BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Semakin majunya ilmu pengetahuan dan teknologi yang tentunya seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, khususnya di negara Indonesia, dapat membangkitkan semangat orang untuk bekerja keras memenuhi kebutuhan hidup. Papan adalah salah satu kebutuhan pokok yang layak dipenuhi oleh setiap orang. Dalam hal ini, genteng adalah salah satu komponen penting yang harus dipenuhi dan semakin banyak dibutuhkan seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk. Alat pengepres genteng yang banyak dijumpai pada umumnya masih menggunakan tenaga manusia. Hal ini menyebabkan produk genteng yang dihasilkan masih terbatas, sehingga kebutuhan genteng masyarakat belum bisa terpenuhi. Dari hasil pencermatan di atas, maka akan dibuat suatu terobosan baru yaitu sebuah alat pengepres genteng dengan menggunakan motor listrik. Alat pengepres genteng yang akan dirancang ini berbeda dengan alat pengepres pada umumnya. Alat pengepres yang dirancang dengan menggunakan motor listrik sebagai penggerak utamanya, sehingga alat ini disebut sebagai mesin pengepres genteng. Mesin pengepres genteng ini mempunyai ukuran yang lebih kecil dan berat yang lebih ringan. Tenaga yang digunakan tidak terlalu besar tetapi menghasilkan genteng yang lebih banyak. Cara kerja dari mesin pengepres genteng ini yaitu dengan menggunakan motor
listrik
yang
akan
menggerakkan pulley pulley kemudian
dari pulley
ditransmisiskan ke roda gigi hipoid. Roda gigi tersebut disambungkan dengan poros berulir (poros berulir dalam dan poros berulir luar). Adanya poros berulir ini, maka gerak putar dari motor listrik diubah menjadi gerak lurus yang nantinya dimanfaatkan untuk proses pengepresan. Proses pengepresan dibutuhkan 2 macam gerak yaitu gerak naik dan gerak turun yang diatur dengan menggunakan sistem kontrol. Sistem kontrol ini yang mengubah arah putaran motor listrik menjadi 2
1
arah. Agar motor listrik dapat berputar 2 arah, maka perlu dibuatkan rangkaian listriknya dengan memanfaatkan 2 buah relay (magnetic contactor). contactor). Dari permasalahan di atas, maka pada kesempatan ini akan dibuat suatu mesin pengepres genteng.
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang di atas diperoleh beberapa rumusan masalah antara lain: a. Bagaimanakah perhitungan ulir penekan pada mesin pengepres genteng? b. Bagaimanakah sistem transmisi yang meliputi roda gigi, diameter pulley, dan sabuk-V pada mesin pengepres genteng? c. Bagaimana cara menentukan diameter poros pada mesin pengepres genteng? d. Bagaimana menentukan daya mesin dan daya motor listrik pada mesin pengepres genteng?
1.3 Tujuan
Tujuan perancangan mesin pengepres genteng adalah sebagai berikut: a. Mengetahui perhitungan ulir penekan pada mesin pengepres genteng. b. Mengetahui sistem transmisi yang meliputi roda gigi, diameter pulley, dan sabuk-V pada mesin pengepres genteng. c. Mengetahui diameter poros pada mesin pengepres genteng. d. Mengetahui daya mesin dan daya motor listrik pada mesin pengepres genteng.
1.4 Batasan Masalah
Pada proses pembuatan mesin pengepres genteng ini dikhususkan hanya pada proses perancangannya saja. Proses perancangan hanya meliputi pemilihan bahan yang akan dipakai, perancangan sistem transmisi pada roda gigi, dan perancangan pulley. perancangan pulley.
2
1.5 Manfaat
1. Bagi mahasiswa a. Sebagai suatu penerapan teori yang diperoleh saat di bangku perkuliahan. b. Mengembangkan, merancang, memodifikasi atau menciptakan karya yang bermanfaat bagi masyarakat. c. Membantu dalam penyelesaian proyek akhir. 2. Bagi Dunia Industri a. Dapat meningkatkan hasil produksi genteng. b. Dapat mengefisienkan waktu dan proses pembuatan genteng. 3. Bagi Dunia Pendidikan a. Dapat lebih mengenalkan lembaga pendidikan kepada masyakat sebagai salah satu mitra dalam pengembangan teknologi tepat guna. b. Dapat memberikan kontribusi yang positif terhadap pengembangan aplikasi keilmuan khususnya pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
3
BAB II PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH
A. Kajian Singkat Produk
Dalam Proyek Akhir ini, penulis akan mencoba merancang mesin pengepres genteng dengan menggunakan motor listrik sebagai penggeraknya. Sistem mekanik mesin pengepres genteng ini menggunakan sistem pres. Pengepresan terjadi karena adanya gerak putar roda gigi yang akan menggerakan poros berulir baik bergerak naik maupun turun. t urun. Karena poros berulir terhubung dengan cetakan bagian atas maka cetakan akan ikut bergerak jika poros juga juga bergerak. Sistem transmisi mesin pengepres genteng ini menggunakan 2 buah roda gigi yaitu roda gigi hypoid dan dan roda gigi pinion gigi pinion dan 2 dan 2 buah buah pulley pulley yang berukuran masing-masing 2 inchi dan 14 inchi. Pulley tersebut digunakan untuk meneruskan putaran motor listrik. Kemudian pulley Kemudian pulley tersebut tersebut terhubung dengan poros transmisi yang akan menggerakan roda gigi. Mengacu dari keterangan pengepresan seperti di atas, selain pasangan poros ulir, rangka mesin dan kelengkapannya maka pada mesin pengepres genteng ini perlu dirancang suatu sistem sis tem kontrol tertentu. Untuk menggerakan poros penekan cetakan agar bisa bergerak naik dan turun maka kita perlu mengubah arah putaran dari motor listrik. Agar motor listrik dapat berputar dua arah, maka perlu dibuatkan rangkaian listriknya. Dengan memanfaatkan dua buah relay (magnetic ( magnetic contactor ), ), maka kita bisa mengubah putaran motor listrik ke kanan atau ke kiri.
4
Prinsip kerja alat tersebut dapat digambarkan :
Gambar 2.1. Prinsip kerja dari mesin pengepres genteng Keterangan gambar : 1. Arah putaran belt 2. Pulley 2. Pulley 3. Arah naik turun poros berulir 4. Arah putaran roda gigi 5. Cetakan atas 6. Belt 6. Belt 7. Motor listrik
5
B. Tuntutan Alat/Mesin Dari Sisi Calon Pengguna
Pada saat ini umumnya pembuat genteng masih menggunakan mesin yang dioperasikan dengan cara manual. Pengepresan dilakukan dengan memutar handel yang berada di atas cetakan yang dihubungkan dengan poros berulir sehingga mengakibatkan naik dan turunnya cetakan. Mesin tersebut masih memiliki ukuran yang cukup besar, dengan terbuat dari logam maka berat mesin tersebut juga lumayan berat. Dengan terbuat dari logam maka mesin tersebut cukup tahan lama. Karena masih manual maka mesin ini menggunakan tenaga manusia untuk menggerakan cetakan naik atau turun. Mesin pres yang ada ukurannya cukup besar sehingga untuk mengepres atau menurunkan cetakan putarannya membutuhkan tenaga cukup besar dan melelahkan. Mesin pengepres genteng harus dapat mempermudah proses pengepresan. Maka proses manual tersebut di ubah menjadi semi otomatis, disebut semi otomatis karena masih membutuhkan tenaga manusia. Adapun tuntutan-tuntutan dari alat tersebut antara lain : 1. ukuran mesin yang tidak terlalu besar. 2. untuk pengepresan tidak memerlukan tenaga manusia yang terlalu besar. 3. proses produksi menjadi lebih cepat, sehingga produksivitas meningkat. 4. mudah dalam penggunaan dan perawatannya.
C. Analisis Morfologi Mesin
Mesin pengepres genteng ini dirancang untuk mengepres dengan maksimal. Proses pengepresan dilakukan dengan cara otomatis, yaitu dengan menggunakan
6
sistem kontrol. Mesin ini digerakkan oleh motor listrik 1 HP dengan transmisi pulley dan roda gigi. Gerak putar dari motor listrik ditransmisikan ke pulley penggerak, dan dengan v-belt putaran diteruskan ke pulley yang digerakkan dan diteruskan oleh poros horisontal yang memutarkan roda gigi pinion. Roda gigi pinion menggerakkan roda gigi hypoid . Dibagian tengah roda gigi hypoid tersebut terdapat sebuah ulir dalam segi empat. Ulir dalam ini berpasangan dengan ulir luar segi empat. Dengan adanya ulir luar dan ulir dalam segi empat tersebut, maka gerak putar dari motor listrik diubah menjadi gerak lurus, yang nantinya akan dimanfaatkan untuk proses pengepresan. Untuk menggerakan cetakan agar bisa bergerak naik dan turun maka kita perlu mengubah arah putaran dari motor listrik. Agar motor listrik dapat berputar dua arah, maka perlu dibuatkan rangkaian listriknya. Dengan memanfaatkan dua buah relay (magnetic contactor ), maka kita bisa mengubah putaran motor listrik ke kanan atau ke kiri. Selain relay juga diperlukan komponen lain seperti: timer, push button (PB), limit switch (LS) dan kawat-kawat penghantar. Secara garis besar pertimbangan dalam merancang alat ini berdasarkan pada : 1. Secara teknis alat harus dapat dipertanggung jawabkan, dalam hal ini alat harus : a. Memiliki ukuran yang tidak terlalu besar sehingga tidak memakan tempat. b. Mudah dioperasikan sehingga memungkinkan digunakan oleh semua orang.
7
2. Secara ekonomi menguntungkan (ekonomis), hal ini terkait dalam : a. Daya motor yang tidak terlalu besar sehingga dapat menekan penggunaan listrik. 3. Secara sosial dapat diterima Mesin pres ini menggunakan motor listrik sehingga tidak membutuhkan tenaga manusia yang terlalu besar, walaupun menggunakan motor tetapi tidak menimbulkan suara yang bising. Alat ini nantinya harus dapat diterima oleh masyarakat dan menggantikan mesin pres genteng yang sudah ada di pasaran. Berdasarkan hal-hal tersebut maka spesifikasi yang dibuat harus memiliki persyaratan yang terdiri dari dua kategori yakni keharusan dan keinginan. Berikut ini adalah daftar spesifikasi dari alat yang dimaksud :
Tabel 2.1. Tuntutan Perancangan Mesin Pengepres Genteng Tuntutan No.
Tingkat Persyaratan
Perancangan
Kebutuhan
1.
KINEMATIKA
Mekanismenya mudah beroperasi
D
2.
GEOMETRI
1. Panjang sekitar 1000mm
D
2. Lebar sekitar 500 mm
D
3. Tinggi bekisar 850mm
D
1. Menggunakan tenaga motor
D
2. Dapat diganti tenaga penggerak lain
W
1. Mudah didapat
D
2. Terjangkau harganya
D
3. Baik mutunya
W
3.
4.
ENERGI
MATERIAL
8
5.
6.
ERGONOMI
SINYAL
5. Sesuai dengan standar umum
D
6. Memiliki umur pakai yang panjang
D
7. Mempunyai kekuatan yang baik
D
1. Nyaman dalam penggunaan
D
2. Tidak bising
D
3. Mudah dioperasikan
D
1. Petunjuk pengoperasian mudah
D
dimengerti 7.
8.
9.
10.
KESELAMATAN
PRODUKSI
PERAWATAN
TRANSPORTASI
1. Konstruksi harus kokoh
D
2. Tidak bising
D
1. Dapat diproduksi bengkel kecil
W
2. Biaya produksi relatif rendah
W
3. Dapat dikembangkan kembali
W
1. Biaya perawatan murah
D
2. Suku cadang mudah didapat
D
3. Perawatan mudah dilakukan
D
1. Mudah dipindahkan
W
2. Tidak perlu alat khusus untuk
W
memindah
Keterangan : 1. Keharusan ( demands ) disingkat D, yaitu syarat mutlak yang harus dimiliki mesin bila tidak terpenuhi maka mesin tidak diterima. 2. Keinginan ( Wishes ) disingkat W, yaitu syarat yang masih bisa dipertimbangkan keberadaanya agar jika mungkin dapat dimiliki oleh mesin yang dimaksud.
9
Secara fungsional alat ini memiliki komponen sebagai berikut : 1. Profil rangka mesin 2. Penggerak 3. Sistem Transmisi 4. Sistem pengepresan 5. Cetakan (pres genteng)
Dari data di atas maka didapat gambaran komponen yang akan membentuk mesin pengepres genteng yang sedang dirancang. Dengan demikian maka dapat disusun suatu skema klasifikasi yang disebut matriks morfologi, dan lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini :
Tabel 2.2. Matriks Morfologi Mesin Pengepres Genteng
Varian yang mungkin
Sub No. Komponen
1.
1
Bahan rangka (Pipa)
2
3
(Besi C)
Besi Siku
(Motor disel)
2.
penggerak (Motor listrik) (Manual)
10
3.
4.
5.
Sistem transmisi
Sistem pengepresan
Cetakan Baja cor
6.
Aluminium
Transmisi (Rantai)
(V – belt)
Dari tabel matriks morfologi mesin pengepres genteng yang terpilih adalah sebagai berikut: 1. Profil rangka
: profil L (besi siku)
2. Penggerak utama
: motor listrik
3. Sistem transmisi
: Roda gigi hypoid
4. Sistem pengepresan
: Poros berulir
5. Cetakan
: baja cor 270x360mm
6. Transmisi
: v-belt
11
Tabel 2.3. Tabel Spesifikasi Mesin Pres Genteng No Nama Bagian
Keterangan
1.
1 HP
Motor listrik
1400 rpm 2.
Pulley ganda
Bahan : Baja cor Diameter : 2” dan 14”
3.
Kerangka
Bahan : Besi siku dengan ukuran 50 x 50 x 5 mm
4.
Poros berulir
Bahan : ST-42 dengan
= 42 kg/mm2
Diameter : 39 mm 5.
Poros pulley ganda
Bahan :
= 37 kg/mm 2
= 42 kg/mm 2
Mild Steel (ST-37) dengan
= 37 kg/mm 2
Mild Steel (ST-37) dengan
= 37 kg/mm 2
= 37 kg/mm 2
Mild Steel (ST-37) dengan Diameter: 30 mm 6.
Poros cetakan
Bahan : Mild Steel (ST-42) dengan Diameter : 37 mm
7.
8.
Dudukan cetakan
Pegangan cetakan
Bahan :
Diameter : 20 mm 9.
Dudukan poros berulir
Mild Steel (ST-37) dengan Diameter : 69 mm Tinggi
: 37 mm
12
D. Gambar Alat
Gambar 2.2. Mesin Pengepres Genteng Keterangan gambar : 1. Motor listrik 2. Pulley ganda 14” 3. Bearing 4. Poros berulir 5. Roda gigi hypoid 6. Bearing poros 7. Cetakan atas 8. Poros cetakan 9. Rangka 10. Pegangan Cetakan
13
Langkah-langkah pengoperasian pengepres genteng adalah sebagai berikut: a. Jika saklar ON (gerak turun) ditekan maka motor akan berputar. Putaran motor tersebut akan menggerakan pulley dan roda gigi hypoid . b. Roda gigi hypoid tersebut terbagi menjadi roda gigi vertikal dan horisontal. Dalam roda gigi vertikal terdapat ulir dalam segi empat yang tentu saja berpasangan dengan ulir luar segi empat. Saat roda gigi vertikal berputar maka ulir dalam segi empat juga akan berputar, sehingga ulir luar juga akan ikut berputar dan bergerak turun. c. Jika ulir luar ini bergerak turun
maka cetakan bagian atas yang
diikatkan pada ujung poros ini akan ikut bergerak turun sampai menyentuh permukaan cetakan bawah. d. Pada cetakan bagian bawah terdapat LS sebagai pemutus arus listrik, maka ketika cetakan atas dan bawah tergabung putaran motor sudah terhenti, e. Kemudian tekan tombol ON (gerak naik) sehingga motor akan berputar berlawanan arah dan cetakan bergerak ke atas, f. Namun sebelum cetakan naik sampai posisi maksimum maka arus listrik akan terputus oleh LS kedua sehingga motor akan terhenti, g. Atau bisa langsung dimatikan dengan tombol OFF. Kemudian cetakan bagian bawah ditarik ke depan dan hasil cetakan bisa diambil.
14
E. Identifikasi Analisa Teknik yang Digunakan dalam Perancangan
1. Teori Desain Perancangan Perancangan adalah kegiatan awal dari suatu rangkaian dalam proses pembuatan produk. Tahap perancangan tersebut dibuat keputusan-keputusan penting yang mempengaruhi kegiatan-kegiatan lain yang menyusulnya (Dharmawan, 1999: 1). Sebelum sebuah produk dibuat terlebih dahulu dilakukan proses perancangan yang nantinya menghasilkan sebuah gambar skets atau gambar sederhana dari produk yang akan dibuat. Gambar skets yang telah dibuat kemudian digambar kembali dengan aturan gambar sehingga dapat dimengerti oleh semua orang yang ikut terlibat dalam proses pembuatan produk tersebut. Gambar hasil perancangan adalah hasil akhir dari proses perancangan dan sebuah produk dibuat setelah dibuat gambar-gambar rancangannya dalam hal ini gambar kerja. Perancangan dan pembuatan produk adalah dua kegiatan yang penting, artinya rancangan hasil kerja perancang tidak ada gunanya jika rancangan tersebut tidak dibuat; sebaliknya pembuat tidak dapat merealisasikan benda teknik tanpa terlebih dahulu dibuat gambar rancangannya (Dharmawan, 1999:2). Mengenai gambar rancangan yang akan dikerjakan oleh pihak produksi berupa gambar dua dimensi yang dicetak pada kertas dengan aturan dan standar gambar kerja yang ada. 2. Sistem Mekanik Sistem mekanik mesin pengepres genteng ini menggunakan sistem pres. Pengepresan terjadi karena adanya gerak putar roda gigi yang akan
15
menggerakan poros berulir baik bergerak naik maupun turun. Karena poros berulir terhubung dengan cetakan bagian atas maka cetakan akan ikut bergerak jika poros juga bergerak. 3. Sistem Transmisi Sistem transmisi mesin pengepres genteng ini menggunakan 2 buah roda gigi yaitu roda gigi hypoid dan roda gigi pinion dan 2 buah pulley yang berukuran masing-masing 2 inchi dan 14 inchi. Pulley tersebut digunakan untuk meneruskan putaran motor listrik. Kemudian pulley tersebut terhubung dengan poros transmisi yang akan menggerakan roda gigi. 4. Pemilihan bahan teknik Dalam perancangan elemen mesin ada beberapa aspek yang perlu diperhatikan, salah satunya adalah pemilihan jenis bahan yang akan digunakan, sebab pemilihan bahan tersebut akan berpengaruh pada kekuatan elemen dan umur mesin tersebut. Klasifikasi bahan teknik menurut Beumer (1985:9) dapat dilihat pada Gambar 2.3. Klasifikasi Bahan Teknik. Bahan Teknik
Besi
Logam
Non
Ferro
Non Ferro
Baja
Besi
Gambar 2.3. Klasifikasi Bahan Teknik 16
Ada beberapa aspek yang menjadi bahan pertimbangan seperti yang diungkapkan oleh Amstead (1995:15). Dalam pemilihan bahan antara lain: a. Pertimbangan Sifat, meliputi: 1) Kekuatan 2) Kekerasan 3) Elastisitas 4) Keuletan 5) Daya tahan terhadap panas 6) Muai panas 7) Sifat kelistrikan 8) Berat jenis 9) Sifat kemagnetan 10) Daya tahan fatik 11) Daya tahan mulur 12) Sifat mampu dukung 13) Kondukivitas panas b. Pertimbangan Ekonomi, antara lain: 1) Ketersediaan barang 2) Waktu perngerjaan 3) Biaya pengerjaan 4) Biaya penyambungan 5) Biaya pemesinan 6) Harga bahan
17
c. Pertimbangan Fabrikasi, meliputi: 1) Mampu cetak 2) Mampu mesin 3) Mampu tempa 4) Mampu tuang 5) Kemudahan sambungan las 6) Perlakuan panas 5. Perancangan poros Poros merupakan elemen mesin yang berbentuk batang dan pada umumnya berpenampang lingkaran, berfungsi memindahkan putaran atau mendukung suatu beban dengan suatu atau tanpa meneruskan daya. Dilihat dari fungsinya poros dibedakan atas: 1. Poros dukung 2. Poros transmisi 3. Gabungan poros dukung dan transmisi Pada mesin pres genteng ini menggunakan poros transmisi. Hal-hal penting dalam merencanakan poros antara lain: a. Kekuatan poros Suatu poros mengalami beban puntir, beban lentur, beban tarik, dan beban tekan. Kelelahan tumbukan atau konsentrasi tegangan pada poros dan alur pasak, harus diperhatikan.
18
b. Kekakuan poros Sebuah poros dengan kekuatan yang cukup jika lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar dapat berakibat ketidak telitian pada mesin pengepres genteng atau getaran dan suara pada reduser. c. Putaran kritis Bila putaran suau mesin dinaikkan maka pada suau harga putaran tertentu dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran kritis. Hal ini erjadi pada poros dan dapat mengakibakan kerusakan pada poros dan bagian-bagian yang lainnya. Poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran kerjanya lebih rendah dari pada putaran kritisnya. d. Korosi Poros pada mesin pengepres genteng ini harus sering dilumasi menggunakan minyak pelumas sehingga tidak akan mudah korosi. e. Bahan poros Mesin pengepres genteng ini menggunakan poros dengan bahan aluminium. Adapun penggolongannya dapat dilihat pada tabel 2.4. Tabel 2.4. Penggolongan Bahan Poros Golongan Baja lunak
Kadar C (%) -0,15
Baja liat
0,2-0,3
Baja agak keras
0,3-0,5
Baja keras
0,5-0,8
Baja sangat keras
0,8-1,2
(Sularso, 1997 : 4).
19
Poros yang umumnya meneruskan daya melalui sabuk, roda gigi, dan rantai akan mendapatkan beban puntir dan lentur sehingga pada permukaan poros akan mengalami tegangan geser (Sularso 1997: 17). Perhitungan yang digunakan dalam merancang poros utama yang mengalami beban puntir dan beban lentur Perhitungan yang digunakan dalam merancang poros antara lain: a. Pd
f c P (kW ) ......................................................................................(1)
Dimana: P d f c P b.
: Daya rencana : Faktor koreksi : Daya nominal
T 9,74 10
5
P d n1
......................................................................................(2)
Dimana: T n1 c.
: Momen rencana : Putaran poros T
d
.
3
s
5,1T 16
3
d s
................................................................................(3)
Dimana: : Tegangan geser : Diameter poros
d s d.
a B
Sf Sf ...................................................................................(4) 1
2
Dimana:
a
B
Sf 1 Sf 2
: Tegangan geser yang diizinkan (kg/mm2) : Kekuatan tarik : Faktor keamanan : Pengaruh-pengaruh
20
1
e.
d s
5,1 3 K t C bT ..................................................................................(5) a
Dimana: K t C b
: Faktor koreksi : Faktor karena beban lentur
6. Motor Listrik Motor listrik merupakan suatu peralatan listrik yang berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi mekanis (Berahim, 1994: 3). Berdasarkan input arus, motor listrik dibagi menjadi dua jenis yaitu motor arus searah (AC) dan motor arus bolak-balik (DC). Motor listrik dapat lagi dikategorikan menjadi berbagai jenis berdasarkan konstruksi dan mekanisme operasi, dan pembagiannya dapat dilihat pada Gambar 2.5. (UNEP, 2006).
MOTOR LISTRIK
Motor Arus BolakBalik (AC)
Sinkron
Tiga Fase
Motor Arus Searah (DC)
Induksi
Satu Fase
Separately Excited
Seri
Sel Excited
Cam uran
Shunt
Gambar 2.4. Klasifikasi Jenis Motor Listrik. (UNEP,2006) Mekanisme kerja seluruh jenis motor secara umum adalah sama, yaitu arus listrik menghasilkan medan magnet akan memberikan gaya. Gaya tersebut akan menghasilkan tenaga putar/torque untuk memutar kumparan.
21
Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan (UNEP, 2006). Jenis motor listrik yang digunakan pada mesin pencetak briket kotoran lembu sistem rotary ini yaitu motor listrik jenis motor induksi satu fasa. Konstruksi dari motor induksi terdiri dari stator merupakan bagian motor yang diam, rotor merupakan bagian motor yang berputar, celah udara merupakan ruangan antara stator dan rotor (Berahim, 1994:121). 7. Perancangan sabuk-V sebagai transmisi daya Sabuk-V merupakan sabuk yang tidak berujung dan diperkuat dengan penguat tenunan dan tali. Sabuk-V terbuat dari karet dan bentuk penampangnya berupa trapesium. Bahan yang digunakan untuk membuat inti sabuk itu sendiri adalah terbuat dari tenunan tetoron. Penampang puli yang digunakan berpasangan dengan sabuk juga harus berpenampang trapesium juga. Puli merupakan elemen penerus putaran yang diputar oleh sabuk penggerak. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar (Sularso, 1997:163). Gaya gesekan yang terjadi juga bertambah karena bentuk bajinya yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Adapun bentuk konstruksi macam-macam penampang sabuk-V yang umum dipakai terlihat pada Gambar 2.7.
22
Gambar 2.5. Penampang Sabuk-V (Sularso 1997: 164) Pemilihan penampang sabuk-V yang cocok ditentukan atas dasar daya rencana dan putaran poros penggerak. Daya rencananya sendiri dapat diketahui dengan mengalihkan daya yang akan diteruskan dengan faktor koreksi yang ada. Lazimnya sabuk tipe-V dinyatakan panjang kelilingnya dalam ukuran inchi. Jarak antar sumbu poros harus sebesar 1,5 sampai dua kali diameter puli besar (Sularso, 1997:166). Sudut lilit atau sudut kontak dari sabuk pada alur puli penggerak harus diusahakan sebesar mungkin untuk mengurangi selip antara sabuk dan puli dan memperbesar panjang kontaknya. Transmisi sabuk dapat dibagi menjadi tiga kelompok yaitu sabuk rata, sabuk dengan penampang trapesium, dan sabuk dengan gigi. Sebagian besar ransmisi sabuk menggunakan sabuk-V karena mudah pemakaiannya dan harganya yang murah. Kelemahan dari sabuk-V yaitu transmisi sabuk dapat memungkinkan untuk terjadinya slip. Oleh karena itu, maka perencanaan sabuk-V perlu dilakukan untuk memperhitungkan jenis sabuk yang digunakan dan panjang sabuk yang akan digunakan. Perhitungan yang digunakan dalam perancangan sabuk-V antara lain: a. Daya rencana ( P d )
P d
fc P ..........................................................................................(6)
23
Dimana: P : Daya Pd : Daya rencana
b. Momen rencana (T 1 ,T 2) T 1
Pd g 10 5 ( ) .............................................................................(7) n1
T 2
g 10
5
Pd ( )......... ....................................................................( 8 ) n2
Dimana : g gaya grafitasi Pd Daya rencana n1
Putaran poros penggerak
n2
Puaran poros yang digerakkan
c. Tenaga geser yang dizinkan ( ) a
a
B
(Sf 1 Sf 2 )
...................................................................................(9)
Dimana : = Tegangan tarik Sf 1 = Faktor keamanan Sf 2 = Faktor pengaruh alur pasak
B
d. Perhitungan diameter poros ( d s1 , d s 2 ) 1
d s1
P d 3 K t C b T 1 ..........................................................(10) a
Dimana: K t untuk beban tumbukan = 2 C b untuk beban lenturan = 2 e. Penampang sabuk-V: tipeA 24
f.
Diameter minimum puli (d min) yang diizinkan adalah 65 mm
g. Diameter lingkaran jarak bagi puli (d p ,D p)
d p
D p
mm
76,2
d p
i
Dimana: i = perbandingan putaran h. Diameter luar puli (d k ,D k )
d k
Dk
d B
D B
i.
D p
5 3 5 3
2 4,5................................................................................(11)
d s1 d s 2
2 4,5...............................................................................(12)
10...................................................................................(13)
10...................................................................................(14)
Kecepatan sabuk (v) v
j.
d p
d p n1 60 1000
....................................................................................(15)
Putaran sabuk < putaran poros, baik.
k. C
d k
2
Dk
.......................................................................................(16)
Dimana: C = jarak sumbu poros l.
Panjang keliling (L)
25
L 2C
2
Dk d k
1 4C
D
p
d p ..............................................(17) 2
m. Nomor nominal sabuk-V n. Jarak sumbu poros (C)
b 2 L 3,14 D p
C
b b2
d p
8 D p 8
d p
2
................................................................(18)
o. Jumlah sabuk (N) N
Pd
Po. K
.......................................................................................(19)
26
BAB III KONSEP PERANCANGAN
A. Diagram Alir Proses Perancangan
Diagram alir adalah suatu gambaran utama yang dipergunakan untuk dasar dalam bertindak. Seperti halnya pada perancangan ini diperlukan suatu diagram alir yang bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaan proses perancangan. Diagram alir proses perancangan secara umum digambarkan sebagai berikut:
Gambar 3.1. Diagram Alir Proses Perancangan Mesin Pengepres Genteng
27
B. Pernyataan Kebutuhan
Dari hasil survey maka dibutuhkan mesin pengepres genteng yang tidak membutuhkan tenaga manusia yang besar, memiliki dimensi yang lebih kecil dibandingkan dengan mesin yang sudah ada. Tetap menggunakan material logam agar lebih kokoh dan lebih awet. Mesin pres genteng ini harus mudah dalam pengoperasiannya dan perawatan yang tidak terlalu rumit.
C. Analisis Kebutuhan
1. Standar Penampilan Mesin pengepres genteng ini mempunyai konstruksi yang mudah dalam pengoperasiannya bagi pengguna. Dasar yang dipakai adalah produk serupa yang telah dimodifikasi dari alat/mesin yang sudah ada di pasaran. Sistem kerja mesin menggunakan penggerak motor listrik. Proses pengepresan menggunakan tenaga motor listrik dan tidak menggunakan tenaga yang besar. Karena menggunakan oli sebagai pelumas maka diberi warna hitam agar tidak terlihat terlalu kotor saat berproduksi, selain itu warna hitam memberi kesan yang kokoh pada produk. 2. Target Keunggulan Produk. Sasaran keunggulan yang ingin dicapai dari mesin pengepres genteng ini adalah : a. Bahan baku mudah dicari. b. Tidak memerlukan tenaga yang besar karena menggunakan motor listrik untuk mengepres.
28
c. Pengoperasian mesin mudah, pertama tekan saklar ON CW untuk menghidupkan mesin kemudian tekan saklar ON CCW dan saklar otomatis
untuk
menurunkan
atau
menaikan
cetakan.
Dengan
menggunakan limit switch maka tinggi dan rendah pengepresan dapat diatur. d. Selain itu masih ada tombol otomatis untuk menggerakkan cetakan naik dan turun dengan hanya menekan tombol satu kali. e.
Pemeliharaan dan perawatannya cukup mudah. Hanya dengan membersihkan bagian yang kotor dan memberikan pelumas pada bagian yang bergerak atau berputar.
D. Pertimbangan Perancangan
1. Pertimbangan Teknis Pertimbangan teknis dalam hal ini lebih di titik beratkan pada : a. Kemudahan dalam pengoperasian alat. b. Pemasangan dan pembongkaran yang relatif lebih mudah. c. Bahan yang digunakan mudah diperoleh di pasaran. d. Konstruksi yang kuat untuk menambah umur alat. 2. Pertimbangan Ekonomi Pertimbangan ekonomi pada pembuatan mesin pengepres genteng ini dititikberatkan pada pemilihan bahan yang digunakan dan kecanggihan produk. Bahan-bahan yang digunakan relatif murah harganya dan mudah untuk mendapatkannya. Bahan-bahan yang digunakan antara lain, Mild
29
Steel (ST-37), profil siku 50 x 50 x 5 mm. kecanggihan produk karena telah didesain secara semi otomatis. 3. Pertimbangan Ergonomis Pertimbangan ergonomis dalam pembuatan mesin pengepres genteng ini adalah sebagai berikut : a. Proses pengepresan yang mudah dan tidak membahayakan pengguna. b. Dengan dimensi yang sedang (1000 mm x 500 mm x 850 mm), tidak membutuhkan tempat yang luas dan memungkinkan alat mudah untuk dipindah tempat. c. Getaran yang dihasilkan mesin tidak terlalu besar karena pada motor listrik diberikan bantalan dari karet yang memungkinkan getaran yang dihasilkan dari motor listrik dapat teredam.
E. Tuntutan Perancangan
1. Tuntutan Konstruksi a. Mesin pengepres genteng ini dapat dioperasikan dengan mudah. b. Perakitan rangka menggunakan sambungan las, rangka ini dibuat agar tidak mudah bergerak karena tersusun oleh besi siku dan rangka mampu menahan getaran yang dihasilkan dari motor penggerak yang berputar 1400 rpm dengan daya sebesar 1 HP. c. Tinggi rendahnya pengepresan dapat mudah diatur, hanya dengan menyetting limit switch.
30
2. Tuntutan Ekonomi Mesin pengepres genteng dengan penggerak motor listrik yang dibantu transmisi
puli
ganda
dan
sabuk-V
tersebut
diharapkan
mampu
mempercepat proses produksi dengan tenaga kerja yang seminimal mungkin. Selain itu biaya yang dikeluarkan dalam pembuatan maupun perakitannya dapat terpenuhi dari hasil produksi alat tersebut. 3. Tuntutan Pemeliharaan dan Perawatan Pemeliharaan dan perawatannya cukup mudah. Hanya dengan membersihkan bagian yang kotor dan memberikan pelumas pada bagian yang bergerak atau berputar 4. Tuntutan Pengoperasian h. Jika saklar ON (gerak turun) ditekan maka motor akan berputar dan motor akan memutar puli, puli yang terhubung dengan
roda gigi
payung akan ikut berputar dengan adaya belt, i. Puli ini terhubung dengan roda gigi payung pada posisi horisontal, j. Kemudian roda gigi payung ini akan memutar roda gigi payung vertikal k. Roda gigi payung ini terdapat ulir dalam yang berfungsi mengikat poros berulir, maka jika roda gigi ini berputar poros akan bergerak kebawah l. Jika poros berulir ini bergerak maka cetakan bagian atas yang diikatkan pada ujung poros ini akan ikut bergerak dan bergabung dengan cetakan bagian bawah maka terjadi proses pengepresan
31
m. Pada cetakan bagian bawah terdapat LS sebagai pemutus arus listrik, maka ketika cetakan atas dan bawah tergabung putaran motor sudah terhenti, n. Kemudian tekan tombol ON (gerak naik) sehingga motor akan berputar berlawanan arah dan cetakan bergerak ke atas, o. Namun sebelum cetakan naik sampai posisi maksimum maka arus listrik akan terputus oleh LS kedua sehingga motor akan terhenti, p. Atau bisa langsung dimatikan dengan tombol OFF. Kemudian cetakan bagian bawah ditarik ke depan dan hasil cetakan bisa diambil 5. Tuntutan Fungsi Karena menggunakan motor listrik maka diharapkan alat ini dapat mempercepat proses pembuatan genteng tanpa memerlukan tenaga yang besar.
32
BAB IV PROSES, HASIL, DAN PEMBAHASAN
A. Proses Perancangan Mesin Pengepres Genteng
Proses perancangan pada mesin pengepres genteng ini mempunyai langkah-langkah perencanaan yang dapat digambarkan seperti diagram alir pada Gambar 4.1.
Kebutuhan
Konstruksi dan perhitungan daya mesin
Perhitungan ulir penekan
Perhitungan transmisi (roda gigi, pulley,dan sabuk-V)
Perhitungan poros roda gigi
Perhitungan rangka
Perhitungan motor Gambar 4.1. Diagram alir proses perancangan mesin pengepres genteng
34 33
Kebutuhan disini mencakup gaya dan kapasitas mesin. Kapasitas mesin direncanakan yaitu dapat menghasilkan 60 genteng dalam satu jam, sedangkan gaya yang dibutuhkan mesin ini untuk dapat mengepres genteng yaitu sebesar 45 kg. Konstruksi mesin dapat digambarkan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2. konstruksi mesin pres genteng Sistem mekanik mesin pengepres genteng ini menggunakan sistem pres. Pengepresan terjadi karena adanya gerak putar roda gigi yang akan menggerakan poros berulir baik bergerak naik maupun turun. Karena poros berulir terhubung dengan cetakan bagian atas maka cetakan akan ikut bergerak jika poros juga bergerak. Sedangkan untuk cetakan genteng memiliki ukuran 360x255x74 mm. Gaya yang dibutuhkan untuk melakukan pengepresan yaitu sebesar 45 kg. B.
Perancangan Ulir Penekan
Ulir penekan digunakan untuk menekan cetakan kebawah ataupun menarik cetakan ke atas. Kisar
: 12
Bahan
: St. 42
W
: 22,5 kg
34
Gambar 4.3. Penampang ulir Dari data diatas maka dapat dihitung diameter poros yaitu dengan cara:
= =× =22, 5 ×42 =945 = 4 ×3,14 945= 4 = √ 0,945785 =34,69 = = =6 = = =6 =× =45×17, 3 =780, 5 Jika A= 945 maka,
( diameter dalam poros berulir)
Untuk tinggi dan lebar ulir dapat dihitung dengan: mm
mm
Jika D=34,69 maka torsinya (T) adalah:
35
Jika tegangan geser sama dengan 0,8 kali tegangan tarik maka:
=0, 8 =0, 8 ×42 =33,6 = × 33,6= ×,×, × 33,6= 653,45 6 × = ,, =480
(naf ulir)
Gerakan pengepresan akan memberikan tekanan pada cetakan untuk membentuk genteng. Cetakan akan menerima tekanan pres sebesar p, besarnya tekanan yang diterima cetakan dapat dirumuskan sebagai berikut:
=
Keterangan: p= tekanan yang diterima cetakan (kg/mm2) F= gaya pengepresan yang terjadi (kg) A= luas cetakan (mm2) Luas cetakan berbentuk persegi panjang sehingga dapat dihitung dengan rumus:
=× Keterangan: A=luas cetakan (mm2) 36
p=panjang cetakan (mm) l= lebar cetakan (mm)
=360×255 =× =91.800 = =0,0006 mm2
Sehingga tekanan yang terjadi pada cetakan sebesar: kg/mm2
Untuk menghitung daya mesin(P) terlebih dahulu dihitung torsinya (T) T= FxR Keterangan: R= jari-jari poros berulir maka, T= 45 x 19,5 = 877,5 Maka daya mesin (P) yaitu:
× = 71620 = ,× =0,6 HP
C. Perancangan Transmisi
Perancangan transmisi disini meliputi: 1. Perancangan Roda gigi Direncanakan pada mesin pres genteng ini menggunakan dua buah roda gigi payung dengan Z 1=37, d1=145 mm maka:
= = =3,9
37
=1=3, 9 =1, 2 =4, 7 =5=19,5 = = =3,4 =1=3, 4 =1, 2 =4, 1 =5=17
sedangkan Z2=9,d2=31 maka:
D. Perancangan Motor listrik
Daya yang terjadi pada cetakan untuk menekan genteng dengan gaya sebesar 45 kg adalah 0,6 HP. Sehingga agar mesin mampu bekerja sesuai dengan kapasitas daya yang dibutuhkan, maka pemilihan spesifikasi motor listrik sebagai tenaga penggerak harus sesuai dengan kebutuhan dayanya. Untuk memenuhi kebutuhan daya pada mesin pengepres genteng ini digunakan motor dengan daya 1 HP. Spesifikasi motor listrik yang digunakan pada mesin pengepres genteng adalah: Motor AC satu fasa dengan n
= 1400 rpm
Daya
= 1 HP,
38
Frekuensi
= 50 Hz,
Tegangan
= 110/ 220 V.
E. Perhitungan Ulir Penekan ( poros berulir )
Ulir penekan digunakan untuk mengupah putaran roda gigi menjadi gaya tekan. Perhitungan kisar pada ulir penekan :
= 2×2=× = × = ()×,(,) =12,5( 12)
Jadi kisar pada ulir penekan yaitu 12 mm, karena jarak pengepresan ti dak terlalu tinggi maka panjang ulir dibuat 393mm.
Gambar 4.2. penampang ulir
F.
Perhitungan Transmisi
Dalam perancangan ini direncanakan menggunakan tenaga motor listrik 1 HP dengan putaran 1400 rpm. Putaran akhir poros yang direncanakan adalah
39
sebesar 49 rpm dan putaran poros yang direncanakan pada poros pulley adalah 200 rpm. Apabila Pd adalah daya yang direncanakan. Daya yang direncanakan adalah daya normal maka faktor koreksi yang digunakan adalah 1, 1 HP sama dengan 0.735 kW maka dapat dihitung dengan rumus seperti di bawah ini: Pd = Fc . P (kW)
( Sularso, 2002 : 7 )……………….………(4.1)
= 1 . 0,735 kW = 0,735 kW
Keterangan : Pd = Daya rencana (kW) Fc = Faktor koreksi ( lampiran3 ) P = Daya (kW) Jika momen puntir adalah T (kg.mm), maka : T = 9,74x10 5
Pd n2
( Sularso, 2002 : 7 )………………..…………...(4.2)
=9,74×10 0,49735 =14610 kg.mm. Keterangan : T = Momen puntir rencana ( kg.m) Pd = Daya rencana (kW) n3 = Putaran puli akhir (rpm)
40
Adapun gambar ilustrasi sistem transmisi mesin pengepres genteng adalah sebagai berikut :
Gambar 4.3. Ilustrasi Sistem Transmisi Mesin Pengepres Genteng Dari gambar tersebut di atas, maka diameter puli dan jumlah gigi pada roda gigi yang digunakan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
n1 xd 1
n2 xd 2
( Sularso, 2002 : 166 ) ............................ ……...(4.3)
Pada perhitungan ini, dimisalkan diambil D 1 = 5,08 cm dengan n1 = 1400 rpm dan n2 = 200 rpm, maka: 1400 x 5,08 cm = 200 x D2 7112
= 200 x D2
D2
= 35,56 cm (14 inch)
Untuk mencari jumlah gigi pada roda gigi maka digunakan rumus sebagai berikut :
3= 12 ×2 41
Dimisalkan Z1 = 9, maka: n3x Z2
= n2 x Z1
49xZ2
= 200 x 9
49Z2
= 1800
Z2
= 36,7 (37)
Jadi, diameter puli dan jumlah gigi yang digunakan dalam mesin pengepres genteng adalah sebagai berikut : D1 = 50,8 mm. D2 = 355,6 mm. Z1 = 9 gigi. Z2 = 37 gigi. Sehingga, perbandingan reduksi (i) dari motor listrik ke pulley pengepres genteng adalah sebagai berikut : n1 n2
i
D p
d p
i ( Sularso, 2002 : 166)……………………….…..(4.4)
1400 200 =7
Kemudian perbandingan reduksi (i) dari motor listrik ke roda gigi adalah adalah sebagai berikut : n1 n2
i
D p d p
i
140049 =28,5 42
dimana: n1
= putaran puli awal (rpm)
n2
= putaran puli akhir (rpm)
G. Perhitungan Sabuk-V
Dalam mesin pengepres genteng ini sabuk-V digunakan untuk memutar pulley. Pada pulley ini putaran digunakan untuk menggerakkan roda gigi hipoid . Gerakan ini dimanfaatkan untuk mengangkat cetakan bagian atas. Alur pemilihan sabuk-V tampak pada Gambar 4.4. Diagram aliran untuk memilih sabuk-V. Data yang diketahui untuk pemilihan tersebut antara lain: Daya yang akan ditransmisikan (P)
: 1 HP = 0.735 kW
Putaran poros penggerak (n 1)
: 200 rpm
Perbandingan reduksi (i)
:7
Jarak sumbu poros (C )
: 470 mm
Bahan poros
: Mild Steel (ST-42)
43
Z
START
a. Daya yang akan ditransmisikan P (Kw) Putaran poros n1 (rpm) Perbandingan putaran i Jarak sumbu poros C (mm)
b. Faktor koreksi f c
m.
Perhitungan panjang Keliling L (mm)
n.
Nomor nominal dan panjang sabuk dalam perdagangan L (mm)
o.
Jarak sumbu poros C (mm)
c. Daya rencana Pd (kW) p. d. Momen rencana T 1 , T 2 (kg mm)
D p d p C Sudut kontak
e. Bahan poros dan perlakuan panas
(o)
Faktor koreksi K
q.
Jumlah sabuk N
f. Perhitung diameter poros d s1, d s2 (mm) STOP g. Pemilihan penampang sabuk
h. Diameter minimum puli d min (mm)
END
i. Diameter lingkaran jarak bagi puli d p , D p (mm) Diameter luar puli d k, Dk (mm) Diameter naf d B, D B (mm) j. Kecepatan sabuk v (m/s)
>
k.
STOP
v : 30
END
l.
C :
d k
Dk
2
> Z
Gambar 4.4. Diagram aliran untuk memilih sabuk-V
44
Perhitungannya, a. P = 1 HP = 0.735 kW, n 2 = 200 rpm i
1400
200
7
C 470 mm
b. Fakor koreksi Faktor koreksi ( fc) didapatkan dari tabel. Mesin yang akan gerakkan adalah mesin pengepres genteng dengan sistem pulley. Sitem ini di dalam tabel faktor koreksi termasuk dalam variasi beban yang sedang dan diperkirakan mesin akan bekarja setiap 8-10 jam tiap hari. Sehingga dari tabel, fakttor koreksi dipakai adalah ( fc = 1,4). c. Daya rencana ( Pd ) Pd fc P
1,4 0,735
1,029
kW
d. Momen rencana (T 1 ,T 2) 1,029
T 1
Pd g 10 5 ( ) n1
9,74 10 5 (
T 2
Pd g 10 5 ( ) n2
1,029 9,74 10 5 ( ) 200
1400
)
716
kg mm
5011 kg .mm
e. Bahan poros Mild Steel (ST-42) Tegangan tarik ( B )
42 kg mm2
Faktor keamanan (Sf 1) untuk bahan ST adalah 5,6 Faktor pengaruh (Sf 2) adalah 2
45
Tenaga geser yang dizinkan ( ) adalah a
a
B
( Sf 1 Sf 2 ) 42 (5,6 2) 3,75 kg mm
2
K t untuk beban tumbukan adalah 2 C b untuk beban lenturan adalah 2 f.
Perhitungan diameter poros (d s) 1
5,1 3 K t C b T a
d s
1
5,1 3 2 2 5011 3 , 75 30,09 mm Diameter poros d s = 30 mm g. Penampang sabuk-V: tipeA h.
Diameter minimum puli (d min) yang diizinkan adalah 50 mm
i.
Diameter lingkaran jarak bagi puli (d p ,D p) d p D p
j.
50,8 mm
d p
i
50,8 7
355,6 mm
Kecepatan sabuk (v) .d p .n1
v
60 1000
3,14 50 1400 60 1000
3,66 m/s
46
k.
Putaran sabuk lebih rendah dari kecepatan sabuk maksimum (3,66 m/s < 30m/s)
l.
C
d k
Dk
2
baik
470
50.8 355.6
2
266.8
mm
m. Panjang keliling (L) L=
2C
= 2.470
2
2
d
1
D p
p
4C
50,6 355,6
D
p
d p
1 4.470
2
355,6 50,62
= 940+637,7+49,5 = 1627,2 mm n. Nomor nominal sabuk-V = No.64 L = 1626 mm o.
Jarak sumbu poros (C)
b 2 L 3,14 D p
d p
2 1627 3,14(50,6 355,6) = 3254-1275,4 mm = 1978,6
C
b b2
8 D p
2
8
1978,6 1978,62
= 469.9 mm
d p
8(355,6 50,6) 2
8 = 470 mm
47
p.
q.
Sudut kontak ( )
=180 (−) =180 (.−.) =143 = × = ..×. =1.71 (2 ℎ)
jadi sudut kontak ( ) = 0.91 (dari tabel) Jumlah sabuk (N)
Sudut lilit atau kontak
θ
dari sabuk pada alur puli penggerak harus
diusahakan sebesar mungkin untuk memperbesar panjang kontak antara sabuk dan puli. Gaya gesekan berkurang dengan mengecilnya
θ sehingga
menimbulkan slip
antara sabuk dan puli. Jika jarak poros pendek sedangkan perbandingan reduksinya besar, maka sudut kontak pada puli penggerak akan menjadi kecil. Tipe A, L = 1627 mm, No 64, d p = 50,8 mm, D p = 355,6 mm, diameter poros d s = 30 mm, jarak sumbu poros 470.
H. Perancangan Diameter Poros Roda Gigi Pinion START
a. Daya yang ditransmisikan: P (kW) Putaran poros n1 (rpm)
b. Faktor koreksi f c
c. Daya rencana Pd
d.Momen rencana T (kg mm) e.Bahan poros, perlakuan panas, kekuaan tarik
B
(kg/mm 2)
48
Fakor keamanan Sf 1 , Sf 2
f.Tegangan geser yang diizinkan
a
Gambar 4.5. Diagram aliran untuk merencanakan poros
Dalam mesin pengepres genteng ini terdapat poros cetakan dan poros pulley Di bawah ini akan di bahas perhitungan untuk menentukan diameter poros pulley. Alur merencanakan poros tampak pada Gambar 4.1. Diagram aliran untuk merencanakan poros. Data yang diketahui untuk merencanakan tersebut antara lain: 1. Daya yang akan ditransmisikan (P)
: 1 HP = 0.735 kW
2. Putaran poros penggerak (n 1)
: 200RPM
3. Bahan poros
:MildSteel(ST-42)
Perhitungannya:
49
a. P = 1HP = 0.735 kW n1 = 200RPM b. Fakor koreksi Faktor koreksi ( fc) didapatkan dari tabel faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan. Daya ini termasuk daya normal.Sehingga dari tabel, faktor koreksi dipakai adalah fc = 1,4. c. Daya rencana ( Pd ) Pd fc P
1,4 0,735
1,029
kW
d. Momen rencana (T ) Pd T 9,74 10 5 ( ) n1
9,74 10 5 (
1,029 200
)
5011 kg mm
e. Bahan poros Mildsteel (ST-42) Tegangan tarik ( B )
42 kg mm2
Faktor keamanan (Sf 1) untuk bahan ST adalah 5,6 Faktor pengaruh (Sf 2) adalah 2 f. Tenaga geser yang dizinkan ( ) adalah a
a
B
( Sf 1 Sf 2 ) 42 (5,6 2) 3,75 kg mm
2
g. K t untuk beban tumbukan adalah 2 C b untuk beban lenturan adalah 2
50
h. Perhitungan diameter poros (d s) 1
d s
5,1 3 K t C b T a 1
5,1 3 2 2 5011 3,75 30,09 mm Diameter poros d s = 30 mm i.
Tegangan geser yang terjadi yaitu:
T
.d s 16
j.
3
5,1T 3
d s
5,1 5011 24
3
1,84
kg mm 2
Tegangan geser yang terjadi yaitu 1,84 kg/mm 2 lebih kecil dari pada tegangan geser yang direncanakan yaitu 3,75 kg/mm 2. Sehingga poros dengan diameter 30 mm aman untuk digunakan.
I.
Konstruksi Rangka
Kekakuan dan kekokohan kerangka dapat ditambah dengan cara pengelasan dan pembautan. Ada dua tipe sambungan las yang paling umum adalah 45 ˚ dan sudut takik. Dalam perencanaan konstruksi rangka mesin pengepres genteng ini menggunakan sambungan las, karena lebih mudah dan hasilnya le bih kuat. Berat motor kurang lebih 10 kg. Batang yang digunakan pada rangka ini adalah besi siku ST 37 ukuran 50 x 50 x 5 mm dengan kekuatan tarik maksimal 37 kg/mm2.
J.
Analisis Ekonomi
51
Penentuan harga mesin pengepres genteng dapat dilihat pada Tabel 4.1.Penentuan Harga Mesin. Tabel 4.1.Penentuan Harga Mesin Macam Biaya A. Biaya Desain
Macam Pekerjaan Survey Analisis Gambar
Bahan (Rp) 0 0 80.000
Alat (Rp) 30000 50000 20000
Tenaga (Rp) 30000 30000 50000 Jumlah
Macam Biaya
Macam Komponen
B. Biaya Pembelian Komponen
Motor listrik
Biaya Pembelian (Rp) 400.000
Biaya Perakitan Jumlah
(Rp) 5.000
405.000
5.000
65.000
Puli ganda 2”
15.000
5.000
20.000
V-Belt A 64
20.000
3.000
23.000
Mur dan baut
20.000
3.000
23.000
Cat dan poxy
15.000
30.000
45.000
6.000
5.000
11.000
70.000 50.000
4.000 5.000
74.000 55.000
300.000 100.000
4.000 4.000
304.000 104.000 1.129.000
Bearing poros berulir
Cetakan genteng Roda gigi
Jumlah Macam Biaya
Macam Elemen Landasan rangka Kerangka Poros pulley Poros berulir Poros cetakan Dudukan poros berulir Pegangan cetakan Dudukan bearing poros berulir Dudukan cetakan bagian bawah Dudukan cetakan bagian atas
Bahan Baku 100.000 200.000 65.000 150.000 125000 30000 15000 70000 75000 45000
Bahan Penolong 0 15000 10000 5000 10000 2000 2000 1000 1000 1000
Tenaga Kerja 5000 10000 10000 10000 15000 5000 3000 5000 5000 1000 Jumlah
D. Biaya Non Produksi
E.
290.000
60.000
Bearing pulley (2)
Biaya Pembuatan Komponen
60000 80.000 150.000
Puli gandal 14”
Tiner
C.
Jumlah
Laba yang Dikehendaki
F. Taksiran Harga Produk
Jumlah 105.000 225.000 85.000 165.000 150.000 37.000 20.000 13.000 81.000 47.000 823.000
Biaya Gudang (5% x C)
41.150
Pajak Perusahaan (5% x C)
41.150
Jumlah
82.300
10% x (A+B+C+D) (A+B+C+D+E)
232.400
2.556.700
52
Jadi harga yang dikehendaki untuk dijual adalah sebesar Rp 2.556.700,00
K. Hasil dan Pembahasan
1. Sistem mekanik, daya mesin dan ulir penekan Sistem mekanik mesin ini menggunakan sistem pres. Sedangkan gaya pengepresan sebesar 45 kg dan daya mesin yaitu 0,6 HP, sehingga dibutuhkan motor listrik dengan daya 1 HP. Untuk ulir penekan mempunyai kisar 12mm dan panjang ulir 393mm dan tinggi ulir 4,8mm 2. Poros Roda Gigi Pinion Hasil analisis poros yaitu Daya yang akan ditransmisikan (P) = 1 HP = 0.735 kW, Putaran poros penggerak (n 2): 200 RPM, Bahan poros : MildSteel(ST-42), Faktor koreksi ( fc) didapatkan dari tabel faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan. Daya ini termasuk daya normal.Sehingga dari tabel, faktor koreksi dipakai adalah fc = 1,4, Daya rencana ( Pd ) =1,029 kW, Momen rencana (T ) = 5011 kgmm, Bahan poros MildSteel(ST-42), Tegangan tarik ( B )
42 kg mm2 ,Faktor keamanan (Sf 1) untuk bahan SF adalah 5,6,
Faktor pengaruh (Sf 2) adalah 2, Tenaga geser yang dizinkan ( ) = 3,75 a
kg/mm2, K t untuk beban tumbukan adalah 2, C b untuk beban lenturan adalah 2, diameter poros (d s) = 30 mm, Tegangan geser yang terjadi yaitu:1,33 kg/mm2, Tegangan geser yang terjadi yaitu 1,33 kg/mm 2 lebih kecil dari pada tegangan geser yang direncanakan yaitu 1.84 kg/mm 2. Sehingga poros dengan diameter 30 mm aman untuk digunakan. 3. Sabuk dan Puli
53
Motor yang digunakan pada mesin pengepres genteng
ini memiliki
daya 1HP dengan putaran 1400 rpm. Putaran yang direncanakan pada transmisi sabuk V adalah sebesar 200 rpm, sehingga dari hasil perhitungan diperoleh ukuran puli yang digunakan yaitu untuk puli pada poros motor 2 inchi sedangkan puli pada poros 14 inchi. Sedangkan untuk sabuk yang digunakan adalah sabuk-V tipe A no. 64 dengan jarak poros 470 4. Aspek finansial Dana yang digunakan untuk pembuatan mesin pengepres genteng ini totalnya mencapai Rp 2.556.700,00. Harga tersebut belum termasuk biaya perawatan dan biaya bila terjadi kerusakan.
L. Uji Kinerja
Setelah dilakukan uji kinerja dari mesin pengepres genteng ini dapat disimpulkan bahwa mesin belum dapat bekerja maksimal sesuai dengan harapan. Dari hasil analisis yang telah dilakukan, penyebab kurang maksimalnya mesin pengepres genteng ini adalah fungsi pengepresan yang kurang maksimal.
M. Kelemahan-kelemahan
Setelah dilakukan pengujian terhadap fungsi dari mesin pengepres genteng ini ternyata masih memiliki beberapa kelemahan-kelemahan diantaranya:
54
1. Pengepresan harus dilakukan beberapa kali agar mendapatkan hasil yang maksimal. 2. Rangka terlalu pendek sehingga masih harus dibutuhkan sebuah meja untuk menambah tinggi mesin. 3. Karena tidak menggunakan rol sehingga pada saat menarik cetakan bagian bawah masih terlalu berat karena gesekan yang terlalu besar. 4. Belum adanya tutup pulley sehingga membahayakan operator mesin, saat mesin beroperasi. 5. Rangka yang terlalu berat sehingga mesin sulit untuk dipindah-pindah.
55
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Proses perancangan dan pembuatan hingga pengujian dapat disimpulkan sebagai berikut: b.
Ulir penekan pada mesin pengepres genteng meliputi diameter minimal ulir yaitu 34,69 mm, Torsi ulir yaitu 780.5, tinggi ulir 6 mm sedangkan lebar ulir 6 mm dan yang terakhir naf pada ulir yaitu 480 mm
c.
Sistem transmisi pada roda gigi dengan diameter 145 mm meliputi jumlah gigi (z) 37, modul (m) 3.9, tinggi kepala gigi (Ha) 3.9, tinggi kaki gigi (Hk) 4.7, lebar gigi (b) 19,5. Sedangkan untuk roda gigi dengan diameter 31 mm meliputi jumlah gigi (z) 9, modul (m) 3.4, tinggi kepala gigi (Ha) 3.4, tinggi kaki gigi (Hk) 4.1, lebar gigi (b) 17. Untuk perhitungan pulley meliputi, diameter pulley pertama yaitu 14 inchi sedangkan pulley kedua memiliki diameter 2 inchi. dan sabuk-V pada mesin pengepres genteng menggunakan tipe A, L = 1626 mm, No 64, d p = 50,8 mm, D p = 355,6 mm, jarak sumbu poros 470.
d.
Diameter poros pada roda gigi adalah 21,76 mm
e.
Daya mesin pengepres genteng adalah
,53
sedangkan daya motor yang
dibutuhkan adalah 1 HP
46 56
