1

RANCANG BANGUN ALAT

PERAJANG PLASTIK

(CRUSHER)

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi syarat

memperoleh gelar sarjana

Disusun

Oleh

Yerry Ferdinand Korah

1998 – 41 – 009

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik

Universitas Katolik Indonesia Atma Jaya

Jakarta

2004

3

ABSTRAK

Pada saat ini material plastik masih menjadi pilihan utama sebagai wadah

untuk menyimpan air minum dimana botol dan gelas plastik bekas wadah

minuman dapat didaur ulang. Caranya adalah botol dan gelas plastik tersebut

harus dirajang menjadi serpihan berukuran kecil. Pada tugas akhir ini dirancang

dan dibuat suatu mesin perajang plastik dengan kapasitas 142 kg/jam, sedangkan

penggeraknya bisa menggunakan mesin mobil (diesel) atau bisa juga

menggunakan penggerak diesel. Mesin perajang plastik yang dibuat ini sangat

mudah untuk dioperasikan, serta mempunyai ukuran 1200 mm x 1500 mm x 2050

mm.

4

KATA PENGHANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas segala

berkat, rahmat, dan karunia -Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

Tugas Akhir (skripsi). Dimana penulisan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi

syarat akademis dalam menyelesaikan jenjang pendidikan strata 1 (S1) di Fakultas

Teknik Mesin Universitas Katholik Indonesia Atma Jaya.

Dalam menyelesaikan penulisan, tidak terlepas dari dukungak beberapa

pihak yang telah banyak membantu baik dalam pelaksanaan perancangan maupun

dalam penyusunan tulisan makalah ini. Oleh karena itu penulis mengucapkan

banyak terima kasih kepada :

1. Papi, Mami, Rommy, Yuni, Valen, Mas Koko, Cece Dewi, Arya, Abo

Cunny, Cisca yang tela h banyak memberi dukungan baik berupa moril dan

materiil, serta doa sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan tepat

waktu.

2. Tante Melly, Tante Marisa, Tante Natalia, Tante Erni, atas dukungan

doanya sehingga penulis dapat menyelesaikan denagn tepat waktu.

3. Bapak Ir.Harry Sunardi,M.Sc, selaku dosen pembimbing yang telah

meluangkan waktunya dalam membimbing penulisan dan perancangan.

4. Bapak Ir.A.Rugerri Toni.L.,M.Sc, selaku pembimbing akademik.

5. Para dosen serta staf sekretariat Jurusan Teknik Mesin Fakultas Te knik

Unika Atma Jaya.

6. Rekan-rekan teknik mesin angkatan 98, Rendy, Noval, Sutan yang telah

membantu dalam penyusunan laporan tugas akhir ini.

5

7. Serta pihak-pihak lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak

terdapat kesalahan dan kekurangan oleh karena itu penulis sangat

mengharapkan saran dan kritik yang membangun.

Akhir kata, penulis berharap agar penulisan dan penyusunan Tugas Akhir ini

dapat berguna dan bermanfaat bagi rekan-rekan yang membutuhkan.

Jakarta, 15 Januari 2004

(YERRY FERDINAND KORAH)

6

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK………………………………………………………………… i

KATA PENGHANTAR…………………………………………………… ii

DAFTAR ISI………………………………………………………………. iv

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………. vii

DAFTAR TABEL…………………………………………………………..vii

DAFTAR NOTASI………………………………………………………… ix

BAB I. PENDAHULUAN………………………………………………….1

I.1. Latar Belakang…………………………………………………………. 1

I.2. Tujuan dan Manfaat…………………………………………………. 2

I.3. Perumusan dan Batasan Masalah……………………………………… 2

I.3.1. Perumusan Masalah………………………………………….. 2

I.3.2. Batasan Masalah……………………………………………... 2

I.4. Metodologi Penulisan………………………………………………….. 3

BAB II. TEORI DASAR…………………………………………………... 4

II.1. Penyortiran Jenis Plastik……………………………………………… 5

II.2. Penyortiran Warna…………………………………………………….. 5

II.3. Perajangan Plastik…………………………………………………….. 6

II.3.1. Pen ggerak…………………………………………………… 6

II.3.2. Pisau Pemotongan…………………………………………... 7

II.3.3. Saringan……………………………………………………... 7

II.4. Pencucian dan Pembilasan……………………………………………. 8

II.4.1 Sistem Pencucian dan Pembilasan…………………………... 8

7

II.5. Pengeringan…………………………………………………………… 9

II.6. Perencanaan Poros…………………………………………………….. 9

II.6.1 Macam-macam Poros ……………………………………….. 10

II.6.2. Hal- hal Pneting Dalam Perencanaan Poros…………………. 10

II.6.3. Perencanaan Poros Transmisi……………………………….. 12

II.7. Perancangan Sabuk-V………………………………………………… 14

II.8. Pemilihan Bantalan…………………………………………………… 17

BAB III PERANCANGAN……………………………………………….. 20

III.1. Memperjelas Tugas…………………………………………………... 20

III.2. Perancangan Konsep…………………………………………………. 21

III.2.1. Spesifikasi…………………………………………………. 22

III.2.2. Pembuatan Struktur Fungsi………………………………… 25

III.2.2.1. Fungsi Keseluruhan Alat Perajang Plastik……….. 26

III.2.2.2. Konsep Pemecahan Solusi……………………….. 27

III.2.2.3. Pemilihan Varian Konsep Terbaik…………….…. 29

III.3. Perancangan Wujud………………………………………………….. 30

III.3.1. Perencanan Pisau Potong Pada Poros……………………… 30

III.3.2. Perencanaan Sistem Perajangan……………………………. 30

III.4. Perancangan Detail (Detail Design)………………………………….. 30

BAB IV PERENCANAAN DAN PEHITUNGAN……………………….. 31

IV.1. Perhitungan Gaya Potong Pisa u Pada Material Plastik……………… 31

IV.2. Pemilihan Motor Penggerak…………………………………………. 32

IV.3. Perencanaan Poros…………………………………………………… 33

IV.4. Perhitungan Transmisi Sabuk -V……………………………………... 35

8

IV.5. Perhitungan Kekuatan dan Umur Bantalan………………………….. 39

BAB V P EMBAHASAN………………………………………………….. 41

V.1. Pembahasan I………………………………………………………… 41

V.1.1. Menentukan Kapasitas……………………………………… 42

V.2. Pembahasan II………………………………………………………... 44

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN………………………………….. 45

VI.1. Kesimpulan…………………………………………………………... 45

VI.2. Saran…………………………………………………………………. 46

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………… 47

LAMPIRAN

9

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Sistem pencucian………………………………………………9

Gambar 2.2. Konstruksi Sabuk-V………………………………………….. 14

Gambar 2.3. Ukuran Pena mpang Sabuk-V………………………………… 15

Gambar 2.4. Diagram Pemilihan Sabuk-V………………………………… 15

Gambar 2.5. Sabuk Transmisi V…………………………………………… 16

Gambar 2.6. Deep Groove Ball Bearings………………………………….. 18

Gambar 3.1 Tahap-tahap perancangan konsep…………………………….. 22

Gambar 3.2 Struktur fungsi………………………………………………… 26

Gambar 3.3 Sub fungsi…………………………………………………….. 26

10

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1 Daftar spesifikasi………………………………………………... 23

Tabel 3.2 Prinsip solusi…………………………………………………….. 27

Tabel 3.3 Kombinasi prinsip solusi………………………………………... 28

Tabel 3.4 Pemilihan variasi terbaik………………………………………... 29

11

DAFTAR NOTASI

Satuan

A = Luas bidang potong plastik m 2

b = Jarak sumbu poros mm

= Tensile strength Mpa

= Kekuatan lelah Mpa

Fp = Gaya potong pisau N

P = Daya penggerak pisau W

F = Gaya yang dapat menghancurkan plastik N

T = Torsi putaran pisau Nm

n = Putaran pisau / satuan waktu rad/s

r = Jarak dudukan pisau potong m

N = Putaran poros pisau ditetapkan rpm

Pm = Daya motor Hp

= Efisiensi motor %

Kt = Faktor konsentrasi tegangan teoritik -

q = Faktor kepakaan atkik -

Kf = faktor konsentrasi tegangan lelah pada -

dp = Diameter poros mm

fc = Faktor koreksi -

Pd = Daya rencana kw

T = Momen rencana kg.mm

V = Kecepatan sabuk m/s

L = Panjang keliling mm

12

= Sudut kontak

Fa = Gaya aksial lb

Fr = Gaya radial lb

Co = Batas kemampuan bearing menerima beban N

v = Kecepatan potong mm/min

d = Jarak dari pusat poros sampai ujung pisau mm

z = Kecepatan perajangan cm3 / min

= Massa jenis plastik g / cm 3

m = Kapasitas perajangan plastik g/min

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Material hampir semua melewati proses pengolahan terlebih dahulu

sebelum digunakan oleh sebab itu cara pemrosesan yang tepat guna akan

menghasilkan produk yang berguna susuai dengan apa yang hendak dibutuhkan.

Maka dengan demikian tidak tertutup kemungkinan plastik dapat meggantikan

beberapa peranan material lain termasuk juga logam yang dewasa ini sangat

umum digunakan. Sifat lain yang sangat menguntungkan adalah plastik ini sangat

ringan dibanding logam, tahan karat dan tidak dapat menghantar listrik, serta

mudah dibentuk sehingga hasil produk dari plastik menjadi lebih murah

dibandingkan dengan material dari logam.

Untuk semua produk yang telah dibuat dari plastik ini tentunya tidak dapat

terus menerus digunakan, produk dari plastik ini mempunyai umur pemakaian

(life time). Disini timbul suatu permasalahan juga bagi pemerintah untuk

memusnakan limbah plastik ini karena plastik tidak dapat hancur begitu saja dan

bila dibarkan begitu saja akan menggangu lingkungan bila mencapai batas yang

mengkhawatirkan. Maka perlu dipikirkan suatu cara pengolahan pada limbah

plastik tersebut. Proses untuk pengolahan limbah ini biasa di kenal bengan proses

daur ulang.

I.2. Tujuan dan Manfaat

Tujuan :

1. Merancang dan membuat suatu mesin perajang plastik dengan

pengoperasian yang sederhan dan murah.

2. Mengolah dan meningkatkan teknologi pemanfaatan bahan-bahan plastik

daur ulang dengan biaya yang relatif lebih murah.

Manfaat :

1. Menemukan mesin dengan teknologi tepat guna yang dapat membantu

proses pendaur -ulangan berbahan plastik (Thermoplastic).

2. Mendorong kesadaran akan pentingnya memelihara ilngkungan dari

limbah yang tidak dapat terurai oleh tanah.

I.3. Perumusan dan Pembatasan Masalah

I.3.1. Perumusan Masalah

Perancangan mesin perajang plastik dilakukan dengan menggunakan

metode perancangan teknik untuk menemukan rancangan konsep, rancangan

bentuk dan rancangan detail yang dianggap paling baik. Pembuatan mesin

dilakukan setelah gambar detail selesai dibuat.

I.3.2. Batasan Masalah

Hal-hal yang menjadi batasan masalah dalam perancangan ini adalah :

1. Fungsi penting dalam sistem kerja alat ini, seperti pisau potong,

alat penggerak, dan transmisi daya.

2. Bahan plastik yang akan diuji adalah jenis thermoplastik seperti plastik

bekas minuman (gelas maupun botol).

3. Kapasitas produksi direncanakan lebih dari 100 kg/jam dan penggerak

menggunakan mesin mobil (diesel).

4. Mesin ini digunakan sebagai mesin industri di pabrik.

I.4. Metodologi Penulisan

1. Studi literatur mengenai dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin

(sistem transmisi penerus daya dan putaran), serta mata kuliah lain yang

mendukung.

2. Perencanan awal, perancangan, dan pembuatan alat.

3. Menghitung setiap bagian dari alat tersebut dan menghitung berapa

kapasitas keluaran dari alat yang dibuat.

4. Pembuatan analisa.

5. Pembuatan kesimpulan akhir.

6. Penulisan laporan.

BAB II TEORI DASAR

Akhir -akhir ini plastik bekas yang terbuang dari masyarakat banyak dicari

oleh pemulung dikarenakan dari hasil pemulungan tersebut mereka memperoleh

suatu penghasilan tambahan bila barang bekas yang dikumpulkan dijual kepada

tempat pengolahan limbah. Barang- barangyang mereka kumpulkan

beraneka macam jenis dari koran, kardus, besi- besi bekas dan kini

setelah mereka mengetahui limbah plastik juga dapat diolah kembali maka

limbah plastik yang sebelumnya merupakan masalah yang cukup memusingkan,

kini sedikit ba nyak masalah sampah plastik ini dapat teratasi. Plastik yang

terkumpul umumnya dari peralatan rumah tangga seperti ember-ember plastik,

botol plastik, dan masih banyak lagi barang yang terbuat dari plastik. Plastik yang

sudah terkumpul masih berupa bentuk yang cukup besar dan dalam keadaan kotor

oleh karena itu untuk memperoleh hasil yang baik pada proses perajangan maka

limbah ini perlu dikerjakan proses awal antara lain :

Penyortiran jenis plastik.

Penyortiran warna.

Perajangan.

Pencucian dan Pembilasan.

Pengeringan.

II.1. Penyortiran Jenis Plastik

Pekerjaan ini memerlukan keahlian yang sangat menentukan kualitas dari

hasil perajangan. Disini para penyortir harus benar- benar teliti menentukan

jenis plastik karena setiap kumpulan plastik yang harus disortir terdapat puluhan

jenis yang tidak boleh tercampur satu dengan lainnya. Para penyortir mengenali

jenis plastik ini diawali dengan coba-coba. Cara mengenalinya mereka

mengambil suatu produk yang sudah diketahui jenisnya, lalu dengan pengujian

seperti dib akar dan mencium bau yang dihasilkan ataupun dilihat serat-

serat plastik yang dihasilkan serta bisa juga dengan cara diketuk-ketukkan

dan mendengar bunyi yang dihasilkan dari plastik tersebut. Penyortir ini langsung

dapat mengenali dari bentuk produk misalnya botol minuman air mineral adalah

terbuat polyetylene, ember-ember plastik dari jenis polypropylene, toples-toples

dari polystyrene, dan masih banyak lagi yang dapat dikenali dengan mudah.

Sehingga proses penggolongan jenis menjadi lebih cepat dan dapat memasuki

tahap berikutnya.

II.2. Penyortiran Warna

Pada proses penyortiran ini tidak diperlukan kemahiran khusus, tetapi

penempatan warna yang sesuai akan menjadi tanggung jawab para penyortir

warna. Para penyortir warna disini selain menempatkan warna yang dimaksud,

mereka juga memilih plastik dari jenis produk yang sama misalnya botol

minuman mineral dengan botol minuman mineral hal ini dimaksudkan agar mutu

atau kualitas dari jenis plastik ini tidak akan berbeda jauh kalau digunakan lagi

sebagai baha n baku.

II.3. Perajangan Plastik

Setelah penyortiran jenis dan warna dilakukan, maka proses selanjutnya

plastik sudah dapat dirajang agar diperoleh bentuk yang lebih kecil. Pada proses

perajangan, plastik yang akan dirajang tidak boleh tercampur jenisnya dan

biasanya perajangan dari satu jenis plastik dilakukan sampai tuntas dan jika ingin

melakukan perajangan lagi terhadap jenis plastik yang lain maka mesin perajang

harus dibersihkan terlebih dahulu sebelum dimulai untuk jenis plastik yang lain.

Mesin perajang ini terdiri dari beberapa komponen yang sangat membantu

jalannya proses, komponen tersebut adalah :

Penggerak.

Pisau pemotongan.

Saringan.

II.3.1. Penggerak

Sebagai suatu sumber tenaga dapat digunakan mesin mobil (diesel),

penggerak diesel, serta motor DC sebagai penggerak, tetapi karena proses

perajangan ini berhubungan dengan air sebagai media pembersih maka pada

umumnya pabrik pengolahan limbah lebih cenderung menggunakan

penggerak diesel dan mesin mobil (diesel) sebagai penggerak karena kecil

kemungkinan terjadi hubungan singkat (kosleting) yang sangat

membahayakan para pekerja. Namun bukan berarti pemakaian motor listrik

tidak dapat digunakan, tetapi memerlukan suatu perhatian khusus yang akan

menjamin lancarnya proses seperti memberikan perlindungan tertutup pada

motor listrik tersebut atau jarak antara motor listrik dengan mesin perajang ini

dibuat agak jauh dari bak pencucian. Sebagai penghubung gerakan motor

dengan mesin digunakan sistem sabuk dan puli.

II.3.2. Pisau Pemotongan

Pisau ini berbentuk segi empat yang salah satu sisinya tajam dan

banyaknya pisau ini sebanyak delapan buah yang masing-masing terdapat

pada rotor silinder sebanyak enam buah, serta dua buah pisau lagi menempel

pada mesin bagian dalam yang tidak bergerak. Sistem kerjanya seperti gunting

karena letak pisau pada rotor ini agak miring dan akibat putaran mesin yang

cepat maka plastik yang dimasukkan akan terpotong menjadi bentuk yang

lebih kecil.

II.3.3. Saringan

Saringan disini berfungsi sebagai alat untuk menahan plastik yang masin

terlalu besar agar tidak segera turun kedalam bak penampungan. Saringan ini

terbuat dari lembaran plat yang mempunyai ketebalan 13 mm, bentuknya segi

empat dan pada penampang lembaran ini dibuat lubang- lubang sebagai

tempat lewatnya plastik yang sudah halus. Besarnya penampang saringan

tergantung dari mesin yang digunakan serta lubang sebagai tempat lewatnya

plastik berdiameter 10 mm. Jadi selama plastik ini belum bisa melalui

lubang saringan maka plastik ini masih terus terbawa oleh pisau pemotong

untuk dipotong sampai pada bentuk yang sesuai dengan besarnya lubang

saringan dan keluar dalam bentuk yang hampir seragam satu dengan lainnya.

Saringan ini ditempatkan didalam mesin bagian bawah dan berbentuk

setengah

lingkaran sesuai dengan arah putaran dari rotor silinder tempat pisau

pemotong menempel.

II.4. Pencucian dan Pembilasan

Pencucian ini menggunakan air sabun + soda api yang berfungsi sebagai

pelumas pada proses pemotongan dan sebagai pendingin pada pisau biasanya

dilakukan sewaktu mesin perajang sedang dalam keadaan bekerja (mesin

mulai melakukan proses perajangan) dan setelah serpihan plastik keluar dari

mesin melalui corong. dengan demikian diharapkan limbah plastik dapat

tergesek selama mesin berputar sehingga akibat dari pergese kan antara pisau

pemotong dan limbah plastik akan mengakibatkan kotoran yang menempel

pada limbah dapat terkelupas habis.Tetapi adakalanya limbah yang kotor ini

terkena oleh oli, gemuk yang agak sukar dibersihkan maka pada pencucian ini

perlu ditambahkan s uatu zat pembersih seperti sabun, dengan

demikian diharapkan hasil perajangan menjadi lebih bersih.

II.4.1. Sistem Pencucian dan Pembilasan

Pada sistem pencucian ini digunakan dua buah bak yang mempunyai

ukuran sama sebesar 1 m 2 dan satu bak lagi berukuran agak besar. Bak

pertama berisikan sabun pencucian yang sudah dicampur dengan air,

sedangkan bak kedua hanya berfungsi untuk membilas hasil perajangan agar

bersih dari sabun yang menempel serta penggunaan bak yang agak besar

dimaksudkan supaya hasil perajangan dapat direndam beberapa menit sebelum

diangkat untuk dijemur. Agar air dapat bersikulasi kembali memasuki mesin

perajang, maka digunakan pompa sebagai alat pemindah yang mengalirkan air

dari bak pertama yang berisikan sabun kembali kedalam mesin perajang.

Dengan demikian pemakaian sabun dapat dihemat tidak terbuang dengan

percuma. Penggantian air sabun ini tergantung dari seberapa kotornya limbah

yang dirajang, tapi dalam satu hari perajangan minimal penggantian sabun

pencucian ini adalah dua kali.

Gambar 2.1. Sistem Pencucian

II.5. Pengeringan

Setelah pembilasan selesai pada bak yang kedua, plastik ini sudah dapat

diangkat untuk dikeringakan. Pengeringan ini dilakukan dengan

memanfaatkan panas sinar matahari dengan cara digelar diatas tikar

penjemuran.

II.6. Perencanaan Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin.

Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama -sama dengan putaran.

Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.

Bak 1Air +Sabun

Bak 2Air Bersih

Pengeringan

II.6.1. Macam -macam Poros

Poros untuk meneruskan daya diklasifikasikan menurut pembebanannya

sebagai berikut :

1. Poros transmisi

Poros semacam ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur.

Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli

sabuk atau sproket tantai,dll.

2. Spindel

Poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas,

dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle. Syarat yang

harus dipenuhi poros ini adalah deformasinya harus kecil dan berbentuk

serta ukurannya harus teliti.

3. Gardan

Poros seperti yang dipasang diantara roda- roda kereta barang, dimana

tidak mendapat beban puntir, bahkan kadang- kadang tidak boleh berputar,

disebut gandar. Gandar ini hanya menda pat beban lentur, kecuali jika

digerakkan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir

juga.

II.6.2. Hal-hal Penting Dalam Perencanaan Poros

Untuk merencanakan sebuah poros, hal- hal berikut ini perlu diperhatikan,

antara lain :

1. Kekakuan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur atau

gabungan antara puntir dan lentur seperti telah diterangkan diatas. Juga

ada poros yang mendapat beban tarik atau tekan seperti poros baling-

baling kapal atau turbin, dll. Kelelahan, tumbukan atau pengaruh

konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau

bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan.

2. Kekakuan poros

Meskipun subuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika

lenturan atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidak-

telitian (pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya pada

turbin dan kotak roda gigi). Karena itu, disamping kekuatan poros,

kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam

mesin yang a kan dilayani poros tersebut.

3. Putaran kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu

dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran

kritis. Hal ini dapat terjadi pada turbin, motor torak, motor listrik, dll, dan

dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya.

Jika mungkin, poros harus direncanakan sedemikian rupa hingga putaran

kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya.

4. Korosi

Bahan-bahan tahan korosi (termasuk plastik) harus dipilih untuk poros

propeller dan pompa bila terjadi kontak dengan fluida yang korosif.

Demikian pula untuk poros- poros yang terancam kavitasi, dan poros-

poros mesin yasng sering berhenti lama. Sampai batas- batas tertentu

dapat pula dilakukan perlindungan terhadap korosi.

5. Bahan poros

Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin

dan difinis, baja karbon konstruksi mesin (disebut bahan S-C) yang

dihasilkan dari ingot yang di-“kill” (baja yang dideoksidasikan dengan

ferrosilicon dan dicor; kadar karbon terjamin). Meskipun demikian, bahan

ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi karena

tegangan yang kurang seimbang misalnya diberi alur pasak, karena ada

tegangan sisa di dalam terasnya. Tetapi penarikan dingin membuat

permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya bertambah besar. Poros-

poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban berat

umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat

tahan terhadap keausan.

II.6.3. Perencanaan Poros Transmisi

Pada mesin perajang plastik ini, diperkirakan hanya mendapat beban

puntir saja, karena tipe pembebanan adalah beban kejut. Pertama kali,

tentukan daya P (kw) yang harus ditransmisikan dan putaran poros n1 (rpm)

diberikan. Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka

berbagai faktor keamanan f c biasanya dapat diambil dalam perencanaan,

maka daya rencana Pd (kw) sebagai patokan adalah

Pd = f c x P (kw)………………………………………………….(2.6.3.1)

dimana :

Pd = daya rencana (kw)

3

d s

f c = faktor koreksi daya

P = daya nominal output dari motor penggerak

jika daya diberikan dalan daya kuda (PS), maka ha rus dikalikan dengan

0,746 untuk mendapatkan daya dalam kw. Jika momen puntir adalah T

(kg.mm)

maka :

Pd

T / 1000 2pn1 / 60 ………………………………………….(2.6.3.2)

102

sehingga

T 9,74 x10 5 Pd …………………………………………………..(2.6.3.3)n1

dimana :

T = momen puntir (kg.mm)

n1 = putaran poros (rpm)

Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros

d s (mm), maka tegangan geser t kg mm

2 yang terjadi adalah :

t T

3

5,1 .T……………………………………………(2.6.3.4)

pd s d s

16

dimana :

t = tegangan geser ( kg mm

2 )

3 = diameter poros

dari harga sf1 dan sf 2 yang didapat maka dapat dihitung tegangan geser yang

diizinkan t a (kg

)mm 2

a

t

t s B ……………………………………………………...(2.6.3.5)sf 1 xsf 2

dimana :

t a = tegangan geser yang diizinkan ( kg mm

2 )

sf1 = safety factor 1

sf2 = safety factor 2

dari persamaan (2.6.3.4) diperoleh rumus untuk menghitung diameter poros

d s (mm)

d 5,1

K .C .T

13

……………………………………………….(2.6.3.6)

s t ba

dimana :

K t = faktor untuk beban kejutan atau tumbukan

Cb = faktor untuk pembebanan lentur

II.7. Perancangan Sabuk-V

Untuk memindahkan daya dam dari putaran mesin diesel sebagai

penggerak ke poros maka digunakan sabuk tipe-V. Sabuk_V terbuat dari karet

dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya

dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar.

Gambar 2.2. Konstruksi Sabuk-V

Gambar 2.3. Ukuran Penampang Sabuk-V

Gambar 2.4. Diagram pemilihan Sabuk-V

Daya yang direncanakan ditentuka n oleh rumus :

Pd = Pm x fc

Dengan :

Pm = daya motor

fc = faktor koreksi (tergantung dari pembebanan)

Gambar 2.5. Sabuk Transmisi V

Putaran puli penggerak dan yang digerakkan berturut -turut adalah n1

(rpm) dan n 2 (rpm), dan diameter nominal masing-masing adalah dp (mm) dan

2

Dp (mm), serta perbandinganb putaran U dinyatakan dengan n 2 / n1 atau dp /

Dp. Kerena sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putaran,

perbandinga n yang umum dipakai ialah perbandingan reduksi I (I > 1),

dimana:

n 1 i n2

D p 1 1

dp U i

Dengan kecepatan linier sabuk-V (m/s) adalah :

V D p. n1 ………………………………………………………..(2.7.1)60 x1000

Penentuan panjang jarak sumbu poros (C) dan panjang keliling sabuk (L)

adalah :

b b 2

8 Dp dp 2

C …………………………………………(2.7.2)8

L 2.Cp

(dp2

Dp) 1

( Dp4.C

dp) 2 ……………………………(2.7.3)

b 2.L 3,14( Dp

dp) ……………………………………………..(2.7.4)

Besarnya sudut kontak yang terjadi bila lebih kecil dari 180 adalah :

q 18057 ( Dp

d p)……………………………………………..(2.7.5)

C

Jumlah sabuk yang diperlukan adalah :

N Pd Po.Ko

dengan

Po dp.n C1 C 2 / dp C 3 dp.n C y log 10dp.n

C 2 .n 1 1 / C 5

……………………………………………………………………………….(2.7.6)

Po (kw) adalah kapasitas transmisi daya untuk satu sabuk.

II.8. Pemilihan Bantalan

Bantalan ada lah elemen mesin yang mampu menumpu poros beban,

sehingga putaran atau gerak bolak- baliknya dapat berlangsung secara halus,

aman, dan panjang umur. Bantalan menjamin poros serta elemen mesin

lainnya bekerja dengan baik. Bantalan diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros

a. Bantalan luncur. Pada bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros

dan bantalan karena ditumpu oleh permukaan bantalan dengan

perantaraan lapisan pelumas.

b. Bantalan gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara

bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding

seperti bola (puluru), rol atau rol jarum, dan rol bulat.

2. Berdasarkan dasar arah beban terhadap poros

a. Bantalan radial. Arah beban yang mampu ditumpu bantalan ini adalah

tegak lurus sumbu poros.

b. Bantalan aksial. Arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.

c. Bantalan gelinding khusus. Bantalan ini dapat menumpu baban yang

arahnya sejajar dan tegak lurus sumbu poros.

Dalam perencanaan bantalan hal- hal yang harus diperhatikan adalah

: kekuatan bantalan, ditentukan oleh besarnya beban yang bekerja

pada bantalan, dengan asumsi bahwa beban terbagi merata dan bekerja

pada bantalan dari sebelah bawah.

Untuk pemilihan bantalan digunakan bantalan tipe bola alur dalam (deep

groove ball bearings) dengan menggunakan standar SKF, dengan pemilihan

berdasarkan dimensi serta kekuatan bantalan yang sesuai untuk menahan

beban yang terjadi.

Gambar 2.6. Deep groove ball bearings

Perhitungan beban ekuivalen

Untuk bantalan radial besarnya beban ekuivalen dinamis P (kg) dirumuskan

sebagai berikut :

P = X.V.Fr + Y.Fa

Untuk bantalan adalah :

P = X.Fr + Y.fa

Harga- harga dari X dan Y didapat dari table faktor yang terlampir.

Beban radial ekuivalen statis Po (kg) untuk suatu bantalan ya ng membawa

beban radial Fr (kg) dan beban aksial Fa (kg) dapat ditentukan dengan

persamaan berikut:

Po = 0,6.Fr + 0,5.FA

Po < Fr diambil Po = Fr

Harga- harga X dan Y terdapat di

lampiran. Perhitungan umur bantalan

I

Untuk menentukan umur bantalan yang diguna kan dengan menggunakan

rumus :

C p

CL atau L p

p p

Dimana :

L = umur nominal dalam jutaan putaran

C = beban dinamik bantalan terdapat pada spesefikasi (lb)

C/P = rasio pembeban

p = koefisien umur, besarnya p = 3 unt ul ball bantalan dan 10/3 untuk

roller bantalan

Untuk pemakaian bantalan dengan umur jam kerja, persamaan diatas menjadi :

L 1000000

h 60.n

dimana ;

Lh = umur nominal dalam jam.

n = putaran (rpm)

BAB III

PERANCANGAN

Perancangan bermula karena adanya suatu kebutuhan yang berasal dari

masyarakat luas maupun dunia industri. Proses perancangan yang baik adalah

suatu perancangan yang merupakan suatu proses iterasi dari beberapa tahap yang

ada. Tahap-tahap itu melipuiti :

1. Mempertegas Tugas (Clarification of the task)

2. Perancangan Konsep ( Conceptual Design )

3. Perancangan Wujud (Embodiment Design)

4. Perancangan Detail ( Detail Design )

Tahap yang terdapat diatas tersebut dapat merupakan dasar dari tahap

berikutnya, dan tahapan tersebut dapat dipecahkan secara analisis dan sintesis.

Analisis adalah penguraian suatu sistem yang rumit menjadi elemen-elemennya

dan kemudian mempelajari karateristik masing-masing elemen tersebut.

Sedangkan sintesis adalah penggabungan kembali elemen-elemen yang diketahui

kareteristiknya untuk menciptakan suatu sistem baru.

III.1 Memperjelas Tugas

Pada tahap ini mengumpulkan informasi-informasi mengenai syarat-syarat

yang diharapkan dipenuhi oleh solusi akhir. Informasi ini menjadi acuan

menyusun daftar spesifikasi serta mengedinfikasikan kendala - kendala yang

dihadapi untuk mencapai solusi optimal. Spesifikasi merupakan suatu daftar berisi

persyaratan yang diharapkan dipenuhi oleh konsep yang sedang dibuat. Pada saat

penyusunan daftar spesifikasi perlu membedakan sebuah persyaratan sebagai

kebutuhan / permintaan ( Demands) atau keinginan (wisher). Keharusan

merupakan persyaratan yang harus dipenuhi pada setiap kondisi, sedangkan

keinginan adalah persyaratan yang diinginkan bila memungkinkan. Untuk

mempermudah penyusunan spesifikasi, dapat dilakukan dengan meninjau aspek

teknik tertentu. Adapun spesifikasi tersebut adalah geometri, biaya, keselamatan,

operasi, material, energi, perawatan, produksi, perakitan, dan fungsi pada daftar

kehendak.

III.2 Perancangan Konsep

Tahap perancangan konsep adalah suatu tahap yang mengindentifikasikan

masalah melalui abstraksi, pembuatan struktur fungsi, pencarian prinsip solusi

yang sesuai dengan mengkombinasikan prinsip- prinsip solusi ke dalam

bentuk varian konsep yang kemudian di evaluasi. Tahap-tahap perancangan

konsep ditujukan pada gambar 3.1

Spesifikasi

Penentuan masalah

Pembuatan Struktur fungsi

Penentuan prinsip solusi

Kombinasi

Pemilihan kombinasi yang sesuai

Pembuatan varian konsep

Konsep

Gambar 3.1. Tahap- tahap Perancangan Konsep

III.2.1 Spesifikasi

Spesifikasi adalah daftar persyaratan kemampuan dan sifat-sifat yang

harus dimiliki oleh alat yang dirancang. Persyaratan dalam spesifikasi dibagi

dalam 2 katagori, yaitu kebutuhan / permintaan (Demand) dan keinginan

(Wishes). Keduanya sudah di jelaskan. Pada table 3.1 diperlihatkan dari

perancangan alat perajang plastik.

Tabel 3.1 Daftar Spesifikasi

FT ATMAJAYA DAFTAR KEHENDAK

TGL D/W PERSYARATAN

D

W

W

D

D

D

D

W

D

W

ENERGI:

Energi penggerak adalah mesin mobil (diesel).

Tidak menimbulkan polusi

MATERIAL

Mudah didapat di pasaran

Tahan korosi

Input adalah botol /gelas bekas minuman.

Outputnya adalah sepihan plastik.

KESELAMATAN:

Bagian yang berbahaya harus dilindungi

Tidak ada pelindung khusus dalam bekerja

PER A KITAN:

Mudah dirakit.

Merakitnya hanya dengan menggunakan alat-alat

sederhana.

35

36

W Waktu perakitan relatif singkat.

PRODUKSI :

W Dapat dibuat tanpa proses pemesinan yang mahal.

W Tidak memerlukan proses yang khusus.

W Memiliki mekanisme mesin yang sederhana.

PERAW A TA N :

D Perawatan mudah, dapat dilakukan sendiri.

D Tidak memerlukan alat-alat khusus..

W Biaya Perawatan murah.

BIAYA:

W Biaya pengoperasian seekonomis mungkin

OPERASI

D Dapat dioperasikan oleh satu orang.

WTidak memerlukan keterampilan khusus dalam

pengoperasiannya.

GEOMETRI

DUkuran dengan Panjang 1200 mm, lebar 1500 mm,

tinggi 2050 mm.

DAlat yang dibuat tidak membutuhkan tempat yang luas.

37

W

FUNGSI

Untuk menghasilkan serpihan plastik.

III.2.2 Pembuatan Struktur Fungsi

Fungsi didefinisikan sebagai hubungan sec ara umum antara input dan

output dari suatu sistem teknik yang akan menjalankan Suatu tugas tertentu.

Sedangkan fungsi keseluruah adalah kegunaan dari alat tersebut. Fungsi

keseluruhan ini di uraikan menjadi struktur fungsi keseluruhan dibuat setelah

daftar spesifikasi dan masalah utama diketahui. Struktur fungsi digambarkan

dengan diagram blok antara input dan output yang berupa aliran energi, material

dan sinyal.

Apabila fungsi keseluruhan cukup kompleks, maka fungsi tersebut dapat

dibagi menjadi sub fungsi yang mempunyai tingkat kesulitan yang lebih rendah.

Jadi sub fungsi merupakan tugas yang harus dijalankan oleh komponen komponen

yang menyusun alat tersebut. Rangkaian dari beberapa sub fungsi untuk

menjalankan suatu tugas keseluruhan disebut struktur fungsi.

38

III.2.2.1 Fungsi keseluruhan Alat Perajang Plastik.

Material Plastik Serpihan PlastikMesin Perajang

Energi Plastik Energi kenetik

Gamba r 3.2. Struktur Fungsi (fungsi keseluruhan)

MESIN MOBIL

(DIESEL) Saluran tempat masuknya plastik

Menggerakkan Sabuk dan Puli

Air Sabun

Mekanisme PemotonganMenggunakan 6 Pisau Potong

Saringan

SERPIHAN PLASTIK

Gambar 3.3.Sub fungsi

III.2.2.2. Konsep Pemecahan Prinsip Solusi

Merupakan suatu langkah penyelesaian masalah menggunakan

metode penguraian dengan skema klasifikasi. Dimana dalam skema klasifikasi

prinsip solusi diusahakan banyak sehingga didapat beberapa varian yang mungkin

untuk kemudian dianalisa. Daftar klasifikasi solusi masalah dapat dilihat pada

Tabel 3.2. Untuk memperoleh hasil rancangan yang terbaik, maka diperlukan

berbagai macam varian bentuk yang ada sehingga perancangan dapat memilih

variasi rancangan yang tepat tanpa merubah kerja alat utama.

Alternatif variasi bentuk yang dapat diperoleh dari hasil rancangan adalah sebagai

berikut :

Tabel 3.2 Table prinsip solusi

NO PRINSIP SOLUSI

1 2SUBFUNGSI

1 BAHAN BAKAR SOLAR SOLAR

2 MESINPENGGERAK

DIESEL

MESIN MOBIL

(DIESEL)

3 PEREDUKSI PUTARAN PULI RODA GIGI

4 PENERUS DAYA SABUK-V RANTAI

5MEKANISME

PERAJANGAN

PISAU DENGAN 3

MATA POTONG

PISAU DENGAN 6

MATA POTONG

6 BENTUK SARINGANSETENGAH

LINGKARAN

HANYA SEKEDAR

MELENGKUNG

7 BAHAN PLASTIK THERMOPLASTIC

POLYETYLENE

(Botol / gelas

miniman bekas)

Beberapa konsep varian yang didapatkan :

Varian I : 1.1 - 2.1 - 3.2 - 4.2 - 5.1 - 6.2 -

7.1

Varian II : 1.2 - 2.2 - 3.1 - 4.1 - 5.2 - 6.1 - 7.2

Tabel 3.3. Tabel kombinasi prinsip solusi

No. Prinsip Solusi 1 2

1 BAHAN BAKAR

2 MESIN PENGGERAK

3 PEREDUKSI PUTARAN

4 PENERUS DAYA

5 MEKANISME PEMOTONGAN

6 BENTUK SARINGAN

7 BAHAN PLASTIK

III.2.2.3. Pemilihan Varian Konsep Terbaik

Dari daftar klasifikasi solusi masalah yang telah dibuat, selanjutnya

dievaluasi terhadap kriteria teknik, ditinjau dari daftar (spesifikasi) yang telah

dibuat sebelumnya. Dalam tahap Pengevaluasian ini didapatkan suatu konsep

varian yang paling memenuhi syarat yang terdapat didaftar syarat.

Tabel 3.4. Pemilihan Variasi Terbaik

TABEL PEMILIHAN

STRUKTUR FUNGSI TERBAIK ALAT PERAJANG PLASTIK

KRITERIA PEMILIHAN :

(+) ya

(-) tidak

(?) kurang informasi

(!) periksa spesifikasi

KEPUTUSAN (KEP) :

(+) solusi yang dicari

(-) hapuskan solusi

(?) kumpulkan informasi

(!) lihat spesifikasi untuk perubahan

Sv

Memenuhi tugas keseluruhan

A

Memenuhi daftar kehendak

B

Secara prinsip dapat diwujudkan

C

Efisiensi waktu

D

Sesuai dengan keinginan perancang

E

Perawatan dan keselamatan

F

Biaya yang diijinkan

G PENJELASAN KEP

V2 + + + + + + + Sesuai keinginan perancang +

V1 + - + + - - + Tidak sesuai keinginan perancang -

Dari hasil pemilihan varian yang terbaik maka varian kedua dipilih sebagai varian

yang terbaik.

III.3. PERANCANGAN WUJUD (Embodiment Design)

III.3.1 Perancanaan Pisau Potong Pada Poros

Profil yang digunakan untuk pisau potong berupa plat berbentuk

segitiga. Dengan ketebalan kurang lebih 15 mm.

III.3.2 Perencanaan Sistem Perajangan

Sistem yang digunakan pada proses perajangan adalah rotary impact.

Yang komponennya terdiri dari pisau potong diam, pisau potong pada poros putar,

saringan, corong, penggeraknya mesin mobil (diesel) dan pereduksi putaran

mengguna kan sabuk dan puli.

III.4. Perancangan Detail (Detail Design )

Tahap ini merupakan tahap akhir perancangan detail ini berupa persentasi

hasil rancangan dalam gambar lengkap , daftar komponen, spesifikasi bahan.

BAB IV

PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN

IV.1. Perhitungan Gaya Potong Pisau Pada Material Plastik

Untuk menghancurkan plastik diperlukan gaya potong terhadap tegangan geser

plastik.

Jika :

= kekuatan tarik = 20,67 Mpa

A = luas bidang potong plastik ( m 2 )

= P x l

= 600 x 106 = 6,36 m 2

F = gaya yang dapat menghancurkan plastik (N)

Fp = gaya potong pisau (N)

Maka :

F = x A

F = 20,67 x 6,36 = 131,4612 N

Untuk menjamin bahwa plastik akan hancur, maka diambil factor keamanan,

Sf p = 2.

Fp = F x Sf p

= 131,4612 x 2 = 262,9224 263 N

IV.2. Pemilihan Motor Penggerak

Penggerak dari alat prajang plastik ini menggunakan mesin diesel, dimana mesin

diesel tersebut akan bekerja memuta r poros pisau yang mendapat beban kejut.

Dalam memilih daya yang diperlukan nantinya akan dibagi dengan efisiensi

mesin.

Daya yang diperlukan adalah :

P = T x n

Dan2 .N

n60

T = F x r

P Pm h

Dimana :

P = daya penggerak pisau (watt)

F = gaya potong pisau (N)

T = torsi putaran pisaau (Nm)

n = putaran pisau / satuan waktu (rad/s)

r = jarak dudukan pisau potong (m) = 0,22 m

N = putaran poros pisau ditetapkan = 1500 rpm

Pm = daya motor

= efisiensi motor = 75 %

Sehingga :

n 2 p . N

60

58

2x3,141592654 x1500=

60

= 157 rad/s

Jika gaya Potong F = 263 N, maka :

T = F x d

T = 263 x 0,22 = 57,86 Nm

Maka hasil dari hasil perhitungan torsi dapat diperoleh hasil daya kerja poros

pisau yang dibutuhkan :

P = 57,86 x 157

P = 9084.02 watt

Karena 1 HP = 746 watt, maka :

P 9084 , 02

746

= 12,17 HP

Sehingga daya motor yang dipilih :

Pm =12,17

0,8

= 15,22 HP

\ daya yang diambil untuk menggerakkan alat tersebut adalah 15 HP.

IV.3. Perencanaan Poros

Poros yang digunakan terbuat dari bahan S 45 C - D dengan s Bkg

mm 2

Putaran dari poros adalah 1500 rpm dan daya mesin, Pm = 15 HP, maka :

1. Daya yang ditrasmisikan : P (kw)

P = 15 HP n = 1500 rpm

k

P = 15 x 746 = 11190 watt = 11,190 kw

2. Faktor koreksi f c

f c = 1,2

3. Daya rencana Pd (kw)

Pd = 1,2 x 11,190 = 13,428 kw

4. Momen puntir rencana T (kg.mm)

T 9,619293 .10 6 .13 , 428

15008719 ,248 kg.mm

5. Bahan S 45 C s B 75 kg

mm2 , Sf1 6,0 ; Sf2 2,0

6. Tegangan geser yang diizinkan t a ( mm 2 )

t a = 75

6,0 x2,06,25 kg

mm2

7. Faktor koreksi untuk momen puntir Kt ; Faktor lenturan Cb

K t = 1,5 ; Cb = 2,0

8. Diameter poros d s (mm)

d 5, 092958179

s 6,25

1,5 2,0

13

8719 ,248

= 27,739 mm 28 mm

9. Anggap diameter bagian yangmenjadi tempat bantalan adalah = 39

Jari-jari fillet =39 35, 5

= 1,75 mm2

Alur pasak 10 x 4,5 x 0,6 (0,6 besar dari JIS)

mm

b t

10. Tegangan geser t ( kg )

t 5, 092958179 x8719 , 24448

= 0,993 kg

35,5 3

mm2

11.56 , 25

x 2

2,7

4,629

0,993 x 2,0 x 1,5 = 2,979

t\ axS f2 > t .c .k , baik

a

12. d s = 35,5

S 45 C – D

Diameter poros : 35,5 x 39

Jari-jari fillet = 1,75 mm

Pasak 10 x 8

Alur pasak : 10 x 4,5 x 0,6

\ diameter poros dengan daya 11,190 kw adalah harus lebih besar dari

39, yaitu diambil 63

IV.4. Perhitungan Transmisi Sabuk -V

Untuk memindahkan daya dan putaran dari mesin diesel ke poros, maka

digunakan sabuk tipe-V.

1. Daya yang di transmisikan P (kw)

P = 15 HP (11,190 kw) dan n1 = 3000 rpm

2. Faktor koreksi f c

f c = 1,6

,

3. Daya rencana Pd (kw)

Pd = 1,6 x 11,190 = 17,904 kw

4. Momen rencana T1 , T2 (kg.mm)

T 9,613273 .10 6 .17

, 904 1

3000

T 9,613273 .10 6. 17

,904 2

1500

5812,832 kg.mm

11625,664 kg.mm

5. Bahan poros S 45 C – D (cold drawn)

s B 75 kgmm 2 Sf1 6,0 ; Sf2 2,0

t a = 75

6,0 x2,06,25 kg

mm2

K t = 3, untuk penbebanan kejut

Cb = 1, tidak terjadi beban lentur

6. Perhitungan diameter poros ds1 ; ds2 (mm)

ds1

5 , 092958179

6,25x3x1x5812 ,832

13

= 24,2325 25 mm

ds2

5 , 092958179

6,25x3x1x11625 ,664

1 3

= 30,531 31mm

7. Penampang sabuk yang digunakan tipe A

8. Diameter minimum puli d min = 95 (mm)

9. Diameter lingkaran jarak bagi puli d p ; D p

d p = 95 mm

D p = d p x i = 95 x 2 = 190 mm

p d

Diameter luar puli d k ; Dk

d k = d p + 2 x k ; k = 5,5

= 95 + 2 . 5,5 = 106 mm

Dk = D p + 2 x k

= 190 + 2 . 5,5 = 201 mm

d b & Db = diameter bos / naf puli kecil dan puli besar

ds1 & ds2 = diameter poros penggerak dan yang digerakkan

5d b =

3ds1 + 10 =

5 . 25 + 10 = 51,6 mm 52 mm

3

5Db = 3

ds2 + 10 =5

. 31 + 10 = 61,6 mm 62 mm3

10. Kecepatan sabuk v (m/s)

d p xn1v

60.100095.3000

60000= 4,75 m/s

11. Untuk kecepatan yang baik = 4,75 m/s < 30 (m/s), baik

12. Cd k D k

21299 ,481

106 201

21145,981 , baik

13. Pemilihan sabuk dengan tipe standar

Po

(3,14159265493,42 3,14)

50

2000,41 (0,47 0,41)

50

200

= 3,64(kw)

14. Perhitungan panjang keliling L (mm)

L 2C p

d D2

p 1

D 2

4C p p

= 2.1299,481 p

952

190 1

1904.1299 ,481

95 2

p

= 3048

15. Nomor nominal sabuk-V : tipe A no 120 dengan L = 3048 mm

16. Jarak sumbu poros

b = 2L – 3,14 ( d p + D p )

= 2(3048) – 3,14 (95+190)

= 6096 – 894,9 = 5201,4

b b 2

c8( D p

8

d ) 2

5201,4= 5201,4

2

8

8 190 95 2

= 1299,481 mm

17. Sudut kontak

57 D p d pq 180 0

C

57 190 95= 180

0

1299 ,481

= 175,83 0

18. Jumlah sabuk

N Pd

Po .K o

11,190=

3,64.0,994,96

N = 5 buah

19. Daerah penyetelan

ACi = 25 mm

ACt = 65 mm

20. Tipe A berjumlah 5 buah No 120 dengan L = 3048 mm.

IV.5. perhitungan kekuatan dan Umur Bantalan

1. Bantalan berdasarkan standar SKF, dimana diketahui jenis dan dimensi

dari bantalan adalah sebagai berikut :

d (diameter dalam) = 65 mm

D (diameter luar) = 100 mm

B (tebal dalam) = 18 mm

2. Perhitungan beban ekuivalen yang diterima bantalan

Perhitungan besarnya gaya aksial.

Fa = 0,66 . B . d

Fa = 0,66 . 18 . 65 = 772.2 lb

Perhitungan besarnya gaya radial.

Fr = m . g

Fr = 4,496 . 9.8 = 44,0647 lb

Perhitungan beban dinamik.

Diket :

Co = batas kemampuan bearing menerima beban = 4400 N

Fa = besarnya gaya aksial = 772,2 lb

Sehingga

(Fa / Co) = 772,2 / 4400 = 0,1755

Dari table diperoleh

X = 0,56

Y = 1,31

V = 1

Maka :

P = X . V . Fr + Y . Fa

P = 0,56 . 1 . 44,0647 + 1,31 . 772,2

P = 1036,25 lb

Beban statik bantalan.

Po = 0,6 . Fr + 0,5 . Fa

Po = 0,6 . 44.0647 + 0,5 . 772,2

Po = 412,53 lb

3. Perhitungan umur nominal dari bantalan.

Jika diket :

L = umur bantalan dalam jutaan putaran

Lh = umur bantalan dalam jam

C = batas beban dinamik yang bisa diterima bantalan

P = beban dinamik dari bantalan

Maka :

2 2

L C 5300

P 1036 ,2525,15 x106 putaran

L = 9,70 10 bulan

BAB V

PEMBAHASAN

V.1. Pembahasan I

Model perancangan mesin perajang plastik ini buat dengan melihat

permasalahan yang ada di lapangan, yaitu banyaknya wadah plastik bekas

minumanyang terdapat di rumah- rumah pemulung. Hal ini

menyebabkan timbulnya industri yang tertarik untuk mengolah wadah plastik bekas

minuman tersebut untuk di daur ulang, maka dirancang suatu mesin perajang

plast ik yang efisien di gunakan pada daerah industri.

Mesin perajang plastik itu sendiri adalah mesin yang digunakan untuk

merajang plastik bekas dengan dimensi yang besar menjadi ukuran yang lebih

kecil (serpihan). Jenis- jenis plastik yang dihancurkan adalah botol, galon

dan gelas bekas minuman.

Karena dalam menjalankan mesin perajang plastik ini sangat mudah, maka

tidak dibutuhkan tenaga kerja yang banyak untuk mengoperasikannya, cukup satu

orang saja sudah dapat menjalankan mesin sehingga perusahan dapat menghemat

biaya tenaga kerja.

Mesin perajang plastik ini mempunyai mekanisme yang sederhana dimana

terdapat 2 pisau yang terdapat pada dinding bodi depan dan belakang dengan

posisi diam, dan 6 pisau yang menempel pada poros. Poros akan berputar dengan

bentuan mesin mobil (diesel), dimana transmisi dayanya menggunakan puli dan

sabuk V-belt. Dalam proses perajangan plastik aliran dari input material plastik

harus diatur dengan cara memasukkan material plastik tidak langsung banyak

sekaligus melainkan secara teratur. Karena pada saat plastik masuk kedalam ruang

perajangan dibutuhkan waktu untuk membuat plastik menjadi serpihan.

Pada saat mesin dihidupkan, mesin tidak terlalu mengeluarkan suara yang

terlalu bising, tetapi setelah mulai melakukan proses perajangan plastik maka

suara bising akan timbul. Suara bising ini timbul akibat dari pisau- pisau

yang memotong plastik secara cepat, maka plastik- plastik tersebut akan

mental mengenai dinding- dinding ruang perajangan.

V.1.1. Menentukan Kapasitas

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam menentukan kapasitas dalam proses

perajangan antara lain :

Jenis dari material yang akan dirajang.

Pengkondisian hasil masukan dan hasil keluarnya.

Mesin yang dirancang ini memiliki delapan buah pisau, dimana ada enam

pisau terdapat pada poros yang ikut berputar bila poros digerakkan, dan dua

pisau lainnya menempel pada bodi depan dan belakang dalam keadaan diam,

sehingga dalam 1 kali proses putaran terjadi 12 kali pemotongan.

Untuk menentukan kapasitas perajangan plast ik dapat dirimuskan sebagai

berikut :

m = . z

V . A z

1000

p .d.n v

1000

dimana :

min

mi

v = kecepatan potong (mm/min)

d = jarak dari pusat poros sampai ujung pisau (mm)

n = putaran pisau (rpm)

A = luas bidang yang terpotong

z = kecepatan penghancuran cm 3

= massa jenis plastik (aqua) grcm3

m = kapasitas perajangan plastik gr

diket :

jika n pisau = 1500 rpm dan d = 220 mm, maka :

v p .220.1500

10001036,2 mm

min

dari hasil perhitungan kecepatan potong, maka dapat diperoleh kecepatan

perajangan plastik :

A = p . t = 600.10 = 6000 mm 2

z 1036 , 2 x 6000

10006217 ,2 mm3

min

dari hasil kecepatan perajangan, maka dapat dicari kapasitas perajangan plastik :

m = . z = 0,38 . 6217,2 = 2362,536 gr/min = 141,75444 142 kg/jam

\ alat yang dirancang dan dibuat ini dapat menghasilkan serpihan plastik

kurang lebih 142 kg/jam

V.2. Pembahasan II

Bagian terpenting dari rancangan mesin ini adalah poros utama dimana

terdapat 6 buah pisau. Poros ini digerakkan oleh mesin mobil (diesel) dengan

putaran 1500 rpm. Putaran ini akan menimbulkan gaya -gaya berupa gaya inersia

dan gaya tangensial yang berfungsi dalam perajangan plastik. Dengan impak yang

dilakukan pada saat poros berputar, plastik akan terpotong dan kemudian akan

terus dihancurkan sampai plastik tersebut dapat melewati saringan untuk

menghasilkan ukuran yang sesuai.

Untuk menstransmisikan putaran dan daya mesin mobil (diesel) yang

berputar 3000 rpm ke poros agar dapat berputar 1500 rpm, maka digunakan tipe

sabuk tipe V. Dari perhitungan didapatkan jumlah sabuk yang digunakan yaitu 5

buah sabuk tipe standar – A.

Pemilihan bantalan bola tipe alur dalam, adalah mengingat fungsi dari

bearing tersebut yang sesuai untuk menahan poros dengan putaran dan jenis

pembebanannya. Dalam perhitungan, didapatkan besarnya ekuivalen yang

ditumpu oleh bantalan serta umur bantalan, baik dalam jumlah putaran maupun

jam kerja.

Material yang digunakan adalah plastik bekas minuman botol dan gelas

yang telah dibuang terlebih dahulu tutupnya. Dalam proses perajangan, frekuensi

pemasukkan material harus diatur agar tidak terlalu cepat dan banyak sekaligus.

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

VI.1. Kesimpulan

Dari perhitungan maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Limbah plastik yang sebenarnya tidak dapat digunakan lagi kini dengan

adanya proses perajangan plastik, menjadikan plastik- plastik bekas

tersebut kembali bermanfaat.

2. Mesin perajang plastik ini dapat menghancurkan plastik gelas maupun

botol bekas minuman dan jenis themoplastik lain yang dapat dirajang

menjadi serpihan-serpihan plastik.

3. Pada saat proses perajangan dilakukan, maka akan timbul suara yang

bising, itu diakibatkan karena potongan- potongan plastik yang

dirajang mental mengenai dinding bodi dari ruang secara cepat

akibat dari perputaran pisau.

4. Mesin ini mudah dioperasikan, hanya memerlukan satu orang saja.

5. Mesin yang dibuat ini dirancang untuk digunakan pada pabrik.

6. Penggerak yang digunakan untuk alat ini bisa menggunakan mesin mobil

(diesel) dan penggerak diesel.

7. Dengan menggunakan design ini (pisau potong pada poros berjumlah

enam buah) akan lebih ringan gaya potongnya sebanyak separuh dari gaya

potong yang menggunakan design pisau potong berjumlah tiga pada poros.

VI.2. Saran

Sebelum menjalankan mesin perlu diperhatikan beberapa prosedur pengoperasian,

antara lain :

1. Memeriksa putaran dari pisau apakah lancar atau tidak. Dengan tujuan

bahwa jangan ada benda keras seperti batu, baut, dll yang masuk kedalam

ruang perajangan karena dapat menyebankan pisau menjadi rusak.

2. Periksa ujung antara pisau potong apakah sudah disetel pada jarak tertentu.

3. Periksa tegangan dari V -belt

4. Memeriksa keadaan mesin mobil (diesel) tersebut apakah dalam kondisi

yang baik atau tidak.

5. Periksa juga bak yang berisi air sabun jangan lupa mengganti air tersebut

jika sudah kelihatan agak kotor karena proses pencuciannya nanti tidak

efisien.

DAFTAR PUSTAKA

1. Sularso, Dasar Prerncanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 7 th ed, 1991.

2. Jarrlord and Sons Ltd, SKF General Catalogue, Create Britian.

3. Mott, Robert L, Machine Element in Mechanical Design, 2 nd

ed, New

York; Maximillan Publishing Co, 1992.

4. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, Gandhi Harahap M. Eng,

Perencanaan Te knik Mesin, Jilid 1, 4th

ed,, 1886, Penerbit Erlangga.

5. Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, Gandhi Harahap M. Eng,

Perencanaan Teknik Mesin, Jilid 2, 4th ed, 1886, Penerbit Erlangga.

6. Gerry Trantina, Ph.D, Ron Nimmer, Ph.D, Structural Analysis of

Thermoplastic Components, Mc Graw -Hill, Inc, 1994.

7. V. Dobrovolsky, K. Zablonsky, S. Mak, A. Radchik, L. Erlikh, machine

Elements A text Book, Foreign Language Publishing House Mocow.

8. G. Takeshi Sato, N. Sugiarto H, Menggambar Mesin Menurut Standar

ISO, 7th , PT Pradnya Paramita, 1996.

LAMPIRAN 1BATANG BAJA KARBON DIFINIS DINGIN

LAMPIRAN 2

DIAMETER MINIMUM PULI YANG DIIZINKAN DAN

DIANJURKAN

LAMPIRAN 3

UKURAN PASAK DAN ALUR PASAK

LAMPIRAN 4

UKURAN PULI-V

LAMPIRAN 5

PANJANG SABUK -V STANDAR

LAMPIRAN 6

FAKTOR KOREKSI DAYA YANG AKAN DITRANSMISIKAN

LAMPIRAN 7

FAKTOR KOREKSI

LAMPIRAN 8

THERMOPLASTIK