TUGAS PERANCANGAN PRODUK
PEMECAH BIJI KOPI PORTABLE
DISUSUN OLEH :
PUJI HARIANTO
NIM: 41308110016
FAKULT AKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2012
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1
L!" B#$%&'
Negara kita adalah negara yang kebanyakan penduduknya melakukan kegiatan pertanian. Salah satu contoh hasil pertanian adalah kopi, karena kopi dapat diolah menjadi minuman yang banyak digemari kebanyakan orang di seluruh seluruh dunia. Manfaat Manfaat kopi banyak banyak antara lain sebagai penyegar penyegar badan dan pikiran, badan yang lemah dan rasa kantuk dapat hilang setelah minum kopi panas. Lebih-lebih orang yang sudah menjadi pencandu kopi, bila tidak minum kopi rasanya akan capek dan tak dapat berpikir. Selama Selama kurang kurang lebih lebih 30 tahun tahun yang yang terakhi terakhirr ini perkemban perkembangan gan di bidang teknologi pengolahan kopi lebih terbatas dibandingkan dengan perkembangan dibidang budidaya. ari ! hektar kebun kopi dapat ditanam 3.000 batang pohon kopi dan satu batang bisa menghasilkan !0 kilogram kopi basah, jadi ! hektar kebun kopi dapat menghasilkan 30 ton kopi basah. "opi hanya dapat diperdagangkan dalam bentuk biji-biji kering yang sudah terpisah dari dari dagi daging ng buah buah dan dan kuli kulitt ariny arinya, a, sebe sebelu lum m kopi kopi terse tersebu butt digo digoren reng g dan dan ditumbuk atau digiling sampai halus sebagai bubuk untuk dibuat minuman. #iji-bi #iji-biji ji kopi kopi yang yang diperd diperdaga agangk ngkan an itu disebu disebutt $"opi $"opi beras% beras% atau$Mar atau$Markt kt koffie%, untuk mendapatkan kopi beras perlu ada a da pengolahan. iberbagai tempat mungkin kita dapat menemukan atau melihat mesin pemecah biji kopi dengan berbagai bentuk mesin mesin yang dapat memisahkan kulit dengan biji. Secara umum penggunaan mesin ini belum secara merata dipakai dika dikala lang ngan an peta petani ni kopi kopi,, hal hal ini ini dise diseba babk bkan an masi masih h bany banyak akny nyaa peta petani ni menggunakan cara tradisional atau menggunakan motor disel padahal kalau 2
BAB I PENDAHULUAN
1.1
L!" B#$%&'
Negara kita adalah negara yang kebanyakan penduduknya melakukan kegiatan pertanian. Salah satu contoh hasil pertanian adalah kopi, karena kopi dapat diolah menjadi minuman yang banyak digemari kebanyakan orang di seluruh seluruh dunia. Manfaat Manfaat kopi banyak banyak antara lain sebagai penyegar penyegar badan dan pikiran, badan yang lemah dan rasa kantuk dapat hilang setelah minum kopi panas. Lebih-lebih orang yang sudah menjadi pencandu kopi, bila tidak minum kopi rasanya akan capek dan tak dapat berpikir. Selama Selama kurang kurang lebih lebih 30 tahun tahun yang yang terakhi terakhirr ini perkemban perkembangan gan di bidang teknologi pengolahan kopi lebih terbatas dibandingkan dengan perkembangan dibidang budidaya. ari ! hektar kebun kopi dapat ditanam 3.000 batang pohon kopi dan satu batang bisa menghasilkan !0 kilogram kopi basah, jadi ! hektar kebun kopi dapat menghasilkan 30 ton kopi basah. "opi hanya dapat diperdagangkan dalam bentuk biji-biji kering yang sudah terpisah dari dari dagi daging ng buah buah dan dan kuli kulitt ariny arinya, a, sebe sebelu lum m kopi kopi terse tersebu butt digo digoren reng g dan dan ditumbuk atau digiling sampai halus sebagai bubuk untuk dibuat minuman. #iji-bi #iji-biji ji kopi kopi yang yang diperd diperdaga agangk ngkan an itu disebu disebutt $"opi $"opi beras% beras% atau$Mar atau$Markt kt koffie%, untuk mendapatkan kopi beras perlu ada a da pengolahan. iberbagai tempat mungkin kita dapat menemukan atau melihat mesin pemecah biji kopi dengan berbagai bentuk mesin mesin yang dapat memisahkan kulit dengan biji. Secara umum penggunaan mesin ini belum secara merata dipakai dika dikala lang ngan an peta petani ni kopi kopi,, hal hal ini ini dise diseba babk bkan an masi masih h bany banyak akny nyaa peta petani ni menggunakan cara tradisional atau menggunakan motor disel padahal kalau 2
para petani menggunakan alat pengupas kopi yang menggunakan motor listrik dalam proses pemisahan kulit dengan biji kopi tentu peminatnya akan lebih banyak , karena hemat biaya dan mudah pera&atan.
engan latar belakang demikian maka penulis menemukan ide untuk merancang bangun mesin pemecah dan pemisah biji kopi, dimana mesin ini nantin nantinya ya diharap diharapkan kan mengha menghasil silkan kan tingka tingkatt produk produkti' ti'ita itass yang yang lebih lebih baik baik dengan dengan tidak tidak mengur mengurang angii tingka tingkatt kualit kualitas as produk produksi si yang yang dipero diperoleh leh.. an diharapkan juga mesin pemecah dan pemisah biji kopi ini dapat berguna untuk pengabdian kemasyarakat, sehingga dapat membantu para petani dalam pengolahan hasil tanaman kopinya
1.2
P(%(% P#")*$+&
(ntuk mendapatkan suatu hasil desain yang memenuhi persyaratan teknis, teknis, penulis penulis mencoba mencoba
meranc merancang ang.. )dapun )dapun yang akan akan penuli penuliss lakuka lakukan n
adalah menghitung menghitung berbagai berbagai perhitungan perhitungan teknis dari elemen-elemen elemen-elemen mesin yang menjadi bagian dari alat tersebut dan diharapkan dari perhitungan itu diperoleh kondisi batasnya yang akan dijadikan acuan dalam pemilihan bahan yang sesuai dengan yang dibutuhkan atau paling tidak mendekatinya. )lat pemecah biji kopi yang biasanya dalam bentuk yang yang besar dan hanya melayani jasa dalam jumlah yang besar pula *industri+pabrik, dengan semakin banyaknya pecinta kopi penulis mencoba menghadirkan alat pemecah kopi portable sehingga bisa untuk skala rumah tangga
3
1.3
T,-,& P#"&&'&
ujuan ujuan dari perancangan dan pembuatan mesin pemecah biji kopi yang penulis lakukan ini adalah dapat memperoleh suatu alat bantu dalam usaha agrobisnis yang dapat memberikan keuntungan lebih namun ekonomis dan tepat guna. Manfaat yang dapat diperoleh dari perancangan dan pembuatan mesin pemecah biji kopi ini adalah dapat memberikan pengetahuan dan menambah &a&asan kepada pembaca dalam pemilihan bahan, perancangan teknik dan berbagai teknik dalam proses pengerjaan alat, dan juga dapat digunakan untuk pengabdian kepada masyarakat.
1.4
M&/! P#"&&'&
!. )lat ini ini mudah mudah dioperas dioperasikan ikan dalam dalam indust industri ri rumah rumah tangga. tangga. . Member Memberika ikan n suatu proses proses yang dapat dapat mengef mengefisie isienka nkan n &aktu &aktu dan tenaga tenaga kerja. 3. Memb Memberi erika kan n peng penget etah ahua uan n dan dan pena penamb mbah ahan an &a&a &a&asan san kepa kepada da pemb pembaca aca dalam pemiihan bahan, perancangan teknik dan berbagai teknik dalam proses pengerjaan alat.
1.
B!*& M*$+
Metode Metode yang digunakan digunakan dalam perancangan perancangan )lat /engupas /engupas "ulit #iji "opi ini yaitu menggunakan Metode /erancangan ! 1 *erein *erein eutsher 1ngenieure+/ersatuan 1nsinyur 2erman. )gar )gar dapa dapatt memb member erik ikan an gamb gambar aran an yang yang jela jelass tent tentan ang g alat alat yang yang dima dimaks ksud ud,, maka maka perlu perlu adan adanya ya pemb pembat atasa asan n masal masalah ah pada pada alat alat terseb tersebut ut,, batasannya adalah !. "apa "apasit sitas as prod produk uksi si alat alat peng pengup upas as biji biji kopi kopi terseb tersebut ut adala adalah h di atas atas 45 4
kg+jam. . /engg /enggerak erak yang yang diguna digunakan kan adala adalah h motor motor listrik. listrik. 3. "ulit "ulit kopi yang yang dikupas dikupas hanya hanya bagian bagian yang dalamny dalamnyaa saja, saja, karena karena kulit kopi yang bagian luar masih mudah di kupas tanpa bantuan suatu alat. 6. "ebi "ebisi sing ngan an dan dan geta getara ran n alat alat pada pada saat saat diop dioper erasi asika kan n dipe diperk rkira iraka kan n keci kecil, l, sehingga tidak perlu dibahas. 5. /erancangan /erancangan hanya hanya difoku difokuskan skan pada pada proses proses pengupasa pengupasan n kulit biji kopi kopi saja tanpa pembahasan mengenai proses penggilingan biji kopi, dikarenakan keterbatasan &aktu dan biaya. 4. /erh /erhit itun unga gan n rangk rangkaa peno penopa pang ng alat alat peng pengup upas as biji biji kopi kopi tida tidak k dihi dihitu tung ng dikarenakan keterbatasan &aktu dan biaya.
1.6
M#!(# P#&,$*&
Metode pengumpulan data yang digunakan dalam penulisan ugas )khir ini adalah sebagai berikut !. Meto Metode de stud studii kepu kepust stak akaa aan n yait yaitu u deng dengan an memp mempel elaj ajar arii lite litera ratu turr yang yang berhubungan dengan pokok pokok permasalahan atau pembahasan. . Metode Metode obser' obser'asi asi yaitu mengun mengunjun jungi gi tempat tempat dan sumber sumber data yang yang dapat berguna untuk penulisan penulisan laporan ini. 3. Metode Metode ini dilakuka dilakukan n dengan dengan mengam mengamati ati langsung langsung objek objek yang dibaha dibahass dilapa dilapanga ngan n sehingg sehinggaa memper memperole oleh h gambar gambaran an langsu langsung ng tehada tehadap p objek objek secara teorotis.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1
B- K(
"opi 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. )da sekitar 70 jenis kopi, &alaupun jenis kopi banyak, namun hanya dua spesies pohon kopi yang secara umum dikenal untuk diproduksi sebagai produk kopi, yaitu a "opi )rabika #erasal dari spesies pohon kopi *Coffea )rabica kopi jenis ini yang paling banyak diproduksi yaitu sekitar lebih dari 40 persen produk kopi dunia, tinggi pohon kopi ini antara 6 hingga 4 meter, yang berdaun kecil, halus mengkilap, panjang daun !-!5 cm 8 4 cm. b) "opi 9obusta #erasal dari spesies pohon kopi *Coffea Canephora tinggi pohon kopi ini sekitar ! meter, yang berdaun besar, mengkilap.
:ambar .! /ohon biji kopi
;ara pengolahan kopi ada dua macam, yaitu
/engolahan kering yang
6
kopi glondongan, bila ingin dijual kopi glondongan ditumbuk untuk
melepas biji dari kulit arinya. /engolahan basah "opi dari kebun dipisahkan yang masak, yang hijau dan yang kering, seperti terlihat pada gambar .. "opi 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 3-4 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 .3
:ambar . #uah kopi yang sudah masak
:ambar .3 #iji kopi yang masih berkulit ari
7
2.2
P"&* K#"-
/rinsip kerja dari alat pengupas biji kopi ini adalah pemanfaatan gerak rotasi yang dihasilkan oleh screw conveyor menjadi gerak translasi yang mendorong biji kopi lalu dikupas pada bagian piringan pengupas biji kopi. Sehingga biji kopi yang keluar sudah terkelupas kulitnya. /ada alat ini terdapat beberapa bagian yang mempunyai fungsi yang berbeda, namun saling mendukung suatu kinerja yang baik. #agian-bagian tersebut adalah a /enggerak putaran poros b Screw conveyor c /iringan /engupas d ;orong penampungan e utup dan saluran pemasukan f 9umah slinder dan saluran pengeluaran g an meja dudukan #erikut ini adalah prinsip kerja dari setiap bagian tersebut 2.2.1 Screw Conveyor
Screw conveyor berfungsi untuk menghantarkan biji kopi dari corong penampungan diarahkan kepiringan batu penggilas. /rinsip kerjanya sama dengan prinsip kerja dari ulir pada mur dan baut yaitu mengubah gaya radial menjadi gaya aksial yang sifatnya mendorong atau menarik mur sebagai pasangannya sesuai dengan arah putarannya, Screw conveyor dapat dilihat pada gambar .6
8
:ambar .6. Screw conveyor * Sumber Spivakousky and V. Dyachkov, Conveyor and Related Equipment
imana poros ditinjau secara mekanika adalah alat yang mengubah gerakan rotasi menjadi gerak translasi. /oros
Screw
conveyor dipandang sebagai sebuah ulir daya yang digunakan untuk mengangkat beban bergerak dari murnya. ari keadaan ini dapat di asumsikan bah&a putaran poros mengalami tahanan gesek yang dinyatakan dalam angka koefisien gesek.
2adi semua gesekan yang terjadi sudah di&akili oleh angka koefisien gesek tersebut. Screw conveyor terdiri dari poros yang digabung dengan ulir yang berputar sepanjang saluran pemasukan dan unit penggerak pemutar poros. /ada saat poros berputar, material dalam hal ini biji kopi yang telah diisikan kedalam saluran pemasukan akan terdorong kedepan sepanjang saluran pemasukan menuju piringan penggilas.
9
)plikasi Screw conveyor ini sangat terbatas, Screw conveyor tidak dapat digunakan untuk mengangkut material
Material berupa padatan yang besar
Material yang mudah hancur
"elebihan Screw conveyor ini antara lain
isain yang sederhana
/era&atan yang mudah
Lebih efektif untuk mepasukan material yang seragam * ratarata ukuran nya sama
2enis-jenis Screw conveyor alam mendisain Screw conveyor , harus diperhatikan terhadap material apa yang dipindahkan. 2enis-jenis Screw conveyor yang umum digunakan, yaitu
a) Continuous screw igunakan untuk memindahkan material berupa butiran dan bubuk yang tidak padat, seperti terlihat pada gambar .5
10
:ambar .5 Continuous screw * Sumber Spivakousky and V. Dyachkov, Conveyor and Related Equipment
) Roon screw igunakan
untuk
memindahkan
material
yang
sifatnya
menggumpal, seperti terlihat pada gambar .4
:ambar .4 Rion screw * Sumber Spivakousky and V. Dyachkov, Conveyor and Related Equipment
c) !addle fli"ht igunakan untuk mengaduk untuk mencampur dari dua atau lebih material yang berbeda, seperti terlihat pada gambar .7
11
:ambar .7 /addle fligh *Sumber &iromojo, Suhadi, r-ing. iktat pengenalan kontruksi mesin industri
#agian-bagian Screw conveyor terdiri dari a /oros b (lir dari pelat baja c /oros penggerak yang disatukan dengan ushin" d /in dengan sistem baut #agian-bagian Screw conveyor dapat dilihat pada gambar .=
:ambar .= bagian-bagian dari Screw conveyor * Sumber Spivakousky and V. Dyachkov, Conveyor and Related Equipment
2.2.2
P"&'& P#&',*
ugas utama mengupas kulit biji kopi ini dilakukan pada piringan
batu
penggilas. 12
imana
prinsip
kerjanya
adalah
menggesekkan kulit biji kopi tersebut pada piringan penggilas yang berputar sehingga kulit biji kopi tersebut dapat terkelupas.
2.2.3
M(!(" L*!"%P#&''#"%
/enggerak putaran poros yang digunakan adalah sebuah motor listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa putaran poros. orsi yang dihasilkan dari putaran motor listrik tersebut diperbesar dengan cara mereduksinya dengan menggunakan rangkaian puli, motor induksi dapat dilihat pada gambar .>
:ambar .> Motor induksi
2.2.4
S5,% V Sabuk- digunakan untuk memindahkan daya antara dua poros
sejajar . /oros-poros harus terpisah pada suatu jarak minimum tertentu, yang tergantung pada jenis pemakaian sabuk- agar dapat bekerja
13
secara efisien. Sabuk- terbuat dari karet dan mempunyai penampang trape?ium, tenunan tetoran atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk memba&a tarikan yang besar. Sabuk- dibelitkan dikeliling alur pulinyang berbentuk pula, bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar, gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk sabuk yang akan menghasilkan daya transmisi yang besar pada tegangan yang relatif rendah.
:ambar .!0 komponen dan diameter sabuk * Sumber Sularso "iyokatsu Suga
"eterangan ! 3 6
erpal #agian penarik "aret pembungkus #antal kare
14
ransmisi sabuk- hanya dapat menghubungkan poros-poros yang sejajar dengan arah putaran yang sama, putaran yang bekerja lebih halus dan tidak berisik. (ntuk mempertinggi daya transmisi dapat dipakai beberapa sabuk yang dipasang berdekatan, karena sabuk- biasanya dipakai untuk menurunkan putaran maka perbandingan yang
umum yang dipakai adalah perbandingan reduksi i *i !
Setelah daya rencana dan putaran poros penggerak didapat maka pemilihan sabuk dapat disesuaikan, diagram pemilihan sabuk dapat dilihat pada gambar .!!
:ambar .!! iagram pemilihan sabuk * Sumber Sularso "iyokatsu Suga
2.2.
P,$
/uli digunakan untuk mentransmisikan daya dari poros yang lainnya dengan menggunakan sabuk karena perbandingan kecepatan adalah kebalikan perbandingan dari diameter pada puli penggerak dan yang digerakkan, maka dimeter puli harus secara teliti dipilih agar 15
mendapatkan hasil yang diinginkan. /uli yang digunakan terbuat dari bahan baja karena baja memiliki kekuatan yang baik dan ringan. "arena perbandingan kecepatan adalah kebalikan perbandingan dari diameter pada puli penggerak, puli dapat dilihat pada gambar .!
:ambar .! /uli
2.2.6
C("(&' P#&)&'
;orong penampang ini berfungsi untuk menampung biji-biji kopi yang belum terkelupas kulit-kulitnya untuk diarahkan ke Screw Conveyor yang mana selanjutnya biji-biji kopi tersebut akan digilas sehingga terkelupas kulitnya.
2.2.7
T,!, & S$,"& P#)*,%&
#erfungsi sebagai Cover dari Screw Conveyor atau sebagai saluran yang menghubungkan corong penampungan dengan rumah slinder, juga sebagai tutup dari piringan penggilas.
2.2.8
R,)+ S$&#" & S$,"& P#&'#$,"& 16
#erfungsi sebagai tutup piringan penggilas, sehingga ketika proses pengupas kulit kopi dengan cara di gilas sedang berlangsung, biji-biji kopi tersebut tidak berhamburan keluar.
segera
diarahkan
melalui
saluran
pengeluaran
untuk
ditampung dalam bak penampung.
2.2.
M#- D,,%&
#erfungsi sebagai dudukan dari alat pengupas kulit biji kopi, dudukan motor listrik dan dudukan poros puli penggerak mesin.
2.3
P#"$!& P#&'+&,"
/ada industri perkebunan, seringkali produk dihancurkan, digiling atau dipecahkan menjadi produk yang lebih kecil terlebih dahulu. /ada dasarnya penghancuran atau pemecahan ini bertujuan untuk mengambil hasil biji atau buahnya. (ntuk memenuhi kebutuhan proses, seperti jenis material dan ukuran produk serta kapasitas produksi. Mesin-mesin penghancur dibagi menjasi tiga jenis, hal ini didasarkan oleh prinsip kerja yang digunakan oleh mesin. /ada industri yang berkembang saat ini banyak alat penghancur yang berfungsinya untuk menghasilkan produk dengan ukuran yang lebih kecil untuk memenuhi kebutuhan produksi dan pasar. 2enis-jenis mesin penghancur #. $ippin" %achines a. &aw Crusher . 'yratory Crusher c. Roller Crusher . Mesin impak a. Rotary . !in %ills c. Stamp %ills (. Stamp %ills 17
an dari ketiga jenis mesin diatas alat yang digunakan pengupas biji kopi termasuk jenis $ippin" %achines yaitu jenis Roller Crusher.
2.3.1 Nipping Machines
Nip dalam bahasa 1ndonesia diartikan memeras, sesuai dengan artinya prinsip kerja dari $ippin" %achines adalah dengan melakukan penekanan dimana material berada dalam dua permukaan. ekanan tersebut dapat berasal dari berat alat itu sendiri ataupun berasal dari gaya luar. "eunggulan mesin ini dibanding dengan jenis mesin lain adalah kemampuan mesin untuk menghancurkan benda yang besar.
2.3.1.1 Jaw Crusher
;iri-ciri yang membedakan mesin ini dengan mesin yang lain adalah dua buah lempengan yang membuka dan menutup mirip seperti rahang. Mekanisme kerjanya adalah paling tidak salah satu piringan tersebut melakukan gerak bolak-balik terhadap lainnya. (kuran produk dari mesin ini dapat disesuaikan pada bukaan ba&ahnya, dimana pelat diberi kemiringan tertentu seperti pada gambar .!3
18
:ambar .!3 2a& ;rusher
2.3.1.2 Gyratory Crusher
;iri khusus dari mesin ini adalah kerucut padat yang dipasang pada sebuah poros, dimana poros tersebut berputar secara eksentris dan kerucut ini ditempatkan pada sebuah cangkang. /ergerakan kerucut yang eksentris akan membuat pembukaan penutup seperti terlihat pada gambar .!6
:ambar .!6 'yratory Crusher
2.3.1.3 Roller Crusher
Mesin ini sering kali digunakan untuk menghancurkan gandum
dan
biji-bijian.
;irri
khusus
dari
mesin
ini
adalahpenghancur dan rol yang dilengkapi dengan gigi *mirip
19
dengan roda gigi seperti terlihat pada gambar .!5
:ambar .!5 Roller Crusher 2.3.2
M#*& I)%
/rinsip kerja mesin ini adalah dengan mentrasfer energi kinetik dari bagian mesin yang bergerak ke material. @nergi kinetik yang ditransfer
ini
akan
menyebabkan
tegangan
dalam
material.
ikarenakan tegangan dalam terjadi, maka pada produk hasil penghancuran tidak terjadi tegangan sisa. 2enis-jenis mesin impak
2.3.2.1 Rotary
/ada mesin ini transfer energi kinetik dilakukan oleh bagian pemukul pada mesin. /emukul yang berjumlah lebih dari dua berputar pada poros dengan kecepatan tinggi. @nergi kinetik ini akan ditransfer keproduk agar terjadi tegangan dalam produk, seperti pada gambar .!4
20
:ambar .!4 Rotary
2.3.2.2 Pin Mills
;iri-ciri mesin ini adalah dua buah piringan berjarum yang dipasang secara konsentrik. Salah satu piringan akan bergerak berputar, kemudian pin akan mentrasfer e nergi kinetik pada benda kerja, seperti pada gambar .!7
:ambar .!7 !in %ills *Sumber &iromojo, Suhadi, r-ing. iktat pengenalan kontruksi mesin industri 2.3.2.3 Stamp Mills 21
Secara garis besar prinsip kerja mesin ini mirip dengan tempa drop hammer , dimana hammer akan dijatuhkan dari ketinggian tertentu secara priodik, seperti pada gambar .!=
:ambar .!= Stamp %ills *Sumber &iromojo, Suhadi, r-ing. iktat pengenalan kontruksi mesin industri
BAB III 22
KONSEP PERANCANGAN
3.1
M#!(# P#"&&'& A$! P#&',* K,$! B- K( Metoda /erancangan merupakan proses berpikir sistematis terhadap
suatu sistem, komponen atau produk bahkan proses untuk mencapai sesuatu yang diharapkan seperti mendapatkan atau mengumpulkan data yang diperlukan, kemudian menyajikan, mengolah dan menganalisa data tersebut. Metodologi perancangan dapat juga dikatakan sebagai proses pengambilan keputusan. Merancang adalah kegiatan untuk merumuskan suatu rancangan dalam memenuhi kebutuhan hidup manusia, sedangkan perancangan mesin dapat diartikan merumuskan suatu rancangan dari sistem dan segala yang berkaitan dengan mesin. Metode /erancangan dengan 1 *erein euttscher 1ngenieure !. )dapun tahap-tahap rancangannya adalah !. /enjabaran tugas . /erancangan dengan konsep 3. /embentukan konsep 6. /erancangan dengan terperinci ahap yang terdapat diatas tersebut dapat merupakan dasar dari tahap berikutnya, dan tahapan tersebut dapat dipecahkan secara analisis dan sintensis. )nalisis adalah penguraian suatu sistem yang rumit menjadi elemenelemennya dan kemudian mempelajari karakteristik masing-masing elemen tersebut. Sedangkan sintesis adalah penggabungan kembali elemen-elemen yang diketahui karakteristik untuk menciptakan sistem yang baru. #erikut ini adalah susunan proses pembuatan mesin pengupas kulit biji kopi yang penulis susun sesuai dengan rencana perancangan seperti terlihat pada gambar 3.!
23
:ambar 3.! iagram )lir Metodologi
3.2
T+ P#&-5"& T,'*
Merupakan tahap a&al perancangan, dimulai dari pengumpulan
24
informasi. Lalu ditentukan batasan-batasan perancangan yang dituangkan kedalam suatu daftar syarat yang bersifat menunjang dengan apa saja yang akan didisain. ari informasi tersubut ditentukan hal-hal yang tercantum didalam batasan atau syarat-syarat berikut ini
a.
Syarat Mutlak D 9 Demand Syarat yang harus dipenuhi dalam kondisi apapun, supaya rancangan baerhasil. 2ika syarat ini tidak terpenuhi maka rancangan akan gagal.
b. Syarat yang diharapkan W ( Whishes
Syarat yang dipenuhi jika memungkinkan, jika syarat Fase ini tidak Langkah Kerja Hasil Kerja terpenuhi, maka tidak menjadi masalah dan kemungkinannya sangat Fase 1
Tugas
kecil dalam mempengaruhi rancangan. Klari-kasi
1
&enjelasan $an "enen%uan %ugas
%ugas ,"esi-kasi
2
enen%ukan +ungsi $an
Fase 2
s%ruk%urn!a ,%ruk%ur +ungsi
3
&eranangan
enari "rinsi" s#lusi k#nse" &rinsi" s#lusi
4
enguraikan 'enja$i '#$ul
Fase 3
!ang $a"a% $i*uju$kan ,%ruk%ur '#$ul
5
&eranangan
&enge'bangan la!#u% '#$ul( '#$ul kuni
*uju$ Hasil a*al
6
elengka"i la!#u%
Fase 4
keseluruhan Hasil keseluruhan
7
&eranangan
en!ia"kan "r#$uksi $an ins%ruksi #"erasi
25 /#ku'en%asi "r#$uk ealisasi lebih lanju%
$e%ail
:ambar 3. iagram )lir /erancangan
3.3 S#*/%* D/!" K#+#&% Spesifikasi daftar kehendak seperti terlihat pada tabel 3.!
26
T5#$ 3.1 /FT ,&,FK,
@"N1" M@S1N M@9;(#()N) /@9(#)<)N
S/@S1A1")S1 )N S(# A(N:S1
+C
!
)A)9 "@<@N)"
1@N1A1")S1 "L)S1A1")S1 <)L)M)N B ! /@N)N::(N: 2)C)#
GEOMETRI
C C
#ahan uji biji kopi. imensi maksimal biji kopi !,5 cm imensi mesin ringkas dan sederhana. Menghasilkan butiran biji kopi. "apasitas yang maksimum. Mengikuti standart dari 1SD+)SM+1N. KINEMATIKA
3
2enis gerakan rotasi dan translasi. )rah gerak rotasi dan berulang. GA;A DAN MOMEN
C
#esar gaya maksimum tarik dan tekan adalah E 000 N. :aya yang bekerja adalah gaya radial menjadi gaya aksial. /opulasi gaya harus stabil. /utaran motor pembangkit gaya dapat mencapai !500 rpm. "ur'a gaya 's &aktu harus dapat ditampilkan.
abel 3.! * Lanjutan @"N1" M@S1N M@9;(#()N)
S/@S1A1")S1 )N S(# A(N:S1
27
1@N1A1")S1 "L)S1A1")S1 <)L)M)N B
/@9(#)<)N
+C
6 C
C C C
5
C C
4
)A)9 "@<@N)"
/@N)N::(N: 2)C)#
TENAGA 9ENERGI Mampu dioperasikan oleh energi ! orang de&asa. Sumber energy dari alat ini dapat mudah diubah dan dikembangkan lebih lanjut tanpa mengubah prinsip kerja dari alat. "onsumsi daya yang bekerja 3
abel 3.! *Lanjutan
@"N1" M@S1N M@9;(#()N) /@9(#)<)N
+C
S/@S1A1")S1 )N S(# A(N:S1 )A)9 "@<@N)"
28
1@N1A1")S1 "L)S1A1")S1 <)L)M)N B 3 /@N)N::(N: 2)C)#
7
KESELAMATANKEAMANAN
C
#agian yang bergerak+bekerja ditutup langsung. idak membahayakan operator dan orang lain. idak beroperasi. idak berisik PEMBUATANPRODUKSI
C
Menggunakan komponen standart. "omponen utama dapat dibuat+ditangani sendiri. Suku cadang harus mudah dibuat. /roses pembuatan yang paling sesuai dikerjakan sendiri *komponen-komponen kecil Mutu dan toleransi dapat dijaga.
PERAKITAN
apat dibongkar dan dipasang sendiri. Sistem perakitan komponen mudah dipahami. irakit pada pabrik yang memproduksi alat pengupas kulit biji kopi. TRANSPORTASI
C
/eralatan mudah apabila dikirim Mudah dipindah-pindah.
abel 3.! *Lanjutan @"N1" M@S1N M@9;(#()N)
S/@S1A1")S1 )N S(# A(N:S1 29
1@N1A1")S1 "L)S1A1")S1 <)L)M)N B 6
/@9(#)<)N
+C
!!
)A)9 "@<@N)" PEMAKAIANOPERASI
C C !
ioperasikan manual. Mudah dipindah-pindahkan. Dperator tidak memerlukan keahlian khusus. /engoprasian mudah dipahami. PERA
C C
!3
/eriode pera&atan dilakukan ! bulan sekali. Sistem pera&atan mudah dipahami. /erbaikan alat harus mudah ditangani oleh mekanik secara umum. "erusakan yang terjadi harus mudah diamati. #iaya pera&atan tidak terlalu mahal. LINGKUNGAN
!6
#ebas polusi dan tidak bising. DAUR ULANG
C
!5
)pabila terjadi kerusakan dapat diperbaiki. Limbah hasil produksi dapat didaur ulang. BIA;A
!4
#iaya produksi mungkin.
serendah
JAD
Caktu perakitan ditentukan.
Caktu pengiriman ditentukan
3.4 T+ P#"&&'& D#&'& K(&*#
30
/@N)N::(N: 2)C)#
Meliputi penentuan masalah utama, pembuatan struktur fungsi, mencari prinsip-prinsip pemecahan masalah, mengkombinasikan prinsip prinsip pemecah masalah menjasi konsep 'arian, lalu die'aluasi terhadap criteria teknik dan ekonomi.
3.4.1
P#&#&!,& M*$+ U!)
alam menentukan masalah utama, harus terlepas dari batasan batasan
produk yang dirancang seperti
dimensi, energi yang
digunakan, sistem penekanan yang digunakan, kekuatan materi dan lain sebagainya. ujuan dari hal tersebut adalah untuk mempermudah dalam mecari alternatif mekanisme yang digunakan. Masalah utama perancangan pada alat pengupas kulit biji kopi ini adalah merancang suatu alat pengupas kulit biji kopi yang dapat mengupas kulit biji kopi dengan segala ukurannya dan biji kopi tersebut mudah terbelah dan mampu dioperasikan oleh seorang operator, dengan harga mesin yang mudah terjangkau dan mudah untuk dipindah.
3.4.2
P#)5,!& S!,%!," F,&'*
Fang dimaksud struktur fungsi adalah rangkaian dari berbagai subfungsi yang menjalankan fungsi keseluruhan dan mempunyai hubungan antara masukan dan pengeluaran yang diinginkan. (ntuk membuat struktur fungsi, pertama-tama dibuat terlebih dahulu fungsi keseluru:han dari alat yang dirancang, fungsi 31
keseluruhan dari perancangan mesin pengupas kulit biji kopi seperti terlihat pada gambar 3.3
@nergi
@nergi
)lat pengupas kulit biji kopi
Material
Material
Signal
Signal
:ambar 3.3 struktur fungsi keseluruhan alat pengupas kulit biji kopi
3.4.3
P#)5,!& S!,%!," S,5 F,&'*
ari fungsi keseluruhan dibuat menjadi dengan jalan
memperkirakan
struktur
fungsi
sub-sub fungsi yang diperlukan.
Struktur sub fungsi untuk alat pengupas kulit biji kopi seperti terlihat pada gambar 3.6
/enampung biji kopi
Mekanisme pemindah dan penekan material
Mekanisme pengupas material
Mi
M @oo
Si
So
@i
@nergi penggerak
Sistem reduksi
"ontrol energi
:ambar 3.6 sub fungsi alat pengupas kulit biji kopi
32
@o
imana @i B @nergi input Si B Signal input Mi B Material input @o B @nergi output. So B Signal output Mo B Material output
3.4.4
P"&* S($,* 9)#&*#$#%* K()5&* =&' S#*,
/rinsip solusi harus ditentukan untuk 'ariasi sub fungsi didalam suatu sistem, dan prinsip solusi ini kemudian dikombinasikan lagi sehingga didapat suatu prinsip solusi yang sesuai dengan spesifikasi yang telah dibuat. /rinsip solusi alat pengupas kulit biji kopi menggambarkan secara sketsa dari sub fungsi yang berupa penampung biji kopi, sistem reduksi, daya motor, transfer daya, penyimpan daya, proses terjadinya gaya radial dan aksial. engan dicari beberapa prinsip solusinya, maka akan didapat kombinasi gerak dari struktur fungsinya pada prinsipnya dapat dilaksanakan sub fungsi tersebut. /rinsip solusi untuk alat pengupas kulit biji kopi akan ditampilkan dan digambarkan pada kolom matrik seperti terlihat pada tabel 3.
33
)#@L 3. )#@L M)91" /91NS1/ SDL(S1 /rinsip solusi !
3
Model )
Model #
Model ;
Mekanisme
Scre&
pemindah dan
con'eyor
Sub fungsi ! /enampung biji melinjo
penekan material 3
Mekanisme
/iringan
/iringan
pengupas
'ertikal
hori?ontal
9ol
material 6
"ontrol energi
Mata
Sensor
5
Sistem reduksi
Sabuk gilir
9oda gigi
-belt G puli
Motor listrik
@nergiManual+
@nergi angin
*pemindah daya
4
@nergi penggerak
3.
manusia
T+ P#)5#&!,%& K(&*#
34
Sebelum konsep 'arian yang paling menjanjikan dapat ditemukan, pemilihan prinsip kombinasinya haruslah pertama-tama disiapkan untuk keperluan
e'aluasi.
"ombinasi-kombinasi
prinsip
solusi
digambarkan
beberapa sketsa *gambar lay out , kemudian dipilih lay out yang sesuai yang lebih
banyak
memenuhi
persyaratan-persyaratan
yang
terdapat
pada
spesifikasi dan unggul menurut kriteria teknis dan ekonomis. /enyajian gambar lay out desain seperti terlihat pada tabel 3.3 dan prinsip solusi 'arian dapat dilihat pada tabel 3.6 abel 3.3 Sub arian /rinsip solusi ! Sub fungsi ! /enampung biji kopi
3
Model )
Model #
Model ;
Mekanisme pemindah dan penekan material
Scre& con'eyor
3
Mekanisme pengupas material
/iringan 'ertikal
/iringan hori?ontal
6
"ontrol energi
Mata
Sensor
5
Sistem reduksi *pemindah daya
Sabuk gilir
9oda gigi
-belt G puli
4
@nergi penggerak
Motor listrik
@nergiManual+ manusia
@nergi angin
arian-'arian tersebut antara lain
35
9ol
arian! B !.! - .! H 3.! H 6. H 5. H 4.! * lihat gambar 3.5 arian B !. H .! H 3.! H 6. H 5.3 H 4.! * lihat gambar 3.4 arian3 B !.3.- .! H 3.! H 6. H 5.! H 4.! * lihat gambar 3.7
abel 3.6 &rinsi" ,#lusi arian arian !
!.!
.!
3.!
6.
5.
4.!
arian
!.
.!
3.!
6.
5.3
4.!
arian 3
!.3
.!
3.!
6.
5.!
4.!
36
:ambar 3.5 ay *ut arian 1
37
:ambar 3.4 ay *ut arian 11
38
:ambar 3.7 ay *ut arian 111
39
3..1
E>$,* V"& K(&*#
@'aluasi konsep yang dilakukan didasarkan pada prinsip penilaian menurut 1 5, yang secara umum dilakukan dengan cara menentukan kriteria e'aluasi dan bobot kriteria. @'aluasi konsep terhadap 'arian-'arian yang didapat dilakukan berdasarkan kriteria teknik, juga ditinjau dari spesifikasi yang telah dibuat sebelumnya, dalam hal ini adalah pada syarat utama atau syarat mutlak. Syarat utama yang sudah terpenuhi, dalam hal ini belum mencakup keseluruhan syarat. 3..1.1 E>$,* D#&'& T5#$ S#$#%* @'aluasi tabel seleksi pohon objektif dan nilai bobot
dapat dilihat pada tabel 3.5, gambar 3.= dan tabel 3.4 abel 3.5 tabel seleksi
3..1.2 E>$,* D#&'& P(+(& O5-#%!/
40
Mesin pengupas biji kopi
t o b o b i a l i n 4 . 3 l e b a -
:am bar 3.= @'aluasi /ohon Dbjektif
41
42
engan melihat tabel kiteria e'aluasi tersebut maka di dapat
arian ! ,7>4
arian ,>7
arian 3 ,=== )C0j n
2adi
0ma8 Cj 9t
arian 1
B
arian 11 B arian 111 B
,=3= 6 +! 3,4! 6 +! ,776 6 +!
0.05>! 0.047> 0.057=
Maka diambil kesimpulan alat yang paling memenuhi daftar spesifikasi adalah 'arian .
3..1.3 A&$* A$! P#&',* %,$! 5- %(
alam perancangan alat pengupas kulit biji kopi ini digunakan suatu analisa gaya, yang mana suatu gaya digerakan oleh sebuah motor listrik dan putarannya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. "emudian energi listrik yang dihasilkan oleh motor tersebut diubah menjadi energi mekanik untuk mendorong biji kopi penuju piring pengupas, seperti terlihat pada gambar 3.>
43
:ambar 3.> )lat pengupas kilit biji kopi
3.6
T+ P#"&&'& D#!$
/erancangan &ujud dan perancangan detail dijelaskan sebagai satu kesatuan dengan cara memberikan gambar bentuk alat yang dirancang beserta dengan penjelasan fungsi masing Hmasing komponen dari setiap bagian proses. Langkah-langkah pembuatan prototipe alat pengupas kulit biji kopi ini dapat dijelaskan melalui empat tahap, yaitu sebagai berikut
ahap !
/embuatan komponen-komponen alat.
ahap
/erakitan komponen-komponen alat.
ahap 3
/embuatan meja dudukan.
ahap 6
/erakitan.
44
3.6.1
T+ 1 P#)5,!& %()(&#&?%()(&#& $!
!
9umah bantalan erbuat dari baja pejal yang dibuat dengan dimensi dan dimasukan pada pipa datar penghantar biji kopi, seperti terlihat pada gambar 3.!0
:ambar 3.!0 9umah bantalan
/ipa datar penghantar biji kopi erbuat dari pipa baja dengan d out 7mm, d in 4mm, dan panjang !55mm. pipa tersebut dibuat lubang dengan diameter 5= mm untuk pipa tegak, seperti terlihat pada gambar 3.!!
:ambar 3.!! /ipa datar penghantar biji kopi
3
/ipa tegak penghantar biji kopi 45
erbuat dari pipa baja dengan d out 5=mm, din 54mm, panjang !5mm. dilakukan pemotongan dan penghalusan pada salah satu ujung lubang, seperti terlihat pada gambar 3.!
:ambar 3.! /ipa tegak penghantar biji kopi Setelah itu kedua pipa tersebut digabung dengan cara pengelasan dan juga dilakukan proses pengalusan las-lasan
6
dengan cara menggerinda. ;orong pemasukan erbuat dari plat stainless stell 0,3mm, yang proses pembuatannya diroll dan dipatri. Seperti terlihat pada gambar 3.!3
:ambar 3.!3 ;orong pemasukan
5
9umah pasangan batu penggilas erbuat dari pipa baja dengan d out 60 mm, d in6mm dengan panjang !0mm. pada salah satu sisinya dibubut dengan dout 36 mm dengan ketebalan = mm, seperti terlihat pada gambar 3.!6 46
:ambar 3.!6 9umah pasangan batu penggilag Lalu digabungkan dengan plat d out 36 mm dan d in 7 mm yang terdapat 6 buah lubang !0 mm dengan dara pengelasan. 4
/iring pemegang batu penggilas a *diam erbuat dari plat dengan ketebalan =mm, d out !=0mm, din 7mm. pada plat tersebut terdapat 6 buah baut yang dilas, seperti terlihat pada gambar 3.!5
:ambar 3.!5 /iringan pemegang batu penggilas a *diam
7
/iring pemegang batu penggilas b *berputar erbuat dar plat dengan ketebalan 5mm, d out !=0mm, d in 4mm. pada plat tersebut dibuat 6 buah lubang untuk masukan baut, seperti terlihat pada gambar 3.!4
47
:ambar 3.!4 /iringan pemegang batu penggilas b *berputar
=
/emegang batu penggilas b erbuat dari plat dengan dout!=0mm, d in40mm, dan ketebalan =mm yang digabung dengan oss pemegangnya dengan cara pengelasan. )dapun dimensi oss adalah d out 40mm, din 5mm dan tinggi 35mm, pada plat tersebut dibuat lubang dengan d !0mm sebanyak 6 buah, seperti terlihat pada gambar 3.!7
:ambar 3.!7 /emegang batu penggilas b
>
/enutup rumah pasangan batu penggilas
48
erbuat dari plat d out 6mm, d in 34mm, dan ketebalan =mm yang digabung dengan dudukan bantalan dan dilas, seperti terlihat pada gambar 3.!=
:ambar 3.!= /enutup rumah pasangan batu penggilas !0
;orong pengeluaran erbuat dari plat stainless stell 0,3mm yang proses pembuatannya adalah ditekuk dan dipatri, seperti terlihat pada gambar 3.!>
:ambar 3.!> ;orong pengeluaran !!
/oros berulir /oros yang digabung dengan ulir yang berputar sepanjang saluran pemasukan, pada saat poros berputar, biji-biji kopi yang telah diisikan ebalam saluran pemasukanakan 49
terdorong kedepan menuju batu penggilas, adapun diameter poros 5mm, dan panjang 334mm, yang digabung dengan ulir dengan cara pengelasan, seperti terlihat pada gambar 3.0
:ambar 3.0 /oros berulir
3.6.2
T+ II P#"%!& %()(&#&?%()(&#& $!
Setelah komponen-komponen dibuat, lalu dirakit. )dapun urutannya sebagai berikut !. . 3. 6.
Merakit piringan pemegang batu penggilas dan pemegangnya Merakit poros berulir Memasang bantalan pada masing-masing dudukan bantalan Memasang batu pengilas yang diam pada rumahnya dengan
cara dibaut 5. Memasang poros
berulir
yang terpasang piringan batu
penggilas pada rumah alat 4. Memasang penutup rumah pasangan batu penggilas 7. Memasang dudukan puli atas =. Memasang corong pemasukan dan pengeluaran
3.6.3
:ambar 3.! )lat yang dirakit T+ III P#)5,!& )#- ,,%&
50
Meja dudukan terbuat dari besi siku yang dipotong sesuai dimensi. Lalu potongan tersebut digabungan dengan cara pengelasan, dalam hal ini juga dipasang motor listrik pada dudukan,. 3.6.4
T+ IV #"%!& idalam tahap ini kita melakukan pemasangan alat pada meja
dudukan dan memasang v elt penghubung puli motor dengan puli alat, memasang kabel untuk motor listrik dan stop kontak. Setelah dilakukan perakitan alat pengupas kulit biji kopi, maka alat ini siap untuk dilakukan pengujian.
BAB IV KESIMPULAN
51
