PERANCANGAN MESIN PENGUPAS BUAH JARAK
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh : Rede Suwantoni 00510064
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2007
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
BIDANG STUDI : KONVERSI PERANCANGAN MESIN PENGUPAS BUAH JARAK
Nama
: Rede Suwantoni
NIM
: 00510064
Jurusan
: Teknik Mesin
Mengesahkan Pembimbing I
Pembimbing II
(Ir. Mulyono, MT)
(Ir. Ali Syaifullah, MT)
Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Daryono, MT)
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Fakultas Teknik
Jurusan : Teknik Mesin; Teknik Sipil; Teknik Elektro; Teknik Industri .D3 Elektro Jl. Raya Tlogo Mas No. 246 Telp. (0341) 460948, 463513 – 19 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR KEGIATAN ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama
: Rede Suwantoni
NIM
: 00510064
Dosen Pembimbing
: 1. Ir. Mulyono, MT 2. Ir. Ali Saifullah, MT
Judul No.
: Perancangan Mesin Pengupas Buah Jarak Tanggal
Catatan Asistensi
03 – 02 – 2007
Acc BAB I
19 – 02 – 2007
Acc BAB II
16 – 05 – 2007
Acc BAB III
18 – 05 – 2007
Acc BAB IV
Pembimbing I
Pembimbing II
Disetujui Oleh :
Dosen Pembimbing I
(Ir. Mulyono, MT)
Dosen Pembimbing II
(Ir. Ali Saifullah, MT)
Rede Suwantoni, 00510064, “Perancangan Mesin Pengupas Buah Jarak”, Pembimbing I : Ir. Mulyono, MT, Pembimbing II :Ir. Ali Saifullah,MT.
ABSTRAKSI
Penelitian dan pengembangan energi alternatif melalui minyak yang dihasilkan dari tanaman terus berkembang. Pengembangan alternatif bahan bakar ini membuka peluang bukan hanya untuk industri tetapi juga untuk dikaitkan dengan upaya pengentasan kemiskinan. Salah satu tanaman yang diandalkan untuk pengembangan bahan bakar alternatif adalah jarak pagar (Jatropha curcas). Untuk membuat minyak jarak dibutuhkan alat untuk memproses buah jarak tersebut. Buah jarak tersebut masih terbungkus oleh kulit luar, dan yang diambil untuk minyak jarak adalah biji jarak. Jadi dibutuhkan mesin untuk pengupas kulit luar, mesin pengupas kulit biji jarak, dan pengepres biji jarak. Dari ketiga unsur
Rede Suwantoni, 00510064, “Perancangan Mesin Pengupas Buah Jarak”, Pembimbing I : Ir. Mulyono, MT, Pembimbing II :Ir. Ali Saifullah,MT.
ABSTRAKSI
Penelitian dan pengembangan energi alternatif melalui minyak yang dihasilkan dari tanaman terus berkembang. Pengembangan alternatif bahan bakar ini membuka peluang bukan hanya untuk industri tetapi juga untuk dikaitkan dengan upaya pengentasan kemiskinan. Salah satu tanaman yang diandalkan untuk pengembangan bahan bakar alternatif adalah jarak pagar (Jatropha curcas). Untuk membuat minyak jarak dibutuhkan alat untuk memproses buah jarak tersebut. Buah jarak tersebut masih terbungkus oleh kulit luar, dan yang diambil untuk minyak jarak adalah biji jarak. Jadi dibutuhkan mesin untuk pengupas kulit luar, mesin pengupas kulit biji jarak, dan pengepres biji jarak. Dari ketiga unsur mesin diatas, penulis hanya membuat mesin pengupas kulit luar buah jarak.
iv
Rede Suwantoni, 00510064, “Perancangan Mesin Pengupas Buah Jarak”, Pembimbing I : Ir. Mulyono, MT, Pembimbing II :Ir. Ali Saifullah,MT.
ABSTRACT
Research and development of alternative energy through yielded oil of crop continue to expand. Development of this fuel alternative open opportunity not small industry but also to be related to effort eliminated of poorness. One of the crop pledged for the development of alternative fuel is Jatropha Curcas plant. To make Biodiesel required appliance to process fruit. That Fruit it’s still have the coat, and taken for Biodiesel only seed. Become to be required by dehulling machine, seed husk parer, and Presses of seed. From third machine element above, writer make only dehulling machine.
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb. Dengan segala kerendahan hati, penyusun memanjatkan puji syukur Alhamdulillah kehadirat Allah S.W.T., atas segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas akhir ini tanpa kendala yang berarti. Dalam proses penyusunan tugas akhir ini, penyusun mendapatkan masukan yang menunjang dari berbagai pihak, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. Untuk itu tidak lupa penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu dan Bapak selaku orang tua dari penyusun, yang telah memberikan dorongan , do’a dan moril serta materiil, untuk terus menyelesaikan studi ini. 2. Ir. Daryono, MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang. 3. Ir. Mulyono, MT., selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan dorongan dan bantuan pemikiran sehingga dapat terselesaikan tugas akhir ini. 4. Ir. Ali Saifullah, MT., selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan dorongan dan bantuan pemikiran sehingga dapat terselesaikan tugas akhir ini. 5. Saudaraku yang telah memberikan do’a , dorongan semangat serta motivasi.
vi
6. Teman-teman yang telah memberikan semangat untuk terus berusaha menghadapi kesulitan dalam penyusunan tugas akhir ini. Dari keterbatasan waktu dan tenaga sehingga banyak kekurangan dalam penyajian, disamping adanya beberapa keterbatasan
lain sehingga tidak
memungkinkan untuk memberikan penjelasan secara terperinci, namun hal esensial telah diusahakan untuk diungkapkan secara sederhana. Besar harapan kami semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penyusun sendiri, bagi pembaca pada umumnya serta mahasiswa teknik mesin pada khususnya. Semoga Allah S.W.T., selalu s elalu menundukkan hati dan pikiran kita atas segala pengetahuan yang kita miliki, Amien. Billahi Taufik Wal Hidayah Aztaghfiruka Ya Allah Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Malang, 22 Mei 2007 Penyusun
vii
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL .......................................... ................................................................ ............................................ ............................... ......... i LEMBAR PENGESAHAN PENGESAHAN .............................................. ..................................................................... ..................................i ...........iii LEMBAR ASISTENSI .......................................... ................................................................. ............................................iii .....................iii ABSTRAKSI ............................................ ................................................................... .............................................. .................................. ........... iv KATA PENGANTAR PENGANTAR .......................................... ............................................................... ........................................... ........................ .. vi DAFTAR ISI....................... ISI .............................................. .............................................. .............................................. ...............................viii ........viii DAFTAR TABEL........................................ TABEL.............................................................. ............................................. ................................ ......... xi DAFTAR GAMBAR ........................................... ................................................................. ............................................ ........................ xii BAB I
: PENDAHULUAN................................. PENDAHULUAN....................................................... ...........................................1 .....................1
1.1. Latar Belakang........................... Belakang.................................................. .............................................. .................................. ........... 1 1.1. Rumusan Masalah .............................................. ...................................................................... .......................... 3 1.2. Tujuan Dan Manfaat Perancangan .............................................. ..................................................... ....... 3 1.3. Batasan Masalah.................................................................................4 1.4. Konsep Desain Alat............................................................................5 1.4.1. Gambar Alat Dan Fungsi Alat ............................................... ................................................. 5 1.4.2. Cara Kerja Alat........................ Alat ................................................ ................................................ ........................ 9 BAB II
: TINJAUAN PUSTAKA .............................................. ................................................................. ...................12 12
2.1. Buah Jarak ( Jatropha Curcas) Curcas) .............................................. ......................................................... ........... 12 2.2. Motor Penggerak ............................................. ..................................................................... ................................. ......... 14 2.3. Poros Silinder Pengupas......................... Pengupas................................................ .......................................... ................... 15 2.3.1. Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Poros............................. Poros............................. 16 2.3.2. Poros Dengan Beban Puntir ............................................. .................................................... ....... 17
viii
2.3.3. Tegangan Geser Yang Diijinkan....................... Diijinkan ............................................. ...................... 18 2.3.4. Poros Dengan Beban Beban Puntir Dan Lentur................................. 20 2.3.5. Defleksi Puntiran.......................... Puntiran................................................. ........................................... .................... 21 2.4. Pasak .............................................. ..................................................................... .............................................. ........................... .... 22 2.4.1. Hal-hal Yang Penting Dan Tata Cara Perencanaan Pasak ........................................... .................................................................. .......................................... ................... 24 2.5. Bantalan............................................. Bantalan.................................................................... .............................................. ......................... 26 2.5.1. Bantalan Gelinding ............................................... ................................................................. .................. 27 2.5.2. Kelakuan Bantalan Gelinding .............................................. ................................................. ... 29 2.5.3. Perhitungan Umur Umur Bantalan .............................................. .................................................... ...... 30 2.6. Pulley ............................................ ................................................................... .............................................. ............................ ..... 31 2.6.1. Putaran Pulley ............................................... ....................................................................... .......................... .. 32 2.7. Sabuk ( Belt ).................................................... )........................................................................... .................................. ........... 33 2.7.1. Transmisi Tipe Sabuk – V ...................................................... ...................................................... 34 BAB III
: PERHITUNGAN ............................................ ................................................................... .............................. ....... 48
3.1. Pengujian Awal Terhadap Buah Jarak .............................................. .............................................. 48 3.2. Spesifikasi Dari Buah Jarak ............................................. .............................................................. ................. 49 3.3. Data Silinder Silinder Pengupas .............................................. ..................................................................... ....................... 60 3.4. Gaya Pengupasan Pengupasan ............................................. .................................................................... ................................. .......... 63 3.4.1. Gaya Tangensial Silinder Pengupas (F t) .......... ............... .......... .......... .......... ........ ... 63 3.4.2. Momen Puntir Puntir Silinder Pengupas Pengupas (T) ..................................... ..................................... 64 3.4.3. Kecepatan Putaran Pengupasan Pengupasan (v)......................................... 64 3.5. Daya ............................................. .................................................................... .............................................. .............................. ....... 65 3.5.1. Daya Pengupasan (N) ........................................... ............................................................... .................... 65
ix
3.5.2. Daya Motor ........................................... .................................................................. ................................... ............ 65 3.6. Perencanaan Transmisi ............................................... ..................................................................... ...................... 66 3.7. Sabuk................................ Sabuk........................................................ ............................................... ......................................... .................. 68 3.8. Perencangan Poros ............................................. ..................................................................... ............................... ....... 73 3.8.1. Perancangan Perancangan Poros Silinder Pengupas ..................................... ..................................... 73 3.8.2. Poros Pada Motor................................................................... Motor..................................................................... .. 76 3.9. Perencanaan Pasak .............................................. ..................................................................... ............................... ........ 79 3.10. Perencanaan Bantalan ............................................. .................................................................... ......................... .. 80 BAB IV
: KESIMPULAN ........................................... ................................................................. ................................. ........... 84
4.1. Kesimpulan ............................................... ....................................................................... ......................................... ................. 84 4.2. Saran.............................. Saran..................................................... .............................................. .............................................. ....................... 85 DAFTAR PUSTAKA PUSTAKA ............................................. ................................................................... .......................................... .................... 86 LAMPIRAN
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Kadar minyak minyak jarak pagar pada berbagai tingkat tingkat umur ................... 14 Tabel 2.2. Faktor-faktor korelasi daya yang akan ditransmisikan ( f ( f c) ...... ......... ...... ..... .. 18 Tabel 2.3. Diameter poros ............................................... ....................................................................... .................................. .......... 20 Tabel 2.4. Harga batas d ·n .............................................. ..................................................................... .................................. ........... 29 Tabel 2.5. Faktor Koreksi........................................................ Koreksi............................................................................... .......................... ... 36 Tabel 2.6. Ukuran Pulley – V........................................................... V............................................................................ ................. 37 Tabel 2.7. V – Belt .............................................. ..................................................................... .............................................. ....................... 40 Tabel 2.8. Proportion of standard parallel, tapered and gibhead keys, according to IS : 2292 and 2293 – 1963......................................... 1963......................................... 45 Tabel 3.1. Diameter buah, panjang buah dan dan tebal kulit................................... 49 Tabel 3.2. Diameter biji, panjang biji ................................................. ............................................................... .............. 50 Tabel 3.3. Penekanan dengan menggunakan beban pada buah jarak ............... 52
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Mesin Pengupas Kulit Buah Jarak ............................................... ................................................. .. 5 Gambar 1.2. Rumah Silinder .............................................. ...................................................................... ................................. ......... 6 Gambar 1.3. Silinder Pengupas ........................................... .................................................................. ................................ ......... 6 Gambar 1.4. Proses Pengupasan ............................................ ................................................................... ............................. ...... 9 Gambar 2.1. Bagian-bagian Buah Jarak ............................................ ............................................................ ................ 13 Gambar 2.2. Seplain (Spline ( Spline)) .............................................. ..................................................................... .............................. ....... 22 Gambar 2.3. Macam-macam Pasak................................................................ Pasak................................................................... ... 23 Gambar 2.4. Bantalan Rol ............................................. .................................................................... .................................... ............. 27 Gambar 2.5. Bantalan Peluru ............................................... ....................................................................... ............................. ..... 28 Gambar 2.6. Pulley...................... Pulley ............................................. .............................................. .............................................. ......................... 32 Gambar 2.7. Konstruksi Konstruksi Sabuk – V ................................................ .................................................................. .................. 34 Gambar 2.8. Ukuran Penampang Sabuk – V ............................................. .................................................... ....... 35 Gambar 2.9. Diagram Pemilihan Sabuk – V..................................................... V..................................................... 35 Gambar 2.10. Profil Alur Pulley – V ............................................. ................................................................ ................... 37 Gambar 2.11. Perhitungan Panjang Keliling Sabuk.......................................... Sabuk.......................................... 39 Gambar 2.12. Dimensi Pasak ............................................. .................................................................... ............................... ........ 45 Gambar 2.13. Dimensi Arm ............................................. .................................................................... ................................. .......... 46 Gambar 3.1. Alat Pengujian Awal Awal Terhadap Buah Jarak ................................. ................................. 48 Gambar 3.2. Diameter, Panjang dan Tebal Kulit Buah Buah Jarak ........................... ........................... 50 Gambar 3.3. Diameter Biji Dan Panjang Biji ................................................. ................................................... .. 51 Gambar 3.4. Bagian-bagian Dari Buah....................... Buah .............................................. ...................................... ............... 53 Gambar 3.5. Luas Penampang Kulit Jarak..................... Jarak ............................................ ................................... ............ 54
xii
Gambar 3.6. Perencanaan Penyempitan Pada Silinder Pengupas Pengupas ..................... 56 Gambar 3.7. Bagian Penyempitan Yang Direncanakan.................................... 57 Gambar 3.8. Sektor Lingkaran .............................................. ..................................................................... ............................ ..... 57 Gambar 3.9. Volume Buah Jarak ............................................. ..................................................................... .......................... 58 Gambar 3.10. Silinder Pengupas...................... Pengupas .............................................. ................................................ .......................... 60 Gambar 3.11. Profil Gerigi Silinder Silinder Pengupas Bahan Karet ............................ ............................ 61 Gambar 3.12. Profil Silinder Pengupas Pengupas Bahan Baja ......................................... ......................................... 61 Gambar 3.13. Sketsa Transmisi Mesin Pengupas Pengupas ............................................. ............................................. 66 Gambar 3.14. Free Body Diagram Pembebanan Poros Pada Silinder Pengupas ............................................ ................................................................... ...................................... ............... 73 Gambar 3.15. Free Body Diagram Pembebanan Pembebanan Poros Pada Motor................. 77
xiii
