjadi produk. Hanya satu konsep produk yang terbaik saja yang dikembangkan lebih lanjut untuk menjadi produk. Evaluasi terdiri dari kegiatan membandingkan konsep-konsep produk dan membuat keputusan. Dalam membandingkan dua konsep produk atau lebih, maka sebaikya kedua konsep produk tersebut sudah dituangkan dalam tingkat abstaksi yang sama.
2.1.2.4 Evaluasi Produk Berdasarkan Keputusan Dasar Metode matriks keputusan atau metode pugh dianggap oleh sebagian perancang ahli sebagai metode yang sederhana untuk membandingkan konsepkonsep produk alternatif. Prinsip dasar metode ini memberikan cara untuk menilai (dengan memberi angka) yang diperoleh kriteria yang dibuat berdasarkan keinginan pengguna. Dengan membandingkan nilai (angka) yang diperoleh masing-masing alternatif, diperoleh gambaran atau informasi tentang alternatif mana yang lebih baik. Hal tersebut dapat digunakan sebagai dasar untuk membuat keputusan. Langkah-langkah metode ini terdiri dari : a) Menyusun kriteria untuk membandingkan produk dengan konsep produk lainnya, yaitu pada tahap penyusunan keinginan-keinginan pengguna. Keinginan-keinginan pengguna tersebut terdiri dari dua keinginan, yaitu keinginan yang harus dipenuhi dan keinginan-keinginan yang diurut menurut prioritas sesuai dengan nilai atau angka skornya. b) Memberi bobot pada masing-masing kriteria sesuai dengan pentingnya kriteria tersebut. Kriteria yang lebih penting diberi bobot yang lebih tinggi dari pada bobot kriteria yang kurang penting. c) Memilih alternatif konsep produk yang dijadikan alternatif referensi. Konsep produk lain satu persatu kemudian dibandingkan alternatif konsep produk referensi ini. Untuk setiap perbandingan suatu kriteria antara konsep produk yang sedang dinilai dengan produk referensi, maka dinilai apakah konsep produk yang sedang dinilai lebih baik, lebih jelek atau sama saja dengan konsep produk referensi. Jika untuk setiap kriteria
II-7
konsep produk yang sedang dinilai lebih baik dari konsep produk referensi, maka diberi nilai (+), jika sama saja diberi nilai (S) dan jika lebih buruk maka diberi nilai (-). Pada waktu menjumlahkan nilai semua kriteria maka (+), (S) dan (-), diberi nilai masing-masing angka 1, 0, dan 1.
Alternatif Kritreria persyaratan atau
Bobot
Alternatif 1
Alternatif 2
Penilaian
Penilaian
alternatif 1
alternatif 2
berdasarkan
berdasarkan
kriteria 1
kriteria 1
Penilaian
Penilaian
alternatif 1
alternatif 2
berdasarkan
berdasarkan
kriteria 2
kriteria 2
…..
…..
Nilai akhir
Nilai akhir
alternatif 1
alternatif 2
Alternatif 3
spesifikasi
Kriteria 1
Kriteria 2
…..
…..
…..
…..
…..
…..
….. …..
Gambar 2. 4 Matrik keputusan dasar[4]
d) Menghitung nilai akhir dari konsep produk yang sedang dinilai, yaitu jumlah dari setiap kriteria yang sudah dikalikan dengan bobot kriteria tersebut.
2.1.3 Perancangan Bentuk Produk (Embodiment Design) Pada fase perancangan bentuk, konsep produk hasil fase perancangan konsep produk “diberi bentuk”, yaitu elemen-elemen konsep produk yang dalam
II-8
gambar skema atau gambar skets masih berupa garis atau batang saja, kini harus diberi bentuk, sedemikian rupa sehingga elemen-elemen tersebut secara bersama menyusun produk, yang dalam geraknya tidak saling bertabrakan/berinterferensi sehingga produk dapat melakukan fungsinya. Pada fase ini ditentukan material untuk setiap komponen, perhitungan kekuatan, dll. Konsep produk fase ini ditentukan material untuk setiap komponen, perhitungan kekuatan, dll. Konsep produk yang sudah diberi bentuk digambarkan pada preliminary layout. Perancangan produk adalah proses perbaikan dan pengembangan lebih lanjut dari konsep produk yang telah dipilih dari sekian banyak alterlatif-alternatif konsep produk pada tahap evaluasi konsep produk. Konsep produk yang dikembangkan hanya sebuah saja, atau beberapa buah yang dikembangkan secara paralel dan yang akhirnya dipilih yang terbaik. Elemen-elemen konsep produk, yang pada sket produk masih berupa garis dan konsep produk yang masih berupa kerangka, pada fase perancangan produk, “diberi bentuk”, yaitu elemen-elemen konsep produk yang dalam gambar skema atau gambar skets masih berupa garis atau batang saja, kini harus diberi bentuk, sedemikian rupa sehingga elemen-elemen tersebut secara bersamaan menyusun bentuk produk, yang dalam geraknya saling berinterferensi sehingga produk dapat melakukan fungsinya.
2.1.4 Perancangan Detail Pada fase perancangan detail, maka susunan elemen produk, bentuk, dimensi, kehalusan permukaan, material dari setiap elemen produk ditetapkan. Hasil akhir fase ini adalah gambar rancangan lengkap, spesifikasi produk untuk pembuatan dan bill of material. Ketiga hal tersebut disebut dokumen untuk pembuatan produk.
II-9
Perencanaan dan penjelasan tugas
Tugas Pasar, perusahaan, ekonomi
Perencanaan dan penjelasan tugas Analisis pasar dan keadaan perusahaan Mencari dan memilih ide produk Memformulasikan usulan produk Penjelasan tugas Mengembangkan daftar persyaratan
Menentukan struktur produk Menghilangkan kelemahan dan kekurangan Cek jika ada kesalahan Persiapan daftar komponen awal dan dokumen Pembuatan dan susunan produk
Menyiapkan dokumen pembuatan Mengembangkan gambar atau daftar detail Menyelesaikan instruksi-instruksi pembuatan, susunan dan pengiriman produk Periksa semua dokumen
Perancangan detail
Layout akhir
Optimasi pembuatan
Layout awal
Perancangan bentuk
Mengembangkan struktur produk Menentukan bentuk awal, memilih material dan perhitungan-perhitungan Memilih layout awal yang baik Memperbaiki layout Evaluasi terhadap kriteria teknis dan ekonomis
Dokumen produk
Solusi
Gambar 2. 5 Diagram alir proses perancangan Pahl dan Beitz[4]
Optimasi prinsip kerja produk
Optimasi layout, bentuk dan material
Konsep produk (solusi) Tingkatan dan perbaikan
Informasi perbaiki persyaratan hasil umpn balik
Mengembangkan prinsip solusi Mengidentifikasi masalah-masalah penting Menentukan struktur fungsi produk Mencari prinsip-prinsip kerja produk Membentuk beberapa alternatif produk (varian) Evaluasi terhadap kriteria teknis dan ekonomis
produk
Perancangan konsep
Daftar persyaratan (spesifikasi produk)
II-10
2.2 Gambaran Umum Biogas 2.2.1 Biogas [8]
Biogas merupakan
gas
yang
dihasilkan
anaerobik atau fermentasi dari
bahan-bahan organik termasuk
kotoran manusia dan hewan,
limbah
domestik
oleh aktivitas di
(rumah
antaranya tangga),
sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida. Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan maupun untuk menghasilkan listrik. Biogas
yang
dihasilkan
oleh
aktivitas anaerobik sangat
populer
digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil Mengha dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan
global bila
dibandingkan
dengan
karbon
dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah
jumlah
karbon
di
atmosfer
bila
dibandingkan
dengan
pembakaran bahan bakar fosil. Sampah organik dapat dijadikan bahan baku kompos dan biogas menurut pendapat Achsin Uatmi Choliq (2004). Sampah organik merupakan sumber daya besar yang belum diberdayakan dengan teknologi sederhana, sampah organik dapat diubah menjadi kompos. Secara engineering setelah dipisah, maka sampah dipotong untuk memperkecil ukuran sampah sehingga mudah didegradasi oleh mikroorganisme. Saat ini, banyak negara maju meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan baik dari limbah cair maupun limbah padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada tempat pengolahan limbah. Nilai kalori dari 1 meter kubik Biogas sekitar 6.000 watt jam yang setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu Biogas sangat cocok
II-11
digunakan
sebagai
bahan
bakar
alternatif
yang
ramah
lingkungan
pengganti minyak tanah, LPG, butana, batu bara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil. Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulose, lignin, dan lain-lain tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Pupuk organik dari biogas telah dicobakan pada tanaman jagung, bawang merah, dan padi. Jika biogas dibersihkan dari pengotor secara baik, ia akan memiliki karakteristik yang sama dengan gas alam. JIka hal ini dapat dicapai, produsen biogas dapat menjualnya langsung ke jaringan distribusi gas. Akan tetapi gas tersebut
harus
sangat
kualitas pipeline. Air (H2O), hidrogen
bersih sulfida (H2S)
untuk dan
mencapai
partikulat
harus
dihilangkan jika terkandung dalam jumlah besar di gas tersebut. Karbon dioksida jarang harus ikut dihilangkan, tetapi ia juga harus dipisahkan untuk mencapai gas kualitas pipeline. JIka biogas harus digunakan tanpa pembersihan yang ektensif, biasanya gas ini dicampur dengan gas alam untuk meningkatkan pembakaran. Biogas yang telah dibersihkan untuk mencapai kualitas pipeline dinamakan gas alam terbaharui. Dalam bentuk ini, gas tersebut dapat digunakan sama seperti penggunaan gas alam. Pemanfaatannya seperti distribusi melalui jaringan gas, pembangkit listrik, pemanas ruangan, dan pemanas air. Jika dikompresi, ia dapat menggantikan gas alam terkompresi (CNG) yang digunakan pada kendaraan. (http://id.wikipedia.org/wiki/Biogas)
II-12
2.2.2 Proses Pembuatan Biogas [1]
Proses pembuatan biogas dengan bahan baku dari limbah ternak domba
baik sisa pakan ternak maupun kotorannya sebagai berikut:
Rumput sisa pakan ternak domba
Dicacah menjadi potongan yang rata-rata ± 1 cm – 2,5 cm
Dilembutkan menjadi butiran yang rata-rata ± 0,25 cm – 0,5 cm
Ditambahkan air dan kotoran domba, perbandingan 1 : 1 ¼ : ½
Pengadukan bahan-bahan baku untuk dijadikan bubur limbah ternak domba yang siap untuk difermentasi
Dimasukan ke tempat pengolah biogas (digester)
Terjadi proses fermentasi dikontrol temperatur (30-350C) pH (6-6,8), waktu (5-10)
Biogas
Karbondioksida
Larutan
CH4
CO2
cairan
Padatan
Gambar 2. 6 Proses Pembuatan biogas limbah ternak domba[1]
II-13
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan (Sutriyono, Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Indutri ITN Malang) terhadap proses pembuatan biogas dengan perbandingan antara bahan baku rumput potongan kasar dan rumput dengan potongan halus, Alat yang digunakan tabung digester alat ukur untuk pencatatan digunakan termometer hasil pengamatan ditabelkan sebagai berikut: Percobaan Tahap 1 Bahan limbah organik potongan kasar perbandingan komposisi sampah : air : kotoran sapi (1 : 1 : ½), campuran sampah diaduk dalam digester dan ditutup rapat. 40
360C
35 30 Temp 25 0
C
20 15 15 hari
10 5 0 10 Hari ke
20
Gambar 2. 7 Grafik proses dan temperatur fermentasi tahap 1[1]
Percobaan Tahap 2 Bahan limbah organik potongan lembut perbandingan komposisi sampah : air : kotoran sapi (1 : 1 ¼ : ¾), campuran sampah diaduk dalam digester dan ditutup rapat.
II-14
40
350C
35 30 Temp 25 0 C 20 15
9 hari
10 5 0 10
20
Hari ke Gambar 2. 8 Grafik proses dan temperatur fermentasi tahap 2[1]
Hasil yang dapat diperoleh dari percobaan pembuatan biogas ada tiga jenis, yaitu: (1) Biogas, (2) Cairan, dan (3) Lumpur sampah. Jika dibuat tepung sampah 10 kg, 10 liter air dan 5 kg kotoran sapi menghasilkan biogas 2,5 – 6 dm /hari selama 5 sampai dengan 8 hari. Dengan 3
demikian, dari hasil percobaan tersebut dapat disimpulkan untuk mengoptimalkan pembuatan biogas, harus menggunakan bahan baku sampah yang komposisi daun dan rumput lebih banyak dan berupa potongan kecil atau potongan lembut karena sampah organik yang lembut mudah dan cepat memproduksi biogas. Kandungan selulosa yang ada dalam sampah memberikan kadar makanan yang cukup subur untuk berkembangnya mikroba pembentuk gas metan dalam kondisi anaerob. Kotoran sapi sebagai bahan tambahan starter disarankan yang lembek dan bahan baru sehingga mengoptimalkan proses pembentukan biogas. Temperatur optimum proses fermentasi anaerobik produksi biogas antara 30ºC sampai dengan 35ºC, merupakan temperatur yang sesuai untuk berkembangnya bakteri mesofil.
II-15
2.3 Rumput 2.3.1 Jenis-jenis Rumput Untuk Pakan Ternak Domba 1. Rumput Gajah
Gambar 2. 9 Rumput gajah[6]
Rumput gajah, banyak di jumpai di persawahan. Tingginya bisa mencapai 5 m, berbatang tebal dan keras, daun panjang, dan dapat berbunga seperti es lilin. Rumput gajah mempunyai beberapa varietas, antara lain varietas Afrika, ditandai dengan batang dan daun yang kecil, tumbuh tegak, berbunga dan produksi lebih rendah jika dibandingkan dengan rumput varietas hawai. Dan varietas Hawai, ditandai dengan batang dan daun yang lebar, pertumbuhan rumpun sedikit menyebar, produksi cukup tinggi, dan berbunga. Panen pertama pada rumput gajah dapat di lakukan pada umur 90 hari setelah tanam. Panen selanjutnya setiap 40 hari sekali pada musim hujan dan 60 hari sekali pada musim kemarau. Tinggi potongan dari permukaan tanah antara 10-15 cm. Produksi hijauan rumput gajah antara 100-200 ton rumput segar/hektar/tahun. Alangkah lebih baik kalau sehabis pemanenan rumput gajah diberi pupuk, pupuk dapat berupa pupuk kimia (urea, npk, tsp/kcl) ataupun pupuk alami (kotoran kambing). Sehingga pertumbuhan rumput itu akan semakin bagus dikemudian hari.
II-16
2. Rumput Raja
Gambar 2. 10 Rumput raja[6]
Rumput Raja atau King Grass, mempunyai karakteristik tumbuh tegak berumpun-rumpun, ketinggian dapat mencapai kurang lebih 4 m, batang tebal dan keras, daun lebar agak tegak, dan ada bulu agak panjang pada daun helaian dekat liguna. Permukaan daun luas dan tidak berbunga kecuali jika di tanam di daerah yang dingin. Rumput raja dapat di tanam di daeah yang subur di dataran rendah sampai dataran tinggi, dengan curah hujan tahunan lebih dari 1.000 mm. Produksi hijauan rumput raja dua kali lipat dari produksi rumput gajah, yaitu dapat mencapai 40 ton rumput segar/hektar sekali panen atau setara 200-250 ton rumput segar/hektar/tahun. Mutu hijauan rumput raja lebih tinggi jika dibandingkan dengan rumput gajah Hawai ataupun rumput Afrika.
3. Rumput Setaria
Gambar 2. 11 Rumput setaria[6]
II-17
Rumput Setaria, sering juga disebut sebagai rumput setaria Lampung. Rumput setaria tumbuh tegak, berumpun lebat, tinggi dapat mencapai 2 m, berdaun halus dan lebar berwarna hijau gelap, berbatang lunak dengan warna merah keungu-unguan, pangkal batang pipih, dan pelepah daun pada pangkal batang tersusun seperti kipas. Rumput setaria sangat cocok di tanam di tanah yang mempunyai ketinggian 1200 m dpl, dengan curah hujan tahunan 750 mm atau lebih, dapat tumbuh di berbagai jenis tanah, dan tahan terhadap genangan air. Pembiakan dapat di lakukan dengan memisahkan rumpun dan menanamnya dengan jarak 60 x 60 cm. Pemupukan di lakukan pada tanaman berumur kurang lebih dua minggu, dengan pupuk urea 100 kg/hektar lahan, dan sebulan sekali di tambah dengan 100 kg urea/hektar. Produksi
hijauan
rumput
setaria
dapat
mencapai
100
ton
rumput
segar/hektar/tahun.
4. Turi
Gambar 2. 12 Turi[6]
Turi, sifat khusus dari tanaman turi adalah pertumbuhannya yang begitu cepat, tinggi tanaman bisa mencapai 10 meter, dan bunga berbentuk seperti kupukupu berwarna merah muda atau putih. Turi dapat beradaptasi pada tanah asam yang tidak subur, kadang-kadang juga tumuh subur pada tanah yang tergenang air. Daun turi merupakan hijauan makanan ternak yang potensial.
II-18
5. Kaliandra
Gambar 2. 13 Kaliandra[6]
Kaliandra, tinggi tanaman Kaliandra dapat mencapai 8 m. Tanaman Kaliandra dapat tumbuh di dataran rendah hingga ketinggian 1500 m dpl, toleran terhadap tanah yang kurang subur, dapat tumbuh cepat dan berbintil akar sehingga mampu menahan erosi tanah dan air. Manfaat kaliandra pada makana ternak adalah sebagai bank protein. Penanaman Kaliandra pada tanah-tanah yang kurang produktif dapat menekan pertumbuhan gulma. Selain itu tanaman ini dapat digunakan sebagai tanaman penahan erosi dan penyubur tanah. Daun kaliandra mudah dikeringkan dan dapat dibuat sebagai tepung makanan ternak kambing.
2.4 Mesin Penghancur Istilah pemecahan dan penghalusan atau penghancuran zat padat meliputi semua cara yang digunakan dimana partikel zat padat dipotong dan dipecahkan mencadi kepingan-kepingan yang lebih kecil. Didalam industri pengolahan zat padat ini diperkecil dengan berbagai cara sesuai dengan keinginan yang berbedabeda pula. Zat padat dapat diperkecil dengan berbagai cara, namun hanya 4 cara yang lazim dilakukan dalam mesin penghancur dan penghalus, cara itu adalah: 1. Kompresi (tekanan), contoh; kenari 2. Impak (pukulan), contoh; palu 3. Friksi (gesekan), contoh; kikir 4. Pemotongan, contoh; gunting
II-19
Pada umumnya kompresi digunakan untuk memecah benda-benda yang keras dengan menghasilkan relatif sedikit kehalusan, pukulan menghasilkan hasil yang berukuran kasar, sedang dan halus; friksi menghasilkan hasil yang sangat halus dari bahan lunak dan tak abrasif, pemotongan memberikan hasil yang ukurannya pasti dan kadang-kadang juga bentuknya, dengan hanya sedikit, atau tidak ada kehalusan sama sekali. Komunisi adalah istilah umum yang digunakan untuk operasi penghancuran; contohnya ialah pemecah (crusher) dan mesin penggiling (grinder). Pemecah atau penggiling yang ideal harus memiliki kapasitas yang besar, memerlukan masukan daya yang kecil per satuan hasil dan menghasilkan hasil yang satu ukuran tertentu atau dengan distribusi ukuran tertentu sesuai dengan yang dikehendaki. Asal mula kegiatan penghancuran seusia dengan peradaban umat manusia. Kegiatan ini dilakukan untuk mengurangi jumlah material, menambah luas permukaan, memisahkan material dari batuannya dan digunakan juga untuk mengatasi limbah. Beberapa mesin penghancur dapat diklasifikasikan oleh gambar-gambar berikut ini:
Gambar 2. 15 Mesin penggunting Gambar 2. 14 Jaw crusher[9]
kertas[10]
II-20
Gambar 2. 16 Gyratory crusher[9] Gambar 2. 19 Ball mill[9]
Gambar 2. 17 Pin mill
[9]
Gambar 2. 20 Rod mill[9]
Gambar 2. 21 Mesin pencacah Gambar 2. 18 Pan mill
[9]
plastik[7]
II-21
Dari beberapa metode penghancuran tersebut, salah satu cara metode yang digunakan secara luas untuk proses penghancuran ialah pendorongan. Material tumbuh-tumbuhan seperti rumput atau besifat lunak sangat mudah dihancurkan dengan pemotongan. Keunikan dari perlengkapan ini ialah penggunaan gaya terhadap material pada daerah yang ukurannya sangat sempit. Pasangan pemotong dapat statis, beputar atau berisolasi dan terbuat dari material keras serta diasah untuk mempertahankan bidang pemotongan. Perlengkapan yang digunakan pada pemotongan dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Pisau: memberikan gaya potong secara perlahan melalui permukaan bidang potong tunggal terhadap benda yang ditopang atau secara cepat terhadap material yang masih ditahan oleh inersia. Pada desain pisau harus dikompresikan antara besarnya sudut bidang potong dengan kekuatan tekannya. Hal ini dilakukan untuk menghindari kegagalan buckling pada pisau. 2. Gunting: memberikan gaya potong dengan pasangan bidang potong pada sisi material yang berlainan, tetapi proyeksi daerah dimana bidang potong tersebut berkerja hampir berhubungan atau berkontak. Gunting dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu (1) Yang membutuhkan material berupa lembaran atau kawat kontinyu untuk dipotong menjadi bagianbagian tertentu, (2) Yang akan memotong bagian dari bebagai macam ukuran menjadi bentuk dan ukuran acak. Kedua jenis ini digunakan secara luas untuk rumput-rumputan, plastik, karet, serat buatan, asbestos, pulps, kain dan logam non-ferrous. Dalam proses gunting besar gaya geser dibutuhkan terhadap lebar dan ketebalan material.
2.5 V-Belt Jarak yang jauh antara dua buah poros sering tidak memungkinkan transmisi daya secara langsung dengan menggunakan roda gigi, biasanya sabuk dan puli digunakan untuk mentransmisikan daya tersebut. Sebagian besar sabuk yang digunakan adalah sabuk-V (V-belt), dengan pertimbangan sabuk-V cocok untuk puli dengan jarak yang dekat dan sabuk-V berkerja lebih halus, tak bersuara serta dapat menghasilkan daya yang besar pada tegangan sabuk yang relatif kecil
II-22
dan rendah, sehingga ini merupakan suatu keunggulan sabuk-V, jika dilihat dari segi ketersediaan, sabuk-V mudah untuk didapatkan dan harganya pun relatif murah.
Gambar 2. 22 Konstruksi Sabuk-V[8] Puli adalah suatu elemen yang berfungsi sebagai tempat kedudukan dimana sabuk akan terpasang. Dalam perancangan ini puli yang dipilih yaitu puli dengan alur V. Dimensi penampang melintang dari sabuk-V telah distandarkan oleh pabrik pembuatnya. Pembagian jenis sabuk-V berdasarkan huruf yaitu A, B, C, D dan E. dimensi, diameter puli minimum, dan jangkauan daya untuk setiap jenis sabuk-V ditunjukkan oleh tabel 2.1 dan gambar 2.23.
Gambar 2. 23 Diagram pemilihan sabuk[8]
II-23
Tabel 2. 1 Strandarisasi Sabuk-V[8] Penampang Diameter minimum yang diizinkan Diameter minimum yang dianjurkan
A
B
C
D
E
65
115
175
300
450
95
145
225
350
550
Tabel 2. 2 Kapasitas daya yang ditransmisikan untuk satu sabuk tunggal, Po [8] Putaran puli kecil
Penampang A Merek merah
Standar
Penampang A Harga tambahan karena
(rpm)
Merek merah
Standar
Harga tambahan karena
perbandingan putaran 67m
100m
67m
100m
1.25-
1.35-
1.52-
m
m
m
m
1.34
1.51
1.99
200
0.15
0.31
0.12
0.26
0.01
0.02
0.02
400
0.26
0.55
0.21
0.48
0.04
0.04
0.04
600
0.35
0.77
0.27
0.67
0.05
0.06
800
0.44
0.98
0.33
0.84
0.07
1000
0.52
1.18
0.39
1.00
1200
0.59
1.37
0.43
1400
0.66
1.54
1600
0.72
1.71
perbandingan putaran 2.00-
67m
100m
67m
100m
1.25-
1.35-
1.52-
m
m
m
m
1.34
1.51
1.99
0.02
0.51
0.77
0.43
0.67
0.04
0.05
0.06
0.07
0.05
0.90
1.38
0.74
1.18
0.09
0.10
0.12
0.13
0.07
0.07
1.24
1.93
1.00
1.64
0.13
0.15
0.18
0.20
0.08
0.09
0.10
1.56
2.43
1.25
2.07
0.18
0.20
0.23
0.26
0.08
0.10
0.11
0.12
1.85
2.91
1.46
2.46
0.22
0.26
0.30
0.33
1.16
0.10
0.12
0.13
0.15
2.11
3.35
1.65
2.82
0.26
0.31
0.35
0.40
0.48
1.31
0.12
0.13
0.15
0.18
2.35
3.37
1.83
3.14
0.31
0.36
0.41
0.46
0.51
1.43
0.13
0.15
0.18
0.20
2.67
4.12
1.98
3.42
0.35
0.41
0.47
0.53
Gambar 2. 24 Perhitungan panjang keliling sabuk[8]
2.00-
II-24
Perhitungan yang meliputi panjang sabuk berdasar pada panjang pitch, panjang pitch diperoleh dari persamaan:
L p 2C 1.57 D p d p
D
d p
2
p
(2.3)
4C
Dimana: C
= Jarak pusat puli (in) = Diameter pits puli besar (in) = Diamater pits puli kecil (in) = Panjang pits sabuk (in) Tabel 2. 3 Faktor koreksi sudut kontak[8]
Dp d p
Sudut kontak puli kecil θ(0)
Faktor koreksi Kθ
0,00
180
1,00
0,10
174
0,99
0,20
169
0,97
0,30
163
0,96
0,40
157
0,94
0,50
151
0,93
0,60
145
0,91
0,70
139
0,89
0,80
133
0,87
0,90
127
0,85
1,00
120
0,82
1,10
113
0,80
1,20
106
0,77
1,30
99
0,73
1,40
91
0,70
1,50
83
0,65
C
II-25
Tabel 2. 4 Panjang sabuk-V standar[8]
Umur sabuk-V yang pendek lebih kecil dari sabuk-V yang panjang karena mendapatkan pembebanan yang lebih banyak dalam satuan waktu yang sama. Oleh karena itu perlu menggunakan faktor koreksi kedua, K2 yang disebut faktor koreksi panjang sabuk. Daya sabuk harus dikalikan dengan faktor koreksi untuk mendapatkan daya sabuk yang benar.
II-26
1. Diameter puli pada mesin penggerak (d)
d p Dp
n1 n2
(2.4)
dimana: dp
= Diameter puli pada mesin penggerak (in)
Dp
= Diameter puli pada mesin yang digerakkan (in)
n1
= Putaran puli penggerak (rpm)
n2
= Putaran puli yang digerakkan (rpm)
2. Kecepatan linear sabuk (V) V
dn
(2.5)
12
dimana: V
= Kecepatan linear sabuk (ft/mnt)
n1
= Putaran puli penggerak (rpm)
n2
= Putaran puli yang digerakkan (rpm)
3. Besar sudut kontak puli (θd)
d
2 sin 1
Dd 2c
(2.6) dimana: θd
= Sudut kontak (0)
c
= Jarak sumbu (in)
4. Besar daya terkoreksi (H’r) H 'r K1 xK 2 xH r
dimana: H’r
= Besar daya terkoreksi untuk tiap sabuk (hp)
K1
= Faktor koreksi
K2
= Faktor koreksi panjang sabuk
(2.7)
II-27
5. Jumlah sabuk (N)
N
Daya penggerak Daya terkoreksi tiap sabuk
(2.8)
2.6 Penentuan Diameter Poros Poros digunakan pada rotating machinery untuk mentransmisikan gerak putaran dan torsi. Setidaknya poros mentransmisikan torsi dari motor listrik atau engine keseluruh bagian mesin. Biasanya poros membawa roda gigi, puli atau sprocket untuk mentransmisikan gerakan lewat pasangan roda gigi, sabuk atau rantai dari satu poros ke poros lainnya. Pembebanan yang dialami oleh poros antara lain ialah: pembebanan torsional sebagai akibat mentransmisikan torsi atau bending dari beban melintang pada roda gigi dan sprocket. Pembebanan yang terjadi biasanya berupa pembebanan kombinasi sebagai contoh adalah torsi yang ditransmisikan berhubungan dengan gaya-gaya pada roda gigi atau sprocket yang dipasang pada poros. Karakter dari kedua gaya torsi maupun bending bisa konstan atau berubah terhadap waktu. Pembebanan torsi dan bending yang lunak dan berubah terhadap waktu dapat terjadi pada pembebanan kombinasi di poros yang sama. Kebanyakan poros mesin dibuat dari baja karbon rendah sampai medium, roll dingin atau panas, walaupun baja paduan juga digunakn ketika dibutuhkan kekuatan yang besar. Baja roll dingin lebih sering digunakan bagi material berdiameter kecil (sekitar 3”) dan roll panas digunakan untuk ukuran lebih besar. Paduan yang sama saat dirol dingin memiliki sifat mekanik yang lebih.
2.7 Penentuan Diameter Pasak Pasak adalah komponen yang berfungsi mentransmisikan torsi antara poros dan hub. Standar pengelompokan pasak berdasarkan bentuk dan dimensinya. Pasak paralel berpenampang segi empat dengan tinggi dan lebar konstan pada arah memanjang. Pasak jenis ini paling sering digunakan. ANSI mendefinisikan dimensi penampang dan kedalaman alur pasak sebagai fungsi diameter poros dimana alur pasak berada.
II-28
Pasak yang digunakan untuk poros berdiameter kecil ditunjukan pada tabel . Setengah bagian pasak paralel dipasang masuk pada poros dan sisa setengahnya dipasang pada hub seperti pada gambar.
Gambar 2. 25 Macam-macam pasak[8]
Kegagalan pada pasak bisa berupa kegagalan geser yang terjadi ketika pasak dibebani tegangan geser pada bidang yang sejajar bidang pertemuan antara poros dan hub. Kegagalan akibat beban geser langsung dirumuskan sebagai berikut:
xy
F Ashear
(2.14)
F adalah gaya yang berkerja, Ashear adalah perkalian antara lebar (b) dengan panjang pasak (l). gaya yang berkerja pada pasak adalah hasil bagi torsi dengan radius poros.
F
T (Torsi ) r (radius pojok)
(2.15)
II-29
Tabel 2. 5 Standar USA untuk pasak dan dimensi setscrew untuk poros[3] Shaft diameter (in)
Nominal keyways (in)
Setscrew diameter (in)
0,312 < d ≤ 0,437
0,093
#10
0,437 < d ≤ 0,562
0,125
#10
0,562 < d ≤ 0,825
0,137
0,250
0,825 < d ≤ 1,250
0,240
0,371
1,250 < d ≤ 1,375
0,312
0,325
1,375 < d ≤ 1,750
0,325
0,375
1,750 < d ≤ 2,250
0,500
0,500
2,250 < d ≤ 2,750
0,625
0,500
2,750 < d ≤ 3,250
0,750
0,625
3,250 < d ≤ 3,750
0,825
0,750
3,750 < d ≤ 4,500
1,000
0,750
4,500 < d ≤ 5,500
1,250
0,875
5,500 < d ≤ 6,500
1,500
1,000
2.8 Pemilihan Bantalan Secara garis besar, bantalan rolling-element bearing dapat dibedakan menjadi dua jenis utama, yaitu ball bearing dan roller bearing, keduanya dapat dibedakan lagi menjadi beberapa jenis turunan Ball bearing berupa bola baja pejal yang di keraskan dan diletakan diantara dua cincin, cincin luar dan dalam pada radial bearing, atau cincin atas dan bawah pada thrust bering . Sebuah sangkar di gunakan untuk menjaga bolabola selalu berada dalam tempatnya. Ball bearing dapat digunakan untuk menahan kombinasi beban radial dan aksial, besar beban maksimum yang dapat tergantung pada desain dan konstruksi yang diinginkan . Beberapa ball bearing di lengkapi pelindung dari bahan luar dan mampu menjaga pelumas di dalamnya. Ball bearing di jual dengan harga yang lebih murah untuk ukuran yang kecil dan beban lebih kecil.
II-30
Gambar 2. 26 Macam-macam bantalan gelinding[8]
Roller bearing mempergunakan roller dengan bentuk silinder, kerucut, atau bekontur di antara dua cincin yang di gunakan. Pada umumnya, roller bearing mampu kontak lebih panjang dan harga yang lebih murah untuk ukuran yang lebih besar dan beban lebih besar. Selain bentuk kerucut dan kontur,roller bearing hanya mampu menahan beban dalam satu arah orientasi. Gaya gesek yang terjadi sangat kecil. Keuntungan lainya, kapasitas beban yang dapat ditahanya lebih tinggi. Rolling-elememnt bearing harus dipilih untuk kondisi kerja yang sesuai, pemilihannya bergantung pada besarnya beban statik dan dinamik yang alami saat di gunakan, dan umur bearing yang diinginkan. Bedasarkan penelitian yang dilakukan oleh pembuat bantalan dan merujuk pada terori yang ada di ketahui bahwa umur lelah (L) rolling bearing merupakan perangkat tiga kali gaya akibat beban pada hall bearing.
II-31
C` L P
3
(2.14)
keterangan : L
= umur lelah yang diinginkan
P
= beban konstan yang dialami bearing
C`
= basic dynamic load ratting, dapat di lihat dari katalog yang dibuat oleh
pembuat Basic Dynanamic load ratting C` didefinisikan sebagai beban yang akan memberikan umur selama satu juta putaran pada cincin dalam beban C` biasanya lebih beasr karena pada umumnya di inginkan umur bantalan lebih dari satu juta putaran. Perencanaan pembebanan radial dan aksial pada bantalan harus di perhitungkan dengan baik, AFMBA merekomendasikan persamaan berikut: P XVFr YFa
(2.15)
P = beban ekuivalen Fr = beban radial konstan yang terjadi Fa = beban aksial konstan yang terjadi V = faktor rotasi X = faktor radial Y = faktor aksial Faktor rotasi (V) sebesar 1 untuk bearing yang di desain hanya cincin dalam yang berputar, apabila cincin luar turut berputar harga V meningkat menjadi 1, 2 untuk semua jenis bearing. Faktor X dan Y berbeda-beda untuk tiap jenis bearing, bergantung pada kemampuan jenis bearing tersebut untuk menahan beban radial dan aksial yang terjadi. Jenis bearing yang tidak dapat menahan beban aksial, misalnya cylindrical roller, tidak termasuk dalam tabel tersebut. Faktor e juga di perlukan dalam pemilihan jenis bearing akan di gunakan faktor e akan menentukan besarnya rasio minimum antara gaya radial dan aksial, apabila rasio yang ada lebih rendah dari faktor e maka pengaruh gaya aksial dapat diabaikan. Lihat persamaan berikut: Jika
Fa e maka X = 1 dab Y = 0 VFr
II-32
Dalam memilih bearing dapat digunakan data-data pada gambar 2.27, tabel 2.5 dan tabel 2.6. Co/Fa Fa/VFr≤e Fa/VFr≤e
5
10
X Y
0 0,56
Y
Dua sekat
25
1,26
1,49
1,64
1,76
1,85
0,35
0,29
0,27
0,25
0,24
Nomor bantalan Jenis
20
1
X
e
terbuka
15
Ukuran luar (mm) Dua sekat tanpa
d
D
B
r
Kapasitas nominal
Kapasitas nominal
dinamis spesifik C
statis spesifik Co
(kg)
(kg)
kontak
6000
10
26
8
0,5
360
196
6001
6001ZZ
6001VV
12
28
8
0,5
400
229
6002
02ZZ
02VV
15
32
9
0,5
440
263
6003
6003ZZ
6003VV
17
35
10
0,5
470
296
6004
04ZZ
04VV
20
42
12
1
735
465
6005
05ZZ
05VV
25
.47
12
1
790
530
6006
6006ZZ
6006VV
30
55
13
1,5
1030
740
6007
07ZZ
07VV
35
62
14
1,5
1250
915
6008
08ZZ
08VV
40
68
15
1,5
1310
1010
6009
6009ZZ
6009VV
45
75
16
1,5
1640
1320
6010
10ZZ
10VV
50
80
16
1,5
1710
1430
6200
6200ZZ
6200VV
10
30
9
1
400
236
6201
01ZZ
01VV
12
32
10
1
535
305
6202
02ZZ
02VV
15
35
100
1
600
360
6203
6203ZZ
6203VV
17
40
12
1
750
460
6204
04ZZ
04VV
20
47
14
1,5
1000
635
6205
05ZZ
05VV
25
52
15
1,5
1100
730
6206
6206ZZ
6206VV
30
62
16
1,5
1530
1050
6207
07ZZ
07VV
35
72
17
2
2010
1430
6208
08ZZ
08VV
40
80
18
2
2380
1650
6209
6209ZZ
6209VV
45
85
19
2
2570
1880
6210
10ZZ
10VV
50
90
20
2
2750
2100
6300
6300ZZ
6300VV
10
35
11
1
635
365
6301
01ZZ
01VV
12
37
12
1,5
760
450
6302
02ZZ
02VV
15
42
13
1,5
895
545
6303
6303ZZ
6303VV
17
47
14
1,5
1070
660
6304
04ZZ
04VV
20
52
15
2
1250
785
6305
05ZZ
05VV
25
62
17
2
1610
1080
6306
6306ZZ
6306VV
30
72
19
2
2090
1440
6307
07ZZ
07VV
35
80
20
2,5
2620
1840
6308
08ZZ
08VV
40
90
23
2,5
3200
2300
6309
6309ZZ
6309VV
45
100
25
2,5
4150
3100
6310
10ZZ
10VV
50
110
27
3
4850
3650
Gambar 2. 27 Data bantalan
[8]
II-33
Tabel 2. 6 Bantalan untuk pemesinan serta umurnya[8] 2000-4000 (jam)
5000-15000 (jam)
20000-30000 (jam)
Pemakaian sebentaPemakaian jarang
40000-60000 (jam) Pemakaian terus
Pemakaian terus
sebentar (tidak terus
menerus dengan
menerus
menerus)
keandalan tinggi
Ponmpa, poros transmisi, separator, pengayak, Kerja halus 1-1,1
tanpa tumbukan
Alat listrik rumah tangga, sepeda
Konveyor, mesin
mesin perkakas pres
pengangkat, lift, tangga
putar, separator
jalan
sentrifugal, sentrifus
Poros transmisi utama yang memegang peranan penting, motor-motor listrik yang penting
pemurni gula, motor listrik
Pompa penguras, mesin
1,1-3,1
Kerjabiasa
Mesin pertanian, gerinda tangan
pabrik kertas, rol
Motor kecil, roda meja, Otomobil, mesin jait
kalender, kipas angin
pemegang pinyon, roda
keran, penggiling bola,
gigi reduksi, kereta rel
motor utama rel kereta listrik
Kerja
1,2-1,5
dengan
Alat-alat besar, unit roda
getaran
gigi dengan getaran besar,
atau
rolling mill
Penggetar, penghancur
tumbukan
Tabel 2. 7 Faktor-faktor V, X, Y dan X0, Y0[8]
Jenis bantalan
Beban
Beban
putar pd
putar pd
cincin
cincin
dalam
luar V
Baris tunggal
Baris ganda
Fa/VFr>e
Fa/VFr≤eFa/VFr/e
X
Y
X
Y
X
e
Y
Fa/C0 = 0,014
2,30
2,30
0,19
= 0,028
1,99
1,90
0,22
= 0,056
1,71
1,71
0,26
1,55
0,28
1,45
0,30
Bantalan
= 0,084
bola alur
= 0,11
1,55
dalam
= 0,17
1,31
1,31
0,34
= 0,28
1,15
1,15
0,38
= 0,42
1,04
1,04
0,42
= 0,56
1,00
1,00
0,44
1
1,2
bola sudut
1,45
1
0
0,56
Baris ganda
X0
Y0
X0
Y0
0,6
0,5
0,6
0,5
α = 20
0,43
1,00
1,09
0,70
1,63
0,57
0,42
= 250
0,41
0,87
0,92
0,67
1,41
0,68
0,38
0,39
0,76
0,78
0,63
1,24
0,80
0
0,37
0,66
0,66
0,60
1,07
0,95
0,29
0,58
= 400
0,35
0,56
0,57
0,57
0,93
1,14
0,26
0,52
0
Bantalan
0,56
Baris tunggal
= 300 = 35
1
1,2
Untuk bantalan baris tunggal, bila Fa/VFr≤e, X = 1, Y = 0
1
0,5
0,33
0,84 0,76 1
0,66
II-34
2.9 Corong Pemasukan (Hopper) Hopper berfungsi sebagai pemasukan dan mengarahkan material yang akan di cacah kedalam mesin pencacah. Hopper terbuat dari pelat baja yang disambung menggunakan las.
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN Metode perancangan merupakan titik awal dalam proses perancangan. Untuk suatu perancangan ada beberapa metode yang dapat digunakan agar mendapatkan hasil yang diinginkan maka dibutuhkan metode sistematis yang menghasilkan beberapa variasi untuk menemukan pemecahan dan mendapatkan solusi perancangan yang terbaik. Metode yang akan dipakai pada perancangan mesin pencacah rumput untuk pembuatan biogas yaitu Prosedur perancangan yang diusulkan Pahl dan Beitz dalam bukunya : Engineering Design: A Systematic Approach terdiri dari 4 fase. Keempat fase tersebut adalah : 1. Perencanaan dan penjelasan tugas. 2. Perancangan konsep produk. 3. Perancangan bentuk produk (embodiment design) 4. Perancangan detail. Setiap fase proses perancangan berakhir pada akhir fase, misalnya fase pertama menghasilkan daftar persyaratan dan spesifikasi perancangan. Hasil setiap fase tersebut kemudian menjadi masukan untuk fase selanjutnya. Hasil fase itu sendiri setiap saat dapat berubah oleh umpan balik yang diterima dari hasil fase-fase berikutnya. Dari metode perancangan Pahl dan Beitz tersebut dapat diaplikasikan terhadap tahapan-tahapan proses perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak. Tahapan dalam tiap proses perancangan tersebut dapat dilihat pada gambar 3.1.
1
III-2
Perancangan Mesin Pencacah Rumput Perencanaan dan Penjelasan Tugas
Sisa Pakan Ternak Domba
Perencanaan Tugas dan Identifikasi Kebutuhan Mencacah Sisa Rumput Pakan Ternak Untuk Pembuatan Biogas
Daftar Kebutuhan dan Spesifikasi Mesin
Perancangan konseptual
Pencacah Rumput Sisa Pakan Ternak Domba
Perancangan Konsep Mesin Pencacah Rumput
Konsep Mesin Pencacah Rumput Sisa Pakan
Mengembangkan Struktur Mesin Pencacah Rumput Sisa Pakan Ternak Domba
Layout awal Mesin Pencacah Rumput Sisa Pakan Ternak Domba
Perancangan bentuk
Ternak Domba Tingkatan dan perbaikan
Informasi Perbaikan Peryratan Umpan Balik
Sisa Pakan Ternak Domba
Menentukan Struktur Mesin Pencacah Rumput Sisa Pakan Ternak Domba
Layout Akhir Mesin Pencacah Rumput Sisa
Perancangan Detail Mesin Pencacah Rumput Sisa Pakan Ternak Domba
Perancangan detail
Pakan Ternak Domba (Gambar Nyata)
Dokumen-dokumen Mesin Pencacah Rumput Sisa Pakan Ternak Domba (Gambar Teknik)
Solusi
Gambar 3. 1 Diagram alir proses perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba
III-3
3.1 Perencanaan Produk dan Identifikasi Kebutuhan Pada fase ini dikumpulkan semua informasi tentang persyaratan (requirements) yang harus dipenuhi oleh mesin pencacah rumput sisa pakan ternak untuk pembuatan biogas maupun kendala-kendala yang merupakan batasan-batasan dari mesin tersebut. Langkah-langkah yang terdapat pada fase pertama ini yaitu tentang perencanaan dan penjelasan produk menurut prosesnya diantaranya yaitu:
3.1.1 Analisis pasar dan keadaaan mesin pencacah rumput Dalam proses pembuatan biogas yang sudah ada, bahan baku rumput untuk pembuatan biogas tidak melalui proses pencacahan atau memperkecil ukuran dari bahan baku rumput tersebut. Dari beberapa tempat pengolahan biogas, waktu pengolahan biogas membutuhkan waktu yang relatif lama, beberapa referensi menyatakan bahwa ukuran dari bahan baku untuk pembuatan biogas berpengaruh terhadap waktu dari terbentuknya biogas. Dalam proses memperkecil ukuran rumput dibutukan mesin pencacah rumput, namun mesin pencacah rumput yang sudah ada dinilai belum efektif, ukuran rumput yang dihasilkan dinilai kurang memenuhi kebutuhan dalam pembuatan biogas. Dari analisis pasar dan keadaan mesin pencacah rumput tersebut didapatkan kesimpulan bahwa dibutuhkan mesin pencacah yang dapat memenuhi kebutuhan dalam mempersiapkan bahan baku rumput untuk pembuatan biogas.
3.1.2 Memformulasikan usulan mesin pencacah rumput Banyak berbagai macam cara dalam memperkecil ukuran rumput, salah satu diantaranya yaitu dapat dilakukan dengan proses pencacahan, dalam melakukan proses pencacahan ini dapat dilakukan secara manual ataupun dengan bantuan suatu alat, agar dapat memaksimalkan tenaga dan waktu dalam proses pencacahan maka dapat diformulasikan suatu alat atau mesin pendukung yaitu mesin pencacah rumput.
III-4
3.1.3 Penjelasan mengenai mesin pencacah rumput Bahan baku yang digunakan dalam proses pencacahan ini yaitu rumput sisa pakan ternak, rumput yang dijadikan bahan baku proses tersebut biasa digunakan untuk pakan ternak domba atau sapi. Proses dari pencacah rumput ini yaitu, rumput yang akan dicacah dimasukan kedalam ruang pencacahan mesin pencacah rumput, kemudian rumput tersebut melalui proses pemotongan, komponen saringan di terapkan pada mesin pencacah rumput ini, kemudian rumput yang berukuran kecil keluar melalui komponen saringan pada mesin pencacah tersebut. Rumput yang dihasilkan dari hasil proses pencacahan ini memiliki ukuran-ukuran yang lebih kecil. Mesin pencacah rumput sisa pakan ternak ini diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam melakukan proses pencacahan baik dari segi ukuran rumput yang dihasilkan maupun kapasitas bakan baku rumput yang dicacah.
3.1.4 Mengembangkan daftar persyaratan mesin pencacah rumput Dari pembahasan sebelumnya didapatkan persyaratan-persyaratan yang harus dimiliki oleh mesin pencacah rumput tersebut, kini persyaratan-persyaratan tersebut lebih dikembangkan. beberapa persyaratan yang harus dimiliki oleh mesin pencacah rumput tersebut yaitu diantaranya: 1. Dapat memperkecil ukuran bahan baku rumput sisa pakan ternak sesuai dengan kebutuhan dalam pembuatan biogas. 2. Dapat memenuhi kapasitas dari bahan baku yang tersedia. 3. Hemat dalam penggunaan energi. 4. Memiliki strandar keamanan penggunaan. 5. Kemudahan dalam pengoperasian mesin.
3.2 Perancangan Konseptual Berdasarkan spesifikasi kebutuhan yang diperoleh dari fase pertama, dicarilah beberapa konsep dalam proses mencacah yang dapat memenuhi persyaratan-persyaratan dalam spesifikasi tersebut. Beberapa konsep dalam proses mencacah tersebut merupakan solusi dari masalah perancangan yang harus
III-5
dipecahkan. Konsep-konsep dalam proses mencacah dituangkan dalam gambar sketsa atau gambar skema yang sederhana.
3.2.1 Mengidentifikasi masalah-masalah penting Pada bagian ini di identifikasi masalah-masalah penting yang berkaitan dengan proses pencacahan, masalah-masalah yang berkaitan dengan proses pencacahan dianalisis intisari langkah demi langkah untuk menyatakan aspek umum dan gambaran utama dari spesifikasi yang diberikan. Langkah 1 dan 2 Menghilangkan persyaratan (Demand dan Wishes) yang tidak berpengaruh langsung terhadap batasan-batasan yang diajukan dalam daftar. Langkah 3 Mengubah data-data kuantitatif menjadi data-data kualitatif dan mengubah menjadi pernyataan pokok. Langkah 4 Hasil dari langkah-langkah sebelumnya dinyatakan menjadi kalimat umum Langkah 5 Menformulasikan masalah menjadi pernyataan inti.
3.2.2 Menentukan fungsi struktur mesin pencacah rumput Fungsi adalah perilaku atau behavior sebuah produk yang diperlukan untuk memenuhi syarat-syarat teknis. Fungsi menyatakan atau menggambarkan apa yang dilakukan produk, sedangkan bentuk (konsep) produk menggambarkan bagaimana produk melaksanakan fungsi tersebut. Dengan kata lain, bentuk mengikuti fungsi, atau dapat juga dikatakan apa dahulu kemudian bagaimana. Struktur fungsi disusun dari syarat-syarat teknis hasil fase pertama proses perancangan. Struktur fungsi disusun mulai dari keseluruhan produk atau overall product function. Kemudian diuraikan menjadi beberapa sub-fungsi dan seterusnya setiap sub-fungsi, jika mungkin diuraikan menjadi sub-sub fungsi. Tingkat pertama struktur fungsi adalah fungsi (overall product function). Pada tingkat kedua (dibawahnya) adalah sub-fungsi, pada tingkat ketiga
III-6
(dibawahnya) adalah sub-sub fungsi. Tidak semua sub-fungsi dapat diuraikan menjadi beberapa sub-sub fungsi. Dalam hal ini sub-fungsi tersebut dinamakan sub-fungsi yang tak terurai. Fungsi dan setiap sub-fungsi dan sub-sub fungsi direpresentasikan dengan sebuah blok fungsi, yang kemudian dialiri oleh aliran masuk dan keluar berupa : (1) energi (gaya), (2) material dan (3) informasi (sinyal) yang masuk dan keluar dari blok fungsi seperti gambar dibawah ini. INPUT
OUTPUT
Sisa Pakan Ternak
Rumput Yang Sudah
(Rumput)
Dicacah
Keterangan:
Energi Masuk
Mencacah
Energi Keluar
Sinyal Masuk
Rumput
Sinyal Keluar
M
E
S
Material
Energi
Sinyal
Gambar 3. 2 Struktur fungsi mesin pencacah rumput
3.2.3 Mencari prinsip-prinsip kerja mesin pencacah rumput Fungsi yang diperoleh pada tahapan sebelumnya menghasilkan subfungsi maupun sub-sub fungsi, dari sub-fungsi atau sub-sub fungsi dicari beberapa prinsip-prinsip kerja yang sesuai dengan fungsi dari mesin pencacah rumput tersebut. Prinsip kerja dari mesin pencacah rumput tersebut yang disebut solusi.
3.2.4 Membentuk beberapa alternatif mesin pencacah rumput Konsep dari mesin pencacah rumput yang diperoleh selama fase perancangan pertama tersebut dapat dikumpulkan dalam suatu daftar konsep mesin pencacah rumput. Pencarian solusi konsep mesin pencacah rumput lebih lanjut dapat dilakukan dengan cara lebih baik dan lebih sistematis, diantaranya dengan menggunakan metode morfologi yang dapat menemukan alternatif konsep mesin pencacah rumput terbanyak.
III-7
Metode morfologi menggunakan struktur fungsi untuk menemukan alternatif-alternatif konsep mesin pencacah rumput dan metode yang dapat menemukan banyak alternatif konsep mesin pencacah rumput. Dua langkah utama dari metode ini yaitu : 1. Setiap sub-fungsi yang tak teruraikan dan sub-sub fungsi dicari solusinya. Solusi-solusi tersebut berupa mekanisme yang dapat melaksanakan subfungsi tak teruraikan dan sub-sub fungsi. 2. Untuk menemukan alternatif-alternatif konsep produk, maka dibentuklah kombinasi-kombinasi solusi, yaitu setiap kombinasi terdiri dari satu solusi dari setiap sub-fungsi yang tak teruraikan dan sub-sub fungsi. Setiap kombinasi yang mungkin dibuat merupakan suatu alternatif konsep produk. Setelah diperoleh banyak alternatif konsep mesin pencacah rumput, tidak semua alternatif konsep mesin pencacah rumput tersebut akan dikembangkan menjadi mesin pencacah rumput. Hanya satu konsep mesin pencacah rumput yang terbaik saja yang dikembangkan lebih lanjut untuk menjadi mesin pencacah rumput.
3.3 Perencanaan Bentuk (embodiment design) Pada fase ini konsep dari mesin pencacah rumput untuk pembuatan biogas “diberi bentuk”, yaitu komponen-komponen yang dalam gambar skema hanya berupa garis atau batang saja, kini harus diberi bentuk sedemikian rupa sehingga komponen-komponen tersebut secara bersama menyusun bentuk dari mesin pencacah rumput tersebut, yang dalam gerakannya tidak saling bertabrakan sehingga mesin tersebut dapat menjalankan fungsinya. Konsep dari mesin pencacah rumput yang sudah diberi bentuk digambarkan pada layout awal (preliminary layout). Layout awal dikembangkan lagi menjadi layout yang lebih baik dengan memperbaiki berbagai kekurangan dan kelemahan. Kemudian dilakukan evaluasi terhadap beberapa layout awal yang sudah dikembangkan berdasarkan kriteria teknis, ekonomis dan kriteria lainnya sehingga diperoleh layout yang terbaik yang disebut layout akhir (definitive layout).
III-8
3.3.1 Mengembangkan struktur mesin pencacah rumput Konsep dari mesin pencacah rumput yang dalam gambar skema hanya berupa garis atau batang saja, kini harus dikembangkan menjadi suatu stuktur yang berdasarkan dengan spesifikasi yang diperoleh dari kebutuhan, sehingga komponen-komponen tersebut secara bersama menyusun bentuk dari mesin pencacah rumput tersebut, yang dalam gerakannya tidak saling bertabrakan dan saling berinterferensi sehingga mesin tersebut dapat melakukan fungsinya. Cara dalam mempermudah dalam mengembangkan struktur dari mesin pencacah rumput tersebut dapat dibantu dengan bantuan komputer, secara umum dapat digunakan software desain.
1. Membentuk bentuk awal, memilih material dan perhitungan-perhitungan mesin pencacah rumput Langkah awal dalam perancangan bentuk dari mesin pencacah rumput ini yaitu membentuk layout awal dari bentuk mesin pencacah rumput tersebut, pemilihan material yang akan digunakan dan pehitungan-perhitungan komponen penting yang sesuai dengan faktor kebutuhan dari mesin pencacah rumput dilakukan pada tahap ini.
2. Memilih layout yang terbaik dari mesin pencacah rumput Konsep mesin pencacah rumput dipilih dari beberapa alterlatif-alternatif konsep mesin pencacah rumput,
kemudian dipilihlah layout yang mendekati
aspek kebutuhan dalam mencacah rumput sisa pakan ternak. Diputuskannya layout yang terbaik dalam rancangan mesin pencacah rumput yaitu dengan menggunakan mekanisme yang telah terpilih di tahap sebelumnya.
3. Memperbaiki layout dari mesin pencacah rumput Layout yang terpilih dengan menggunakan mekanisme pemilihan sebelumnya kemudian diperbaiki dari beberapa aspek yang mengurangi fungsi kebutuhan dalam mencacah rumput rumput sisa pakan ternak tersebut.
III-9
4. Evaluasi terhadap kriteria teknis dan ekonomis Evaluasi terhadap kriteria teknis dan ekonomis pada mesin pencacah rumput ini dilakukan pada tahapan ini, beberapa evaluasi dilakukan terhadap layout yang terpilih antara lain dari hal produksi menurut proses pengerjaan mesin pencacah rumput dan biaya produksi untuk merancang mesin pencacah rumput.
3.3.2 Menentukan struktur mesin pencacah rumput Pada tahapan ini, layout awal atau struktur dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak yang telah didapatkan ditentukan berdasarkan kriteria yang dapat memenuhi kebutuhan dalam mencacah sisa rumput pakan ternak, beberapa cara yang digunakan yaitu dengan cara menghilangkan kelemahan dan kekurangan dari layout awal atau struktur dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak. Beberapa tahapan yang dilakukan dalam menentukan struktur dari mesin pencacah rumput sisa paka ternak sebagai berikut, 1. Menghilangkan kelemahan dan kekurangan Setelah layout awal dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak didapat maka langkah selanjutnya adalah menghilangkan kelemahan dan kekurangan dari mesin pencacah rumput. Pengecekan kelemahan dan kekurangan dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak diharapkan dapat meningkatkan fungsi alat tersebut dalam memenuhi kembutuhan
2. Persiapan daftar komponen awal dan dokumen Setelah dirasa kekurangan alat dapat diminimalisir, proses berikutnya adalah persiapan daftar komponen awal dan domuken mengenai mesin pencacah rumput.
3. Pembuatan dan susunan mesin pencacah rumput Proses dalam pembuatan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak atau dapat disebut proses manufatur direncanakan dan disusun pada tahapan ini.Tujuannya dalam melakukan perencanaan pembuatan dan susunan dari mesin
III-10
pencacah rumput ini yakni untuk memudahkan dalam penyusunan produk atau alat yang akan dibuat.
3.4 Perencanaan Detail Produk Pada fase perancangan detail, maka susunan elemen produk, bentuk, dimensi, kehalusan permukaan, material dari setiap elemen produk ditetapkan. Hasil akhir fase ini adalah gambar rancangan lengkap, spesifikasi produk untuk pembuatan dan bill of material. Ketiga hal tersebut disebut dokumen untuk pembuatan produk.
3.4.1 Mengembangkan gambar atau daftar detail Layout akhir dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak pada tahapan ini dikembangkan menjadi suatu gambar teknik atau daftar detail dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak yang dirancang, beberapa isi dari dokumen produk tersebut yakni diantaranya yaitu gambar teknik, material atau bill of material yang digunakan dalam pembuatan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak, dan lain-lain.
3.4.2
Menyelesaikan
instruksi-instruksi
pembuatan,
susunan
dan
pengiriman produk Setelah dilakukan pengembangan gambar atau daftar detail dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak, kemudian beberapa dokumen dari produk tersebut diselesaikan, yang diantaranya yaitu instruksi-instruksi pembuatan, susunan dan pengiriman produk.
3.4.3 memeriksa semua dokumen Dokumen dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak yang telah diselesaikan tersebut kemudian diperiksa kembali, pemeriksaan terhadap dokumen produk tersebut dilakukan agar dapat meminimalisir kesalahan dari pembuatan dokumen produk mesin pencacah rumput sisa pakan ternak.
III-11
Dalam perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak ini tahapan perancangan yang dilakukan yaitu sampai dengan menghasilkan gambar teknik atau
gambar
kerja
dari
mesin
pencacah
rumput
sisa
pakan
ternak.
BAB IV PERANCANGAN KONSEP 4.1 Perancangan dan Penjelasan Tugas Tugas fase ini adalah menyusun spesifikasi teknik produk yang meliputi dasar perancangan produk yang memenuhi kebutuhan. Pada fase ini juga dikumpulkan semua informasi tentang keinginan pengguna dan persyaratan (requirement) lain yang harus dipenuhi oleh produk yang dimuat dalam suatu daftar persyaratan teknis. Dengan dilakukannya penelitian terhadap proses pengolahan biogas, mesin pencacah rumput untuk pembuatan biogas diperoleh data keinginan dan persyaratan sebagai berikut:
1. Kriteria Demands a) Kapasitas > 200 kg/jam b) Daya < 20 kW c) Hasil cacahan rumput mempunyai ukuran panjang < 2 cm
2. Kriteria Wishes a) Dapat mencacah berbagai macam jenis rumput b) Feature menarik c) Pisau tidak cepat aus d) Material mudah didapat dipasaran e) Tidak bising f) Portable g) Mudah dioperasikan h) Mudah perawatan dan perbaikan
4.1.2 Perancangan Konsep Produk Berdasarkan spesifikasi teknis produk hasil fase pertama, dicarilah beberapa konsep produk yang dapat memenuhi persyaratan-persyaratan dalam
1
IV-2
spesifikasi teknis. Konsep produk tersebut merupakan solusi dari masalah perancangan yang harus dipecahkan.
4.1.2.1 Fungsi Produk Konsep produk dikembangkan menjadi perancangan produk dengan pendekatan “black box” dikembangkan suatu transformasi energi untuk merealisasikan produk yang telah didefiniskan. Transformasi energi tersebut dapat dijelaskan melalui bentuk diagram blok fungsi yang selanjutnya dibuat matrik morfologi sebagai susuna alternative fungsi yang merealisasikan perubahan transformasi tersebut. INPUT
OUTPUT
Sisa Pakan Ternak
Rumput Yang Sudah
(Rumput)
Dicacah
Energi Masuk
Mencacah
Energi Keluar
Sinyal Masuk
Rumput
Sinyal Keluar
Gambar 4. 1 Struktur fungsi mesin pencacah rumput
Secara umum kinerja dari tiap komponen melalui diagram blok fungsi seperti pada gambar 4.2 berikut: Rumput Yang Sudah Dicacah Energi Keluar
Mengeluarkan
Sinyal Keluar
n
Sisa Pakan Ternak (Rumput) Sinyal Masuk
Memasukan
Mencacah
Energi Masuk
Mengubah
Mentransfer
Energi
Energi
Gambar 4. 2 Struktur sub fungsi mesin pencacah rumput
IV-3
Sub-sub fungsi diatas dijelaskan sebagai berikut: 1. Pemasukan Pemasukan terdiri dari Pengumpanan (hopper) merupakan bagian yang berfungsi sebagai tempat masuknya bahan baku rumput yang akan diproses. Corong input ini juga befungsi sebagai alat untuk mengukur kapasitas rumput yang akan diolah pada saat mesin belum dioperasikan. Corong input ini dirancang agar proses pemotongan berjalan secara terus-menerus. Dan cara untuk mempercepat bahan baku rumput dalam memasuki ruang pencacahan. 2. Pengubah energi Pengubah energi ini adalah sumber energi putar untuk mesin pencacah rumput. Energi putar ini dapat diperoleh dari penggerak manual dengan menggunakan tenaga manusia maupun energi listrik dengan menggunakan motor listrik, atau dapat juga dari energi kalor bahan bakar. Pemilihan dari pengubah energi ini dapat dilihat dari situasi dan kondisi lingkungan yang digunakannya mesin ini. 3. Pentransfer energi Bagian ini diantaranya menghubungkan pengubah energi dengan poros pencacah dan mereduksi putaran yang diterima dari sumber energi putar. Jenisjenis pentansfer energi dan pereduksi putaran yang bisa digunakan yaitu rantai, dan sabuk, puli, roda gigi, maupun flywheel tergantung kebutuhan. 4. Pencacah (cutter) Pencacah terdiri dari dua bagian pisau yaitu pisau statis dan pisau dinamis. Pisau statis diletakan pada bagian cutting chamber sedangkan pisau dinamis yang diberi dudukan pisau yang ikut berputar bersama poros pencacah untuk melakukan proses pemotongan sehingga terjadi proses pengguntingan. 5. Pengeluaran Dalam bagian ini diterapkan beberapa metode untuk mengeluarkan material bahan baku rumput yang sudah melalui proses pencacahan yang sudah berukuran kecil yaitu dengan menggunakan saringan, kemudian bahan baku rumput yang sudah disaring tersebut diterapkan metode untuk mempercepat pengeluaran material bahan baku rumput tersebut.
IV-4
4.1.2.2 Prinsip Solusi Tabel 4. 1 Pemilihan dan pengkombinasian prinsip solusi Sub Fungsi
Alternatif Komponen 1. Hopper 1
1. Pengaliran I
2. Hopper 2
5. Hopper 5
3. Hopper 3
6. Hopper 6
4. Hopper 4
7. Hopper 7
Memasukan
1. 2 Silinder
2. Percepatan Grafitasi Bumi
2. Pendorongan
9.81 m/s2
/Penarikan 1. Motor Listrik
2. Motor Bakar
3. Engkol (Tangan)
Mengubah
II
Energi 1. Rantai
2. Sabuk-V
1. Roda Gigi
2. Puli
1. Sejajar
2. Miring
1. Vertikal
2. Horizontal
1. Penghubung III
Mentransfer Energi 2. Pereduksi
1. Dudukan IV
Mencacah 2. Pisau
Saringan 1. Penyaring V
Mengeluarkan
1. Pendorong 2. Pendorongan /penarikan
2. Percepatan Grafitasi Bumi
9.81 m/s2
IV-5
4.1.2.3 Penggabungan prinsip solusi Sub fungsi pada diagram blok fungsi merupakan fungsi tingkat kedua. Untuk setiap sub-fungsi ini kini akan dicari solusi-solusi yang dapat memenuhi setiap sub-fungsi. Solusi-solusi yang memenuhi sub-fungsi belumlah merupakan konsep produk, tetapi baru konsep elemen. Kombinasi konsep elemen barulah merupakan konsep produk.
1. Konsep Pertama Konsep Pertama I.1.3 Hopper 3
I.2.2 Percepatan
II.2 Motor Bakar
III.1.2 Sabuk-V
III.2.2 Puli
Grafitasi Bumi
9.81 m/s2 IV.1.1 Sejajar
IV.2.1 Vertikal
V.1 Saringan
I.2.2 Percepatan Grafitasi Bumi
9.81 m/s2 Sketsa konsep pertama yaitu tenaga awal digerakkan oleh motor bakar yang dihubungkan dengan sabukV kemudian diteruskan kepada poros untuk menggerakkan pisau dinamis vertical yang sejajar. karena bentuk dari hopper (pengalir) tegak lurus dengan bidang permukaan tanah dapat mempermudah dalam memasukan atau mengeluarkan bahan baku dengan cara memanfaatkan grafitasi bumi. a. Keuntungan: Konstruksi mesin sederhana, proses pencacahan dapat berjalan kontinyu. b. Kerugian: Dapat menimbulkan polusi udara dan suara, cukup berbahaya untuk operator.
IV-6
2. Konsep Kedua Konsep Kedua I.1.7 Hopper 7
I.2.2 Percepatan
II.2 Motor
Grafitasi Bumi
Bakar
III.1.2 Sabuk-V
III.2.2 Puli
9.81 m/s2 IV.1.2 Miring
IV.2.1 Vertikal
V.1 Saringan
I.2.2 Percepatan Grafitasi Bumi
9.81 m/s2 Sketsa
konsep
kedua
ini
menggunakan tenaga awal dari motor bakar yang dihubungkan dengan sabuk-V untuk menyampaikan energi kepada poros pencacah dengan bentuk pisau vertical miring (screw). Metode pemasukan dan pengeluaran bahan baku memanfaatkan percepatan grafitasi bumi. Konsep kedua ini memiliki beberapa keuntungan dan kerugian, diantaranya: a. Keuntungan: 1. Konstruksi mesin sederhana. 2. Proses pemasukan bahan baku cukup mudah. 3. Kapasitas produksi cukup besar. 4. Proses produksi dapat berjalan kontinyu.
b. Kerugian: 1. Harga bahan bakar semakin mahal. 2. Menimbulkan polusi udara dan suara. 3. Kadang bisa terjadi slip pada sabuk-V.
IV-7
3. Konsep Ketiga Konsep Ketiga I.1.4 Hopper 4
I.2.1 2 Silinder
II.3 Engkol
IV.1.1 Sejajar
IV.2.1 Vertikal
V.1 Saringan
III.1.2 Sabuk-V
III.2.2 Puli
V.2.1 Pendorong
Konsep
ketiga
ini
memanfaatkan sumber energi dari manusia menggunakan
(tangan) engkol,
dengan kemudian
energi tersebut di sampaikan kepada poros pencacah dengan menggunakan sabuk-V. Jenis pisau pencacah yaitu vertial sejajar. Metode pemasukan bahan baku menggunakan 2 silinder penarik dan pengeluaran bahan baku dibantu dengan pendorong. a. Keuntungan: 1. Hemat bahan bakar. 2. Cukup aman bagi operator. 3. Bentuk mesin cukup sederhana. 4. Ramah lingkungan.
b. Kerugian: 1. Kapasitas produksi kecil. 2. Proses produksi tidak bisa berjalan secara kontinyu.
IV-8
4. Konsep Keempat Konsep Keempat I.1.2 Hopper 2
I.2.2 Percepatan
II.1 Motor Listrik
III.1.2 Sabuk-V
III.2.2 Puli
Grafitasi Bumi
9.81 m/s2 IV.1.2 Miring
IV.2.1 Vertikal
V.1 Saringan
V.2.1 Pendorong
Konsep keempat ini tenaga awal berasal dari motor listrik yang yang dihubungkan dengan sabuk-V kemudian diteruskan
kepada
poros
untuk
menggerakkan pisau pencacah vertikal miring (screw). Percepatan grafitasi bumi dimanfaatkan untuk memasukan bahan baku,
dan
sistem
pendorong
untuk
membantu pengeluaran bahan baku yang sudah dicacah. Keuntungan dan kerugian dari konsep keempat ini diantaranya: a. Keuntungan: 1. Kapasitas produksi cukup besar. 2. Ramah lingkungan. 3. Desain mesin cukup sederhana.
b. Kerugian: 1. Bisa terjadi slip pada sabuk-V. 2. Harga sumber daya listrik semakin mahal.
IV-9
5. Konsep Kelima Konsep Kelima I.1.1 Hopper 1
I.2.1 2 Silinder
II.1 Motor Listrik
IV.1.2 Miring
IV.2.1 Horizontal
V.1 Saringan
III.1.2 Sabuk-V
III.2.2 Puli
V.2.1 Pendorong
Konsep kelima ini menggunakan tenaga awal diteruskan
dari motor listrik kepada
menggunakan
poros
sabuk-V,
poros
yang dengan
tersebut
menggerakkan pisau pencacah dengan jenis pisau horizontal yang memiliki kemiringan. Dalam
memasukan
dan
mengeluarkan
bahan baku dibantu oleh 2 silinder penarik dan pendorong. Konsep kelima ini memiliki beberapa keuntungan dan kerugian, yang diantaranya: a. Keuntungan: 1. Kapasitas produksi cukup besar. 2. Ramah lingkungan, 3. Bentuk mesin cukup sederhana.
b. Kerugian: 1.
Bisa terjadi slip pada sabuk-V.
2. Harga sumber daya listrik semakin mahal.
IV-10
6. Konsep Keenam Konsep Keenam I.1.6 Hopper 6
I.2.1 2 Silinder
II.2 Motor Bakar
IV.1.2 Miring
IV.2.1 Horizontal
V.1 Saringan
III.1.1 Rantai
III.2.1 Roda Gigi
V.2.1 Pendorong
Konsep keenam ini memiliki tenaga awal dari motor bakar yang dihubungkan dengan roda gigi dengan menggunakan rantai. Jenis pisau pencacah yaitu horizontal dan
memiliki
kemiringan.
Untuk
memasukan bahan baku dibantu dengan menggunakan 2 silinder penarik dan untuk pegeluaran bahan baku dibantu dengan sistem pendorong.
Konsep keenam ini memiliki beberapa keuntungan dan kerugian, diantaranya: a. Keuntungan: 1. Konstruksi mesin sederhana. 2. Proses produksi dapat berjalan kontinyu.
b. Kerugian: 1. Harga bahan bakar semakin mahal. 2. Menimbulkan polusi udara dan suara.
IV-11
Gambar 4. 3 Pisau horizontal sejajar
Gambar 4. 4 Pisau horizontal miring
IV-12
Gambar 4. 5 Pisau vertikal sejajar
Gambar 4. 6 Pisau vertikal miring
IV-13
4.1.2.4 Evaluasi konsep produk berdasarkan matrik keputusan Untuk mengevaluasi konsep varian yang sudah dibuat, kemudian digunakan matriks keputusan dasar atau lebih dikenal dengan metoda Pugh. Metoda ini membandingkan konsep-konsep varian yang telah dibuat dengan berdasarkan spesifikasi dan keinginan si pengguna atau konsumen. Metoda ini dianggap oleh sebagian perancangan sebagai yang mudah dan efektif. Pada tahap evaluasi ini konsep produk (varian) dibandingkan satu sama lain, satu persatu secara berpasangan dalam hal kemampuan untuk memenuhi keinginan pemakai dan kemudian menjumlahkan nilai tersebut untuk setiap konsep produk. Kriteria perbandingan yang telah disusun merupakan ringkasan daftar spesifikasi yang telah dibuat sebelumnya. Kriteria tersebut diberi penilaiaan berdasarkan keinginan pemakai yang harus dipenuhi atau baiknya. Kriteria perbandingan dari mesin pencacah rumput untuk pembuatan biogas ini adalah: 1. Aman operator
: Mesin pencacah rumput untuk pembuatan biogas ini harus aman bagi si pengguna.
2. Aman lingkungan
: Tidak mencemari lingkungan disekitarnya.
3. Biaya produksi
: Biaya produksi mesin pencacah ini diharapkan seminimal mungkin.
4. Komponen strandar
: Diinginkan komponen dari mesin ini sesuai dengan elemen-elemen yang dipelajari literatur.
5. Kekuatan material
: Material yang digunakan tidak mudah aus.
6. Kapasitas
: kapasitas mesin ini dapat memenuhi kebutuhan.
7. Mudah operasi
: diharapkan dalam pengoperasiannya semudah mungkin bagi si pemakai.
8. Feature menarik
: Dinginkan memiliki nilai jual lebih dari segi estetika bentuk.
9. Mudah dirakit
: Diharapkan mesin pencacah rumput ini mudah dalam perakitannya.
10. Portable
: Diinginkan mesin pencacah rumput ini dapat dipindah-pindah.
IV-14
4.1.2.5 Nilai Variasi Nilai variasi ini diambil berdasarkan atas keinginan konsumen dan juga perancang. Nilai angka semakin besar menunjukan kriteria yang diutamakan. Nilai variasi yang dibuat yaitu 1-6. Tabel 4. 2 Nilai Variasi No
Kriteria
Nilai
1
Aman bagi operator
5
2
Aman bagi lingkungan
2
3
Biaya produksi murah
3
4
Komponen yang standar
3
5
Material tahan lama
2
6
Kapasitas mesin
5
7
Mudah dioperasikan
3
8
Feature yang menarik
3
9
Mudah dirakit
2
10
Portable
2
Tabel 4. 3 Matriks keputusan dasar No
Kriteria Evaluasi
Wt
Konsep Varian 1
2
3
4
5
6
1
Aman bagi operator
5
-
S
+
S
S
2
Aman bagi lingkungan
2
-
-
+
S
R
-
3
Biaya produksi murah
3
+
+
+
+
E
-
4
Komponen yang standar
3
S
S
-
-
F
S
5
Material tahan lama
2
S
+
S
S
R
+
6
Kapasitas mesin
5
+
+
-
+
E
S
7
Mudah dioperasikan
3
S
S
-
+
N
S +
8
Feature yang menarik
3
S
+
S
+
S
9
Mudah dirakit
2
+
+
S
-
I
+
10
Portable
2
S
S
S
S
S
S
Total +
3
5
3
2
0
3
Total -
2
1
3
3
0
2
Total S
5
4
4
5
0
5
Total Dengan Bobot
3
13
-1
9
0
2
IV-15
Keterangan : Wt = Bobot nilai maksimum + = Untuk yang memenuhi kriteria dan bernilai +1 -
= Untuk yang lebih butuk dari kriteria dan bernilai -1
S
= Untuk yang mempunyai kemampuan yang sama dan bernilai 0
Dari hasil perhitungan matriks keputusan dapat dilihat varian yang mempunyai bobot nilai yang paling tinggi. Maka dari itu dapat diambil keputusan dalam pemilihan varian yang memenuhi syarat untuk menjalankan fungsi dan sesuai dengan keinginan konsumen yaitu varian ke-2 dengan bobot nilai adalah 13.
Gambar 4. 7 Mesin pencacah rumput yang direncanakan
BAB V PERANCANGAN BENTUK (embodiment design) 5.1 Diagram Alir Perancangan Mulai Karakteristik rumput Perhitungan daya dan putaran motor Perhitungan Puli dan Jumlah Sabuk Penentuan dimensi dan bahan pisau Penentuan dimensi dan bahan poros Pemilihan Bantalan Penentuan bentuk dimensi mesin Penentuan rangka mesin
Tidak
Pemeriksaan Komponen Ya Penetapan dimensi, bahan dan tipe komponen mesin
Selesai Gambar 5. 1 Diagram alir perancangan mesin pencacah rumput
1
V-2
5.2 Klasifikasi Rumput Dalam menentukan daya dan putaran dari mesin pencacah rumput dibutuhkan kekuatan geser dan massa jenis dari bahan baku atau rumput yang akan dicacah agar mendapatkan kapasitas dan spesifikasi mesin pencacah yang sesuai dengan kebutuhan. Maka dari itu rumput tersebut sebelumnya dilakukan pengujian tegangan geser dan massa jenis untuk mendapatkan besarnya tegangan geser dan massa jenis berbagai macam jenis rumput yang akan dicacah. Pengujian dilakukan terhadap berbagai macam jenis rumput yang biasa digunakan untuk pakan ternak domba. Berikut ini spesimen rumput yang akan dilakukan pengujian tegangan geser dan massa jenis:
Gambar 5. 2 Rumput gajah
Gambar 5. 5 Rumput African star grass
Gambar 5. 3 Rumput brachiaria decumber (BD)
Gambar 5. 6 Rumput king grass
Gambar 5. 4 Rumput lapang
Gambar 5. 7 Rumput taiwan
V-3
5.2.1 Pengujian Tegangan Geser Rumput Alat yang digunakan untuk mengukur tegangan geser dari suatu rumput yaitu alat pemotong kertas sederhana yang diujung pisau dinamisnya terdapat suatu timbangan yang dapat diletakan berbagai macam besaran massa. Rumput yang akan diukur tegangan gesernya diletakan pada bidang potong dengan jarak yang ditentukan, kemudian diberi massa pada ujung pisau dinamis tersebut. Maka didapat gaya potong yang kemudian dibagi dengan luas penampang dari rumput yang diuji dan didapatlah tegangan geser dari rumput tersebut.
Gambar 5. 8 Alat pemotong kertas sederhana Karena satuan dari massa yang diberikan pada ujung pisau dinamis tersebut dalam kg, maka variasi beban yang diberikan dikalikan percepatan grafitasi bumi 9.81 m/s2 agar satuan menjadi Newton (N). Mekanisme dari mesin pemotong kertas sederhana ditunjukan oleh gambar 5.9 berikut:
V-4
Pisau dinamis
α Beban Luas penampang
Engsel
yang terpotong (A2)
Pisau statis
Gambar 5. 9 Mekanisme alat pemotong kertas sederhana
Gaya yang terjadi pada alat uji tegangan geser pada saat sebelum terjadinya proses pemotongan ditunjukan pada diagram benda bebas berikut ini:
Fcx W = m.a
A α Fc
Fc
RAx
y
RAy L1 L Gambar 5. 10 Diagram benda bebas sebelum proses pemotongan
Dari gambar 5.10 tersebut didapat persamaan gaya sebagai berikut :
M
z
/ A0
(WxL) ((Fc x cos ) xL2 ) ((Fc x sin ) xL1) 0 x
y
Gaya yang terjadi pada alat uji tegangan geser pada saat terjadinya proses pemotongan ditunjukan pada diagram benda bebas berikut ini:
L2
V-5 A
RAy
Fc
W = m.a
RAx
L1 L Gambar 5. 11 Diagram benda bebas saat proses pemotongan
Dari gambar 5.11 tersebut didapat persamaan gaya sebagai berikut :
M
z
/ A0
(WxL ) ( Fc xL1 ) 0
Fc
WxL L1
Untuk mendapatkan gaya pemotongan maksimum dari rumput yang dilakukan pengujian maka diambil diagram benda bebas dari gambar 5.11, dengan persamaan gaya potong yang didapatkan sebagai berikut:
Fc
WxL L1
Setelah didapatkan besar gaya pemotongan dari rumput yang dilakukan pengujian, kemudian besar gaya potong tersebut dibagi dengan luas penampang rumput yang terpotong agar mendapatkan tegangan geser dari rumput tersebut.
Dimana : FC
Fc A
= Gaya potong (N)
A
= Luas penampang (m2)
τ
= Tegangan geser (N/m2)
Rumput yang dilakukan pengujian tegangan geser ini adalah rumput yang biasa digunakan untuk pakan ternak domba. Berikut ini adalah tegangan geser rata-rata yang didapatkan dari pengujian tegangan geser berbagai macam jenis rumput pakan ternak domba:
V-6
Tabel 5. 1 Pengujian tegangan geser rumput Percobaan Rata-rata
Jenis rumput
1
2
3
4
(N/m2) Rumput gajah
9,303,185
10,047,439
11,628,981
10,466,083
10,361,422
Rumput african star grass
4,651,592
5,233,041
5,814,490
3,924,781
4,905,976
Rumput lapang
10,466,083
10,466,083
9,303,185
9,157,822
9,848,293
Rumput taiwan
9,303,185
6,698,293
6,919,724
9,303,185
8,056,097
Rumput BD
4,651,592
5,233,041
5,861,006
5,233,041
5,244,670
Rumput king grass
9,303,185
6,698,293
6,977,389
6,541,302
Tegangan geser maksimum
7,380,042 10,361,422
Dari pengujian tegangan geser rumput, didapatkan tegangan geser terbesar yaitu rumput gajah, dengan besarnya tegangan geser sebesar 10,361,422 (N/m2).
5.2.2 Pengujian Massa Jenis Rumput Alar untuk mengetahui massa jenis dari suatu rumput yaitu frngan menggunakan timbangan digital dan gelas ukur, cara pengujian yang dilakukan yaitu dengan menimbang massa dari rumput yang diujikan tersebut kemudian dibagi dengan volume dari rumput tersebut.
Gambar 5. 12 Timbangan digital
Gambar 5. 13 Gelas ukur
V-2
Perhitungan untuk mendapatkan massa jenis dari suatu rumput seperti dibawah ini:
Dimana : ρ
m v
= massa jenis (kg/m3)
m
= massa benda (kg)
v
= volume benda (m3)
berikut ini didapat pengujian dari massa jenis berbagai rumput yang biasa digunakan untuk pakan ternak domba:
Tabel 5. 2 Pengujian massa jenis rumput Percobaan Jenis rumput
1
2
Rata4
3
5
rata
(kg/m3) Rumput gajah
840.00
832.00
420.00
695.00
786.67
714.73
Rumput african star grass
317.50
423.33
530.00
583.75
528.46
476.61
Rumput lapang
342.50
402.50
538.33
526.00
565.00
474.87
Rumput taiwan
908.57
835.00
600.00
606.67
550.00
700.05
Rumput BD
522.00
477.50
490.00
560.00
670.00
543.90
Rumput king grass
815.00
875.00
810.00
485.00
788.75
754.75
Massa jenis maksimum
754.75
Dari pengujian massa jenis yang dilakukan terhadap bebagai macam rumput untuk pakan ternak domba didapat massa jenis rumput terbesar yaitu rumput king grass dengan besar massa jenis 754.75 kg/m3.
5.3 Perhitungan Daya dan Putaran Motor Dalam menentukan daya dan putaran motor sebelumnya dapat ditentukan dari kapasitas mesin pencacah yang dibutuhkan yaitu 200 kg/m3, untuk dapat memenuhi kapasitas maksimum dari yang dibutuhkan maka kapasitas yang di butuhkan dikalikan dengan faktor keamanan yaitu 1.5, maka kapasitas dengan
V-3
faktor keamanan yakni 300 kg/m3 . Kemudian ukuran rumput yang diharapkan dapat terpotong sepanjang 10-30 mm, agar dapat memenuhi kebutuhan panjang rumput yang terpotong, diambil panjang minimum rumput yang terpotong yaitu 10 mm. Faktor dari dimensi pisau pun berpengaruh pada kapasitas mesin pencacah rumput tersebut, disini diambil panjang bidang potong pisau 120 mm, dengan jumlah pisau sebanyak 36 buah dalam 12 baris, maka dalam tiap baris terdapat 3 pisau yang ditempatkan saling menyilang pada sudut 900, 2100, 3300 dan 1500, 2700, 300. Jarak sejajar yang diambil antar tiap pisau yaitu 100 mm.
Efisiensi pemotongan dari pisau pencacah dapat diambil dari:
c
L min rumput yg terpotong Jarak antar pisau
Maka efisiensi pemotongan pisau pencacah tersebut yaitu : c
10mm 10.00% 100mm
Agar dapat mengetahui berapa jumlah batang yang terpotong dalam satu pisau, maka panjang pisau dibagi dengan diameter rumput yang terpotong, dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Pisau dinamis
L
Luas
1/2L+rporos Fc
penampang rumput yg terpotong (Ar)
Poros
Pisau statis Dudukan
Gambar 5. 14 Proses pencacahan rumput
pisau statis
V-4
Diameter rumput yang terpotong diambil rata-rata dari diameter rumput yang telah dilakukan pengujian tegangan geser yaitu berdiameter 2 mm, maka jumlah batang yang terpotong dalam 1 pisau yaitu:
nrumput terpotong dlm 1
pisau
panjang bidang potong
120 2
diameter rumput
60 btg / pisau
Jumlah rumput yang terpotong dalam 1 putaran: nrumput terpotong dlm 1
putaran
n rumput terpotong dlm 1
pisau
x n pisau xc
60 x 36 x 10.00%
261 btg / put
Panjang rumput yang terpotong dalam 1 putaran:
Lrumput terpotong dlm1 putaran nrumput terpotong dlm 1 putaran x Lmin rumput yang terpotong 261x10 2610 mm / put
Volume rumput yang terpotong dalam 1 putaran:
Vrumput terpotong dlm 1 putaran Lrumput terpotong dlm 1 putaran x Arumput yg terpotong 2610 x 12 6782 mm 3 / put 6782 x 10 9 m 3 / put
Satuan kapasitas dari mesin pencacah rumput ini dalam kg/jam, maka volume yang didapatkan dari perhitungan sebelumnya dikalikan dengan massa jenis rumput yang telah melalui proses pengujian sebelumnya (Tabel 5.2), massa jenis rumput diambil dari rumput king grass yang memiliki massa jenis terbesar dari rumput lain yakni 754.75 kg/m3.
V-5
Maka massa rumput yang terpotong dalam satu putaran yaitu:
mrumput terpotong dlm1 putaran rumput x Vrumput 754 .75 x 6782 x 10 9
0.0051kg / put
Agar dapat memenuhi kebutuhan dari kapasitas yang dinginkan yaitu 300 kg/jam, maka jumlah putaran yang dibutuhkan oleh poros pencacah yaitu:
n poros
kapasitas yg diinginkan mrumput terpotong dlm 1 putaran
300 60 977 put / menit 0.0051
Setelah didapatkan putaran yang dibutuhkan oleh poros pencacah, selanjutnya melakukan tahap perhitungan untuk mendapatkan daya yang dibutuhkan oleh mesin pencacah rumput ini. Pada saat proses pencacahan rumput, terjadi gaya terdistribusi sepanjang bidang potong pisau, diambil titik pusat gaya potong (Fc) yang memiliki jarak 1/2L+rporos (Gambar 5.14). Luas penampang yang terpotong dalam 1 pisau:
Adlm1 pisau n rumput terpotong dlm 1 pisau x Arumput yg terpotong x c
60 x (1 x 10 3 ) 2 x 10 %
0.19 x 10 4 m 2
Dengan luas penampang yang telah diperoleh dari luas penampang rumput yang terpotong dalam 1 pisau, maka dari luas penampang tersebut dapat diperoleh gaya pemotongan (FC) yang berdasarkan tegangan geser rumput yang terpotong. Besar tegangan geser rumput diperoleh pada pengujian yang dilakukan sebelumnya terhadap beberapa jenis rumput. Besar tegangan geser yang diambil
V-6
yaitu 10361421.97 N/m2 yang diambil dari rumput gajah yang memiliki tegangan geser terbesar dari rumput lain (Tabel 4.1).
Gaya pemotongan dalam 1 pisau:
FC Adlm1 pisau x rumput 0.19 x 10 4 x 10361421.9 7
195.21 N
Jarak dari titik pusat ke gaya FC yaitu ½ dari panjang pisau dan ditambahkan jari-jari dari diameter poros, dengan mengasumsikan jari-jari poros maka didapatkan jarak FC ke titik pusat yaitu 0.112 m. Torsi dalam 1 pisau: T Fc x L
195.21x 0.112 22 Nm
Kecepatan sudut:
2n 60 2 x x 997 60
102.23 rad / s
Daya dalam 1 pisau:
P1 pisau T x 22x 102.23 2235Watt
Maka total daya yang dibutuhkan untuk proses pencacahan mesin pencacah rumput tersebut yaitu:
Ptotal
P
1 pisau
x n pisau
n pisau yg memotong
V-7
2235 x 36 6
13438Watt 13 kW
5.4 Perhitungan Puli dan Jumlah Sabuk Dalam perhitungan sebelumya didapatkan data daya dan putaran motor yang digunakan dalam proses pencacahan untuk memenuhi kapasitas mesin pencacah yaitu dengan daya 13 kW dan putaran poros pencacah 977 put/menit, motor diesel yang digunakan yaitu standar yang sering digunakan dipasaran dengan standar putaran motor 1500 put/min. Daya motor rencana (Pd): Pd Fc xP
1.1x13.43 14.78 15kW
Dengan daya motor rencana dan putaran motor yang didapatkan, maka penampang sabuk yang digunakan yaitu penampang sabuk tipe B (Gambar 2.23). Perbandingan reduksi putaran (i):
i
n1 n2 1500 1.54 977
Melihat penampang sabuk yang digunakan yaitu penampang sabuk tipe B, maka diameter puli kecil (dp) yang digunakan yaitu 125 mm (Tabel 2.1). Diameter puli besar (Dp):
D p d p xi 125x1.54 192mm
Kecepatan linier sabuk (v): v
xd p xn1 60 x1000
x125x1500 60 x1000
V-8
9.81m / s 30 m / s baik
Dengan melihat tabel 2.2, maka kapasitas daya yang ditransmiskan pada penampang sabuk tipe B untuk satu sabuk (Po), yaitu:
4.12 3.75 0.53 0.46 Po 2 2 4.43kW
Jarak sumbu poros rencana (Cd) awal yang direncanakan yaitu 250 mm, maka didapatkan panjang keliling sabuk rencana (Ld), yaitu:
Ld 2C
2
d
2 x250
p
2
Dp
1 D p d p 2 4C
x125 192
1 2 x192 125 4 x250
1002mm
Dari panjang keliling sabuk rencana (Ld) yang didapat kemudian disesuaikan dengan panjang keliling sabuk standar yang terdapat dipasaran (Tabel 2.4), maka panjang keliling sabuk (L) yang mendekati yaitu 1016 mm.
(b):
b 2 L 3.14 D p d p 2 x1016 3.14 x192 125
1037mm
Maka, jarak sumbu poros (C), yaitu:
b b 2 8D p d p
2
C
8
V-9
1037 10372 8192 125 8
2
257mm
Sudut kontak puli kecil (θ): 180 0 1800
57 D p d p C
57 x192 125 257
1650
Pada tabel 2.3, didapat faktor koreksi (Kθ) dari sabuk tersebut yaitu 0.96. maka jumlah sabuk (N) yang digunakan yaitu:
N
Pd Po K 15 3.53 3buah 4.43x0.96
5.4 Penentuan Bahan Dan Dimensi Pisau Pada tahapan ini, dalam menentukan bahan dan dimensi pisau digunakan bantuan dari Software SolidWork. Data yang digunakan sebagai pertimbangan penentuan bahan dan dimensi dari pisau tersebut yaitu,
No.
Jenis gaya
1
Beban pisau dinamis
2
Gaya pemotongan
Besar gaya
Keterangan
0.81 N
Warna kuning
195.21 N
Warna merah
dan digunakan material AISI 1010 yang memiliki kekuatan luluh sebesar 180 Mpa.
V-10
Gambar 5. 15 Pisau dinamis dengan gaya dan tumpuan
Gambar 5. 16 Tegangan yang terjadi pada pisau dinamis
Dalam gambar 5.16 tersebut didapatkan tegangan maksimum yang terjadi pada pisau dinamis tersebut yaitu sebesar 63,37 Mpa.
V-11
Gambar 5. 17 Deformasi yang terjadi pada pisau dinamis
Dalam gambar 5.17 tersebut didapatkan deformasi maksimum yang terjadi pada pisau dinamis tersebut yaitu sebesar 0.125523 mm.
Gambar 5. 18 Faktor keamanan dari pisau dinamis Dalam gambar 5.18 tersebut didapatkan faktor keamanan yang dimiliki oleh pisau dinamis tersebut yaitu sebesar 2.84027.
V-12
5.5 Penentuan Dimensi dan Bahan Poros Sebelum menentukan dimensi dan bahan poros, dilakukan perhitungan gaya yang terjadi pada poros akibat gaya yang diakibatkan daya motor terhadap puli besar. Puli besar F1y
F2y
Fpulix
F2x
F1x
γ = 7.50
γ = 7.50 Fpuliy + (mpulixa)
F2
F1
Gambar 5. 19 Gaya yang terjadi pada puli besar
F1 dinyatakan dengan dengan bagian sabuk dengan sisi tarik dan F2 dinyatakan dengan sisi kendor. Maka dapat digunakan persamaan dari gaya tangensial efektif yang berkerja sepanjang lingkaran jarak bagi puli.
F1 F2 Maka:
F2
2T d ( 1)
Torsi yang diambil yaitu torsi dari total gaya pemotongan terhadap pisau pencacah dengan jarak dari titik pusat poros terhadap titik tengah bidang potong dari pisau pencacah.
V-13
Dari persamaan tersebut diatas didapatkan
F2
2 x131.44 x103 125 x 0.3 x 7.5 1
F2 247 .77 N
Untuk mendapatkan besar gaya F1, digunakan persamaan sebagai berikut: T ( F1 F2 )
d 2
Maka: F1 F2
2T d
Dari persamaan tersebut diatas didapatkan
2 x 131 .44 x 10 3 F1 247 .77 125 F1 2350 .81 N
Gaya puli pada sumbu x
Fpuli F1 sin F2 sin x
2350 .81x sin 7.5 247 .77 x sin 7.5 Fpuli 274.5 N x
Gaya puli pada sumbu y
Fpuli F1 cos F2 cos y
2350 .81x cos 7.5 247 .77 x cos 7.5 Fpuli 2085.04 N y
Dari beberapa besaran gaya yang telah didapatkan, besaran gaya tersebut dapat dijadikan data dalam melakukan analisa pada poros pencacah.
V-14
Material yang digunakan dalam poros pencacah ini yaitu AISI 1020 yang memiliki kekuatan luluh sebesar 351,57 Mpa No.
Jenis gaya
1
Beban poros
2
Beban pisau dinamis (Ass)
3
Besar gaya
Keterangan
65.727 N
Warna kuning
61.8 N
Warna orange
Beban puli
137.27 N
Warna merah
4
Gaya Pemotongan
1173.6 N
Warna ungu
5
Gaya puli sumbu x
247.5 N
Warna biru muda
6
Gaya puli Sumbu y
2085.04 N
Warna hitam
7
Torsi pemotongan
131.4 Nm
Warna biru tua
8
Torsi daya motor
131.4 Nm
Warna biru tua
Gambar 5. 20 Poros pencacah dengan gaya dan tumpuan
Gambar 5. 21 Gaya yang terjadi pada poros pencacah
V-15
Dalam gambar 5.21 tersebut didapatkan tegangan maksimum yang terjadi pada pisau dinamis tersebut yaitu sebesar 136.27 Mpa.
Gambar 5. 22 Deformasi yang terjadi pada poros pencacah
Dalam gambar 5.22 tersebut didapatkan deformasi maksimum yang terjadi pada pisau dinamis tersebut yaitu sebesar 0.112782 mm.
Gambar 5. 23 Faktor keamanan dari poros pencacah
V-16
Dalam gambar 5.18 tersebut didapatkan faktor keamanan yang dimiliki oleh pisau dinamis tersebut yaitu sebesar 2.57981.
Perhitungan
terhadap
poros
pencacah
dilakukan
juga
menggunakan cara manual (lampiran), dan hasil dari perhitungan
dengan yang
didapatkan tidak terlalu jauh, maka dapat dikatakan bahwa penggunaan software SolidWork tersebut dinyatakan valid. 5.6 Pemilihan Bantalan Dalam pemilihan bantalan ini, bentalan menerima beban radial Fr (kg) dan tidak menerima bebab aksial Fa (kg). Maka beban ekivalen dinamis P (kg) adalah sebagai berikut.
Pr XVFr YFa Dalam perhitungan sebelumnya (lampiran), beban atau gaya yang diterima oleh bantalan dalam bentuk Newton (N), maka gaya tersebut dibagi dengan percepatan grafitasi bumi yang sebesat 9.81 kg/m2 agar didapat satuan kilogram (kg). Data dalam pemilihan bantalan dapat dapat digunakan data-data pada gambar 2.27, tabel 2.5 dan tabel 2.6. maka beban ekivalen dinamis P (kg) adalah sebagai berikut: Pr 0.56 x1.2 x 203 .70
136.88 kg
Faktor kecepatan (fn) untuk bantalan bola dapat digunakan persamaan sebagai berikut, 1
33 .3 3 fn n
V-17
Maka: 1
33 .3 3 fn 1500 0.130
Faktor umur (fh) dapat digunakan persamaan sebagai berikut, fh fn
C P
Maka: f h 0.130
C P
fh
Umur nominal (Lh) digunakan persamaan berikut, Lh 500 f h3
Maka: Lh 500 f h3 Lh
Dengan perhitungan yang didapatkan, maka dapat dinyatakan keandalan umur dari bantalan tersebut yaitu: Ln a1.a2 .a3 .Lh Ln a1.a2 .a3 .Lh Ln
V-18
5.7 Penentuan Bentuk Dimensi Mesin Bentuk dan dimensi dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak terdapat pada gambar dibawah ini,
Gambar 5. 24 Bentuk dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak domba
Material yang digunakan pada casing tersebut yaitu AISI 1010 yang memiliki kekuatan luluh sebesar 180 Mpa, dan menggunakan plat dengan ketebalan 2 mm. Analisa yang dilakukan pada casing tertera pada gambar dibawah ini,
Gambar 5. 25 Casing atas dengan tumpuan dan gaya
Pada casing atas ini gaya yang diterima oleh komponen tersebut yaitu dari berat komponen itu sendiri dan dipengaruhi oleh percepatan gravitasi bumi yang sebesar 9.81 N/m2. Maka tegangan dan deformasi yang terjadi pada casing atas mesin pencacah rumput sisa pakan ternak tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
V-19
Gambar 5. 26 Tegangan, deformasi dan faktor keamanan pada casing atas
Tegangan yang terjadi pada casing atas yakni sebesar 1.23917 Mpa, dan deformasi yang terjadi sebesar 0.0508896 mm, dan faktor keamanan yang dimiliki oleh casing atas yaitu sebesar 145.259.
5.8 Penentuan Rangka Mesin bentuk dari rangka mesin dapat dilihat pada gambar 5.27, pada gambar tersebut juga dapat dilihat beberapa gaya yang diterima oleh rangka tersebut, dan beberapa tumpuan yang terdapat pada rangka mesin tersebut. Bahan material yang gunakan pada rangka mesin pencacah rumput sisa pakan ternak secara keseluruhan menggunakan material AISI 1010 yang memiliki kekuatan luluh sebesar 180 Mpa. Berikut data yang digunakan dalam menganalisa kekuatan dari rangka mesin pencacah rumput ini.
V-20
No.
Jenis gaya
Besar gaya
Keterangan
1
Gaya bantalan A
886.05 N
Warna merah
2
Gaya bantalan B
1998.3 N
Warna merah
3
Gaya dari pisau statis
1173.6 N
Warna kuning
4
Beban Casing atas
190.91 N
Warna biru
5
Beban Casing bawah
117.93 N
Warna orange
6
Beban rangka mesin
24056 N
Warna kuning
Gambar 5. 27 rangka mesin pencacah rumput dengan gaya dan tumpuan
Gambar 5. 28 Gaya yang terjadi pada rangka mesin pencacah rumput
V-21
Pada gambar diatas didapatkan tegangan maksimum yang terjadi pada rangka mesin pencacah rumput sisa pakan ternak yaitu sebesar 99.04 Mpa.
Gambar 5. 29 Deformasi yang terjadi pada rangka mesin pencacah rumput
Dalam gambar 5.29 tersebut didapatkan deformasi maksimum yang terjadi pada pisau dinamis tersebut yaitu sebesar 0.0793105 mm.
Gambar 5. 30 Faktor keamanan dari rangka mesin pencacah rumput
Dalam gambar 5.18 tersebut didapatkan faktor keamanan yang dimiliki oleh pisau dinamis tersebut yaitu sebesar 2.84027.
V-22
Dari beberapa perhitungan dan penentuan yang dilakukan sebelumnya, maka didapatkan bentuk akhir keseluruhan dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak tedapat pada gambar dibawah ini.
Gambar 5. 31 Hasil akhir mesin pencacah rumput sisa pakan ternak
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan Dari perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Tahapan perancangan menggunakan salah satu metoda perancangan G. Pahl and w. Beitz. 2. Dari metode perancangan yang digunakan didapatkan jumlah total 6 buah varian dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak. Dengan metode perancangan yang digunakan, terpilih varian ke-2 sebagai layout awal mesin pencacah rumput sisa pakan ternak. 3. Didapatkan spesifikasi dari hasil perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak sebagai berikut: a) memiliki kapasitas 300 kg/jam. b) Menggunakan motor diesel dengan besar daya sebesar 13 kW. c) Didapatkan bentuk, dimensi dan material dari mesin pencacah rumput sisa pakan ternak.
6.1 Saran Agar dapat lebih menyempurnakan dalam perancangan mesin pencacah rumput sisa pakan ternak, maka dapat disarankan beberapa hal sebagai berikut: 1. Dibutuhkan optimasi desain terhadap proses pencacahan pada mesin pencacah rumput sisa pakan ternak, agar dapat menghasilkan hasil pencacahan rumput yang sesuai dengan kebutuhan. 2. Perlu ditinjau ulang terhadap komponen saringan pada mesin pencacah rumput sisa pakan ternak, karena didapatkan beberapa informasi bahwa penerapan komponen dalam mesin pencacah rumput sisa pakan ternak kurang optimal. 3. Perlunya dilakukan penentuan dan perhitungan ulang terhadap daya motor, agar dapat lebih menghemat energi yang dibutuhkan.
1
DAFTAR PUSTAKA [1] optimalisasi pengolahan sampah organik rumahtangga dengan mesin hm-43035-ve sebagai pengolah awal (http://www.itn.ac.id/images/berita/spektra/spectra%2013-
vii%20januari%202009.pdfvii%20januari%202009.pdf.,
diakses
14
September 2012) [2] Harianto (2007). Pengaruh Ukuran Partikel Terhadap Produksi Biogas Anaerobic Digestion. Tugas Akhir. Jurusan Fisika Institut Teknologi Sepuluh Nopember: Surabaya. [3] G. Niemann, Elemen mesin, Jilid 1 dan Jilid 2, Erlangga, Jakarta, 1999 [4] Harsokoesoemo
Darmawan,
H.,
Pengantar
Perancangan
Teknik
(Perancangan Produk), Edisi kedua, Penerbit ITB. [5] "Friendly fuel trains". (Oct. 30, 2005). New Straits Times, p. F17 (http://id.wikipedia.org/wiki/Biogas, diakses 10 September 2013). [6] (http://www.kampoengternak.or.id/teknologi/324-pakan-ternak-darihijauan.html, diakses 6 September 2013). [7] (Unit Pengelolaan Sampah konsep BIOMETHAGREEN Cibangkong Lor RT 10/11 Kota Bandung) [8] Sularso dan Suga, Kiyokatsu, Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin, Cetakan VII, PT. Pradya Paramita, Jakarta, 1992. [9] (http://www.aggdesigns.com/, diakses 18 September 2013). [10] (http://mesinpercetakanchabelita.files.wordpress.com/ diakses 18 September 2013)
DAFTAR LAMPIRAN
I. ANALISA PADA KOMPONEN MESIN PENCACAH RUMPUT SISA PAKAN TERNAK 1. dudukan pisau dinamis (pipa) A. Model
Model name: Pipa Dia. 1in Current Configuration: Default
Solid Bodies
B. Jenis material Model Reference
Properties Name:
Model type: Default failure
rolled bar
1(Split
Linear Elastic Isotropic
Line1)(Pip
Unknown
a Dia. 1in)
1.8e+008 N/m^2
Tensile strength:
3.25e+008 N/m^2
Elastic modulus:
2e+011 N/m^2
Poisson's ratio: Mass density: Shear modulus: Thermal expansion coefficient:
ents
AISI 1010 Steel, hot SolidBody
criterion: Yield strength:
Compon
0.29 7870 kg/m^3 8e+010 N/m^2 1.2e-005 /Kelvin
C. Gaya Load name
Load Image
Load Details Reference:
Top Plane
Values:
0 0 -9.81
Gravity-1
Units:
Entities: Type:
Beban Pisau
Values:
Dinamis (Ass1)
SI
1 face(s) Apply force ---, ---, 46.42 N
Entities: 1 face(s) Type: Apply force
Gaya
Values: ---,
Pemotongan
---,
-
1173.6 N Entities: 2 face(s) Type: Apply torque
Torsi
Value: 157.73 N-m
Pemotongan
D. Tegangan Name
Type
Min
Max
Stress1
VON: von Mises Stress
35629.8 N/m^2
8.77638e+007 N/m^2
Node: 10318
Node: 38
Pipa Dia. 1in-Study 1-Stress-Stress1
E. Deformasi Name
Type
Displacement1
URES: Displacement
Resultant
Min
Max
0 mm
0.0237415 mm
Node: 5
Node: 1738
Pipa Dia. 1in-Study 1-Displacement-Displacement1
F. Faktor Keamanan Name
Type
Min
Max
Factor of Safety1
Automatic
2.05096
5051.95
Node: 38
Node: 10318
Pipa Dia. 1in-Study 1-Factor of Safety-Factor of Safety1
2. Pisau dinamis (assembly) A. Model
Model name: Pisau dinamis (Ass1) Current Configuration: Default
Solid Bodies
B. Material: Model Reference
Properties Name: Model type: Default failure
Alloy Steel (SS)
SolidBody
Unknown
M6x20-4), SolidBody
7.23826e+008 N/m^2 M6x20-5)
Elastic modulus:
2.1e+011 N/m^2
Mass density:
1(Cut-
6.20422e+008 N/m^2 Revolve5)(Baut
Tensile strength:
Poisson's ratio:
1(Cut-
Linear Elastic Isotropic Revolve5)(Baut
criterion: Yield strength:
Components
0.28 7700 kg/m^3
Shear modulus:
7.9e+010 N/m^2
Thermal expansion
1.3e-005 /Kelvin
coefficient: Name:
AISI 1010 Steel, hot SolidBody rolled bar
Model type: Default failure criterion:
1(Cut-
Extrude2)(Dudukan
Linear Elastic Isotropicpisau dinamis-1), Unknown
SolidBody
1(Cut-
Extrude2)(Dudukan
1.8e+008 N/m^2
pisau dinamis-2),
Tensile strength:
3.25e+008 N/m^2
SolidBody
Elastic modulus:
2e+011 N/m^2
Revolve1)(Mur M6-
0.29
4),
7870 kg/m^3
SolidBody
8e+010 N/m^2
Revolve1)(Mur M6-
1.2e-005 /Kelvin
5),
Yield strength:
Poisson's ratio: Mass density: Shear modulus: Thermal expansion
SolidBody
coefficient:
1(Cut-
1(Cut-
1(Cut-
Extrude1)(Pisau dinamis-1)
C. Gaya Load name
Load Image
Load Details Reference:
Top Plane
Values:
0 0 -9.81
Gravity-1
Units:
Entities: Reference:
Gaya
Type:
Pemotongan
Values:
SI
1 edge(s) Edge< 1 > Apply force ---, ---, 195.21 N
D. Tegangan Name
Type
Min
Max
Stress1
VON: von Mises Stress
2188.41 N/m^2
4.7142e+008 N/m^2
Node: 5832
Node: 3902
Name
Type
Min
Max
Pisau dinamis (Ass1)-Study 1-Stress-Stress1
E. Deformasi Name
Type
Displacement1
URES: Displacement
Resultant
Min
Max
0 mm
0.159248 mm
Node: 7800
Node: 14240
Pisau dinamis (Ass1)-Study 1-Displacement-Displacement1
F. Faktor Keamanan Name
Type
Min
Max
Factor of Safety1
Automatic
1.31607
283503
Node: 3902
Node: 5832
Name
Type
Min
Pisau dinamis (Ass1)-Study 1-Factor of Safety-Factor of Safety1
Max
3. Pisau statis (assembly) A. Model
Model name: Pisau Statis (Ass1) Current Configuration: Default
Solid Bodies
B. Gaya Load name
Load Image
Load Details
Gravity-1
Reference:
Top Plane
Values:
0 0 -9.81
Units:
Entities: Reference:
Force-1
Type: Values:
SI
6 edge(s) Edge< 1 > Apply force ---, ---, -195.21 N
C. Tegangan Name
Type
Stress1
VON: Stress
von
Mises
Min
Max
68.9578 N/m^2
7.01093e+007 N/m^2
Node: 112772
Node: 85554
Name
Type
Min
Max
Pisau Statis (Ass1)-Study 1-Stress-Stress1
D. Deformasi Name
Type
Displacement1
URES:
Resultant
Displacement
Min
Max
2.99591e-008
0.219295 mm
mm
Node: 107844
Node: 88506
Pisau Statis (Ass1)-Study 1-Displacement-Displacement1
E. Faktor keamanan Name
Type
Min
Max
Factor of Safety1
Automatic
2.56742
2.61029e+006
Node: 85554
Node: 112772
Name
Type
Min
Max
Pisau Statis (Ass1)-Study 1-Factor of Safety-Factor of Safety1
II. ANALISA POROS PENCACAH MESIN PENCACAH RUMPUT
Torsi mpuli
131.44 Nm 13.79
kg
RAy + RBy RAx + RBx
Fpulix
274.50
N
Fpuliy
2,085.04
N
mpisau
0.01
kg
mpisau (tot)
6.29
kg
Fpisau
1.92
N
Fpisau (tot)
1,173.60
N
RAx
38.24
N
RAy
(865.21)
N
RBx
(312.74)
N
RBy
1,973.67
N
1,108.46 (274.50)
100.00 50.00 10 20 30 36 40 141 242 343 444 545 646 130 120 110 95 76 57 38 19 (50.00) (100.00) (150.00) (200.00) (250.00) (300.00)
2,500.00 2,000.00 1,500.00 1,000.00 500.00 10 20 30 36 40 141 242 343 444 545 646 130 120 110 95 76 57 38 19 (500.00) (1,000.00) (1,500.00)
10 20 30 36 40 141 242 343 444 545 646 130 120 110 95 76 57 38 19 (50,000.00)
(100,000.00)
(150,000.00)
(200,000.00)
(250,000.00)
10 20 30 36 40 141 242 343 444 545 646 130 120 110 95 76 57 38 19 (5,000.00) (10,000.00) (15,000.00) (20,000.00) (25,000.00) (30,000.00)
