PERANCANGAN MESIN HAMMER MILL PENGHANCUR BONGKOL JAGUNG DENGAN KAPASITAS 100KG/JAM SEBAGAI PAKAN TERNAK PROYEK AKHIR

PERANCANGAN MESIN HAMMER MILL PENGHANCUR BONGKOL JAGUNG DENGAN KAPASITAS 100KG/JAM SEBAGAI PAKAN TERNAK PROYEK AKHIR Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai Derajat Ahli Madya

Disusun Oleh : Rifki Zulkarnain 2011 - 55 - 046

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS 2014

PERANCANGAN MESIN HAMMER MILL PENGHANCUR BONGKOL JAGUNG DENGAN KAPASITAS 100KG/JAM SEBAGAI PAKAN TERNAK PROYEK AKHIR Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai Derajat Ahli Madya

Disusun Oleh : Rifki Zulkarnain 2011 - 55 - 046

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS 2014

i

LEMBAR PERSETUJUAN

Judul Proyek Akhir

: Perancangan

Mesin

Hammer

Mill

Penghancur

Bongkol Jagung dengan Kapasitas 100kg/jam sebagai Pakan Ternak Nama

: Rifki Zulkarnain

NIM

: 2011-55-046

Konsentrasi

: Produksi

Telah layak mengikuti ujian Proyek Akhir pada Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus.

Kudus, Pembimbing Utama

Pembimbing Pembantu

Sugeng Slamet, S.T., M.T.

Taufiq Hidayat, S.T., M.T.

ii

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Proyek Akhir

: Perancangan Mesin Hammer Mill Penghancur Bongkol Jagung dengan Kapasitas 100kg/jam sebagai Pakan Ternak

Nama

: Rifki Zulkarnain

NIM

: 2011 - 55 - 046

Konsentrasi

: Produksi

Telah diujikan pada ujian Proyek Akhir Ahli Madya pada tanggal 22 Juli 2014 dan dinyatakan LULUS pada Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus.

Kudus,............................2014 Ketua Penguji

Anggota Penguji I

Anggota Penguji II

Qomaruddin, S.T., M.T. A Zidni H, S.T., M.Eng. Sugeng Slamet, S.T., M.T.

iii

PERSEMBAHAN

Puji syukur kehadirat Allah SWT, serta shalawat dan salam kita haturkan pada junjungan nabi besar Muhammad SAW atas tersusunnya laporan ini, hasil karya ini saya persembahkan kepada: 1. Allah SWT beserta Rasul-Nya yang telah memberikan segala petunjuknya. 2. Keluarga yang telah memberikan do’a restu dan dukungannya dalam mencapai cita-cita. 3. Seluruh dosen dan laboran yang telah mendidik dan membimbing penulis dalam menuntut ilmu. 4. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011. 5. Kakak-kakak tingkat Teknik Mesin angkatan 2010, 2009 dan 2007 6. Almamater UMK.

iv

MOTTO 1. Satu-satunya sumber pengetahuan adalah pengalaman. 2. Agama tanpa ilmu adalah buta. Ilmu tanpa agama adalah lumpuh. 3. In the middle of difficulty lies opportunity. 4. Tuhan tidak menurunkan takdir begitu saja. Tuhan memberikan takdir sesuai dengan apa yang kita lakukan. Jika kita maju dan berusaha, maka Tuhan akan memberikan takdir kesuksesan. Jika kita lengah dan malas, maka Tuhan akan memberikan takdir kegagalan. 5. “Barang siapa menghendaki kebahagiaan dunia maka haruslah dengan ilmu pengetahuan dan barang siapa menghendaki kebahagiaan akhirat maka haruslah dengan ilmu pengetahuan dan barang siapa menghendaki keduanya maka haruslah dengan ilmu pengetahuan.” (Hadist Nabi Muhammad SAW).

v

KATA PENGANTAR Segala puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat, hidayah serta inayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan pembuatan Proyek Akhir dan dapat menyelesaikan laporan dengan judul “Perancangan Mesin Hammer Mill Penghancur Bongkol Jagung dengan Kapasitas 100kg/jam sebagai Pakan Ternak” dengan lancar. Dimana laporan Proyek Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan mahasiswa Teknik Mesin Diploma III. Penulis juga sangat berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dari awal hingga selesainya penyusunan laporan ini, untuk itu pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. Bapak Rochmad Winarso, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. 2. Bapak Taufiq Hidayat, S.T., M.T., selaku Kaprogdi Teknik Mesin DIII Universitas Muria Kudus. 3. Bapak Sugeng Slamet, S.T., M.T., selaku pembimbing Utama Proyek Akhir. 4. Bapak Taufiq Hidayat, S.T., M.T., selaku pembimbing Pembantu Proyek Akhir. 5. Keluarga yang telah memberikan semangat dan motivasi. 6. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011. 7. Kakak-kakak tingkat Teknik Mesin angkatan 2010, 2009 dan 2007.

vi

Penulis sangat mengharapkan saran dan kritik, yang bersifat membangun. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca.

Kudus,…………………2014

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.....................................................................................

i

HALAMAN PERSETUJUAN......................................................................

ii

HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................

iii

PERSEMBAHAN .........................................................................................

iv

MOTTO ........................................................................................................

v

KATA PENGANTAR ..................................................................................

vi

DAFTAR ISI.................................................................................................

viii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................

xi

DAFTAR TABEL.........................................................................................

xiii

ABSTRAK ....................................................................................................

iv

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................................................

1

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

2

1.3 Batasan Masalah......................................................................................

2

1.4 Tujuan Proyek Akhir...............................................................................

2

1.5 Sistematika Penulisan .............................................................................

2

1.5 Rencana Desain dan Mekanisme Kerja...................................................

4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mengenai Bongkol Jagung .....................................................................

6

2.2 Mesin Hammer Mill yang Sudah Ada....................................................

10

2.3 Gaya, Daya dan Berat .............................................................................

13

2.3.1 Gaya ..............................................................................................

13

viii

2.3.2 Daya ..............................................................................................

15

2.3.3 Berat ..............................................................................................

16

2.4 Komponen pada Mesin ...........................................................................

16

2.4.1 Pulley ............................................................................................

16

2.4.2 Sabuk transmisi .............................................................................

19

2.4.3 Poros .............................................................................................

24

2.4.4 Bantalan atau bearing ...................................................................

26

2.4.5 Pasak .............................................................................................

29

2.4.6 Hammer.........................................................................................

30

2.4.7 Motor penggerak ...........................................................................

34

2.4.8 Rangka ..........................................................................................

37

BAB III PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN 3.1 Alur Perencanaan dan Perhitungan ........................................................

39

3.2 Desain Hammer......................................................................................

40

3.3 Perhitungan Putaran Rpm Total Hammer ..............................................

40

3.3.1 Perhitungan massa jenis bongkol jagung .....................................

40

3.3.2 Perhitungan volume total bongkol jagung yang tergerus oleh hammer dinamis I dan L dan hammer statis..................................

42

3.3.3 Perhitungan massa bongkol jagung ...............................................

44

3.3.4 Perhitungan putaran dan waktu untuk anggapan 1 putaran bongkol jagung langsung hancur...................................................

45

3.3.5 Perhitungan putaran rpm dengan asumsi atau anggapan beberapa putaran baru bisa hancur menjadi partikel-partikel kurang dari sama dengan 1mm .........................................................................

46

3.3.6 Perhitungan putaran rpm totalnya ..................................................

48

ix

3.4 Perhitungan Transmisi Putaran ...............................................................

49

3.5 Perhitungan Pulley dan V-Belt ................................................................

49

3.5.1 Perhitungan pulley ........................................................................

49

3.5.2 Perhitungan sabuk v-belt ..............................................................

50

3.6 Perhitungan Poros ...................................................................................

51

3.6.1 Perhitungan daya transmisi tanpa beban (Pt) ...............................

51

3.6.2 Perhitungan

daya

dengan

beban

yaitu

daya

untuk

menghancurkan bongkol jagung hingga menjadi partikel kurang dari sama dengan 1mm (Ph)..............................................

54

3.6.3 Perhitungan daya total tanpa beban (P) .......................................

56

3.6.4 Perhitungan tarikan masing-masing v-belt ...................................

56

3.6.5 Perhitungan poros .........................................................................

58

3.7 Perhitungan Bantalan ..............................................................................

61

3.8 Perhitungan Pasak ...................................................................................

63

3.9 Perhitungan Rangka pada Mesin.............................................................

64

3.9.1 Perhitungan rangka poros (bagian atas) ........................................

64

3.9.2 Perhitungan rangka motor penggerak (bagian bawah) ................

76

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan .............................................................................................

80

4.2 Saran........................................................................................................

80

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................

82

LAMPIRAN

83

............................................................................................

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Mesin hammer mill ...................................................................

4

Gambar 2.1 Tanaman jagung ........................................................................

7

Gambar 2.2 Bongkol jagung kering ..............................................................

9

Gambar 2.3 Mesin hammer mill penepung ...................................................

11

Gambar 2.4 Mesin penghancur (hammer mill) .............................................

12

Gambar 2.5 Mesin penepung dengan sistem hammer mill ...........................

13

Gambar 2.6 Penampang pulley .....................................................................

17

Gambar 2.7 Dimensi pulley ..........................................................................

19

Gambar 2.8 Bagian-bagian sabuk V .............................................................

21

Gambar 2.9 Ukuran sabuk - V tipe standar ..................................................

21

Gambar 2.10 Diagram pemilihan sabuk........................................................

24

Gambar 2.11 Jenis bantalan gelinding ..........................................................

27

Gambar 2.12 Penampang pasak ....................................................................

29

Gambar 2.13 Hammer dinamis jenis I dan L ................................................

31

Gambar 2.14 Hammer statis..........................................................................

31

Gambar 2.15 Motor bakar .............................................................................

35

Gambar 2.16 Motor listrik 3 phase ...............................................................

36

Gambar 3.1 Flow chart perencanaan dan perhitungan .................................

39

Gambar 3.2 Hammer dinamis dan hammer statis .........................................

40

Gambar 3.3 Hammer dinamis I dan L...........................................................

42

Gambar 3.4 Detail ukuran hammer dinamis I...............................................

42

Gambar 3.5 Detail ukuran hammer dinamis L..............................................

43

xi

Gambar 3.6 Detail ukuran hammer statis......................................................

44

Gambar 3.7 Ukuran sket saluran masuk dan bongkol...................................

46

Gambar 3.8 Sket penampang diameter bongkol jagung ...............................

47

Gambar 3.9 Sket penampang memanjang bongkol jagung...........................

48

Gambar 3.10 Jarak sumbu poros dengan hammer dinamis I dan L ..............

54

Gambar 3.11 Posisi hammer dinamis, pulley, Ra (bearing A) dan Rb (bearing B)...............................................................................

58

Gambar 3.12 SFD dan BMD pada poros hammer dinamis ..........................

60

Gambar 3.13 Hooper pada mesin..................................................................

65

Gambar 3.14 Saluran hooper ........................................................................

67

Gambar 3.15 Body hammer...........................................................................

68

Gambar 3.16 Saluran keluar..........................................................................

70

Gambar 3.17 Pembebanan pada rangka bagian atas .....................................

72

Gambar 3.18 Besi profil U pada rangka atas ................................................

73

Gambar 3.19 Pembebanan pada rangka bagian bawah.................................

76

Gambar 3.20 Besi profil U pada rangka bawah ............................................

77

xii

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Ukuran pulley................................................................................

19

Tabel 2.2 Perbandingan putaran, massa dan waktu ......................................

34

Tabel 3.1 Percobaan massa serbuk bongkol jagung......................................

41

Tabel 3.2 Perbandingan massa, putaran dan waktu ......................................

45

xiii

Perancangan Mesin Hammer Mill Penghancur Bongkol Jagung dengan Kapasitas 100kg/jam sebagai Pakan Ternak Penyusun : Rifki Zulkarnain Pembimbing Utama : Sugeng Slamet, S.T., M.T. Pembimbing Pembantu : Taufiq Hidayat, S.T., M.T. ABSTRAK Bongkol jagung merupakan salah satu limbah dari tanaman jagung yang tidak memiliki nilai ekonomi di Indonesia. Kandungan nutrisi bongkol jagung berdasarkan analisis di Laboratorium Ilmu Makanan Ternak meliputi kadar air, bahan kering, protein kasar dan serat kasar berturut-turut sebagai berikut 29,54; 70,45; 2,67 dan 46,52% dalam 100% bahan kering. Bongkol jagung sangat potensial untuk dapat dikembangkan sebagai pakan ruminansia. Namun untuk pengolahannya dibutuhkan suatu mesin yang bisa menghancurkan bongkol jagung kering ini hingga menjadi partikel kecil berukuran 1mm atau krang dari 1mm untuk pakan ternak atau bahan campuran pakan ternak. Untuk itu, dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, perlu diciptakan inovasi untuk meningkatkan nilai ekonomis dan pemanfaatannya sebagai pakan ternak. “Perancangan Mesin Hammer Mill dengan Kapasitas 100kg/jam sebagai Pakan Ternak” dimaksudkan untuk membantu para peternak, agar bisa memanfaatkan limbah bongkol jagung kering untuk pakan ternak. Setelah dilakukan perancangan mesin hammer mill ini, diperoleh dimensi dan ukuran mesin yang sesuai dengan standar yang ada, seperti daya motor penggerak yang digunakan, diameter poros yang digunakan, ukuran pulley dan jenis sabuk yang digunakan, serta komponen-komponen mesin lainnya. Sehingga akan dihasilkan mesin hammer mill dengan biaya yang lebih efisien dan terjangkau dan hasil produksinya juga sesuai dengan yang diharapkan.

Kata kunci : Bongkol jagung, Hammer mill, Pakan ternak

iv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Limbah pertanian yang selama ini belum dimanfaatkan sama sekali salah satunya yaitu bongkol jagung. Bongkol jagung merupakan bagian dari buah jagung setelah biji dipipil. Kandungan nutrisi bongkol jagung berdasarkan analisis di laboratorium ilmu makanan ternak meliputi : kadar air, bahan kering, protein kasar dan serat kasar berturut-turut sebagai berikut 29,54%; 70,45%; 2,67% dan 46,52% dalam 100% bahan kering (Suhendi Hartanto, 2005). Bongkol jagung sangat potensial untuk dapat dikembangkan sebagai pakan ruminansia. Namun hal ini belum dimanfaatkan secara optimal sebagai bahan pakan ternak. Permasalahan utama penggunaan bongkol jagung sebagai pakan sapi adalah cara pengolahan dengan menggunakan mesin agar menghasilkan partikel-partikel kecil untuk pakan ternak dan hasilnya lebih cepat. Adapun cara mengolah bongkol jagung ini adalah dengan cara menghancurkannya baik secara sederhana seperti merajangnya hingga hancur dengan menggunakan palu maupun dengan menggunakan mesin modern. Adapun cara yang sederhana bisa dilakukan jika ternak sapinya hanya dalam skala kecil saja. Akan tetapi jika ternaknya dalam skala besar maka cara yang sederhana tidak begitu efektif dan efisien karena prosesnya memakan waktu lama, membutuhkan tenaga yang lebih banyak dan hasilnya pun juga tidak maksimal. Adapun cara yang modern menggunakan mesin, yang mana jagung dihancurkan dengan palu atau hammer dengan jumlah hammer yang cukup banyak sesuai kapasitasnya dan cara kerjanya yaitu hammer berputar pada suatu sumbu atau poros dibantu dengan adanya hammer statis untuk membantu menghancurkan agar lebih cepat prosesnya hingga bongkol jagung tersebut hancur menjadi partikel-partikel yang lebih kecil sesuai ukuran saringannya. Hal inilah yang mendorong penulis untuk merancang mesin khusus yang digunakan agar pakan ternak yaitu bongkol jagung bisa dihancurkan menjadi 1

partikel-partikel yang lebih kecil dengan waktu yang lebih singkat, tidak menghabiskan banyak tenaga manusia dan hasilnya pun lebih halus. Adapun mesin ini dinamakan mesin hammer mill penghancur bongkol jagung. Yang mana dengan mesin ini diharapkan kebutuhan pakan ternak bisa tercukupi dengan menggunakan alternatif pakan ternak bongkol jagung.

1.2 Perumusan Masalah Permasalah utama dari uraian latar belakang diatas adalah : bagaimana cara merancang mesin untuk mengolah bongkol jagung hingga menjadi partikelpartikel yang lebih kecil berukuran 1mm atau kurang dari 1mm sebagai pakan ternak.

1.3 Batasan Masalah Untuk menghindari berbagai penafsiran, maka penulis membuat batasan masalah bahwa Proyek Akhir ini akan membahas mengenai perhitungan komponen utama yang ada pada mesin hammer mill penghancur bongkol jagung dan perhitungan rangka.

1.4 Tujuan Proyek Akhir Adapun tujuan perancangan mesin ini adalah menghasilkan rancangan mesin penghancur bongkol jagung menjadi partikel-partikel yang lebih kecil dengan kapasitas 100kg/jam yang tepat guna, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak.

1.5 Sistematika Penulisan Pembahasan proyek akhir ini dibagi beberapa bab sesuai dengan pokok bahasan, yaitu: BAB I PENDAHULUAN Bab ini menguraikan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan perancangan, sistematika penulisan, metode penulisan dan rencana desain dan mekanisme kerja. 2

BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini akan membahas dan menguraikan dasar–dasar teori yang digunakan pada perancangan mesin hammer mill penghancur bongkol jagung. BAB III PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN Bab ini membahas tentang perhitungan-perhitungan dalam perancangan mesin hammer mill penghancur bongkol jagung. BAB IV PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari proses perancangan mesin hammer mill penghancur bongkol jagung. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

3

1.6 Rencana Desain dan Mekanisme Kerja

2

1

3 3 4 6 5

7

9

8

10

11 12 13

Gambar 1.1 Mesin hammer mill Keterangan : 1. Hooper masuk 2. Body mesin 3. Bearing dan house bearing 4. Poros mesin 5. Baut pengunci

4

6. Engsel 7. Saluran keluar 8. Rangka mesin 9. V-belt 10. Motor diessel 11. Saringan atau plat penyaring 12. Hammer dinamis 13. Hammer statis Adapun mekanisme kerja mesin hammer mill penghancur bongkol jagung ini adalah sebagai berikut : 1. Saat motor pengerak utama (motor diessel) dihidupkan, pulley pada motor penggerak utama berputar mentransmisikan putaran ke pulley pada mesin hammer mill melalui sabuk v-belt. 2. Pulley pada mesin hammer mill kemudian memutar poros mesin yang ada hammer dinamisnya (8 hammer dinamis I dan 4 hammer dinamis L). 3. Bongkol jagung masuk melalui hooper dihancurkan oleh hammer dinamis dibantu oleh hammer statis. 4. Serpihan bongkol jagung akan tersaring oleh plat penyaring yang berlubang dengan ukuran diameter tiap-tiap lubang 1mm. 5. Serpihan yang sudah berukuran 1mm atau lebih kecil akan melewati alat penyaring dan keluar melalui saluran keluar. Adapun yang belum berukuran 1mm akan terus dihancurkan hingga berukuran 1mm atau lebih kecil.

5

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Mengenai Bongkol Jagung Faktor utama penentu keberhasilan dalam usaha peternakan adalah penyediaan pakan. Salah satu penyediaan pakan bagi ternak ruminansia adalah dengan pemanfaatan pakan asal sisa hasil pertanian, perkebunan maupun agroindustri. Salah satu sisa tanaman pangan dan perkebunan yang mempunyai potensi cukup besar adalah jagung. Apabila limbah yang banyak tersebut tidak dimanfaatkan,

maka

akan

memicu

terjadinya

pencemaran

lingkungan.

Pencemaran lingkungan merupakan masalah kita bersama, yang semakin penting untuk diselesaikan, karena menyangkut keselamatan, kesehatan dan kehidupan kita. Siapapun bisa berperan serta dalam menyelesaikan masalah pencemaran lingkungan ini, termasuk kita. Dimulai dari lingkungan yang terkecil, diri kita sendiri sampai ke lingkungan yang lebih luas. Oleh karena itu, agar pencemaran limbah dapat diminimalisir perlu adanya pemanfaatan limbah agar mempunyai daya guna. Tanaman jagung merupakan salah satu tanaman serelia yang tumbuh hampir di seluruh dunia dan tergolong spesies dengan variabilitas genetik tebesar. Di Indonesia jagung merupakan bahan makanan pokok kedua setelah padi. Banyak daerah di Indonesia yang berbudaya mengkonsumsi jagung, antara lain Madura, Yogyakarta, Sulawesi Selatan, Maluku Utara, Nusa Tenggara Timur, dan daerah lain di Indonesia. Jagung (zea mays l) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting, selain gandum dan padi. Selain sebagai sumber karbohidrat utama di Amerika Tengah dan Selatan, jagung juga menjadi alternatif sumber pangan di Amerika Serikat. Selain sebagai sumber karbohidrat, jagung juga ditanam sebagai pakan ternak (hijauan maupun bongkolnya), diambil minyaknya (dari biji), dibuat tepung (dari biji, dikenal dengan istilah tepung jagung atau maizena), dan bahan baku industri (dari tepung biji dan tepung tongkolnya). Bongkol jagung kaya akan

6

pentosa, yang dipakai sebagai bahan baku pembuatan furfural. Jagung yang telah direkayasa genetika juga sekarang ditanam sebagai penghasil bahan farmasi.

Gambar 2.1 Tanaman jagung (www.jagung.com) Adapun klasifikasi tanaman jagung yaitu : kingdom plantae (tumbuhan), divisi magnoliophyta (tumbuhan berbunga), kelas liliopsida (berkeping satu atau monokotil), sub kelas commelinidae, ordo poales, famili poaceae (suku rumputrumputan), genus zea dan spesies zea mays l (Ahmad Irtandi, 1980). Jagung merupakan tanaman semusim (annual). Satu siklus hidupnya diselesaikan dalam 80 sampai 150 hari. Paruh pertama dari siklus merupakan tahap pertumbuhan vegetatif dan paruh kedua untuk tahap pertumbuhan generatif. Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi. Meskipun tanaman jagung umumnya berketinggian antara 1 meter sampai 3 meter, ada varietas yang dapat mencapai tinggi 6 meter. Tinggi tanaman biasa diukur dari permukaan tanah hingga ruas teratas sebelum bunga jantan. Meskipun beberapa varietas dapat menghasilkan anakan (seperti padi), pada umumnya jagung tidak memiliki kemampuan ini. Akar jagung tergolong akar serabut yang dapat mencapai kedalaman 8 meter meskipun sebagian besar berada pada kisaran 2 meter. Pada tanaman yang

7

sudah cukup dewasa muncul akar adventif dari buku-buku batang bagian bawah yang membantu menyangga tegaknya tanaman. Batang jagung tegak dan mudah terlihat, sebagaimana sorgum dan tebu, namun tidak seperti padi atau gandum. Terdapat mutan yang batangnya tidak tumbuh pesat sehingga tanaman berbentuk roset. Batang beruas-ruas. Ruas terbungkus pelepah daun yang muncul dari buku. Batang jagung cukup kokoh namun tidak banyak mengandung lignin. Daun jagung adalah daun sempurna. Bentuknya memanjang. Antara pelepah dan helai daun terdapat ligula. Tulang daun sejajar dengan ibu tulang daun. Permukaan daun ada yang licin dan ada yang berambut. Stoma pada daun jagung berbentuk halter, yang khas dimiliki familia poaceae. Setiap stoma dikelilingi sel-sel epidermis berbentuk kipas. Struktur ini berperan penting dalam respon tanaman menanggapi defisit air pada sel-sel daun (diklin). Jagung memiliki bunga jantan dan bunga betina yang terpisah (dalam satu tanaman (monoecious). Tiap kuntum bunga memiliki struktur khas bunga dari suku poaceae, yang disebut floret. Pada jagung, dua floret dibatasi oleh sepasang glumae (tunggal : glumae). Bunga jantan tumbuh di bagian puncak tanaman, berupa karangan bunga (inflorescence). Serbuk sari berwarna kuning dan beraroma khas. Bunga betina tersusun dalam bongkol. Bongkol tumbuh dari buku, di antara batang dan pelepah daun. Pada umumnya, satu tanaman hanya dapat menghasilkan satu bongkol produktif meskipun memiliki sejumlah bunga betina. Beberapa varietas unggul dapat menghasilkan lebih dari satu bongkol produktif, dan disebut sebagai varietas prolifik. Bunga jantan jagung cenderung siap untuk penyerbukan 2 hingga 5 hari lebih dini dari pada bunga betinanya (protandri). Seiring dengan kebutuhan jagung yang cukup tinggi, maka akan bertambah pula limbah yang dihasilkan dari industri pangan dan pakan berbahan baku jagung. Limbah yang dihasilkan diantaranya adalah jerami, klobot dan bongkol jagung yang biasanya tidak dipergunakan lagi ataupun nilai ekonominya sangat rendah. Adapun penjelasan singkatnya adalah sebagai berikut :

8

a) Jerami jagung atau brangkasan adalah bagian batang dan daun jagung yang telah dibiarkan mengering di ladang dan dipanen ketika bongkol jagung dipetik. Jerami jagung seperti ini banyak diperoleh di daerah sentra tanaman jagung yang ditujukan untuk menghasilkan jagung bibit atau jagung untuk keperluan industri pakan; bukan untuk dikonsumsi sebagai sayur. b) Kulit buah jagung atau klobot jagung adalah kulit luar buah jagung yang biasanya dibuang. Kulit jagung manis sangat potensial untuk dijadikan silase karena kadar gulanya cukup tinggi. c) Bongkol jagung adalah limbah yang diperoleh ketika biji jagung dirontokkan dari buahnya. Kandungan nutrisi bongkol jagung berdasarkan analisis di Laboratorium Ilmu Makanan Ternak meliputi kadar air, bahan kering, protein kasar dan serat kasar berturut-turut sebagai berikut 29,54%; 70,45%; 2,67% dan 46,52% dalam 100% bahan kering (Sri Lestari, 2002).

Gambar 2.2 Bongkol jagung kering (www.bongkoljagung.co.id) Nilai nutrisi dari limbah tanaman dan hasil samping industri jagung sangat bervariasi. Kulit jagung mempunyai nilai kecernaan bahan kering in vitro yang tertinggi (68%) sedangkan batang jagung merupakan bahan yang paling sukar 9

dicerna di dalam rumen (51%). Nilai kecernaan kulit jagung dan bongkol (60%) ini hampir sama dengan nilai kecernaan rumput gajah sehingga kedua bahan ini dapat menggantikan rumput gajah sebagai sumber hijauan. Hal inilah yang membuat penulis memiliki ide bongkol jagung bisa digunakan sebagai pakan ternak ruminansia termasuk sapi (Sulistyowati, 2009).

2.2 Mesin Hammer Mill yang Sudah Ada a) Mesin hammer mill penepung Mesin hammer mill berfungsi merubah ukuran suatu bahan baku produksi menjadi butiran-butiran tepung yang sangat halus. Mesin penepung ini biasanya digunakan dalam industri dan pabrik, yaitu pada proses penggilingan gandum, pakan ternak, jus buah, penghancur kertas, penghancur kompos organik dan sebagainya. Ada 5 struktur yang terdapat pada mesin hammer mill ini, yaitu : 1. Foundation : Ini merupakan bagian paling dasar mesin yang berguna untuk menghubungkan dan menopang seluruh bagian mesin serta berfungsi sebagai tempat hasil produksi keluar. 2. Rotor : bagian ini berfungsi sebagai penggerak utama kinerja mesin. Terdiri dari poros utama, piringan bingkai, piringan penghancur dan landasan. Bagian ini juga bekerja dengan kecepatan yang sangat tinggi. Oleh karena itu, diperlukan

pemeriksaan

keseimbangan

setiap

bagian

sebelum

mesin

dijalankan. 3. Operating door : bagian ini berfungsi sebagai pintu untuk melihat dan memeriksa komponen-komponen yang berada di dalam mesin. Hal ini memungkinkan

untuk

membersihkan

saringan

dan

mengganti

pisau

penghancur dengan lebih mudah. 4. Casing bagian atas : bagian ini berfungsi sebagai penghubung antara bagian atas mesin dengan bagian bawahnya. Selain itu, casing ini juga berfungsi sebagai pengapit saringan dan memberikan ruangan produksi yang cukup bersama-sama dengan rotor.

10

5. Feeding guide structure : bagian ini berfungsi sebagai pintu masuk bahan baku produksi.

Gambar 2.3 Mesin hammer mill penepung (www.mesinpertanian.com) Adapun prinsip kerjanya, yaitu : bahan baku yang dimasukkan ke dalam mesin selanjutnya akan dibawa oleh sebuah plat ke bagian penghancur. Setelah bahan baku dihancurkan, kemudian bahan dipotong dengan kecepatan yang sangat tinggi sehingga menjadi tepung. Proses ini juga menimbulkan tekanan udara di dalam mengalir keluar. Dengan kata lain bahan baku yang berupa tepung akan terbang keluar melewati saringan. Bahan yang masih berukuran besar akan diproses kembali hingga berbentuk tepung halus. Adapun cara kerja mesin hammer mill ini sebenarnya tidak terlalu rumit. Secara umum, mesin ini berbentuk sebuah tabung besi yang memiliki poros di bagian vertikal atau horizontal. Rotor berputar di bagian dalam mesin yang akan menggerakkan mesin penepung. Bahan baku yang telah diproses oleh mesin akan keluar sesuai besar ukuran yang telah dipilih melalui saringan atau plat penyaring. Mesin hammer mill ini juga bisa digunakan sebagai mesin stone crusher sekunder dan tersier. Karena prinsip kerjanya yang menggunakan aliran udara untuk memisahkan partikel kecil dan besar, sehingga mesin ini termasuk kategori mesin yang lebih murah dan lebih hemat energi. 11

b) Mesin penghancur (hammer mill)

Gambar 2.4 Mesin penghancur (hammer mill) (www.globalindoteknikmandiri.co.id) Mesin ini berfungsi untuk menghancurkan berbagai bahan keras. Adapun spesifikasi mesin ini adalah sebagai berikut : -Kapasitas

:

100kg/jam

-Dimensi (pxlxt)

:

800x400x1200mm

-Material rangka

:

Canal U-50

-Material body

:

Plate SPHD 3mm

-Penggerak

:

Diessel, 8 PK

-Uk. mesh

:

20, 40, 60, 100, dll (optional)

-Proses

:

Sistem hammer dengan 12 hammer

12

c) Mesin penepung dengan sistem hammer mill (pengolah pakan ternak besar)

Gambar 2.5 Mesin penepung dengan sistem hammer mill (www. budimukti.com) Adapun fungsinya untuk menghancurkan bongkahan benda keras menjadi kristal-kristal atau tepung sesuai dengan yang diinginkan. Mesin ini bertipe : PPPS-1m Adapun kegunaannya adalah untuk menghancurkan bongkahan benda keras menjadi kristal-kristal atau tepung sesuai dengan yang diinginkan. Contoh : tempurung kelapa, plastik bekas ember, limbah makaroni yang keras dan ulet. Yang mana analisa hasilnya adalah bongkahan benda keras bisa diubah menjadi kristal atau tepung sesuai kebutuhan. Barang yang dihancurkan adalah padat, keras dan kering menjadi lembut. Cara kerjanya yaitu mesin ini menggunakan sistem hammer atau martil. Martil yang berputar bersama poros akan memukul bongkahan secara berulangulang. Hasil yang didapat dipengaruhi oleh screen atau saringan yang dipasang dan diganti sesuai dengan kebutuhan.

2.3 Gaya, Daya dan Berat 2.3.1 Gaya Gaya didefinisikan sebagai suatu massa yang mempunyai percepatan. Adapun rumusnya F = m . a Dimana :

F

=

(Khurmi, 2005) Gaya (N atau kg.m/s2) 13

Dimana :

m

=

Massa (kg)

a

=

Percepatan (m/s2)

F

ω

= =

m. ω . r

m

=

Massa (kg)

r

=

Jari-jari (mm)

(Khurmi, 2005)

Kecepatan sudut (rad/det)

Dalam ilmu fisika, gaya dibedakan menjadi 2, yaitu : 1) Gaya sentripetal adalah gaya yang membuat benda untuk bergerak melingkar. Gaya ini bukan merupakan gaya fisis atau gaya dalam arti sebenarnya, melainkan hanya suatu penamaan atau penggolongan jenis-jenis gaya yang berfungsi membuat benda bergerak melingkar. Bermacam-macam gaya fisis dapat digunakan sebagai gaya sentripetal, antara lain : gaya gravitasi, elektrostatik, tegangan tali, gesekan dan lainnya. Istilah sentripetal berasal dari kata bahasa latin, yaitu centrum (“pusat”) dan petere (“menuju arah”), yang berarti menuju arah pusat lingkaran. Gaya sentripetal memiliki besar sebanding dengan kuadrat kecepatan tangensial benda dan berbanding terbalik dengan jari-jari lintasan dengan arah menuju pusat lintasan berbentuk lingkaran, yang menunjukkan bahwa terdapat suatu percepatan sentripetal, sehingga didapatkan rumus gaya sentripetal : Fs = m

atau

Fs = m. ω . r

(Khurmi, 2005)

dan percepatan sentripetal : a =

Dimana :

(Khurmi, 2005) Fs

=

Gaya sentripetal (N)

m

=

Massa (kg)

v

=

Kecepatan (m/s)

ω

=

Kecepatan sudut (rad/s)

r

=

Jari-jari (mm)

as

=

Percepatan sentripetal (m/s2)

2) Gaya sentrifugal merupakan lawan dari gaya sentripetal, yaitu efek semu yang ditimbulkan ketika sebuah benda melakukan gerak melingkar, sentrifugal

14

berarti menjauhi pusat putaran. Namun jika ada gaya sentrifugal yang bekerja pada benda yang bergerak melingkar, maka Hukum I Newton dilanggar. Menurut Hukum I Newton, jika terdapat gaya total pada suatu benda maka benda tersebut berada dalam keadaan diam atau bergerak dengan kelajuan tetap sepanjang garis lurus. Ketika sebuah benda melakukan gerak melingkar, pada benda tersebut bekerja gaya sentripetal yang arahnya menuju pusat lingkaran. Apabila terdapat gaya sentrifugal yang arahnya menjauhi pusat, maka akan terdapat gaya total yang menyebabkan benda bergerak sepanjang garis lurus. Namun kenyataan yang terjadi adalah benda tetap melakukan suatu gerak melingkar. Dengan demikian bisa disimpulkan bahwa tidak ada gaya sentrifugal. 2.3.2 Daya Daya adalah banyaknya usaha yang dihasilkan atau dipakai setiap satuan waktu. Dalam fisika, besaran daya dirumuskan sebagai berikut : P=

∆

∆

Dimana :

(Khurmi, 2005) P

=

Daya (watt)

ΔW

=

Usaha (joule)

Δt

=

Waktu (sekon)

1 watt =

1 Joule/sekon

Daya dapat juga dicari dengan menggunakan rumus : P=

.π. .

T = F. r

Atau dapat juga menggunakan rumus : T=

ω=

ω .π.

T=I.α Dimana :

I

=

Momen inersia (kg.m³)

N

=

Putaran (rpm)

T

=

Torsi (kg.m atau N.m)

15

P

=

Daya (HP)

ω

=

Kecepatan sudut (rad/s)

α

=

Percepatan sudut (rad/s²)

2.3.3 Berat Berat suatu benda adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda tersebut. W = m. g Dengan :

(Khurmi, 2005) W

=

Berat (N atau kg.m/s2)

m

=

Massa (kg)

g

=

Percepatan gravitasi (9,81 m/s2)

Dalam sistem SI, berat suatu benda yang bermassa 1 kg beratnya adalah : W = m.g W = (1kg) x (9,81m/s2) W = 9,81N

2.4 Komponen pada Mesin 2.4.1 Pulley Pulley berfungsi untuk memindahkan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan menggunakan perantara sabuk. Dalam perancangan mesin ini menggunakan sabuk–V, sehingga pulley yang digunakan tentunya juga pulley yang beralur–V. Dimana : db

: Diameter luar bushing pulley (mm)

ds

: Diameter dalam bushing (mm)

dp

: Diameter nominal pulley (mm)

de

: Diameter puncak pulley (mm)

B

: Lebar pulley (mm)

W

: Lebar alur–V bagian atas (mm)

Lo

: Lebar alur bagian tengah (mm)

F

: Jarak alur–V ke samping pulley (mm)

N

: Jumlah alur

K

: Jarak diameter nominal ke diameter puncak (mm) 16

Ko

: Jarak diameter nominal ke diameter dasar pulley (mm)



: Sudut alur–V ( º )

Gambar 2.6 Penampang pulley (Parjono dan Hartono, 1991) - Mencari diameter pulley yang di gerakkan : d2 = d1.n1.(1-(stotal/100))/n2

(Khurmi, 2005)

Dimana : d2 = Diameter pulley yang digerakkan (mm) d1 = Diameter pulley penggerak (mm) n1 = Putaran pulley penggerak (mm) n2 = Putaran pulley yang digerakkan (mm) - Diameter kepala pulley dirumuskan : de = dp + 2.k

(Sularso, 2002)

Dimana : dp = Diameter pulley penggerak (mm) k = Tinggi kepala pulley (mm)

17

- Lebar pulley dirumuskan : b = 2.f + e

(Sularso, 1985)

Dimana : b

= Lebar pulley (mm)

f

= Lebar setengah pulley (mm)

- Volume pulley dirumuskan : =

Dimana :

. b . (de) 90% 4

(Khurmi, 2005)

de = Diameter kepala pulley (mm) b = Lebar pulley (mm) - Berat pulley dirumuskan : W = V.ρ.g

(Sularso, 2002)

Dimana : V = Volume (m3 ) ρ = Massa jenis (kg/m3), dimana ρ baja tuang = 7250 kg/m3 - Pemilihan pulley dan dimensi pulley sabuk v-belt tipe B bisa dilihat seperti pada tabel 2.1 dan gambar 2.7 berikut :

18

Tabel 2.1 Ukuran pulley (Khurmi, 2005)

Gambar 2.7 Dimensi pulley (Khurmi, 2005) Keterangan : D

= Diameter nominal pulley

B

= Lebar pulley

F

= Lebar setengah pulley

W

= Lebar alur–V bagian atas

C

= Jarak diameter nominal ke diameter dasar pulley

d

= Jarak diameter nominal ke diameter puncak

e

= Jarak tengah antara v–belt

2.4.2 Sabuk transmisi Sabuk transmisi atau belt biasanya digunakan untuk menyalurkan atau memindahkan daya dari sumber daya (motor diessel, turbin gas atau motor listrik) ke mesin yang membutuhkan daya (mesin bubut, kompresor, mesin produksi) atau suatu alat atau penghubung dua buah poros atau lebih untuk memindahkan daya dari poros yang satu ke poros yang lainya.

19

Jenis-jenis sabuk : a. Sabuk-V Sabuk jenis ini biasanya dipasang pada pulley dengan alur dan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat mencapai 5 meter dengan perbandingan putaran antara 1:1 sampai dengan 7:1. b. Sabuk gilir Sabuk yang bekerja atas dasar gesekan belitan mempunyai beberapa keuntungan karena murah harganya, sederhana kontruksinya dan mudah untuk mendapatkan perbandingan putaran yang diinginkan. Transmisi tersebut telah digunakan dalam semua bidang industri, seperti : mesin-mesin pabrik, mesin pertanian, alat kedokteran, mesin kantor dan alat-alat listrik. Namun demikian, transmisi sabuk tersebut mempunyai kekurangan dibandingkan transmisi rantai dan roda gigi, yaitu terjadinya slip antara sabuk dan pulley. Karena itu, macam tranmisi sabuk biasa tidak dapat dipakai bila mana dikehendaki putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap. c. Sabuk bundar Sabuk ini dipergunakan untuk mentransmisikan daya besar dan jarak antara pulley tidak lebih dari 5 meter. d. Sabuk datar (flat belt) Sabuk rata (flat belt) dipasang pada pulley silinder dan meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya dapat mencapai 10 meter. 1) Penggunaan sabuk-V Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoran atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar. Gaya gesekan yang dihasilkan akan bertambah karena pengaruh bentuk baji yang akan menghasilkan tranmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan sabukV dibandingkan dengan sabuk rata.

20

Keterangan : 1. Terpal 2. Bagian penarik 3. Karet pembungkus 4. Bantal karet Gambar 2.8 Bagian-bagian sabuk-V (Sularso, 2002) 2) Jenis-jenis v-belt : a) Tipe standart : ditandai huruf A, B, C, D dan E b) Tipe sempit : ditandai sombol 3V, 5V dan 8V c) Tipe untuk beban ringan : ditandai dengan 3L, 4L dan 5L

Gambar 2.9 Ukuran sabuk-V tipe standar (Sularso, 2002) 3) Langkah pemilihan v-belt : a) Menghitung efisiensi transmisi v- belt 90-98% Daya desain =

daya nominal x faktor pemakaian faktor koreksi panjang x faktor koreksi sudut kontak

b) Menghitung daya nominal dan daya putaran

c) Memilih pulley penggerak dan yang digerakkan berdasarkan perbandingan kecepatan dan diameter minimum d) Menghitung jarak antara sumbu poros (C) e) Menghitung torsi pada pulley kecil bedasarkan daya desain dan putaran kemudian dihitung tarikan pada belt yang tegang f) Tarikan belt maks ≤ tarikan maks yang diijinkan belt 21

g) Pilih penampang belt yang lebih besar h) Gunakan lebih dari satu belt 4) V–belt variable speed drives : a. Posisi v–belt dapat berubah di dalam groove jika jarak shaft driven dan driving bergeser b. Pulley dapat meregang dan merapat c. Kecepatan belt direncanakan antara 10 hingga 20m/s d. Daya maksimal yang dapat ditransmisikan ± 500kw e. Driven pulley dapat berupa flat atau faced pulley f. V-belt tidak dapat digunakan pada center distance yang terlalu besar g. V-belt biasa digunakan untuk menurunkan putaran, perbandingan reduksi i (i > 1) h. Menentukan panjang keliling sabuk L = 2. C + π

(

Dimana :

)

L

+

(

.

)

(Sularso, 2002)

=

Panjang sabuk (mm)

C

=

Jarak sumbu poros (mm)

D

=

Diameter poros besar (mm)

d

=

Diameter poros kecil (mm)

i. Sudut kontak - Untuk sabuk terbuka : sin α =

(Khurmi, 2005:715)

.

- Sudut kontak : = (180 − 2 )

(Khurmi, 2005:715)

j. Tarikan sisi kendor (T2) dan tarikan sisi kencang (T1) pada sabuk : 2,31.

Dimana :

= .

T1

=

Tarikan sisi kencang (N atau kg)

T2

=

Tarikan sisi kendor (N atau kg)

(Khurmi, 2005)

22

µ

=

Koefisien gesek untuk pulley berbahan besi tuang dengan sabuk adalah 0,3

θ

=

Sudut kontak (rad)

k. Kecepatan linier sabuk v-belt

Dimana :

v=

π. d . n 60

d1

= Diameter pulley motor penggerak (mm)

n1

= Putaran motor penggerak (rpm)

v

= Kecepatan linier sabuk (m/s)

l. Menghitung kapasitas daya sabuk Po = (T 1 - T 2 ).v Dimana :

(Sularso, 2002) Po

=

Kapasitas daya sabuk (watt)

v

=

Kecepatan linier sabuk (m/det)

m. Kekuatan tarik ijin Gaya tarik efektif yang terjadi (Fe) : F =F −F

(Sularso, 2002:171)

σ =

(Sularso, 2002)

Kekuatan tarik yang terjadi (  t ) :

23

Gambar 2.10 Diagram pemilihan sabuk (Sularso, 2002) 2.4.3 Poros Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin, yaitu berfungsi sebagai penerus tenaga bersama dengan putaran. Menurut Stolk Jac, Elemen Mesin (1994;169) poros ini berfungsi untuk memindahkan tenaga mekanik salah satu elemen mesin ke elemen mesin yang lain. Dalam hal ini poros akan mengalami sebuah puntiran. Dalam merencanakan poros hal-hal yang peru diperhatikan : 1. Kekuatan poros Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur gabungan antara puntir dan lentur. Dalam perancangan poros perlu memperhaitkan beberapa faktor, misalnya : kelemahan, tumbukan dan pengaruh kosentrasi bila menggunakan poros bertangga ataupun penggunaan alur pasak pada poros tersebut. Poros yang dirancang tersebut harus cukup aman untuk menahan beban tersebut. 2. Kekakuan poros Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup aman dalam menahan pembebanan, tetapi adanya lenturan atau defleksi yang terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada mesin perkakas), getaran mesin dan 24

suara. Oleh karena itu disamping memperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan jenis mesin yang akan ditransmisikan dayanya dengan poros tersebut. 3. Putaran kritis Bila putaran mesin dinaikkan maka akan menimbulkan getaran pada mesin tersebut. Batas antara putaran mesin yang mempunyai jumlah putaran normal dengan putaran mesin yang menimbulkan gesekan yang tinggi disebut putaran kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor bakar, motor listrik dan lain-lain. Selain itu, timbul getaran yang tinggi dan dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Jadi dalam perancangan poros perlu diperhatikan putaran kerja dari poros tersebut agar lebih rendah dari putaran kritisnya. 4. Korosi Apabila terjadi kontak langsung antara poros dengan fluida korosif maka akan mengakibatkan korositas pada poros tersebut, misalnya propelier shaft pada pompa air. Oleh karena itu pemilihan bahan poros yang tahan korosi perlu diperhatikan. 5. Material poros Poros yang biasa digunakan dalam putaran tinggi dan bebas yang berat pada umumnya dibuat dari baja paduan dengan proses pengerasan kulit sehingga tahan terhadap keausan. Beberapa diantaranya adalah baja chrom nikel, baja chrom dan baja chrom molibden. Sekalipun demikian, baja paduan khusus tidak selalu dianjurkan jika alasannya hanya putaran tinggi dan pembebanan yang berat saja. Dengan demikian perlu dipertimbangkan pemilihan jenis heat treatment yang tepat untuk kekuatan maksimal. 6. Perhitungan dimensi dan kekuatan poros Dalam perhitungan poros dapat diketahui dengan melihat dari pembebanan. Adapun rumus torsi yang terjadi pada poros : T = (T1 - T2).R T =

.

.π.

Dimana :

(Khurmi, 2005) T

=

Torsi pada poros (N.m) 25

T1

=

Gaya tegang pada sisi kencang sabuk (kg)

T2

=

Gaya tegang pada sisi kendor sabuk (kg)

R

=

Radius pulley (mm)

P

=

Daya (watt)

n

=

Putaran poros (rpm)

Momen equivalen : Te = √M + T Dimana :

(Khurmi, 2005:517)

Te

=

Momen equivalen (kg.mm)

M

=

Momen bending atau lentur (kg.mm)

T

=

Torsi atau momen puntir (kg.mm)

Diameter Poros : Te =

d = d =

π

. τ. d

(Khurmi, 2005:517)

16. Te π. τ

16. Te π. τ

Dimana :

d = Diameter poros (mm) τ = Tegangan geser (kg/mm2)

2.4.4 Bantalan atau bearing Bearing atau bantalan berfungsi untuk menumpu poros agar poros dapat berputar pada (bantalan atau bearing). Ada beberapa jenis bantalan atau bearing, yaitun : a. Bantalan luncur (sliding contact bearing) Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan. Karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan perantara lapisan pelumas. Biasanya dipasang pada poros engkol dan mampu memikul beban yang besar. b. Bantalan gelinding (rolling contact bearing atau anti friction)

26

Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding. Biasanya dipasang pada poros lurus dan tidak untuk beban yang besar. Adapun jenis bantalan dilihat dari pembebanannya : a. Bantalan dengan beban aksial (beban tekan), b. Bantalan dengan beban radial (beban putar), c. Bantalan dengan kombinasi aksial dan radial, dan d. Bantalan dengan beban tangensial.

Gambar 2.11 Jenis bantalan gelinding (Sularso, 2002:129) Adapun jenis dan fungsi dari bantalan luncur, yaitu : a. Bantalan luncur silinder penuh, digunakan untuk poros-poros yang ukuran kecil berputar lambat dan beban ringan.

27

b. Bantalan luncur silinder pegas, digunakan pada poros-poros mesin bubut, mesin frais dan mesin perkakas lainnya. c. Bantalan luncur belah, digunakan pada poros-poros ukuran sedang dan besar seperti bantalan pada poros engkol, bantalan poros pada roda kendaraan dan lain-lain. d. Bantalan inside, digunakan untuk poros dengan beban yang sering berubah, misalnya bantalan poros engkol dari poros-poros presisi. e. Bantalan luncur sebagian, digunakan untuk poros yang berputar lambat, beban berat tetapi tidak berubah-ubah, misalnya bantalan pada mesin-mesin perkakas kepala cekam. f. Bantalan bukan logam, digunakan untuk leher-leher poros yang memerlukan pendingin zat cair dan tidak mendapat beban berat. Pada lapisan juga berfungsi sebagai pelumas. Bahan lapisan yang digunakan yaitu karet, plastik dan ebonit. g. Bantalan luncur tranlasi, digunakan untuk blok-blok luncur gerak lurus, seperti blok luncur pada batang torak mesin uap dan blok luncur pada mesin produksi. Bahan-bahan bantalan luncur : a. Besi cor (BC 14 : BC 22), beban dan kecepatan rendah. b. Brons, dibuat dari tembaga (Cu), timah putih (Sn), timah hitam (Pb) dan aluminium (Al). c. Babit, dibuat dari timah putih dan timah hitam dengan bahan dasar antimon. d. Logam bubut (metal powder), dibuat dari serbuk brons dan grafit yang dipadatkan dengan lapisan luar dari baja lunak. e. Bahan bukan logam, dibuat dari kayu keras, karet plastik dan bahan sintesis lainnya. Besarnya beban equivalen dinamis : We = (Xr.V.Wr+Ya.Wa).Ks Dimana :

(Sularso, 2002)

We

=

Beban equivalen dinamis (kg)

Xr

=

Faktror radial

V

=

Faktor rotasi

Wr

=

Beban radial (kg)

Wa

=

Beban Aksial (kg) 28

Ks

=

Faktor servis

Ya

=

Faktor aksial

Umur bantalan : L=

Dimana :

. 10

(Sularso, 2002)

L

=

Umur bantalan (jam)

C

=

Kapasitas nominal dinamis

We

=

Beban equivalen dinamis



=

Exponen yang ditentukan oleh jenis bantalan



=

3 untuk bantalan bola



=

3,33 untuk bantalan rol

Umur dalam jam: Lh =

.

Dimana :

(Sularso, 2002) Lh

=

Umur bantalan (jam)

L

=

Umur rata–rata bantalan (putaran)

N

=

Putaran poros utama (rpm)

2.4.5 Pasak Pasak adalah suatu elemen yang dipakai untuk menerapkan bagian-bagian seperti roda gigi, spoket pulley, kopling dan lain-lain pada poros momen. Diteruskan dari poros ke naf atau dari naf ke poros.

Gambar 2.12 Penampang pasak (Sularso, 2002) Torsi yang terjadi pada pasak (T) :

29

T = 9,74. 10 . Dimana :

(Sularso, 2002:11) T

=

Torsi poros (kg.mm)

Pd

=

Daya yang ditransmisikan poros (kw)

N

=

Putaran poros (rpm)

Gaya tangensial (Ft) : F =

(Sularso, 2002)

Dimana :

Ft

=

Gaya tangensial (kg)

T

=

Torsi poros (kg.mm)

ds

=

Diameter poros (mm)

Panjang pasak ( L ) : L=

.

.τ

(Sularso, 1994)

Dimana :

L

=

Panjang pasak (mm)

F

=

Gaya tangensial (kg)

b

=

Lebar pasak (mm)

τt

=

Tegangan tarik ijin (kg/mm2)

2.4.6 Hammer Hammer adalah alat untuk memalu berbagai macam bahan terutama bahan-bahan yang berat dan keras. Bentuk hammer ada bermacam-macam, mulai dari jenis hammer yang sederhana seperti palu atau martil hingga yang bentuknya modern seperti piringan yang diatasnya diberi beberapa hammer. Adapun jenis hammer yang akan penulis bahas adalah jenis hammer yang bentuk piringan berputar yang diatasnya diberi beberapa hammer yang disebut hammer dinamis dan dibantu dengan hammer statis berupa piringan tak berputar atau statis atau diam yang diatasnya juga dipasang beberapa hammer.

30

Gambar 2.13 Hammer dinamis jenis I dan L

Gambar 2.14 Hammer statis Adapun jenis hammer yang digunakan ada dua jenis, yaitu hammer dinamis (hammer yang berputar) dan hammer statis (hammer yang diam). Adapun hammer dinamis ada dua jenis, yaitu hammer dinamis jenis I dan hammer dinamis jenis L, yang mana kedua-duanya bekerja memalu dengan gerakan berputar. Adapun hammer statis tidak berputar, yang mana hammer ini berfungsi untuk membantu memaksimalkan bahan atau material yang dihancurkan sehingga waktu untuk menghancurkan atau memalu bisa lebih cepat. Adapun rumus yang digunakan untuk merancang suatu kapasitas hammer, yaitu : 31

1. Perhitungan massa jenis bongkol jagung Volume wadah bongkol jagung (V) Massa jenis bongkol jagung (ρbongkol jagung)

= 1 4 . π. D . P =

Dimana : P

=

Panjang bongkol jagung (mm)

D

=

Diameter bongkol jagung (mm)

m

=

Massa bongkol jagung (kg)

π

=

3,14

2. Perhitungan volume total bongkol jagung yang tergerus oleh hammer dinamis I dan L dan hammer statis - Hammer dinamis 1. Hammer dinamis I Diketahui : P

=

Panjang hammer dinamis I (mm)

D

=

Diameter hammer dinamis I (mm)

π

=

3,14

a

=

Jumlah hammer dinamis I

LO hammer I Vbongkol jagung tergerus 1 hammer I V bongkol jagung tergerus 8 hammer I

= 1 4 . π. D

= LO hammer I . P = a.Vjagung tergerus 1 hammer I

Dimana : LO hammer I

= Luas lingkaran hammer dinamis I (m2)

Vbongkol jagung tergerus a hammer I

= Volume bongkol jagung yang tergerus hammer dinamis I (m3)

2. Hammer dinamis L Diketahui : p

=

Panjang hammer dinamis L (mm)

l

=

Lebar hammer dinamis L (mm)

t

=

Tebal hammer dinamis L (mm)

b

=

Jumlah hammer dinamis L

32

V bongkol jagung tergerus 1 hammer L

= p.l.t

V bongkol jagung tergerus b hammer L

= b.V bonggol jagung tergerus 1 hammer L

Dimana : V bongkol jagung tergerus b pemalu L

= Volume bonggol jagung yang tergerus oleh b hammer dinamis L (m3)

- Hammer statis Diketahui : p

=

Panjang hammer statis (mm)

l

=

Lebar hammer statis (mm)

t

=

Tebal hammer statis (mm)

n

=

Jumlah hammer statis

V bongkol jagung tergerus 1 hammer statis

= p.l.t

V bongkol jagung tergerus n hammer statis

= n.Vjagung tergerus 1 hammer statis

Dimana : V bongkol jagung tergerus n hammer statis

= Volume bongkol jagung yang tergerus oleh n hammer statis (m3)

- Perhitungan volume total bongkol jagung yang tergerus hammer dinamis dan hammer statis Vtotal = V bongkol

jagung tergerus 8 hammer I

+ V bongkol jagung tergerus 4 hammer L + V bongkol

jagung tergerus 24 hammer statis

Dimana : Vtotal

= Jumlah volume total jagung yang tergerus oleh hammer dinamis

maupun hammer statis (m3) 3. Perhitungan massa jagung Diketahui : ρ bongkol jagung

= Massa jenis bongkol jagung (kg/m3)

m total jagung

= ρ bongkol jagung.Vtotal

Dimana : m total jagung

= Massa total jagung yang tergerus hammer dinamis dan statis untuk 1 putaran (kg)

33

4. Perhitungan putaran, massa dan waktu Tabel 2.2 Perbandingan putaran, massa dan waktu Putaran (put) Massa (kg) 1 m total bongkol jagung A 100

Waktu (s) B 3600

Pakai rumus perbandingan putaran, massa dan waktu : Mencari nilai A : =

=

=

A=

(put)

Mencari nilai B :

B=

Dimana : A

=

x m total bongkol jagung (sekon)

= Putaran yang dibutuhkan untuk menghancurkan 100kg bongkol jagung (putaran)

B

= Waktu yang diperlukan untuk satu putaran (s)

2.4.7 Motor penggerak Motor dibedakan menjadi dua jenis yaitu motor bakar dan motor listrik. Masing-masing memiliki fungsional yang sama yaitu sebagai penggerak mesin. Namun untuk penggunaan motor listrik lebih terbatas pada daya kecil saja, sedangkan untuk motor bakar memiliki cakupan penggunaan daya yang lebih besar. 1) Motor bakar (bensin) Motor bakar adalah mesin kalor yang menggunakan gas panas hasil pembakaran bahan bakar di dalam ruang bakar untuk melakukan kerja mekanis. Prinsip kerja dari motor bakar yaitu bahan bakar yang berupa campuran bensin dan udara dibakar oleh percikan busi untuk memperoleh tenaga panas yang selanjutnya digunakan untuk melakukan kerja mekanis. Campuran bensin dan

34

udara dihisap masuk kedalam ruang bakar kemudian dikompresikan oleh torak yang berakibat timbulnya panas dan tekanan yang besar pada gas tersebut yang selanjutnya dibakar oleh percikan api dari busi. Dari pembakaran tersebut akan menghasilkan tekanan tinggi mendorong torak kebawah. Daya dari torak diteruskan ke batang torak dan diubah oleh poros engkol menjadi kerja mekanik. Sedangkan untuk pengklarifikasian motor bensin menurut prinsip kerjanya dibedakan menjadi dua yaitu motor bensin dua langkah dan empat langkah.

Gambar 2.15 Motor bakar (Rifki Zulkarnain, 2014) 2) Motor listrik Motor listrik merupakan alat penggerak utama dari mesin hammer mill, motor listrik ini dilengkapi stop kontak yang berfungsi sebagai penerus arus dan pemotong arus. Penggunaannyapun dapat disesuaikan dengan kebutuhan yang diinginkan. Secara umum prinsip kerja motor listrik yaitu : a. Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi loop, maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapat gaya arah berlawanan.

35

b. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar (torque) untuk memutar kumparan. Motor memiliki beberapa loop pada dinamonya. Hal ini untuk memberikan tenaga putar yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut dengan kumparan medan. Macam-macam phase pada motor induksi : 1) Satu phase Prinsip kerja motor satu phase tentunya berbeda dengan motor 3 phase. Pada jenis satu phase ini memiliki dua buah belitan stator yaitu belitan utama dan belitan bantu. 2) Tiga phase Prinsip kerja dari motor 3 phase adalah bila sumber tegangan 3 phase dipasang pada kumparan stator, maka pada kumparan stator akan timbul medan putar dengan kecepatan tertentu. Medan putar stator akan memotong konduktor yang terdapat pada sisi rotor, akibatnya pada kumparan rotor akan timbul tegangan induksi. Tegangan induksi akan menimbulkan arus, adanya arus dalam medan magnet akan menimbulkan gaya pada rotor. Jika torsi yang dihasilkan oleh gaya cukup kuat untuk membawa torsi beban maka rotor akan berputar searah dengan arah medan putar stator.

Gambar 2.16 Motor listrik 3 phase (Rifki Zulkarnain, 2014)

36

2.4.8 Rangka Rangka pada mesin adalah salah satu komponen yang berfungsi untuk menahan tegangan yang ditimbulkan oleh berat total komponen-komponen yang terpasang pada mesin tersebut. Rangka harus kuat, ringan, kokoh dan tahan terhadap getaran atau goncangan yang diterima dari proses produksi (Hidayat, 2011). Adapun beberapa jenis material yang biasa digunakan untuk membuat rangka, antara lain : 1. Besi Besi (iron) merupakan salah satu unsur pembentuk bermacam-macam logam dan baja paduan. Dalam ilmu bahan teknik, besi memiliki peranan penting dalam sejarah teknologi. Berdasarkan unsur paduannya, besi terbagi menjadi dua jenis yang akan dijelaskan sebagai berikut (Ibrahim Hasan, 2012) : a. Wrought Iron Wrought iron adalah besi yang mempunyai kemurnian besi mendekati 100%. Komposisi kimia bahan tersebut yaitu 99,5%-99,9% besi; 0,02% karbon; 0,l20% silikon; 0,018% sulfur, 0,02% fosfor dan 0,07% kerak besi. Bahan tersebut bersifat lunak, liat dan tidak mampu menahan beban kejut secara tiba-tiba serta berlebihan. Kekuatan tarik wrought iron berkisar 2500-5000kg/cm² dan kekuatan tekannya 3000kg/cm². Bahan tersebut biasa digunakan pada pembuatan rantai (chains),crane hooks, railway coupling, pipa uap dan pipa air (Khurmi dan Gupta, 1982). b. Cast iron Cast iron merupakan paduan besi dan karbon. Kandungan karbon pada material ini bervariasi dari l,7% sampai 4,5%. Cast iron juga mengandung sejumlah unsur lain, seperti silikon, mangan, fosfor dan sulfur. Bentuk karbon yang terdapat dalam cast iron terdapat dua macam, yaitu karbon bebas yang dinamakan graphite dan gabungan karbon yang dinamakan cementite. Cast iron adalah material yang rapuh, tidak dapat digunakan untuk elemen mesin yang mengalami pembebanan kejut (shock loaded). Sifat-sifat yang membuatnya berharga adalah karena harganya murah, karakteristik coran yang baik dan kekuatan kompresinya lebih tinggi dari pada tegangan tariknya. Variasi cast iron meliputi : grey cast iron, 37

mottled cast iron, white cast iron,malleable cast iron dan alloy cast (Khurmi dan Gupta, l982:27). 2. Baja (steel) Baja (steel) didefinisikan sebagai logam ferro berkristal halus yang dihasilkan dari proses pembuangan unsur pengotor, yakni sulfur dan fosfor dari pig iron dan proses penambahan sejumlah unsur meliputi mangan, silikon dan lain-lain.

38

BAB III PERHITUNGAN DAN PERANCANGAN

3.1 Alur Perencanaan dan Perhitungan Mulai

Gambar rencana

Menentukan kapasitas mesin

-

Menentukan putaran rpm Menghitung gaya dan daya Menentukan dimensi tabung Menentukan hammer Menghitung poros Menghitung rangka

Gambar Detail

Pembuatan Laporan

Selesai Gambar 3.1 Flow chart perencanaan dan perhitungan

39

3.2 Desain Hammer Hammer pada mesin ini berupa piringan yang diatasnya diberi beberapa hammer sesuai kebutuhan kapasitasnya. Dipilih desain ini karena disamping segi hasilnya lebih efektif dan maksimal juga karena untuk perawatannya dan panggantiannya lebih mudah. Bahan hammer dinamis dan statis ini terbuat dari besi ST 37. Adapun hammer terdiri dari 2 jenis, yaitu hammer dinamis (I dan L) dan hammer statis.

Hammer dinamis I & L

Hammer statis

Gambar 3.2 Hammer dinamis dan hammer statis 3.3 Perhitungan Putaran Rpm Total Hammer 3.3.1 Perhitungan massa jenis bongkol jagung Diketahui : Panjang serbuk bongkol jagung (P)

= 58,5mm

= 0,0585m

Diameter serbuk bongkol jagung (D)

= 11mm

= 0,011m

40

Dari percobaan pengukuran beberapa kali diperoleh data massa bongkol jagung dalam wadah yang sama seperti pada tabel 3.1 berikut : Tabel 3.1 Percobaan massa serbuk bongkol jagung No. 1 2 3 4

Massa (gr) 0,640 0,643 0,652 0,649

π

= 3,14

Massa rata-rata (m)

= (m1 + m2 + m3 + m4)/4 = (0,640 + 0,643 + 0,652 + 0,649)/4 = 2,584/4 = 0,646gr

Volume serbuk bongkol jagung (V)

= 1 4 . π. D . P = 1 4 x3,14x0,011 x0,0585 = 0,0000055566225m3

Massa jenis bongkol jagung (ρ bongkol jagung)

= =

,

,

= 116,25767kg/m3

41

3.3.2 Perhitungan volume total bongkol jagung yang tergerus oleh hammer dinamis I dan L dan hammer statis

Hammer dinamis I

Hammer dinamis L Gambar 3.3 Hammer dinamis I dan L - Hammer dinamis, ada dua : 1. Hammer dinamis I

Gambar 3.4 Detail ukuran hammer dinamis I Diketahui :

Panjang hammer I (P)

=

45mm

Diameter hammer I (D)

=

20mm

π

=

3,14

a

=

8

Luas lingkaran hammer I (LO hammer I)

= 1 4 . π. D

42

= 1 4 3,14 0,020 = 0,000314m2 V bongkol jagung tergerus 1 hammer I

= LO hammer I . P = 0,000314x0,045 = 0,00001413m3

V bongkol jagung tergerus 8 hammer I

= a.Vbongkol jagung tergerus 1 hammer I = 8x0,00001413 = 0,00011304m3

2. Hammer dinamis L

Gambar 3.5 Detail ukuran hammer dinamis L Diketahui :

p

=

57,5mm

=

0,0575m

l

=

25mm

=

0,025m

t

=

9,8mm

=

0,098m

b

=

4

V bongkol jagung tergerus 1 hammer L

= p.l.t = 0,0575x0,025x0,0098 = 0,0000140875m3

V bongkol jagung tergerus 4 hammer L

= b.V bongkol jagung tergerus 1 hammer L = 4x0,0000140875 = 0,00005635m3

43

- Hammer statis

Gambar 3.6 Detail ukuran hammer statis Diketahui : p

=

45mm

=

0,045m

l

=

23mm

=

0,023m

t

=

12mm

=

0,012m

n

=

32

V bongkol jagung tergerus 1 hammer statis

= p.l.t = 0,045x0,023x0,012 = 0,00001242m3

V bongkol jagung tergerus 32 hammer statis

= n.Vbongkol jagung tergerus 1 hammer statis = 32x0,00001242 = 0,00039744m3

- Perhitungan volume total bongkol jagung yang tergerus hammer dinamis dan hammer statis Vtotal

= V bongkol

jagung tergerus 8 hammer I

+ V bongkol jagung tergerus 4 hammer L + V

bongkol jagung tergerus 24 hammer statis

= 0,00011304 + 0,00005635 + 0,0003974 = 0,000567m3 3.3.3 Perhitungan massa bongkol jagung Massa jenis bongkol jagung (ρ bongkol jagung)

= 116,25767kg/m3

44

Massa total bongkol jagung (m total bongkol jagung)

= ρ bongkol jagung.Vtotal = 116,25767x0,000567 = 0,0658983351kg

3.3.4 Perhitungan putaran dan waktu untuk anggapan 1 putaran bongkol jagung langsung hancur Tabel 3.2 Perbandingan putaran, massa dan waktu Putaran (put) 1 A = 1517,489021

Massa (kg) 0,0658983351 100

Waktu (s) B = 2,372340 3600

Pakai rumus perbandingan putaran, massa dan waktu : - Mencari nilai A (putaran yang diperlukan untuk menghancurkan 100kg bongkol jagung) : = =

A=

=

, ,

,

A = 1517,489021put

- Mencari nilai B (waktu yang diperlukan untuk menghancurkan 1 kali putaran) : ,

B=

=

x0,0658983351

B = 2,372340s

- Jadi putaran per menitnya adalah rpm rpm = 1x60/2,372340 = 25,2914837rpm (ini rpm untuk anggapan 1 putaran bongkol jagung menjadi partikel-partikel berukuran 1mm, sehingga dibutuhkan perhitungan rpm untuk anggapan beberapa putaran bongkol jagung baru hancur menjadi partikel-partikel 1mm).

45

3.3.5 Perhitungan putaran rpm dengan asumsi atau anggapan beberapa putaran baru bisa hancur menjadi partikel-partikel kurang dari sama dengan 1mm Adapun pertimbangan-pertimbangan untuk memenuhi perhitungan rpm ini adalah sebagai berikut : a) Ada 24 baris bongkol jagung yang masuk kedalam hammer dalam waktu 1 menitnya sehingga dibutuhkan 13 kali rpm anggapan 1 putaran hancur untuk menghancurkannya hingga partikel 1mm. Adapun penjelasannya adalah sebagai berikut : Saluran masuk bahan atau hooper yang direncanakan adalah berbentuk lingkaran dengan diameter 100mm.

Gambar 3.7 Ukuran sket saluran masuk dan bongkol Dari gambar diatas diperoleh keterangan bahwa ukuran saluran masuk berdiameter 100mm dan ukuran bongkol jagung berdiameter 20mm, setelah di sket diperoleh 9 bongkol jagung sekali masuk kedalam hammer, dengan asumsi dimensi setiap bongkol jagung panjang (p) =150mm dan diameter terbesar (d) = 25mm. Setiap 1 menit bongkol jagung yang harus hancur hingga menjadi partikel 1mm adalah 1,667kg dengan jumlah bongkol jagung rata-rata 209 bongkol jagung maka setiap 1,667kg jumlah baris bongkol jagung yang masuk ke dalam hammer adalah 209 bongkol jagung dibagi dengan 9 bongkol jagung sehingga diperoleh angka 23,22222 kali dan dibulatkan menjadi 24 kali. 46

b) Setiap baris dibutuhkan 7 kali rpm anggapan 1 putaran hancur untuk menghancurkan tiap baris bongkol jagung yang masuk kedalam hammer. Adapun penjelasannya adalah sebagai berikut : Dari perhitungan rpm yang di nomor 4 diatas adalah anggapan untuk sekali putaran bongkol jagung lagsung bisa hancur, namun di nomor 5 ini tidak demikian (dibutuhkan beberapa putaran rpm bongkol jagung baru bisa hancur. Sehingga kami melakukan percobaan 1 bongkol jagung mewakili 9 bongkol jagung untuk mengetahui seberapa kali putaran untuk menghancurkan bongkol jagung tersebut. Adapun percobaan yang kami lakukan adalah bongkol jagung kami letakkan dilantai, lalu kami jatuhkan benda atau material besi berbentuk balok dengan massa 4,5kg dengan kecepatan awal nol (0) dan kami menggunakan percepatan gravitasi (g = 9,8m/s2) dengan ketinggian (h) = 1m. Sehingga dari percobaan dihasilkan bongkol jagung terbelah menjadi 2 dengan ukuran partikel 12,5mm, lalu pecah menjadi 4 dengan partikel 17,88mm, lalu pecah menjadi 8 dengan ukuran partikel 9,57mm, begitu seterusnya hingga ukuran partikel menjadi 0,61mm, dengan 7 kali pukulan. Adapun sket penampang diameternya sebagai berikut :

Gambar 3.8 Sket penampang diameter bongkol jagung Dan dari percobaan diatas, secara bersamaan dari penampang memanjang juga mengalami patahan partikel atau partikelnya juga terbelah menjadi 3 bagian, lalu 6 bagian, lalu 12 bagian dan begitulah seterusnya dengan kelipatan 2 hingga berukuran kurang dari 1mm, sebanyak 7 kali pukulan. Adapun sket penampang memanjangnya adalah sebagai berikut :

47

Gambar 3.9 Sket penampang memanjang bongkol jagung 3.3.6 Perhitungan putaran rpm totalnya Sehingga dari 2 poin percobaan dilapangan diatas diperoleh rpm total yang dibutuhkan untuk menghancurkan bongkol jagung 100kg dalam 1 jam dipengaruhi oleh rpm anggapan 1 kali hancur, 1 baris bongkol jagung yang masuk ke hammer membutuhkan berapa kali rpm anggapan 1 kali hancur dan dalam satu menitnya berapa baris bongkol jagung yang harus masuk ke dalam hammer untuk dihancurkan. Sehingga diperoleh rumus : rpm total = rpm anggapan 1 kali putaran hancur x 1 baris bongkol jagung yang masuk ke hammer membutuhkan berapa kali rpm anggapan 1 kali

48

hancur x dalam satu menitnya berapa baris bongkol jagung yang harus masuk ke dalam hammer untuk dihancurkan = 25,2914837rpm x 7 x 24 = 4248,9692616rpm rpm total ≈ 4300rpm (dibulatkan)

3.4 Perhitungan Transmisi Putaran Diketahui : Putaran motor (n1)

=

1400rpm (motor diessel)

Diameter pulley motor (d1)

=

300mm (diameter pulley motor diessel)

Putaran hammer (n2)

=

4300rpm

Sleep (s)

=

2% (sleep)

Sleep total (stotal)

=

s pulley motor diessel + s pulley hammer

=

2% + 2%

=

4%

Diameter pulley hammer (d2) =

d1.n1.(1-(stotal/100))/n2

=

300x1400x(1-(4%/100%))/4300

=

300x1400x(0,96)/4300

=

93,7674418604650mm

≈

100mm (dibulatkan 100mm karena diameter pulley yang tersedia dipasaran diatas 90mm adalah ukuran 100mm)

3.5 Perhitungan Pulley dan V-Belt 3.5.1 Perhitungan pulley Diketahui : Diameter pulley yang digerakkan (d2)

= 100mm

Massa jenis besi cor (ρ)

= 7800kg/m3

Tinggi kepala pulley (k)

= 13mm

Lebar setengah pulley (f)

= 12,5mm

Jarak tengah antar v-belt (e)

= 19mm 49

Lebar pulley (b)

= 2.f + e = 2x12,5 + 19 = 25 + 19 = 44mm = 0,044m

Diameter kepala pulley (de)

= d2 + 2.k = 100 + 2x13 = 100 + 26 = 126mm = 0,126m

Volume pulley (Vp) : V =

V =

. b . (d ) . 90% 4

3,14. 0,044 (0,126) 4

V = 0,000493521m

Massa pulley (mp)

0,9

= ρ.VP

= 7800x0,000493521 = 3,84947kg = 3,85kg Berat pulley (WP)

= mp . g = 3,85 x 9,8 = 37,725N

3.5.2 Perhitungan sabuk v-belt Diketahui: Diameter pulley penggerak (dp)

= 300mm

Diameter pulley yang digerakkan (Dp)

= 100mm

Jarak sumbu poros (C)

= 500mm

Menghitung panjang sabuk antara pulley pada motor dengan pulley hammer dinamis (L) : π 1 (Dp − dp) L = 2. C + (Dp + dp) + 2 4. C

50

L = 2x504 +

L = 1656mm

3,14 1 (300 + 100) + (300 − 100) 2 4x504

Jadi standar sabuk yang digunakan pada mesin hammer mill ini adalah jenis sabuk V tipe B 63.

3.6 Perhitungan Poros 3.6.1 Perhitungan daya transmisi tanpa beban (Pt) - Menghitung berat hammer dinamis (W) : Diketahui : Massa jenis hammer dinamis (ρ)

= 7800kg/m3

Percepatan gravitasi (g)

= 9,8m/s

Putaran hammer (n)

= 4300rpm

Volume hammer dinamis I

= V bongkol jagung tergerus 8 hammer I = 0,00011304m3

Volume hammer dinamis L

= V bongkol jagung tergerus 4 hammer L = 0,00005635m3

Diameter landasan hammer (dL)

= 370mm

= 0,37m

Tebal landasan hammer (t)

= 13mm

= 0,013m

Volume landasan hammer dinamis = 0,25.π.dL2.t = 0,25x3,14x0,372x0,013 = 0,0013971m3 Volume total hammer dinamis (V) = Volume hammer I + Volume hammer L + Volume landasan hammer = 0,00011304 + 0,00005635 + 0,0013971 = 0,00156649m3 Massa hammer dinamis (m)

= ρ.V = 7800x0,00156649 = 12,218622kg

Berat hammer dinamis (W)

= m.g = 12,218622x9,8 = 119,7425N

51

- Menghitung inersia hammer dinamis total (IP) dan torsi hammer dinamis total (TP) Diketahui : Jari-jari landasan hammer dinamis (r)

= 185mm = 0,185m

Jarak sumbu hammer I dalam ke pusat rotasi (r1)= 90mm

= 0,09m

Jarak sumbu hammer I luar ke pusat rotasi (r2) = 140mm = 0,14m Volume hammer dinamis I dalam = Volume hammer dinamis I luar = 0,5.Volume hammer dinamis I = 0,5x0,00011304 = 0,00005625m3 Inersia hammer dinamis I dalam (IID) = m hammer I dalam.r12 = ρ.Volume hammer dinamis I dalam.r12 = 7800x0,00005625x0,092 = 0,00357kg.m2 Inersia hammer dinamis I luar (IIL) = m hammer I luar.r22 = ρ.Volume hammer dinamis I luar.r22 = 7800x0,00005625x0,142 = 0,00864kg.m2 Inersia hammer dinamis L (IL)

= 1/2.mlandasan hammer dinamis.r2 = 1/2.ρ.Vlandasan hammer dinamis.r2 = 0,5x7800x0,0013971x0,1852 = 0,187kg.m2

Inersia hammer dinamis total (I1) = IID +IIL+ IL = 0,00357+0,00864+0,187 = 0,19921kg.m2 - Menghitung torsi hammer dinamis (TP) : Waktu 1 putaran hammer dinamis (t)= 60s x 1rpm/4300rpm = 0,01395s Kecepatan sudut (ω)

= 2.π.n/60 = 2x3,14x4300/60 = 450,067rad/s 52

Diasumsikan waktu yang dibutuhkan motor listrik untuk dapat memutar poros hingga mencapai kecepatan putar 1400rpm adalah 7 detik. Sehingga percepatan sudutnya : Percepatan sudut (α)

= ω/t = 450,067/7 = 64,295rad/s2

Torsi hammer dinamis (T1)

= I.α = 0,19921x64,295 = 12,808N.m

- Menghitung daya hammer dinamis (P1) : P1

= T1.ω = 12,808x450,067 = 5764,458watt

Dengan faktor koreksi (fc) = 1,2, sehingga daya yang dibutuhkan menjadi 6917,35watt atau 9,273HP. - Menghitung inersia pulley hammer (I2) : Dimana : Massa pulley hammer atau yang digerakkan (mpulley hammer)

= 3,85kg

Jari-jari pulley hammer atau yang digerakkan (r)

= 63mm = 0,063m

Inersia pulley hammer (I2)

= 1/2.mpulley hammer.r2 = 1/2x3,85x0,0632 = 0,00764kg.m2

- Menghitung kecepatan sudut (ω) dan percepatan sudut pulley hammer atau yang digerakkan (α) : Kecepatan sudut (ω) dan percepatan sudut (α) pulley hammer atau yang digerakkan sama dengan kecepatan sudut (ω) dan percepatan sudut hammer dinamis, yaitu ω = 450,067rad/s dan α = 64,295rad/s2 (dikarenakan hammer dinamis dan pulley hammer dinamis atau yang digerakkan berada di satu poros). - Menghitung besar torsi pulley hammer atau yang digerakkan (T2) : T2

= I2. α 53

= 0,00764x64,295 = 0,491N.m - Menghitung daya pulley pada hammer dinamis (P2) : P2

= T2.ω = 0,491x450,067 = 220,98watt (dengan fc = 1,2 maka P2 = 265,176watt) = 0,356HP

- Menghitung daya transmisi (Pt) : Pt

= P1+P2 = 9,273+0,356 = 9,629HP

3.6.2 Perhitungan daya dengan beban yaitu daya untuk menghancurkan bongkol jagung hingga menjadi partikel kurang dari sama dengan 1mm (Ph)

Gambar 3.10 Jarak sumbu poros dengan hammer dinamis I dan L - Menghitung besar gaya (F) hammer dinamis I dan L setiap kali memalu bongkol jagung : Dimana :

54

Massa (m) yang dipakai setiap memalu bongkol jagung

= 4,5kg

Gaya gravitasi (g)

= 9,8m/s2

Gaya yang dipakai setiap memalu bongkol jagung (F) = m.g = 4,5x9,8 = 44,1N (besar percepatannya adalah gaya gravitasi karena pada saat percobaan memukulnya memakai percepatan gravitasi dan kecepatan awalnya 0m/s) Jadi hammer I lingkaran dalam, luar dan hammer L diasumsikan memalu dengan gaya yang sama yaitu sebesar F = 44,1N. - Menghitung besar torsi total (Tt) hammer dinamis I dan L setiap kali memalu bongkol jagung : Diketahui : Jarak sumbu poros dengan hammer I dinamis lingkaran dalam (r1)

= 90mm = 0,09m

Jarak sumbu poros dengan hammer I dinamis lingkaran luar (r2)

= 140m = 0,14m

Jarak sumbu poros dengan hammer L dinamis (r3)

=185mm =0,185m

Torsi 4 hammer dinamis lingkaran dalam (T1)

= F.r1 = 44,1x0,09 = 3,969N.m

(diasumsikan 4 hammer dinamis I lingkaran dalam, luar dan L mempunyai gaya masing-masing 4,5kg sesuai percobaan sebelumnya) Torsi 4 hammer dinamis lingkaran luar (T2)

= F.r2 = 44,1x0,14 = 6,174N.m

Torsi 4 hammer dinamis L (T3)

= F.r3 = 44,1x0,185 = 8,1585N.m

(diasumsikan 4 hammer dinamis I lingkaran dalam, luar dan L mempunyai gaya masing-masing 4,5kg sesuai percobaan sebelumnya) 55

Torsi total hammer dinamis I dan L setiap kali memalu bongkol jagung (Tt) : (Tt)

= T1+T2+T3 = 3,969+6,174+8,1585 = 18,3015N.m

- Menghitung daya dengan beban yaitu daya untuk menghancurkan bongkol jagung hingga menjadi partikel kurang dari sama dengan 1mm (Ph) : Dimana : Kecepatan sudut hammer dinamis (ω) = 450,067rad/s (Ph)

= Tt.ω = 18,3015x450,067 = 8236,90watt (dimana faktor koreksi fc = 1,2) = 9884,28watt = 13,2497HP ≈ 13,25HP

3.6.3 Perhitungan daya total tanpa beban dan dengan beban (P) P

= Pt+Ph = 9,629 + 13,25 = 22,879HP (17,018864kwatt) ≈ 23HP

3.6.4 Perhitungan tarikan masing-masing v-belt Diketahui : Daya total (P)

= 17018,864watt

Diameter pulley penggerak (dp)

= 300mm

Putaran motor penggerak (n1)

= 1400rpm

- Sudut kontak : D −d C 300 − 100 sin β = 504 sin β =

sin β = 200/504 sin β = 0,39683 β = sin

0,39683

β = 23,380

56

θ = (180 − 2. β)

π 180

3,14 180 3,14 θ = (180 − 46,76)x 180 3,14 θ = (133,24)x 180 θ = (180 − 2x23,380)x

θ = 2,324rad

- Menghitung kecepatan linier sabuk : π. d . n 60 .1000 3,14 x 300 x 1400 V= 60x1000 V=

V = 21,98m/s

- Menghitung sisi kendor (T2) dan sisi kencang (T1) dengan µ sabuk dan pulley 0,3 : 2,31 log

T = μ. θ T

T T

=

2,31 log log T

T = 0,3x2,324 T 0,942 2,31

= 2,5. T

P

= (T1-T2).V

17018,864

= (2,5T2-T2)x21,98

17018,864

=1,5xT2x21,98

17018,864

= 32,97XT2

T2

= 516,19N

T1

= 2,5.T2 = 2,5x516,19 = 1290,475N

- Menghitung tegangan tali total (T) : T

= T1+T2 57

= 1290,475+516,19 = 1806,665N 3.6.5 Perhitungan poros

Gambar 3.11 Posisi hammer dinamis, pulley, Ra (bearing A) dan Rb (bearing B) - Menghitung kesetimbangan momen dan besar momen disetiap titik : Kesetimbangan momen di titik A (∑Ma = 0) ∑Ma

= 0

-(T+Wpulley).0,0725 - Rb.0,120 + Whammer.(0,018625+0,120)

= 0

-(1806,665+37,725).0,0725 - 0,120.Rb + 119,7425.0,138625

= 0

-(1844,39).0,0725 - 0,120.Rb + 16,5993041

= 0

-133,718275 - 0,120.Rb + 16,5993041

= 0

-117,1189709

=

0,120.Rb Rb

=

-975,99142N Kesetimbangan momen di titik B (∑Mb = 0) ∑Mb

=0

(-(T+Wpulley).(0,0725+0,120)) + Ra.0,120 + Whammer.0,018625

=0

(-(1806,665+37,725).(0,0725+0,120))+0,120.Ra+119,7425.0,01862

=0

58

(-(1844,39).(0,1925))+0,120.Ra+2,2302

=0

-(355,045075)+0,120.Ra+2,2302

=0

0,120.Ra

=

352,814875 Ra

=

2940,124N Besar momen di titik P (Mp) = 0 Besar momen di titik A (Ma) = -(T+Wpulley).0,0725 = -(1806,665+37,725).0,0725 = -(1844,39).0,0725 = -133,718275N.m Besar momen di titik B (Mb) = -((T + Wpulley).(0,0725 + 0,120)) + Ra.0,120 = -((1806,665+37,725).(0,1925))+2940,124.0,120 = -((1844,39).(0,1925)) + 352,81488 = -355,045075 + 352,81488 = -2,230195N.m Besar momen di titik Q (Mq) = 0 Jadi titik yang menerima beban paling besar dan berat adalah titik A.

59

SFD

BMD

Gambar 3.12 SFD dan BMD pada poros hammer dinamis Dimana : Data Perancangan spesifikasi poros hammer : Kekuatan tarik (σt)

: 66x106kg/m2 (untuk bahan S55C)

Faktor koreksi beban lentur (Km) : 1

(Sularso, 2002)

Faktor koreksi beban puntir (Kt)

:1

(Sularso, 2002)

Faktor keamanan (Sf1)

:6

(Sularso, 2002)

Faktor konsentrasi tegangan (Sf2) : 1

(Sularso, 2002)

Tegangan geser ijin (τ) dapat dicari dengan rumus : σ τ= Sf × Sf

60

τ=

66 x 10 6 1

τ = 11x10

kg

m

- Menghitung torsi pada poros hammer dinamis (T) : T =

=

.

. . ,

,

= 37,814N. m

- Menghitung momen puntir yang terjadi (Te) : Te

= √Ma + T = = =

133,718275 + 37,814

17880,577068976 + 1429,89859 19310,475664976

= 138,9621N. m

- Menghitung dimeter poros (d) : d

.

= = =

. ,

,

0,0000643715576

= 0,040077m = 40,077mm ≈ 40mm

3.7 Perhitungan Bantalan Data perancangan : (Sularso, 2002) Diameter poros

: 40mm

Nomor seri

: 08ZZ

Diameter dalam (d)

: 40mm

Diameter luar (D)

: 80mm 61

Lebar (B)

: 18mm

Kapasitas nominal dinamis spesifik (C)

: 2380kg

Kapasitas nominal statis spsifik (Co)

: 1650kg

Bantalan pada titik A : Diketahui : Gaya yang diterima bantalan (Wr = RA = Fr) = 2940,124N = 300,0127kg RA 300,0127 = = 0,182 C 1650

Sehingga dapat ditentukan nilai X , V dan Y : X

= 0,56

V

= 1,2 (untuk beban putar pada cincin luar)

Y

= 1,15

Beban equivalen yang terjadi : P = X . V. F + Y. F

P = 0,56 x 1,2 x 300,0127 + 1,15 x 0 P = 201,609kg

Umur bantalan ditentukan dengan rumus : L = L =

C Pr

. 10 putaran

2380 201,609

x 10 putaran

L = 1645,133 x 10 putaran L = L =

L 60. N

1645,133 × 10 60 x 4300

L = 6376,485jam

Bantalan pada titik B : Diketahui: Gaya yang diterima bantalan (Wr = RB = Fr) = 975,99142N = 99,591kg RB 99,591 = = 0,06 C 1650 62

Sehingga dapat ditentukan nilai X , V dan Y : X

= 0,56

V

= 1,2 (untuk beban putar pada cincin luar)

Y

= 1,55

Beban equivalen yang terjadi : P = X . V. F + Y. F

P = 0,56 x 1,2 x 99,591 + 1,55 x 0 P = 66,925kg

Umur bantalan ditentukan dengan rumus : L = L =

C Pr

. 10 putaran

2380 66,925

x 10 putaran

L = 44974,437 x 10 putaran L = L =

L 60. N

7499,784 × 10 60 x 4300

L = 29068,93jam

3.8 Perhitungan Pasak Data perancangan pasak : Daya yang ditransmisikan (Pd)

= 17018,864watt = 17,018864kw

Putaran poros (n)

= 4300rpm

Diameter poros (ds)

= 40mm

b x h (rencana)

= 12mm x 8mm

l (rencana)

= 41,5mm

Torsi yang terjadi pada pasak : P n 17,018864 T = 9,74x10 4300 T = 9,74 .10

63

T = 3854,971kg. mm Gaya tangensial (Ft) : =

.

,

=

Ft = 192,749kg

Bahan pasak adalah baja jenis S45C Tegangan tarik ijin (τ ) : τ τ = (Sf . Sf ) τ =

58 6 x 1,3

τ = 7,4

kg

mm

Tegangan geser yang timbul ( ) : F b. l 192,749 τ = 12 x 41,5 τ =

τ = 0,387kg/mm

Syarat τ ≥ τ = 7,4 ≥ 0,387 (memenuhi syarat) 3.9 Perhitungan Rangka pada Mesin 3.9.1 Perhitungan rangka poros (bagian atas)  Menghitung massa poros (mp) dan berat poros (Wp) pada silinder : Diketahui: Diameter poros pada silinder (D)

= 40mm

Panjang poros pada silinder (ℓ)

= 400mm

Bahan poros ST 60 ( = 7890 Volume poros (V ) = π. r . ℓ V

/

)

= 3,14 x 20 x 400

V = 502400mm

64

m

= V .ρ

m

= 3,97kg

m W

= 0,000502400m

= 0,000502400 7890 = m .g

= 3,97x9,8 = 38,906N

 Menghitung massa hooper (mh) :

Gambar 3.13 Hooper pada mesin Diketahui : p

= 400mm

65

l

= 300mm

t

= 2mm

s

= 235,85mm

Massa jenis hooper (ρ) = 7800kg/m3 V = 4. p. l. t

V = 4 x 400 x 300 x 2 V = 960000 mm V = 4. p. s. t

V = 4 x 400 x 235,85 x 2 V = 754720mm

Sehingga didapat volume dinding hooper bagian 1 dan 2 : Vhooper

= V1 + V2 = 960000 + 754720 = 1714720mm3 = 0,001714720m3

Massa hooper (mh)

= ρ.Vhooper = 7800 x 0,001714720 = 13,38kg

66

 Menghitung massa saluran hooper (msh) :

Gambar 3.14 Saluran hooper Diketahui : Diameter saluran hooper

= 150mm

r1

= 75mm

r2

= 73mm

Panjang saluran hooper

= 210 + ¼(2.π.r) = 210 + ¼(2 x 3,14 x 80) = 210 + 125,6 = 335,6mm

Vsaluran hooper

= π.(r22- r12).p = 3,14 x (752- 732) x 335,6 = 3,14 x 296 x 335,6 = 311920,064mm3

67

= 0,000311920064m3 Massa saluran hooper (msh) = ρ.V = 7800 x 0,000311920064 = 2,43kg  Menghitung massa body hammer (mb) :

Gambar 3.15 Body hammer Diketahui : Tebal plat (t)

= 10mm

Diameter body (D)

= 530mm

Panjang (P)

= 265mm

Lebar (l)

= 110mm

Jari-jari body (r)

= 265mm

Jari-jari bidang 1 (r1) = 75mm Jari-jari bidang 2 (r2) = 35mm Volume bidang 1 (V1) : V1

= ½.π.r2.t + P.D.t - π.r12.t = ½ x 3,14 x 2652 x 10 + 265 x 530 x 10 - 3,14 x 752 x 10 68

= 1102532,5 + 1404500 – 176625 = 2330407,5mm3 Volume bidang 2 (V2) : V2

= ½.π.r2.t + P.D.t - π.r22.t = ½ x 3,14 x 2652 x 10 + 265 x 530 x 10 - 3,14 x 352 x 10 = 1102532,5 + 1404500 – 38465 = 2468567,5mm3

Volume bidang 3 (V3) : V3

= 2.P.l.t + π.r.l.t = 2 x 265 x 110 x 10 + 3,14 x 265 x 110 x 10 = 583000 + 915310 = 1498310mm3

Volume total body (Vb) : Vb

= V1 + V2 + V3 = 2330407,5 + 2468567,5 + 1498310 = 6297285mm3 = 0,006297285m3

Massa body (mb)

= ρ.Vb = 7800 x 0,006297285 = 49,12kg

69

 Menghitung massa saluran keluar (ms) :

Gambar 3.16 Saluran keluar Diketahui : Tebal plat (t)

= 2mm

Panjang bidang 1 (P1)

= Panjang bidang 2 (P2)

= 530mm

Lebar bidang 1 (L1)

= Panjang atap bidang 3 (P3)

= 44,44mm

Lebar bidang 2 (L2)

= Panjang alas bidang 3 (p3)

= 200mm

Tinggi bidang 3 (T3)

= 77,78mm

Volume bidang 1 (V1) : V1

= P1.L1.t = 530 x 44,44 x2 = 47106,4mm3

70

Volume bidang 2 (V2) : V2

= P2.L2.t = 530 x 200 x 2 = 212000mm3

Volume bidang 3 (V3) : V3

= 2.p3.T3.t = 2 x 200 x 77,78 x 2 = 62224mm3

Volume total saluran keluar (Vs) : Vs

= V1 + V2 + V3 = 47106,4mm3 + 212000 + 62224 = 321330,4mm3 = 0,0003213304m3

Massa saluran keluar (ms)

= ρ.Vs = 7800 x 0,0003213304 = 2,51kg

 Menghitung massa hammer statis (mps) : Diketahui : V bongkol jagung tergerus 32 hammer statis

= 0,00039744m3

Massa hammer statis (mps)

= ρ.V = 7800 x 0,00039744 = 3,1kg

 Menghitung berat tabung penghancur dan komponennya (Wt) : Massa total tabung penghancur dan komponennya (mt) : mt

= mh+msh+mb+ms+mps = 13,38 + 2,43 + 49,12 + 2,51+ 3,1 = 70,54kg

Wt

= mt.g = 70,54 x 9,8 = 691,292N

71

- Menghitung tegangan pada rangka atas :

Gambar 3.17 Pembebanan pada rangka bagian atas F =T+W

F = 1806,665 + 37,725 F = 1844,39N F = Wt

F = 691,292N F = Wp

F = 38,906N

ΣM

=0

−F . 0,0725 + F . 33,06 – R . (0,03306 + 0,08694) + F . (0,03306 + 0,0869 + 0,018625

−0,0725. F + 0,03306. F − 0,12R + 0,138625. F −0,0725.1844,39 + 0,03306.38,906 − 0,12R + 0,138625.691,292

=0

=0

=0

−133,718275 + 1,28623236 − 0,12R + 95,8303535

=0

−36,60168914

= 0,12R

−36,60168914 − 0,12R −36,60168914/0,12

=0

R

=

R

= −305,014N

72

ΣM =0

−F . (0,0725 + 0,03306 + 0,08694) + R . (0,03306 + 0,08694) − F . 0,08694 + F . 0,018625

−F . (0,1925) + R . (0,12) − F . 0,08694 + F . 0,018625

=0

=0

−1844,39x(0,1925) + R . (0,12) − 38,906x0,08694 + 691,292x0,018625 −355,045075 + R . (0,12) − 3,38248764 + 12,8753135 −345,55224914 + R . (0,12) R R

 Menghitung momen di titik P, Q, A dan B :

=0

=0

=0

= 345,55224914/0,12 = 2879,6N

M =0

M =0

M = −F x 0,0725 = 1844,39 x 0,0725 = 133,72N. m

M = −F . (0,0725 + 0,03306 + 0,08694) + R . (0,03306 + 0,08694) − F . 0,08694

M = −1844,39x(0,1925) + 2879,6x(0,12) − 38,906x0,08694 M = −355,045075 + 345,552 − 3,38248764 M = −12,876N. m

 Menghitung momen inersia profil U rangka atas :

Gambar 3.18 Besi profil U pada rangka atas 73

AA = Ac = 30 x 2 = 60mm2 AB = 46 x 2 = 92mm2 2 = 1mm 2 46 X = 2+ = 25mm 2 2 X = 2 + 46 + = 49mm 2 YA = 30/2 = 15mm X =

YB = 28+2/2 = 29mm YC = 30/2 = 15mm X = X =

A . X + A .X + A .X A +A + A

60x1 + 92x25 + 60x49 60 + 92 + 60

X = 25mm Y = Y =

A . Y + A .Y + A .Y A +A + A

60x15 + 92x29 + 60x15 60 + 92 + 60

Y = 21,076mm

Titik berat profil U terletak pada titik (X = 25mm) dan (Y = 21,076mm).  Momen inersia : Bangun A = Bangun C = bA = bC = 2mm dan hA = hC = 30mm Bangun B = bB = 46mm dan hB = 2mm dxA = y-yA = 21,076 – 15 = 6,076mm dxB = y-yB = 21,076 – 29 = -7,924mm dxC = y-yC = 21,076 – 15 = 6,076mm dyA = x-xA = 25 – 1 = 24mm dyB = x-xB = 25 – 25 = 0mm dyC = x-xC = 25 – 49 = -24mm I =

1 b h 12

+ A dx

+

1 b h 12

+ A dx

+

1 b h 12

+ A dx 74

I =

1 2x30 + 60x(6,076) 12 1 2x30 + 60x(6,076) 12

+

1 46x2 + 92x(−(7,924) ) + 12

I = (4500 + 2215,06656) + (30,67 + 5776,659392) + (4500 + 2215,06656)

I = 19237,462512mm 1 b 12 1 b 12 1 I = 2 12 1 2 12

I =

. h + A . dy

. h + A . dy

x 30 + 60x(24)

+ +

x30 + 60x(−(24) )

1 b . h + A . dy 12 1 46 x2 + 92x(0) 12

+ +

I = (20 + 34560) + (16222,67 + 0) + (20 + 34560) I = 85382,67mm

 Menghitung tegangan : M = 133,72 N.m = 133720N.mm c = 1,5cm = 15mm I = 19237,462512mm4 M .c I 133720 x 15 σ = 19237,462512 σ =

σ = 104,27N/mm

Dengan faktor keamanan adalah 1,5 sehingga : σ = σ x 1,5

σ = 104,27 x 1,5 = 156,405 N/mm

75

3.9.2 Perhitungan rangka motor penggerak (bagian bawah)

Gambar 3.19 Pembebanan pada rangka bagian bawah F1

= Berat motor penggerak 23HP = 200kg x 9,8 =1960N

FA

= RA + (mbearing . g)

= 2879,6 + (2x9,8)

FB

= RB + (mbearing . g)

= 305,014 + (2x9,8) = 324,614N

= 2899,2N

 Menghitung momen di titik P, A dan B : MP

=0

MB

=0

MA

= -F1.(0,15+0,0725) + T.0,0725 = -1960 x (0,15+0,0725) + 1806,665 x 0,0725 = -1960 x (0,2225) + 130,9832125 = -305,117N.m (berlawanan arah jarum jam)

76

 Menghitung momen inersia profil U rangka bawah :

Gambar 3.20 Besi profil U pada rangka bawah AA = Ac = 40 x 2,5 = 100mm2 AB = 60 x 2,5 = 150mm2 2,5 = 1,25mm 2 60 X = 2,5 + = 32,5mm 2 2,5 X = 2,5 + 60 + = 63,75mm 2 X =

YA = 40/2 = 20mm

YB = 37,5+2,5/2 = 38,75mm YC = 40/2 = 20mm X = X =

A . X + A .X + A .X A +A + A

100x1,25 + 150x32,5 + 100x63,75 100 + 150 + 100

X = 32,5mm Y = Y =

A . Y + A .Y + A .Y A +A + A

100x20 + 150x38,75 + 100x20 100 + 150 + 100

Y = 28,036mm

Titik berat profil U terletak pada titik (X = 32,5mm) dan (Y = 28,036mm). 77

 Momen inersia : Bangun A = Bangun C = bA = bC = 2,5mm dan hA = hC = 40mm Bangun B = bB = 60mm dan hB = 2,5mm dxA = y-yA = 28,036 – 20 = 8,036mm dxB = y-yB = 28,036 – 38,75 = -10,714mm dxC = y-yC = 28,036 – 20 = 8,036mm dyA = x-xA = 32,5 – 1,25 = 31,25mm dyB = x-xB = 32,5 – 32,5 = 0mm dyC = x-xC = 32,5 – 63,75 = -31,25mm 1 1 1 b h + A dx + b h + A dx + b h + A dx 12 12 12 1 1 I = 2,5x40 + 100x(8,036) + 60x2,5 + 150x(−(10,714) ) + 12 12 1 2,5x40 + 100x(8,036) 12 I =

I = (13333,3 + 6457,7296) + (78,125 + 17218,4694) + (13333,3 + 6457,7296)

I = 56878,6536mm

1 1 b . h + A . dy + b . h + A . dy + 12 12 1 b . h + A . dy 12 1 1 I = 2,5 x 40 + 100x(31,25) + 60 x2,5 + 150x(0) 12 12 1 2,5 x40 + 100x(−(31,25) ) 12

I =

+

I = (52,083 + 97656,25) + (45000 + 0) + (52,083 + 97656,25) I = 240416,666mm

 Menghitung tegangan : M = 305,117N.m = 305117N.mm c = 1,5cm = 15mm I = 56878,6536mm4 78

M .c I 305117 x 15 σ = 56878,6536 σ =

σ = 80,465N/mm

Dengan faktor keamanan adalah 1,5 sehingga : σ = σ x 1,5

σ = 80,465 x 1,5 = 120,6975 = 120,698N/mm

79

BAB IV PENUTUP

4.1 Kesimpulan Dari hasil perhitungan perancangan mesin hammer mill dengan kapasitas 100kg/jam dapat disimpulkan bahwa: - Motor penggerak utama yang digunakan adalah motor diessel dengan daya 23HP dan putaran 1400 rpm. - Bahan yang digunakan pada hammer dinamis dan statis adalah besi ST 37 dengan diameter landasan 37cm yang terdiri dari 8 hammer dinamis I (masingmasing berdiameter 20mm dan panjang 45mm) dan 4 hammer dinamis L (masing-masing berukuran panjang 45, lebar 9,8 dan tinggi 25). Adapun hammer statis jumlah 32 (masing-masing berukuran panjang 45mm, lebar 12mm dan tinggi 23mm). - Pulley yang digunakan pada mesin menggunakan pulley 4” tipe B dan pulley 12” tipe B. Bahan pulley adalah besi tuang. - Plat penyaring partikel yang digunakan berdiameter 1mm. - Sabuk transmisi pada mesin yang dirancang menggunakan jenis vanbelt tipe B63. - Rangka atas atau rangka pada poros hammer menggunakan profil U ukuran 50x30x2 dan rangka bawah atau rangka pada motor diessel menggunakan profil U ukuran 65x40x2,5.

4.2 Saran - Untuk meningkatkan kapasitas produksi dapat dilakukan perubahan pada jumlah hammer dan panjang hammer serta mengatur putaran hammer. - Untuk modifikasi kedepan dapat dilakukan perubahan menjadi dua proses, yaitu : proses menghancurkan bongkol jagung menjadi partikel yang lebih kecil menggunakan hammer dan proses menghancurkan partikel bongkol jagung yang telah kecil menjadi partikel lebih kecil sesuai yang diinginkan menggunakan pisau tajam yang berputar dengan rpm tinggi. 80

- Untuk memperoleh hasil produksi yang banyak dalam waktu yang lebih singkat kedepannya plat penyaring bisa diganti dengan blower, yang mana blower bisa lebih cepat menyaring (mengangkat atau menyedot) partikelpartikel bongkol jagung yang sudah menjadi halus menuju saluran keluar.

81

DAFTAR PUSTAKA Daryanto., 2007,“Dasar–dasarTeknikMesin”, RinekaCipta, Jakarta Khurmi, R.S, Gupta, JK., 2005, Text Book of Machine Design Eurasia, Publising House, ltd Ram Nagar, New Delhi Niemann G., A. Budiman dan Priambodo, 1986, “Elemen Mesin Jilid II”, Erlangga, Jakarta Sularso, K. Suga., 1991, “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”, PT. Pradnya Paramita, Jakarta Sularso, K. Suga., 2002, “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”, PT. Pradnya Paramita, Jakarta Taufiq, R, 1994, Proses Permesinan, Erlangga, Jakarta

82

LAMPIRAN Lampiran 1. Lambang Diagram Alur

(Sularso, 2002)

83

Lampiran 2. Macam – Macam Bantalan

( Sularso, 2002)

84

Lampiran 3. Faktor V, X , Y pada Bantalan

( Sularso, 2002)

85

Lampiran 4. Tabel Pajang Sabuk V-Belt

( Sularso, 2002)

86

Lampiran 5. Sifat-Sifat Mekanis Standar Bahan

( Sularso, 2002)

87

NO. 13