Redesaign Mesin Pengupas Kulit Kopi

LAPORAN PROYEK AKHIR

REDESAIGN MESIN PENGUPAS KULIT KOPI KAPASIT KAPASITAS AS 247 KG/JAM ( BAGIAN DINAMIS )

Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Gelar Ahli Madya

Disusun Oleh : JUNAIDI NRP. 9908203009

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN POLITEKNIK BANYUWANGI BANYUWANGI 2011 PERSEMBAHAN

1

Laporan proyek akhir ini saya persembahkan untuk : 1. Almamater Politeknik Banyuwangi; 2. Bapak dan Ibu serta yang tercinta yang telah mendoakan dan memberi kasih

sayang serta pengorbanan selama ini; 3. Teman seperjuangan dalam proyek akhir bagian statis a bu bakar ( Pak Lurah ),

Akhirya lulus juga le,,,, lanjutkan perjuangan. perjua ngan. 4. Teman – teman D III Mesin ’08 ( Abu Bakar Pak Lurah, Masrukin, Eko Puguh

Sakir, Abdul Abdul Aziz Bodos, Heri Bang Hasim, Ipul Mbah Ibling, Sulton PK, Rudi, Rudi, Amar, Amar, Lukman Lukman,, Andre Andre,, Sungg Sungging ing Pak Mad, Mad, Rosid Rosid Bombom Bombom,, Febri Febri Cilik, Salam SOLIDARITY FOREVER; 5. Adek Adek kelask kelasku u ( Kazem Kazem Mbah, Mbah, Keceng Keceng Kinclo Kinclong, ng, Nanang Nanang Ukh Akh, Akh, Bayu, Bayu,

Sukri Muden , Fredy Bonok, Kang Ali ) Selamat berjuang teman 6. Rekan Rekan – rekan rekan yang yang memban membantu tu terseles terselesaik aikann annya ya Proyek Proyek Akhir Akhir ini ( Mas

Handok Handoko, o, Mas Sarofi, Sarofi, Mas Eko, Pak Muklas, Muklas, Kang Kang Jai, Jai, Pak Itong ) Terima erima kasih bantuannya ; 7. Kawan – kawan C-Net Cyber Cafe ( Taupik ,Iwik, Rasuki ) Terima kasih atas

bantuan dan gratisannya selama mengerjakan di C-Net ; sekaligus teman hidupku yang selalu mendukung mendukung dan menemaniku menemaniku 8. Rekan sekaligus setiap waktu terima kasih untuk semuanya ; 9. Semua Semua rekan-rekan rekan-rekan yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu saya ucapkan ucapkan

banyak terima kasih.

MOTTO

2

Laporan proyek akhir ini saya persembahkan untuk : 1. Almamater Politeknik Banyuwangi; 2. Bapak dan Ibu serta yang tercinta yang telah mendoakan dan memberi kasih

sayang serta pengorbanan selama ini; 3. Teman seperjuangan dalam proyek akhir bagian statis a bu bakar ( Pak Lurah ),

Akhirya lulus juga le,,,, lanjutkan perjuangan. perjua ngan. 4. Teman – teman D III Mesin ’08 ( Abu Bakar Pak Lurah, Masrukin, Eko Puguh

Sakir, Abdul Abdul Aziz Bodos, Heri Bang Hasim, Ipul Mbah Ibling, Sulton PK, Rudi, Rudi, Amar, Amar, Lukman Lukman,, Andre Andre,, Sungg Sungging ing Pak Mad, Mad, Rosid Rosid Bombom Bombom,, Febri Febri Cilik, Salam SOLIDARITY FOREVER; 5. Adek Adek kelask kelasku u ( Kazem Kazem Mbah, Mbah, Keceng Keceng Kinclo Kinclong, ng, Nanang Nanang Ukh Akh, Akh, Bayu, Bayu,

Sukri Muden , Fredy Bonok, Kang Ali ) Selamat berjuang teman 6. Rekan Rekan – rekan rekan yang yang memban membantu tu terseles terselesaik aikann annya ya Proyek Proyek Akhir Akhir ini ( Mas

Handok Handoko, o, Mas Sarofi, Sarofi, Mas Eko, Pak Muklas, Muklas, Kang Kang Jai, Jai, Pak Itong ) Terima erima kasih bantuannya ; 7. Kawan – kawan C-Net Cyber Cafe ( Taupik ,Iwik, Rasuki ) Terima kasih atas

bantuan dan gratisannya selama mengerjakan di C-Net ; sekaligus teman hidupku yang selalu mendukung mendukung dan menemaniku menemaniku 8. Rekan sekaligus setiap waktu terima kasih untuk semuanya ; 9. Semua Semua rekan-rekan rekan-rekan yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu saya ucapkan ucapkan

banyak terima kasih.

MOTTO

2

Jangan menunda suatu pekerjaan yang bisa di kerjakan sekarang, karena akan membuat pekerjaanm p ekerjaanmu u terbengkalai ( Bang Jun ).

Kita berdoa kalau kesusahan dan membutuhkan sesuatu,mestinya kita juga berdoa dalam kegembiraan besar dan saat rezeki melimpah ( Kahlil Gibran ).

Tugas kita bukanlah untuk berhasil, tugas kita adalah untuk mencoba, karena di dalam mencoba itulah kita menemukan dan belajar membangun kesempatan untuk berhasil ( Mario Teguh ).

Teman sejati adalah ia yang meraih tangan anda dan menyentuh hati anda ( Heather Pryor ).

Belajar, Belajar, mencoba, memahami, dan bisa itulah tujuan kita dalam belajar ( Bang Jun )

2

PERNYATAAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama

: Junaidi

NRP

: 9908203009

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa karya tulis ilmiah yang berjudul: “ Redesaign Mesin Pengupas Biji Kopi ( dinamis ) ” adalah benar – benar karya sendiri, kecuali jika disebutkan sumbernya dan belum pernah diajukan pada intitusi manapun, serta bukan karya jiplakan. Saya bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah yang harus di junjung tinggi. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar – benarnya, tanpa adanya tekanan dan paksaan dari pihak manapun serta bersidia mendapat sanksi akademik jika ternyata di kemudian hari pernyataan ini tidak benar

Banyuwangi, November 2011 Yang Menyatakan

Junaidi NRP. 9908203009

3

REDESAIGN MESIN PENGUPAS KULIT KOPI ( BAGIAN DINAMIS)

Disusun Oleh: JUNAIDI NRP. 9908203009

Pembimbing

Dosen Pembimbing I

: Pungky Eka Setyawan, ST

Dosen Pembimbing II

: Abdul Rohman, ST

2

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan Proyek Akhir yang berjudul “ Redesaign Mesin Pengupas

Kulit Kopi ( Bagian Dinamis)” Telah diuji dan disahkan oleh Program Studi Teknik Mesin pada: Hari

:

Tanggal Tempat

: : Program Studi Teknik Mesin Politeknik Banyuwangi

Tim Penguji Ketua,

Pu ngky Eka Setyawan, ST. NIY.2009.03.032

Sekretaris,

Abdul Rohma n, ST. NIY. 2008.03.014 Anggota II

Anggota I

Choirul Anam, ST. N IY. 200 8.03.018

M. Abdul Wahid, ST. NIY. 2008.03.017 Mengesahkan, Ketua Program Studi Teknik Mesin

Dian Ridlo Pamuji, ST. NIY. 2008.03.015

ABSTRAK

1

Proses pengupasan buah kopi selama ini masih dikerjakan secara manual, dengan menggunakan mesin pengupas buah kopi waktu yang diperlukan lebih cepat, dibandingkan dengan cara manual. Mesin pengupas buah kopi ini dapat membantu proses pengupasan tersebut. Dalam rancang bangun ini langkah pertama yang dilakukan adalah pengamatan dilapangan dan studi literatur. Hasil pengamatan dan studi literatur tersebut menjadi dasar dalam pembuatan komponen, dan mekanisme mesin itu sendiri. Dari perbandingan desain menunjukan sistem pengupasan dengan poros penggilas yang paling cocok untuk memecahkan buah kopi, sedangkan untuk memisahkan antara kulit dan bijinya menggunakan landasan penggilas. Adapun tahapan dalam pembuatan mesin pengupas kulit kopi terdiri dari analisis kebutuhan, penyusunan spesifikasi teknis produk, perancangan konsep produk yang bertujuan menghasilkan alternatif konsep produk, setelah konsep produk didapatkan maka langkah selanjutnya adalah merancang produk yang merupakan pengembangan konsep produk berupa gambar skets menjadi benda teknik, langkah terakhir dalam pembuatan mesin ini membuat dokumen produk berupa desain gambar kerja. Spesifikasi mesin pengupas kulit kopi dengan kapasitas mesin 16 Kg/menit, ukur mesin panjang 400 Mm x lebar 400 Mm x tinggi 600 Mm, mengunakan tenaga pengerak berupa motor listrik 1 hp, 2850 Rpm, rangka mengunakan profil siku 40 x 40 x 3 Mm. Sistem transmisi mesin pengupas kulit kopi mengunakan 2 puli diameter 2,5 inch dan 12 inch yang merubah putaran dari 2850 Rpm menjadi 568 Rpm, v-belt type A No.55, 1 poros pejal diameter 20 Mm. Taksiran harga jual mesin pengupas kulit kopi adalah Rp 2.266.950,00

Kata Kunci : Buah Kopi, Biji, Poros, Penggilass, Motor Listrik

ABSTRACT The process of stripping the coffee fruit for this is still done manually, using the fruit paring coffee machine time required faster than the manual way. Fruit

2

peeler machine coffee can help the process of stripping it. In design of this first step taken is the field observations and literature studies. The results of observation and study of literature is the basis for the manufacture of components, and the mechanism of the machine itself. From the comparison of design shows stripping system with roller shaft is best suited to solve the coffee fruit, while to separate between the skin and seeds using a rolling basis. The stages in the manufacture of coffee skinner machine consists of Needs analysis, preparation of technical specifications of products, product design concept which aims to produce an alternative product concept, the concept of the product obtained after the Next step is to design products that are the product concept development sketch become the object of drawing techniques, the final step in the manufacture of this machine makes a product design documents of working drawings. Specifications skinner coffee machine with engine capacity 16 Kg/menit, measure the length of the engine 400 Mm x width 400 Mm x height 600 Mm, using a power rotating electric motor 1 hp, 2850 Rpm, the framework uses angled profile 40 x 40 x 3 Mm. Transmission system skinner coffee machine uses two pulleys diameter of 2.5 inch and 12 inch rounds which change from 2850 Rpm to 568 Rpm, v-belt type A No.55, a solid shaft diameter of 20 Mm. Estimated selling price of the coffee machine skinner is Rp 2.266.950,00 Keywords: Coffee Fruit, Beans, Shaft, An Electric Motor.

KATA PENGANTAR Puji Syukur Alhamdallah kami panjatkan kehadirat Alloh SWT atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya, sehinga kami dapat menyelesaikan penulisan laporan Proyek Akhir ini.

2

Penulisan Proyek Akhir yang berjudul “ Redesaign Mesin Pengupas Kulit Kopi ( Bagian Dinamis ) ” ini di susun untuk memenuhi salah satu persyaratan memperoleh gelar Ahli Madya Teknik Mesin pada jurusan Teknik Mesin Politeknik Banyuwangi. Dalam penyusunan Proyek Akhir ini, kami ucapkan banyak terima kasih kepada pihak –pihak yang membantu kami baik dengan motivasi, penyediaan fasilitas pengarahan dan bimbingan dengan tulus ikhlas, kami ucapkan kepada: 1. Bapak Ir. H Asmuji, MM., Selaku Direktur Politeknik Banyuwangi. 2. Bapak Dian Ridlo Pamuji,S.T., Selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Politeknik Banyuwangi. 3. Bapak Pungky Eka S,S.T., Selaku dosen pembimbing I yang telah bersedia

membimbing dan mengarahkan kami dalam melaksanakan Proyek Akhir. 4. Bapak Abdul Rohman,S.T., Selaku dosen pembimbing II yang telah

bersedia membimbing dan mengarahkan kami dalam melaksanakan Proyek Akhir. 5. Ayah dan Ibunda yang telah melahirkan, mendidik, dan membiayai kami

dari lahir sampai kami duduk di bangku perkuliahan. 6. Rekan –Rekan Mahasiswa Politeknik Banyuwangi angkatan 2008 yang

telah memberikan support untuk selalu menjadi lebih baik. Demi

kesempurnaan

penulisan

kami

yang

akan

datang

kami

mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca dan segala pihak . Akhirnya semoga Proyek Akhir yang sederhana ini dapat bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan pembaca pada umumnya Banyuwangi,9 Desember 2011

DAFTAR ISI Penulis HALAMAN JUDUL...............................................................................................i PERSEMBAHAN..................................................................................................ii MOTTO..................................................................................................................ii PERNYATAAN......................................................................................................ii LEMBAR PENGESAHAN...................................................................................ii ABSTRAK..............................................................................................................ii

1

ABSTRACT............................................................................................................ii KATA PENGANTAR.............................................................................................ii DAFTAR ISI...........................................................................................................ii DAFTAR GAMBAR..............................................................................................ii DAFTAR TABEL...................................................................................................ii Tabel 4.1 Estimasi Biaya

41................................................................................ii

BAB I.......................................................................................................................2 LATAR BELAKANG............................................................................................2 1.1 Latar Belakang.............................................................................................2 1.2 Batasan Masalah..........................................................................................2 1.3 Rumusan Masalah.......................................................................................2 1.4 Manfaat Penulisan......................................................................................2 BAB II.....................................................................................................................2 TINJAUAN PUSTAKA.........................................................................................2 2.1 Biji Kopi........................................................................................................2 2.1.1Kopi Arabika..........................................................................................2 2.1.2 Kopi Robusta.........................................................................................2 2.2. Manfaat Mesin Dari Sisi Calon Pengguna................................................2 2.3 Perencanaan Kapasitas................................................................................2

2.3.1MeNcari massa jeNis kopi.......................................................................2 2.3.2 Perencanaan Daya Drum Penggilas........................................................2 2.4 Perencanaan Pulley Dan Sabuk Vbelt.......................................................2 2.5 Perencanaan Poros.......................................................................................2 2.6 Bantalan Atau Bearing................................................................................2 BAB III....................................................................................................................2 METODOLOGI.....................................................................................................2 3.1. Alat Dan Bahan...........................................................................................2 3.1.1. Alat.........................................................................................................2 3.1.2.Bahan......................................................................................................2 3.2 . Metode Penelitian.......................................................................................2 3.3 Metode Pelaksanaan...................................................................................2 3.4 Pembuatan Laporan....................................................................................2 3.5 Jadwal Kegiatan..........................................................................................2 BAB IV....................................................................................................................2 PERHITUNGAN....................................................................................................2 4.1 Kapasitas.......................................................................................................2

2

4.1.1 Mencari Massa Jenis Kopi (M)............................................................2 4.1.2 Mencari Luas Beton Esser Perbiji Pada Drum Penggilas .................2 4.1.3 Luas Selimut Beton Esser Per Biji Pada Drum Penggilas ( Ai ) .......2 4.1.4 Kecepatan Pada Drum Penggilas (V) ...............................................2 4.1.5 Kapasitas Mesin (Q) ..............................................................................2 4.2 Perencanaan Daya Pada Drum Penggilas.................................................2 4.2.1. Mencari Luas Landasan Penggilas (Aa) ...........................................2 4.2.2. Mencari Volume Landasan Penggilas (V)..........................................2 4.2.3. Massa Pada Landasan Penggilas (Ai) ................................................2 4.3 Perhitungan Pulley Dan Sabuk V Pada Drum Penggilas.........................2 4.3.1 Putaran Pada Drum Penggilas (N2.....................................................2 4.3.2 Daya Rencana Pada Drum Penggilas (P d)..........................................2 4.3.4. Kecepatan Linier Pada Sabuk V (V). .................................................2 4.3.5 Panjang Keliling Sabuk V Pada Drum Penggilas (L). .......................2 4.3.6 Sudut Kontak Pulley Dengan Sabuk V ( θ ).......................................2 4.3.7 Gaya Tarik Sabuk V.............................................................................2 4.3.9 Jumlah Sabuk Yang Diperlukan (N)...................................................2 4.4 Perhitungan Poros Pada Drum Penggilas................................................2 4.4.1 Perhitungan Gaya Pada Poros .............................................................2 4.4.3 Perhitungan Torsi..................................................................................2 4.4.4 Menghitung Diameter Poros ................................................................2 4.5 Perencanaan Bantalan................................................................................2 4.5.1 Jenis Bantalan.......................................................................................2 4.5.2 BebaN Radial.........................................................................................2 4.5.3BebaN aksial..........................................................................................2 4.5.4 Bantalan yang digunakan adalah bantalan radial maka beban ekuivalen bantalan:...............................................................................2 4.5.5 Faktor kecepatan putaran bantalan (fn) ............................................2 4.5.6 Umur bantalan......................................................................................2 4.6 Cara Kerja Mesin.........................................................................................2 4.7 Langkah Pengoperasian Mesin...................................................................2 BAB V......................................................................................................................2 PENUTUP...............................................................................................................2 5.1 Kesimpulan...................................................................................................2 5.2 Saran.............................................................................................................2 DAFTAR PUSTAKA.............................................................................................2 LAMPIRAN............................................................................................................2

3

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pohon biji kopi

.................................................................................................................................... 4 Gambar 2.2 Buah kopi yang sudah masak

.................................................................................................................................... 5

4

Gambar 2.3 Biji kopi yang masih berkulit ar

.................................................................................................................................... 5 Gambar 2.4. Gaya yang bekerja pada drum penggilas

.................................................................................................................................... 8 Gambar 2.5. Arah Gaya pada drum penggilas

.................................................................................................................................... 9 Gambar 2.6. Gaya yang bekerja pada landasan penggilas

.................................................................................................................................... 10 Gambar 2.7. Arah Gaya pada landasan penggilas

.................................................................................................................................... 10 Gambar 2.8. Tansmisi pulley dan sabuk

.................................................................................................................................... 12 Gambar 2.9. Kontruksi sabuk

.................................................................................................................................... 13 Gambar 2.10 Macam –Macam bantalan luncur

.................................................................................................................................... 17 Gambar2.11 Macam –macam bantalan gelinding

.................................................................................................................................... 18 Gambar

3.1

Flow

chart

.................................................................................................................................... 23 Gambar 4.1.Gaya yang bekerja pada drum penggilas

.................................................................................................................................... 27

2

Gambar 4.2. Arah Gaya pada drum penggilas

.................................................................................................................................... 27 Gambar 4.3. Pulley

.................................................................................................................................... 42 Gambar 4.4 Gaya Yang Terjadi Pada Poros.........................................................

...............................................................................................................................45 Gambar 4,5 Momen Pada Potongan I

.................................................................................................................................... 34 Gambar 4.6 Momen Pada Potongan II

.................................................................................................................................... 35 Gambar 4.7 Momen Pada Potongan III

.................................................................................................................................... 35 Gambar 4.8 Momen Yang Bekerja Pada Poros

.................................................................................................................................... 36

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Jadwal kegiatan.....................................................................................24

3

Tabel 4.1 Estimasi Biaya............................................................................. 41

1

Laporan Proyek Akhir 201 1 BAB I LATAR BELAKANG 1.1 Latar Belakang Banyuwangi merupakan salah satu daerah penghasil kopi di Indonesia. Jenis kopi yang dihasilkan adalah jenis robusta dengan karateristik biji kopi berbentuk

bulat.

Jumlah

biji

perkilogram

adalah 2300-4000,

tumbuh di

ketinggian 400-700 m dari permukaa n laut dengan suhu 24 - 30 derajat

celcius. Biji kopi ya ng mentah berwar na hijau da n pada saat mata ng akan berubah menjadi merah. Periode kematang buah adalah 9-10 bulan . Kopi merupakan sebuah komoditas perkebunan andalan di kabupaten banyuwangi.pengolahan kopi basah sangat berpengaruh pada kualitas kopi yang dihasilkan. Kendala yang dihadapi pada pengupasan kulit kopi adalah waktu dan energi yang dibutuhkan masih terlalu besar sehingga pengupasan kulit kopi

dirasa kura ng efisie n dan masih ba nyak para peta ni yang mengunakan pengupas kulit kopi tradisional dengan sumber pengerak berupa tenaga manusia. Selain itu hasil dari kualitas pengupasan kulit kopi kurang baik karena masih banyak biji kopi yang pecah setelah proses pengupasan. Kendala-kendala tersebut akan menambah waktu, biaya dan tenaga dalam proses pengupasan. Tentu ini suatu masalah tersendiri yang mengurangi pendapatan yang seharusnya didapatkan oleh petani.dari situ maka penulis akan mencoba melakukan analisis dan membuat terobosan baru tentang mesin pengupasan kulit kopi yang nantinya diharapkan akan dapat mempermudah da n mempercepat proses pe ngupasan itu sendiri. Selain itu dengan adanya mesin ini diharapkan mampu me ningkatkan hasil produksi baik dari segi kualitas maupun kuantitas. ( Balitbang-Jatim 2010) Konstruksi yang dirancang dan dibuat pada mesin pengupas kulit kopi ini merupakan produk hasil inovasi dari produk yang sudah pernah ada dan mengalami perubahan-perubahan baik perubahan bentuk, ukuran, maupun perubahan dalam fungsinya sebagai hasil inovasi perancang. Hasil rancangan ini diharapkan menjadi produk baru dengan mekanisme yang baru.modifikasi dan inovasi yang dilaksanakan bertujuan untuk memperoleh hasil yang maksimal

Program Study Teknik Mesin Politeknik Banyuwangi

1

Laporan Proyek Akhir 201 1 dengan tidak mengurangi fungsi dan tujuan pembuatan mesin ini. 1.2 Batasan Masalah

Dengan memperhatikan berbagai masalah yang ada dan luasnya masalah

yang dihadapi pada me sin pe ngupas kulit kopi maka pe nulis aka n memfokuskan pada masalah : 1. Perencanaan Drum Penggilas 2. Perencanaan Daya. 3. Perencanaan Kapasasitas.

4. Perencanaan Poros 5. Perencanaan Bantalan.

1.3 Rumusan Masalah Berdasarkan batasan masalah tersebut maka dapat ditarik rumusan masalah yaitu :

1.Bagaimana spesifikasi dari mesin pengupas kulit kopi . 2.Memecahkan problema mesin pengupas kulit kopi dengan bentuk yang

lebih kecil tapi tidak mengurangi dari hasil pemecahan . 1.4 Manfaat Penulisan Kegiatan proyek akhir memberikan manfaat yang besar terhadap berbagai pihak, baik bagi mahasiswa, pihak Politeknik Banyuwangiataupun masyarakat. 1. Bagi mahasiswa 1. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar ahli madya (DIII) Teknik Mesin Politeknik Banyuwangi.

2. Mahasiswa dapat me nerapkan ilmu

yang telah diterima di ba ngku

kuliah ke dalam bentuk praktik langsung pembuatan suatu alat. 3. Meningkatkan daya kreativitas, inovasi, dan keahlian mahasiswa. 4. Menambah pengetahuan tentang cara merancang dan menciptakan suatu karya teknologi.


2

Laporan Proyek Akhir 201 1 5. Meningkatkan kedisiplinan dan kerjasama antar mahasiswa, baik secara individual maupun kelompok. 2. Bagi dunia pendidikan 1. Menambah pembendaharaan modifikasi alat-alat yang sudah ada. 2. Mengetahui kemampuan para peserta didiknya. 3.

Memacu masyarakat pada umumnya dan mahasiswa pada khususnya untuk berpikir dan mendayagunakan alat dan bahan yang ada menjadi sesuatu yang berguna.

Konstruksi yang dirancang dan dibuat pada mesin pengupas kulit kopi ini merupakan produk hasil inovasi dari produk yang sudah pernah ada dan mengalami perubahan-perubahan baik perubahan bentuk, ukuran, maupun perubahan dalam fungsinya sebagai hasil inovasi perancang. Hasil rancangan ini diharapkan menjadi produk baru dengan mekanisme yang baru.modifikasi dan inovasi yang dilaksanakan bertujuan untuk memperoleh hasil yang maksimal dengan tidak mengurangi fungsi dan tujuan pembuatan mesin ini.

BAB II


2

Laporan Proyek Akhir 201 1 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biji Kopi

Kopi adalah suatu jenis tanaman tropis yang dapat tumbuh Dimana saja, terkecuali pada tempat-tempat yang terlalu tinggi dan temperature yang sangat dingin atau juga daerah-daerah tandus yang memang tidak cocok bagi kehidupan tanaman kopi. Ada sekitar 70 jenis kopi, walaupun jenis kopi banyak, namun hanya dua spesies pohon kopi yang secara umum dikenal untuk diproduksi sebagai produk kopi, yaitu : 2.1.1Kopi Arabika

Kopi arabik berasal dari spesies pohon kopi ( coffea arabica ) kopi jenis ini yang paling banyak diproduksi yaitu sekitar lebih dari 60 persen produk kopi dunia, tinggi pohon kopi ini antara 4 hingga 6 meter, yang berdaun kecil, halus mengkilap, panjang daun 12-15 cm x 6 cm. 2.1.2 Kopi Robusta

Kopi robustaberasal dari spesies pohon kopi ( coffea canephora ) tinggi pohon kopi ini sekitar 12 meter, yang berdaun besar, mengkilap.

Gambar 2.1 pohoN biji kopi

Cara pengolahan kopi ada dua macam, yaitu : 1)

Pengolahan kering yang hasil pungutan langsung dijemur selama 10-14 hari,


1

Laporan Proyek Akhir 201 1 kalo ternyata buah kopi sudah kering, kopi disimpan sebagai kopi glondongan, bila ingin dijual kopi glondongan ditumbuk untuk melepas biji dari kulit arinya. 2)

Pengolahan basah kopi dari kebun dipisahkan yang masak, yang hijau dan yang kering, seperti terlihat pada Gambar 2.2.

Kopi yang masak itu

kemudian dimemarkan dengan cara ditumbuk dan sebelum di tumbuk dibasahi dahulu untuk memudahkan pememaran, setelah kulit terlepas, biji biji kopi direndam dalam air selama 3-6 hari. Sesudah itu biji kopi yang masih berkulit ari dibersihkan lalu dijemur, setelah kopi kering kemudian di tumbuk lagi agar kulit arinya lepas, lalu ditampi, seperti terihat pada Gambar 2.3

Gambar 2.2 buah kopi yang sudah masak

Gambar 2.3 biji kopi yang masih berkulit ari

2.2. Manfaat Mesin Dari Sisi Calon Pengguna Mesin pengupas kulit kopi merupakan sebuah alat yang berfungsi sebagai pengupas kulit kopi dalam proses pengolahan kopi. Mesin pengupas


2

Laporan Proyek Akhir 201 1 kulit kopi ini memiliki berbagai tu ntutan mesin yang harus dapat dipe nuhi sehingga nantinya mesin ini dapat diterima dan memenuhi segala kebutuhan pemakai. Berikut tuntutan-tuntutan dari mesin pengupas kulit kopi tersebut :

1. Tidak lagi mnggunakan tenaga ma nusia sebagai te naga utama pengerak putarannya. 2.

Mudah dalam penggunaan dan perawatannya.

3. Dapat memberi kenyamanan lebih dari pada mesin yang sudah ada.

2.3 Perencanaan Kapasitas Kapasitas Mesin Adalah Jumlah Produk Yang Dihasilkan Oleh Mesin Tiap Jangka Waktu Tertentu.Satuan

Untuk

Kapasitas

Secara

Umum Adalah

Kg/Jam.Kapasitas Ditentukan Sesuai Dengan Keinginan Dan Dijadikan Dalam Salah Satu Dasar Untuk Menentukan Dimensi Dan Kekuatan Dalam Perancangan Mesin. 2.3.1MeNcari massa jeNis kopi 1. Mencari Volume Kopi Dalam mencari volume kopi menggunakan percobaan yaitu

dengan cara

memasukkan kopi kedalam gelas ukur yang berisi air.

2. Mencari Berat Kopi Untuk mencari berat kopi menggunakan percobaan pengambilan sampel dengan dijumlahkan keseluruhan setelah itu dibagi banyaknya sampel yang digunakan.

3. Massa kopi massa kopi =

................................................................................... (1) Berat kopi gravitasi

4. Massa jenis kopi (

) =

ρ

............................................................ (2) Massa kopi Volume kopi


2

Laporan Proyek Akhir 201 1 Keliling beton esser per biji (Aa)

1.

Aa =

x d ....................................................................................................... (3) π

Keliling selimut beton esser per biji (Ai)

2.

Ai = keliling beton esser x panjang beton esser .............................................. (4) Karena permukaan beton esser yang mengupas hanya setengah lingkaran maka L = Ai x

....................................................................................................... (5) 1

2

Kecepatan Drum Penggilas (V). (soelarso;1997)

3.

V=

................................................................................................... (6)

π .d .n 60 x1000 Dimana : V = kecepatan drum penggilas (m/s) = konstanta (3,14) π

D = diameter drum (m) N = putaran (Rpm)

4.

Kapasitas Mesin (Q)

Q = v . L.

..................................................................................................... (7)

ρ Dimana : Q = kapasitas (Kg/jam) L = keliling beton esser yang mengupas kopi (m 2) = massa jenis kopi (Kg/m3)

ρ V = kecepatan drum penggilas (m/s)

2.3.2 Perencanaan Daya Drum Penggilas 1.

Mencari Keliling Drum Penggilas (Aa)


1

Laporan Proyek Akhir 201 1 Aa =

. D........................................................................................................(8) π

Karena keliling landasan penggilas adalah

dari drum penggilas maka : 1

Aa =

2

........................................................................(9) Keliling drum penggilas

2 2.

Mencari Keliling Selimut Landasan Penggilas (Ai)

Ai = Aa x panjang landasan .............................................................................(10) 3.

Massa Landasan Penggilas (M)

M = Ai x massa jenis kopi................................................................................(11)

Untuk mengupas atau menggilas kopi diperlukan daya dari tenaga penggerak. Dalam proses pengupasan kopi ini menggunakan motor sebagai penggerak, maka daya yang diberikan dalam satuan daya kuda (ps) harus dikalikan dengan 0, 735 untuk mendapatkan daya dala m bentuk Kw.

Gambar 2.4. Gaya yang bekerja pada drum penggilas


3

Laporan Proyek Akhir 201 1

Gambar 2.5. Arah Gaya pada drum penggilas

Dimana : F p = Gaya pengupasan (Kg) N = Gaya Normal (Kg) Fges = Gaya gesek (Kg) Fh = Gaya hancur (Kg) W = berat (Kg) 3.

Berat Kopi (W) W = m .g.................................................................................................. (12) Dimana : W = Berat kopi (N) m = Massa kopi (Kg) g = Gravitasi bumi (m/s2) N

1.

=

W Sin.α ..............................................................................................(13)

Dimana : N = Gaya Normal (Kg) Fges = μ . N

(14)

Dimana : Fges = Gaya Gesek (Kg) Μ = keefisien Gesek kinetis

∑ Fy = 0 F p. Sin α + N. Sin α = f ges.p sin α + f h . Sin α + w


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 F p = F ges P .Sin.α + F H .Sin.α + W − N .Sin.α Sin.α

Dimana : F p = Gaya pengupasan (Kg) N = Gaya Normal (Kg) Fges = Gaya gesek pada landasan penggilas (Kg) Fh = Gaya hancur (Kg) W = Berat (Kg)

N = m. g ............................................................................. (15)

2.

Dimana : m = Massa kopi (Kg) g = Gravitasi bumi (m/s2)

3. Fges = μ . N .................................................................................................... (16) Dimana : Fges = Gaya gesek (Kg) μ = keefisieN gesek statis N = Gaya Normal (Kg)

Gambar 2.6. Gaya yang bekerja pada landasan penggilas


3


Gambar 2.7. Arah Gaya pada landasan penggilas

∑ Fy = 0 Fges.L Sin α = + Fh . Sin α + W + F p. Sin α + N. Sin α Fp =

F H . sin 450 + W + N . sin 450 − F ges .sin 450 Sin Si n 450

Torsi Drum Penggilas (T)

3.

T = f p. R ........................................... .................................................................. .............................................. .......................................... ................... (17)

Dimana : T = Torsi Torsi Pada Drum Penggilas (N. ( N. m) f p= Gaya Pengupasan (N) R = Jari – Jari Drum Penggilas + Diameter Beton Esser (m)

Daya drum peNggilas (p). (soelarso;1997)

4.

.............................................. ..................................................................... ..................................................... .............................. (18)

P

2.π .n.T =

60

Dimana :

P = daya pada drum peNggilas (Kw) N = besarNya putaraN (Rpm)


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 T = torsi yaNg bekerja pada drum peNggilas (N.m)

2.4 Perencanaan Pulley Dan Sabuk Vbelt Pulley Pulley adalah elemen yang fungsinya fungsinya meneruskan meneruskan daya dari sabuk v belt ke poros dan ukuran pulley yang dipakai disesuikan dengan kebutuhan kecepatan pulley satu harus sama dengan pulley dua sehingga : D p . N1 = d p . N2.............................................. ..................................................................... ................................................... ............................ (28)

Dimana :

N1 = Putaran Pada Pulley penggerak (Rpm) N2 = Putaran Pada Pulley Yang Yang Digerakkan (Rpm) d p = Diameter Pulley Penggerak (Mm) D p = Diamater Pulley Yang Yang Digerakkan (Mm)

2.8.Tansmisi Pulley Dan Da n Sabuk Gambar 2.8.Tansmisi

Sabuk Sabuk v adalah adalah pengh penghubu ubung ng antara antara pengge penggerak rak dan yang yang digerak digerakkan kan dengan menggunakan tali yang terbuat dari karet.keunggulan transmisi sabuk v adalah adalah mengha menghasil silkan kan transm transmisi isi daya daya yang yang besar besar dan tegang tegangan an yang yang relatif relatif rendah.umumnya kecepatan sabuk direncanakan untuk 10 sampai 20 (m/s), dan maksimum sampai 25 (m/s) daya maksimum yang bisa ditransmisikan untuk tiap sabuk kurang lebih sampai 500 (Kw).sabuk v terbuat dari karet dan mempunyai


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 bentuk trapisium, inti sabut terbuat dari tenunan tetoran yang dipergunakan untuk membaw membawaa tarikan tarikan yang yang besar besar.. Sabuk Sabuk v dibelit dibelitkan kan pada pada pulley pulley mengal mengalami ami lengkungan lengkungan sehingga sehingga lebar bagian dalamnya dalamnya akan bertambah besar, dan Gaya gesekan akan bertambah karena mempengaruhi bentuk baji. Transmisi sabuk v dapat menghubungkan poros sejajar dengan arah putaran yang sama hdan puratan berlawanan. berlawa nan. (soelarso;1997)

1.

Kece Kecepa pata tan n Lin Linie ierr Sab Sabuk uk V. (so (soel elar arsso;1 o;1997) 997) V=

............................................ ................................................................................... ....................................... ..... (29)

d p. .n1 60 x1000 Dimana : V = Kecepatan Linier Sabuk (M/S) d p = Diameter Pulley Penggerak (Mm) n1 = Putaran Pulley Penggerak (Rpm)

Gambar 2.9. Kontruksi Sabuk

2.

Panjang Keliling Sabuk V (L). (soelarso;1997) L=

................................................ ................................................ (30) 2C +

π

2

( d p + D p ) +

1

( Dp − d p ) 4C

2

Dimana : D p = Diameter Pulley YaNg YaNg DigerakkaN (Mm) Program Study Teknik Mesin Politeknik Banyuwangi

2

Laporan Proyek Akhir 201 1 d p = Diameter Pulley PeNggerak (Mm) C = Jarak Sumbu Poros (Mm)

3.

Daya Yang Mampu Ditransmisikan Oleh Sabuk V. (soelarso;1997) P0 =

............................................................................................... (31) F e .V 102

Dimana : P0 = Daya (Kw) Fe = Gaya Tarik Efektif Sabuk (Kg) V = Kecepatan Linier Sabuk (M/S)

4.

Gaya Tarik Sabuk (Ftot). (soelarso;1997) Ftot = f1+ f2 ............................................................................................. (32)

Dimana : F1 = Gaya Tarik Sabuk Keatas (Kg) F2 = Gaya Tarik Sabuk Kebawah (Kg)

5.

Jumlah Sabuk Yang Diperlukan (N). (soelarso;1997) N =

.............................................................................................(33) Pd Po. Ko

Dimana : Pd = Daya Rencana Sabuk (Kw) Po = Daya Tambahan Sabuk (Kw) Ko = Faktor Koreksi

2.5 Perencanaan Poros Poros merupakan salah satu bagian terpenting dari suatu mesin.hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama – sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang poros. Poros mendapatkan beban puntir


2

Laporan Proyek Akhir 201 1 murni atau puntir dan lentur.daya yang ditransmisikan kepada poros melalui kopling, roda gigi, pulley, sabuk dan sproket rantai. Poros transmisi juga mengalami beban tarik atau tekan seperti poros baling – baling kapal dan turbin. (soelarso;1997) 1.

Daya Rencana Pada Poros. (soelarso;1997) Pd = f c x N ............................................................................................... (34) Dimana : Pd = Daya Rencana (Kw) f c = Faktor Koreksi N = Putaran (Rpm)

2.

Momen Puntir Pada Poros (T). (soelarso;1997)

T =

.................................................................................. (35) 9 ,74 x10 5

pd n1

Dimana : T = Momen Puntir (Kg.Mm) Pd = Daya Rencana (Kw) n1 = Putaran Poros (Rpm) 3.

Tegangan Geser Yang Diijinkan (

). (soelarso;1997) τ a

........................................................................................... (36) τ a

=

σ B

Sf 1 .Sf 2

Dimana : = Tegangan Geser Yang Diijinkan (Kg/Mm 2) τ a

= Kekuatan Tarik Bahan (Kg/Mm2) σ B

sf 1 = faktor keamaNaN


2

Laporan Proyek Akhir 201 1 Harga 5,6 Untuk Bahan Yang Digunakan sf Harga 6,0 Untuk Bahan Yang Digunakan s-c sf 2 = Faktor Keamanan harga 1,3 – 3,0 jika poros diberi pasak 4.

Besarnya Momen Lentur Gabungan (M). (soelarso;1997) M=

........................................................................... (37) ( M V ) 2

+

( M H )

2

Dimana : M = Momen Lentur Gabungan (Kg.M) Mv = Momen Lentur Arah Vertikal (Kg.M) MH = Momen Lentur Arah Horisontal (Kg.M)

5.

Diameter Poros Yang Dibutuhkan. (soelarso;1997) Ds

......................................................... (38)

 5 ,1 2 2 ( K M .M ) + ( K t .T )  ≥  τ a 

1

3

Dimana : Ds = Diameter Poros (Mm) = Tegangan Geser Yang Diijinkan (Kg/Mm2) τ a

T = Momen Puntir (Kg.Mm)

K t = Faktor Koreksi Puntiran –

Harga 1,0 Jika Terjadi Sedikit Kejutan Atau

Tumbukan –

Harga 1,0 –1,5 Jika Beban Dikenakan

Kejutan Atau Tumbukan. –

Harga 1,5 – 3,0 Jika Beban Dikenakan

Kejutan Atau Tumbukan Besar. K m = Faktor Koreksi Untuk Momen Lentur


2

Laporan Proyek Akhir 201 1 Harga 1,2 –2,3 Jika Diperkirakan Akan

–

Terjadi Beban Lentur. Harga

–

1,0

Jika

Tidak

Akan

Terjadi

Pembebanan Lentur M = Momen Lentur (Kg.M)

Defleksi Puntiran Pada Poros ( ). (soelarso;1997)

1.

θ

= 584 θ

..................................................................................... ..... (39) T .l G.d s

3

Dimana : = Defleksi Puntiran (0) θ

l = Panjang Poros (Mm) G = Modulus Geser (Kg.Mm2) T = Momen Puntir (Kg.Mm) ds = Diameter Poros (Mm)

2.6 Bantalan Atau Bearing. Menurut Sularso (1997:103) bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban,sehingga putaran atau gerakan bolak baliknya dapat berlangsung secara halus, aman,dan panjang umur .bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elmen mesin lainya bekerja dengan baik jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja secara semestinya. Bantalan dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Atas dasar gerakan bantalan terhadap poros. a) Bantalan luncur :Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan

antara poros dan bantalan karena permukaan poros di tumpu oleh permukaan bantalan dengan perantaraan lapisan pelumas.


1

Laporan Proyek Akhir 201 1 b) Bantalan gelinding:Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara

bagian yang berputar dengan yang diam melalui elmen gelinding, seperti bola( peluru), rol atau rol jarum,dan rol bulat. 1. Atas dasar arah beban terhadap poros. a) Bantalan radial : Arah beban yang di tumpu bantalan ini tegak lurus sumbu

poros. b) Bantalan Axial :Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros. c) Bantalan gelinding khusus: bantalan ini dapat menumpu beban yang

arahnya sejajar dan tegak lurus dengan sumbu poros. Berdasarkan bentuk bantalan di klasifikasikan menjadi Beberapa macam antara lain: 1) Bantalan luncur.

Bantalan luncur dapat diklasifikasikan menjadi beerapa macam antara lain: a) Bantalan radial yang dapat berbentuk silinder belahan silinder,ellips,dll. b) Bantalan axial yang dapat berbentuk engsel,kerah,Michel,dll. c) Bantalan khusus yang berbentuk bola,dll.


1

Laporan Proyek Akhir 201 1 Gambar 2.10 Macam –Macam baNtalaN luNcur

1) Bantalan gelinding 2) Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang

lebih halus di bandingkan bantalan luncur, jenis-jenis bantalan gelinding di klarifikasikan pada Gambar berikut:

Gambar 2.11 Macam –macam baNtalaN geliNdiNg

Bantalan yang akan digunakan untuk mesin pencacah sampah ini adalah bantalan radial .jenis bantalan dan ukuran bantalan dapat diketahui dengan persamaan berikut:

1. Perhitungan Beban Ekivalen Dinamis (Sularso,1997) Suatu beban yang besarnya sedemikian rupa sehingga memberikan umur yang sama dengan umur yang diberikan oleh beban dan kondisi putaran sebenarnya disebut beban ekivalen dinamis. Pr=X.V.Fr+Y.Fα ................................................................................................................................... (40)

Keterangan :


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 Pr = Beban Ekivalen Dinamis (Kg) X = Faktor Beban Radial V = Faktor Putaran F r = Beban Radial (Kg) Y = Faktor Beban Aksial Fα = Beban Aksial (Kg) 2. Faktor Kecepatan Putaran Bantalan (Sularso,1997) fn=33.3n213

.......................................................................................................................... (41) fh=fnCP

Keterangan : f h = Faktor umur f N = Faktor kecepataN putaraN baNtalaN C = BebaN Normal spesifik (Kg) P = BebaN ekivaleN (Kg)

1.

Umur Nominal (Sularso,1997) Lh=500fh3 ................................................................................................................................. (42)

Keterangan: Lh = Faktor Nominal (Jam) Fh =Faktor Umur 2.

Faktor Keandalan Umur Bantalan (Sularso,1997) Ln=a1

.

a2

.

a3

.

lh

................................................................................................................................. (43)

Keterangan: Ln = Faktor Keandalan Umur Bantalan a1 = Faktor Keandalan a2 = Faktor Bahan a3 = Faktor Kerja


3


BAB III METODOLOGI 3.1. Alat Dan Bahan 3.1.1. Alat. ➢

Mesin Bubut.

➢

Mesin las SMAW

➢

Gerinda duduk

➢

Gerinda tangan

➢

Gerinda potong

➢

Mesin bor

➢

Palu

➢

Scuifmatt

➢

Sarung tangan

➢

Pelindung mata

➢

Penggaris siku

➢

Kertas gosok

➢

Ragum

➢

Mistar baja

➢

Penitik

➢

Taper

3.1.2.Bahan ➢

Bearing


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 ➢

Pulley

➢

Sabuk

➢

Elektroda

➢

Mata gerinda

➢

Mata gerinda potong

➢

Mur, baut, dan ring

➢

Plat baja

➢

Poros

3.2 . Metode Penelitian Dalam melakukan pembuatan tugas akhir ini kami melakukan berbagai kegiatan yaitu: a. Study literatur. Mempelajari buku – buku elemen mesin dan melihat permasalan yang terjadi tentang pemecahan biji kopi yang masih banyak menggunakan alat/mesin manual. b. Metode observasi lapangan.

Selain mempelajari

berbagai buku elemen mesin kami juga

mengamati berbagai bentuk dan ukuran dimensi dari alat pengupas kulit kopi ini.

3.3 Metode Pelaksanaan a. Pencarian Data

Dalam merencanakan mesin pengupas kulit kopi bagian dinamis, maka terlebih dahulu dilakukan pengamatan di lapangan dan studi literatur yang mendukung pembuatan proyek ini. b. Perencanaan Dan Perancangan Setelah melakukan pencarian data dan pembuatan konsep yang didapat dari literatur studi kepustakaan serta hasil survey, maka dapat direncanakan elmen – elmen mesin (bagian dinamis) dari perancangan dan pembuatan mesin pengupas kulit kopi. Perencanaan dan

perancangan merupakan langkah awal

dari

pembuatan mesin, perencanaan pembuatan mesin ini harus dilakukan


1

Laporan Proyek Akhir 201 1 dengan benar agar mesin yang di buat nanti dapat bekerja secara maksimal, perencanaan yang dilakukan meliputi –

Perencanaan Daya;

–

Perencanaan Kapasitas;

–

Perencanaan Drum Penggilas;

– Perencanaan Pulley Dan Sabuk-V; – Perencanan Poros Dan Pasak;

–

Perencanaan Bantalan.

a. Proses pembuatan.

Proses pembuatan dilakukan setelah semua proses perencanaan dan perancangan selesai. 1. Pembuatan landasan penggilas. 2. Pembuatan drum penggilas. a. Proses perakitan

Proses perakitan dilakukan setelah pembuatan part mesin selesai ,proses perakitan bagian- bagian mesin pengupas kulit kopi sebagai berikut: 1. Memasang Bearing Pada Poros 2. Memasang Bearing Ke Rangka. 3. Memasang Pulley Pada Poros 4. Memasang Motor Pada Rangka 5. Memasang Pulley Pada Motor 6. Memasang Sabuk V

a. Pengujian Alat Pengujian Alat Dilakukan Untuk Mengetahui Apakah Mesin Pengupas Kulit Kopi Dapat Bekerja Dengan Baik.Hal-Hal Yang Dilakukan Dalam Pengujian Alat Sebagai Berikut: 1. Elemen mesin bekerja dengan baik. 2. Sambungan permanen dan non permanen terikat dengan sempurna. 3. Mengukur waktu pemecahan 4. Malihat hasil yang dihasilkanoleh mesin. a. Penyempurnaan alat


2

Laporan Proyek Akhir 201 1 Penyempurnaan alat ini dilakukan apabila tahap pengujian alat terdapat masalah atau kekurangan, sehingga tidak dapat berfungsi dengan baik sesuai prosedur, tujuan dan perencanaan yang dilakukan.

3.4 Pembuatan Laporan. Pembuatan laporan proyek akhir ini dilakukan secara bertahap dari awal analisa,desain, perencanaan, dan pembuatan mesin pengupas kulit kopi sampai dengan selesai. Berikut ini adalah flow cart dari perencanaan dan perancangan mesin pengupas kulit kopi bagian dinamis.


2


Gambar 3.1 Flow cart pereNcaNaaN daN peraNcaNgaN mesin peNgupas kulit kopi

3.5 Jadwal Kegiatan. Proyek akhir dijadwalkan pelaksanaanya selama 3 bulan dimulai pada bulan juli sampai dengan bulan September 2011 dengan rincian jadwal pelaksanaan sebagai berikut:

Tabel 3.1 Jadwal Kegiatan

No

UraiaN KegiataN

1

PeNgamataN LapaNgaN DaN TiNjauaN

2 3 4 5 6

Pustaka PeNyusuNaN Program Kerja PereNcaNaaN Mesin PerhituNgaN PembuataN Mesin PeNyusuNaN laporaN

Waktu PelaksaNaaN Juli Agustus September


1

Laporan Proyek Akhir 201 1 BAB IV PERHITUNGAN 4.1 Kapasitas

Dalam merencanakan kapasitas pada mesin pengupas kopi ini dapat dicari dengan rumus sebagai berikut : 4.1.1 Mencari Massa Jenis Kopi (M)

Dalam mencari massa jenis kopi menggunakan rumus sebagai berikut : M=

Berat k opi Volume kopi Massa jenis kopi di ketahui = 610 Kg/m pengujian Universitas Perta Surabaya)

3

( Lihat lampiran dari hasil

4.1.2 Mencari Luas Beton Esser Perbiji Pada Drum Penggilas = x r 2 π

= 3.14 x 0,003 2 m = 2,826 x 10 -5 m2. 4.1.3 Luas Selimut Beton Esser Per Biji Pada Drum Penggilas ( Ai )

Ai = luas betoN esser x paNjaNg betoN esser Ai = 2,826 x 10 -5m2.x 0,030 m Ai = 0,847 . 10 -5 m2 Karena jumlah beton esser yang menggilas ada 18 biji dan bentuk landasan penggilas adalah

lingkaran, maka luas selimut beton esser yang menggilas 1

2

adalah : = luas selimut betoN esser perbiji x 18 x 1

2


1

Laporan Proyek Akhir 201 1 = 0,847 . 10 -5 m2x 18biji x 1

2

= 7,623 .10 -5 m3 4.1.4 Kecepatan Pada Drum Penggilas (V) . (soelarso;1997)

V= xdxn

π

60 x1000

V= 3,14 x99 x2850 60000 V = 14,766 m/dt = 5315 m/jam 4.1.5 Kapasitas Mesin (Q) adalah

Q = v. A. Masa Jenis Kopi. Q = 5315. 7,623 .10 -5. 610 Q = 247,15 Kg/jam 4.2 Perencanaan Daya Pada Drum Penggilas 4.2.1. Mencari Luas Landasan Penggilas (Aa)

Untuk mencari luas landasan penggilas sebelumnya harus dicari dahulu luas dari lingkaran drum penggilas Dimana diketahui diameter drum penggilas adalah 99 Mm dengan panjang drum penggilas 260 Mm, maka : Luas lingkaran drum penggilas .r 2

Aa= π

Aa = 3,14 . 0,0359 2 Aa = 0,4046 m 2 Setelah luas lingkaran drum penggilas diketahui maka luas landasan penggillas yaitu : Aa =

Luas lingkarandrum penggilas 2


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 = 0,2023 m 2

Aa = 0,4046 2

4.2.2. Mencari Volume Landasan Penggilas (V)

V = Luas Dari Landasan X Panjang Drum Penggilas V = 0,0052 m 2 x 0,460 m V = 0,0415 m 3 4.2.3. Massa Pada Landasan Penggilas (Ai)

Ai = Volume Landasan Penggilas X Massa Jenis Kopi Ai = 0,0525 m 3 x 480,47 Kg/m 3 Ai = 25,22 Kg/m 3


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 H L ges P P

Drum X W Penggilas Y F Kopi LandasanPenggilas

Gambar 4.1. Gaya yaNg bekerja pada drum peNggilas

Dimana : F p

= Gaya peNgupasaN (N)

N

= Gaya Normal (N)


1

Laporan Proyek Akhir 201 1 Fges l = Gaya gesek pada laNdasaN (N) Fges p = Gaya gesek pada peNggilas (N) Fh

= Gaya haNcur (N)

W

= Berat (N) Y FP

FP S in α

Fg e s LFges LS in

FP C o sα

Fg e s LC o sα

45

X



N S in α

α

45 45

N

N C o αs



Fges PC osα

FH C o sα

Fg e s P Fges PS in α FH S in α

FH

W

Gambar 4.2. Arah Gaya pada drum peNggilas

W=m.g W = 1,23 . 10 -3 Kg .9,81 m/s 2 W = 0,012067 Kg. M/s 2

Dalam satu baris drum penggilas terdapat 52 kopi maka : Wtot = w . 15 kopi Wtot = 0,012067 Kg. M/s 2 x 15 kopi Wtot = 0,6274 Kg. M/s 2 W = N . Sin 45 0 N = W sin450 N =

0,6274 0,7071 N = 0,8872 Kg . M/s 2 Fges= μ . N


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 Dimana : Μ = dari buku agricutural proses engineering diketahui keefisien gesek pada kopi adalah 0,366

Fges = 0,366 .0,8872 Fges = 0,3247 Kg . M/s 2 Dari hasil percobaan didapatkan f hancur yang terjadi pada kopi tanah 1 Kg dengan ketinggian 4 cm dari kopi tersebut, sedangkan diketahui 1 Kg

= 9,81 N f

maka : FhaNcur = (9,81 x 1 ) . 10 biji kopi FhaNcur = 9,81 N

∑ Fy = 0 F p. Sin 450 + N. Sin 450 + f gesl . Sin 45 0 = f ges.p sin 45 0 + f h . Sin 450 + w F p =

F ges P .Si n450 + F H .Sin450

+

W − N .Sin450 − F ges L.Sin450

Sin450 F p =

0,3247.0,7071+ 98,1.0,7071+ 0,012067− 0,8872.0,7071− 0,3247.0,7071 0,7071 F p = 68,19 N

4.2.4 torsi (t) yaNg bekereja pada drum peNggilas adalah T = f p . R T = 146,91 N . (

ø Drum PeNggilas + Ø BetoN Esser ) 1

2

T = 68,19 N . (49,5 Mm + 5 Mm) T = 3709 N.Mm T = 3,709 N.M


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 T = 9,035 N.M

4.2.5 Daya Pada Drum Penggilas (P). (soelarso;1997) P= 2.π .n.T 60

P=

2 x3,14 x2850x3,709 60 P = 110,6 W = 1,106 Kw

4.3 Perhitungan Pulley Dan Sabuk V Pada Drum Penggilas

Pulley adalah elemen yang fungsinya meneruskan daya dari sabuk belt dan pada pulley dapat dilakukan perekdusian besar putaran :


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 6 3 1 D n 2 M 0 4 r = o 5 M tu M m m 2 o m

n

r 8 p 5 e 0 n g R g p i m l a s


1


Gambar 4.3. Pulley

4.3.1 Putaran Pada Drum Penggilas (N2 ) adalah

305Mm N . 2 = 2850 .64 Mm N2 =

2850.64 mm 305mm N2 = 598 Rpm.

4.3.2 Daya Rencana Pada Drum Penggilas (P d). (soelarso; 1997)

Pd = 1,106Kw .fc Dimana : Fc = faktor koreksi, diambi sebesar 1 Pd = 1,106Kw . 1 Pd = 1,106 Kw

4.3.4. Kecepatan Linier Pada Sabuk V (V). (soelarso; 1997)

V= .dp.n3

π

60.1000

Dimana : V = Kecepatan Linier Pada Sabuk (m/s) Dp = 305 Mm N3 = 2850 Rpm = 3,14 π


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 V= 3,14.305.2850 60000 V = 45,49 m/s

4.3.5 Panjang Keliling Sabuk V Pada Drum Penggilas (L). (soelarso; 1997)

L = 2.c +

(dp – dp ) 2

(dp + dp) + π

1

2

4.C

Dimana : L = panjang keliling sabuk v (Mm) C = jarak antar sumbu poros, Dimana diketahui 610( 2 x Dp ) Dp = 305 Mm dp = 64 Mm L = 2.610+

(305 – 64) 2

(640 + 305 ) + 3 ,14

1

2

4.50 0

L = 1399,61 Mm

Dari lampiran tabel 5.3 (soelarso;168;1997) diketahui dengan panjang keliling sabuk 1399,61 Mm tipe a maka sabuk v yang digunakan adalah 55 inchi.

4.3.6 Sudut Kontak Pulley Dengan Sabuk V (

). (soelarso; 1997)

θ = 1800 57 ( Dp − dp ) C

θ = 1800 -

57 (305 − 64) 500 θ = 152,50 = 2,66 rad

Dari lampiran tabel 5.5 (soelarso;172;1997) kapasitas daya yang ditransmisikan untuk sabuk tunggal (p 0).


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 Putaran

P0

Harga tambahan

598 Rpm

0,735 Kw

0,10

Sumber : soelarso;1997

P0 = 1,106 Kw + 0,10 = 1,206 Kw P0 = Fe.v 102

1,206 = Fe.5 ,49 102

Fe = 0 ,835.102 5 ,49

Fe = 22,40 Kg

Keefisien gesek antara sabuk v dengan bahan karet dan pulley dengan besi cor adalah µ = 0,3 (khurmi;1984) Fe = f 1 . e µ θ − 1 .

e µ θ

Fe = f 1 e

0 ,3.2 ,77

−1

e0 ,3.2 ,77

15,51 = f 1 0,73

F1 = 22,40 0,75 F1 = 30,68 Kg Program Study Teknik Mesin Politeknik Banyuwangi

3

Laporan Proyek Akhir 201 1 F2 = f 1 – f e F2 = 30,68 Kg – 22,40 Kg F2 = 8,28 Kg

4.3.7 Gaya Tarik Sabuk V . (soelarso;1997)

= f 1 + f 2 = 30,68 + 8,28 = 38,96 Kg

4.3.8 Untuk Faktor Koreksi Didapatkan (K ). (soelarso;2000)

Dp

K Θ

−dp

C

K θ =

304 − 64 400 K θ = 0,38

Dari lampiran tabel 5.7 (soelarso;174;2000), faktor koreksi sabuk (k θ ) = 0,94.

4.3.9 Jumlah Sabuk Yang Diperlukan (N). (soelarso;1997)

N =

Pd P 0 . K θ

N =

1,10 6 1,20 6.0,94

N = 0,9 Program Study Teknik Mesin Politeknik Banyuwangi

5

Laporan Proyek Akhir 201 1 Jadi jumlah sabuk yang diperlukan diambil 1 buah

4.4 Perhitungan Poros Pada Drum Penggilas 4.4.1 Perhitungan Gaya Pada Poros

Analisa Gaya yang terjadi

Gambar 4.6 gaya yang terjadi pada poros

∑MA =0 18.(200) –(RB .400)+40,96 (420)= 0 RB .400

= 18 (200) +40,96 (420)

RB .460

= 3600 +17203,2

RB

= 2080,32460

RB

= 52,01 Kg

∑ MB =0 RA(400) –18(200)+40,96 (20)= 0 -RA .400

= 18 (200) +40,96 (20)


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 -RA .460

= 2300 +831.6

RA

= 3131,6460

RA

= 6,952 Kg

Perhitungan bidang momen

Gambar 4,5 momen pada potongan I

Potongan I M=0

0 = RA.X1+ M M=-RA . (X1) 0≤x1≤200

X1=0 MX1=-6,952.0=0 Kg.Mm X1=100 MX1=-6,952.100=-695,2 Kg.Mm X1=200 MX1=-6,952.200=-1390,4 Kg.Mm Potongan II


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 Gambar 4,6 momen pada potongan II

M=0

0 = RA . (200 + X ) – 18 . X + M M = 18.X - RA ( 200 + X ) M = 18.X– 6,952 ( 200 + X ) M = 18X – 1390,4 – 6,952X M = 11,048 . X - 1390,4 0≤x2≤200

X2=0 MX2= 11,048 . 0 - 1390,4 =-1390,4 Kg.Mm X2=100 MX2 = 11,048 . 100- 1390,4 =-285,6 Kg.Mm X2=200 MX2 = 11,048. 200 - 1390,4 = 819,2 Kg.Mm Potongan III

Gambar 4,7 momen pada potongan III

M=0

0 = RA. ( 400 + X ) – 18 ( 200 + X ) + RB (X) + M M = 18 (200 +X) – 6,952 (400 + X) - 52.01.X = 3600 + 18X – 2780,8 – 52,01X – 6,952X = 819,2 - 40,962X 0≤x2≤20

X2=0 MX2= 819,2 - 40,962.0 = 819,2 Kg.Mm X2=10 MX2=819,2 - 40,962.10 = 409,58 Kg.Mm X2=20 MX2=819,2 - 40,962.20 = 0 Kg.Mm


3


Gambar 4.8 momen yang bekerja pada poros

4.4.3 Perhitungan Torsi Jika daya yang di perlukan sebesar ( P) 1,106 KW dengan putaran

pengupasan (N) 568 Rpm .Jika factor koreksi yang di pilih (F c) yaitu1,2 maka daya rencana (Pd):

Pd=fc.P Pd=1,2.1,106 KW Pd=1,33 KW Pd = 133 W

Maka torsi yang terjadi: T=9,74.1051,33568

T = 974000 .0,0023 T = 2240,2 Kg Mm 4.4.4 Menghitung Diameter Poros

Bahan poros yang di pilih adalah St 37 dengan Spesifikasi: Kekuatan tarik bahan (τb=37kg/mm2


5

Laporan Proyek Akhir 201 1 Faktor keamanan ( Sf 1) = 2 Faktor keamanan (Sf 2) = 2 Tegangan geser τt=τbsf1sf2=374=9.25kg/mm2 Faktor koreksi momen lentur adalah K m=2,0 Momen lentur maksimum (M) =1390,4Kg.Mm Faktor koreksi tumbukan (K t) =2,0 Maka diameter poros dapat dicari dengan: ds≥5,14Km . M2+Kt . T213 ds≥5,142 . 1390,42+1,5 . 2240,2213 ds≥5,147732848,64+206784413 ds≥5,149800692,6413 ds≥0,55 . 3130,60613 ds≥1721,8313 ds≥12

Untuk menyesuaikan bantalan yang terdapat di pasaran dan pertimbangan kemudahan dalam pembuatan maka diameter poros yang dibuat adalah 20 Mm. Menghitung defleksi akibat momen puntir θ=584T.lG.ds4 θ=5842240,2. 4208,3 . 103. 204 θ=5849408001328000000 θ=0,41 4.5 Perencanaan Bantalan 4.5.1 Jenis Bantalan. Bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding bola sudut dalam

keadaan terpasang dengan tipe 6204ZZ,dengan spesifikasi: • d =20 Mm • D =47 Mm • B =14 Mm

4.5.2 BebaN Radial RA =6,952 Kg

RB =52,01 Kg Jadi bebaN radial (Fr) =52,01Kg


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 4.5.3BebaN aksial Dikarenakan tidak terjadi beban aksial ,maka besarnya Fa = 0

4.5.4 Bantalan yang digunakan adalah bantalan radial maka beban ekuivalen bantalan: Besarnya faktor – faktor X,V dan Y (Sularso,1997):

X

= 0,56 untuk Fa / V Fr ≤ e

Y

= 1(beban Putar Pada cincin dalam)

Y

= 0 untuk Fa / V Fr ≤ e.

P

= X .V .Fr +Y.Fa

P

= (0,56.1.16.04) + (0.0)

P

= 8.98 Kg

4.5.5 Faktor kecepatan putaran bantalan (fn) fn=33,3n213 Fn=33,356813 fn=0,03rpm

4.5.6 Umur bantalan ( di asumsikan bekerja 24 jam setiap hari )

➢

Faktor umur ( fh).

fh=fncp fh =0,0373512,2 fh=1,8

➢

Umur nominal bantalan.( Lh)

Lh=500.fh3 Lh=500.(1,8)3 Lh=2916 jam Lh=0,33 tahun

➢

Faktor keandalan umur bantalan(LN) A1

=1 (faktor keandalan 90 %)


1

Laporan Proyek Akhir 201 1 A2

A3

=1(dicairkan secara terbuka )

= 1 (karena tidak adanya kondisi tertentu yang tidak menguntungkan umur bantalan)

Ln=a1.a2.a3.Lh Ln=1.1.1.2916Jam LN=2916jamLn=0,33tahun 4.6 Cara Kerja Mesin

Mesin pengupas kulit kopi ini akan bekerja ketika motor dihidupkan maka

motor aka n memutar puli putara n tersebut diteruska n

oleh belt untuk memutar

puli pengupas yang terpasang pada poros, setelah itu maka pengupas akan berputar dan kopi siap untuk dimasukan kedalam hopper, setelah didalam hopper maka kopi akan menuju kepengupasan dan keluar melalui saluran keluar.

4.7 Langkah Pengoperasian Mesin

Langkah-langkah pengoperasian Mesin pengupas kulit kopi ini adalah sebagai berikut: A. Siapkan mesin pengupas kulit kopi. B. Siapkan bahan (kopi basah). C. Posisikan skalar motor pada posisi on. D. Menghidupkan motor bensin. E. Masukkan kopi kedalam hopper mesin pengupas kulit kopi. F. Atur jarak penggilas dengan pengupas mengunakan setelan. G. Buka pintu masuk kopi, lalu kopi akan menuju pengupas yang akan mengupas kulit kopi tersebut.

H. Kopi akan keluar dari salura n keluar de ngan hasil kulit


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 kopi ya ng telah terkelupas I. Matikan mesin dengan memposisikan sklar off F. Identifikasi analisis teknik yang digunakan dalam perancangan

Tabel 4.1 ESTIMASI BIAYA Macam komponen Motor listrik Puli 8 inchi V-Belt A 55 Mur dan baut Bearing As pelindas Setelan Dempul Cat dasar (poxy) Cat hijau dan coklat Tiner Mata grindra Elektroda Amplas Jumlah

Biaya pembelian (Rp)

Biaya perakitan (Rp)

Jumlah

700.000

5.000

705.000

30.000 18.000 45.000 90.000 7.000 7.000 10.000 10.000 25.000

5.000 5.000 5.000 3.000 3.000 3.000 5.000 10.000 30.000

35.000 23.000 50.000 93.000 10.000 10.000 15.000 20.000 55.000

10.000 30.000 78.000 10.000

5.000 1.149.000

15.000 30.000 78.000 10.000

Macam elemen Rangka

Bahan Baku (Rp) 200.000

Bahan penolong (Rp) 0

Tenaga Kerja (Rp) 80.000

280.000

Poros Puli 12 inchi Puli 2,5 inchi Pengupas Pelindas Hopper dan saluran keluar Jumlah

30.000 150.000 100.000 100.000 15.000 150.000

0

25.000 30.000 25.000 50.000 5.000 50.000

55.000 180.000 125.000 150.000 20.000 200.000

0 0 0 0

Total Biaya Alat Adalah Rp. 1,149.000 + Rp. 1.010.000 Laba Adalah Total Biaya X 5% = Rp. 2.159.000 X 5% Harga Jual Adalah Rp. 2.159.000 + Rp. 107.950


Jumlah

1.010.000

= Rp. 2.159.000 = Rp. 107.950 = Rp. 2.266.950

1


BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan

Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian mesin pengupas kulit kopi, maka dapat disimpulkan : 1. Daya yang diperlukan untuk mesin pengupas kulit kopi adalah 1016 W 2. Diameter pulley penggerak 64 Mm dan diameter pulley yang digerakan adalah

320 Mm 3. Bahan poros yang yang digunakan adalah ST 37 dengan kekuatan tarik ( σb)

=37 Kg / Mm 2.Diameter poros yang digunakan 20 Mm dan panjang poros 420 Mm. 4. Bantalan yang digunakan untuk menumpu poros adalah bantalan radial bola

sudut dengan Nomor bantalan 6204 ZZ. 5.2 Saran 1.

Dari hasil uji coba yang dilakukan pada mesin ini, landasan penggilas kurang senter dan kurang lebar terhadap drum penggilas sehinnga perlu diperbaiki untuk mendapatkan hasil yang optimal.

2.

Baut penyetelan yang terpasang pada landasan penggilas masih terdapat kolonggaran hal ini berpengaruh pada kerja landasan itu sendiri maka perlu dibuat lebih baik.

3.

Perlunya bak untuk menampung biji kopi agar tidak berserakan.


2


DAFTAR PUSTAKA Nieman G, 1999, “Elemen Mesin Jilid 1(Disain Dan Kalkulasi Sambungan,

Bantalan Dan Poros)”. Jakarta: Erlangga. Popov, E.P.1996. Mekanika Teknik Mechanic of Material. Jakarta:Erlangga Surdia Tata, 2000, “ Pengetahun bahan teknik” . Jakarta : Pradnya Paramita Syamsir, A. 1986. Perancangan Perkakas 2 dan Mesin-mesin Perkakas. Jakarta Utara: CV. Rajawali. Sularso . 1997. Dasar-dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin . Jakarta: Pradnya Paramita. Shigley, J.E. & Mitchell, L.D. 1983. Perencanaan Teknik Mesin Jilid 1. Jakarta : Erlangga. Http://www.4shared.com/document/rm20qrjy/ PERANCANGAN_MESIN_PENGU

PAS_KUL.html di akses pada 25 oktober 2011 Http://www.balitbangjatim.com/balitbang/publikasi/penelitianlist.php?Start=21 di akses pada 11 september 2011 Darmawan Harsokusoemo. 2004. Pengantar Perancangan Teknik . Bandung: Institut Teknologi Bandung. Gunawan Adisaputro dan Marwan Asri. 1998. Anggaran Perusahaan . Yogyakarta: BPFE- Yogyakarta Sato, G.Takesi. 1986. Menggambar Mesin Menurut Standar Iso . Jakarta: Pradnya Paramita


3


LAMPIRAN Massa jenis kopi


3

Laporan Proyek Akhir 201 1 Sumber : Universitas Petra Bsurabaya

DAFTAR TABEL Tabel 1 Faktor –Faktor koreksi daya yaNg akaN ditraNmisikaN. Daya yaNg akaN ditraNmisikaN Fc Daya rata –rata yaNg dipelukaN 1,2 – 2,0 Daya maksimum yaNg diperlukaN 0,8-1,2 Daya Normal 1,0 -1,5 Sumber :Sularso,Dasar pereNcaNaaN daN PemilihaN ElmeN Mesin,2002 Tabel 2 Diameter Pulley YaNg DiiziNkaN daN DiaNjurkaN (Mm) Tipe Sabuk Sempit

A

B

C

D

E

Diameter miNimum yaNg

65

115

175

300

450

diiziNkaN Diameter miNimum yaNg

95

145

225

350

550

diaNjurkaN Sumber :Sularso,Dasar pereNcaNaaN daN PemilihaN ElmeN Mesin,2002 Tabel 3 Diameter MiNimum Pulley YaNg DiiziNkaN daN DiaNjurkaN (Mm) Tipe Sabuk Sempit 3V 5V 8V Diameter miNimum yaNg diiziNkaN 67 180 315 Diameter miNimum yaNg diaNjurkaN100 224 360 Sumber :Sularso,Dasar pereNcaNaaN daN PemilihaN ElmeN Mesin,2002


1



3



5



1



1



1



1


Tabel 14 Spesifikasi baNtalaN bola


1



1

Redesaign Mesin Pengupas Kulit Kopi

Recommend Documents