1

BAB III

METODE PERANCANGAN

3.1 Waktu dan Tempat

Rancangan ini dilaksanakan pada bulan Mei sampai dengan Agustus 2018 yang

bertempat di Laboratorium Proses Teknologi Pengolahan Hasil Perkebunan,

Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan.

3.2 Desain dan Gambar Perancangan Mesin

Perancangan Mesin Screw Press diharapkan dapat memenuhi kekurangan pada

mesin yang telah ada sebelumnya. Sehingga perancangan Mesin Screw Press

ditentukan atas berbagai pertimbangan sebagai berikut :

a. Mesin Screw Press tidak menggunakan tenaga penggerak manusia sebagai

penggerak utamanya melainkan diganti dengan tenaga mesin Dongfeng.

b. Spesifikasi mesin yang ergonomis dengan dimensi yang nyaman bagi operator

dan mudah disesuaikan dengan ruang kerja mesin berdimensi panjang 150 cm

x lebar 100 cm x tinggi 300 cm.

c. Mudah dalam pengoperasian serta perawatan cadang mesin.

d. Higenis bila digunakan untuk produksi.

3.3 Metoda Tahapan Perancangan

3.3.1 Mengidentifikasi Alat yang akan dirancang

Mengidentifikasi alat yang digunakan untuk proses pengempaan dengan ulir

adalah tipe konstan.

2

3.3.2 Membuat Model Alat (Sketsa Alat)

Gambar 3.1 Bagian-bagian mesin

Keterangan :

1. Press Cage 8. Pully Gear Box

2. Cone 9. Pully Mesin Diessel

3. Pengunci Cone 10. Gear Box

4. Gear Ulir Screw Press 11. Penampung Minyak Kasar

5. Rantai Penghubung Poros 12. Rangka Utama

6. As Ulir Screw Press 13. Belt penggerak Gear Box

7. Bearing 14. In-Put Brondolan rebus

3.3.3 Menghitung Komponen Yang Dirancang

a. Ulir/Screw

Ulir berguna untuk memindahkan buah hasil rebusan kearah out-let

karena adanya penyempitan yang diakibatkan oleh conus, maka akan

terjadi pemerasan pada buah tersebut sehingga minyak akan keluar dari

Press Cage.

3

Conveyor ulir biasanya terdiri dari poros yang dipasangi dengan sirip

spiral dengan lebar dan tebal tertentu. Saat poros berputar, material akan

ikut bergerak maju akibat sebagai akibat dari pola spiral pada siripnya.

Screw ini mengikuti putaran pada poros yang mendapatkan daya,

sementara Screw hanya mendapatkan gaya, adapun rumus pada gaya

poros ulir yaitu :

F =

...……....(1)

Dimana : F = Gaya (kg)

b. Poros

Poros merupakan bagian terpenting dari setiap mesin. Pada umumnya

mesin meneruskan daya bersama-sama dengan putaran yang dilakukan

oleh poros. Pada umumnya poros dapat dipasang puli, roda gigi, dan

pasak yang ikut berputar bersama poros, sehingga pada poros dibuat alur

pasak. Pengikatan elemen mesin berputar bersama poros.

Pembebanan pada poros tergantung pada besarnya daya putaran mesin

yang diteruskan, serta pengaruh gaya yang ditimbulkan oleh bagian-

bagian mesin yang didukung dan ikut berputar bersama poros.

Untuk merencanakan sebuah poros, yang perlu diperlukan adalah daya

dengan persamaan sebagai berikut :

P =

……….……...….…….………..(2)

Dimana :

T = momen puntir (kg.mm)

P = daya yang direncanakan (Hp)

n = putaran mesin Diesel (rpm)

4

Adapun perencanaan transmisi pada poros uir :

Gigi gear box yang digunakan berjumlah 18, dan gigi poros ulir yang

digunakan berjumlah 57. Kedua gigi tersebut dipasangkan pada gigiyang

berhubungan. Roda gigi gear box mempunyai diameter berukuran 89,60

mm, sedangkan roda gigi ulir mempunyai diameter berukuran 294,30

mm.

Mesin Screw Press ini memiliki sistem transmisi yang terdiri dari pully,

sabuk-V dan roda gigi lurus serta gear dan rantai. Putaran yang direduksi

oleh sistem transmisi yaitu :

x =

…………..….………....……..(3)

Dimana :

n = Putaran pully Gear Box

i = Ratio gearbox

z1 = jumlah gigi Gear Box

z2 = jumlah gigi poros ulir

x = putaran poros ulir

c. Perencanaan Bearing/ Bantalan

Bantalan merupakan salah satu bagian dari elemen mesin yang

memegang peranan cukup penting karena fungsi dari bantalan yaitu

untuk menumpu sebuah poros agar poros dapat berputar tanpa

mengalami gesekan yang berlebihan. Bantalan harus cukup kuat untuk

memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik.

Jenis bantalan / Bearing yang digunakan didalam perancangan ini adalah

Ball Bearing, jenis ini juga umum digunakan pada industri otomotif. Ball

Bearing memiliki kinerja yang sangat sederhana yang memiliki gerakan

5

putar yang sangat efektif sehingga Bearing ini sangat sering sekali

digunakan khususnya dalam menahan beban putaran (Radial Load).

Adapun perhitungan pada Bantalan / Bearing :

1) Pertama adalah mencari perbandingan antara panjang dan diameter

lubang.

..……………………..………..........(4)

Dimana :

l = panjang bantalan

d = Diameter Poros

2) Adapun kekuatan bantalan.

w =

…..………...…….........................(5)

Dimana :

w = Beban per satuan panjang (Kg/mm)

3) Kemudian kita dapat mengetahui tekanan bearing.

p =

.………….……….….……..........(6)

Dimana :

w = Beban per satuan panjang (Kg/mm)

4) dan menghitung panas yang timbul dengan rumus :

V =

.…………...………….…...........(7)

Dimana :

n = Putaran Poros

6

d. Roda Gigi

Roda gigi merupakan transmisi langsung yang digunakan untuk

menghubungkan dua buah poros. Roda gigi dapat digunakan bila jarak

antara dua buah poros tidak terlalu lebar. Roda gigi merupakan transmisi

langsung yang memiliki kekuatan yang lebih baik dalam

menghubungkan dan memindahkan putaran.

Berdasarkan hasil Perencanaan Transmisi menurut sumber (Sularso,

2004) didapatkan rumus :

1) Diametral Pitch (P) adalah banyaknya gigi setiap satu inch.

P =

…………………………………...…....(8)

2) Modul adalah panjang diameter lingkaran pitch untuk setiap gigi :

m =

…………………………..………...…..(9)

3) Circular Pitch adalah jarak arc yang diukur pada lingkaran pitch dari

salah satu sisi gigi ke sisi yang sama dari gigi yang berikutnya :

CP =

………………………...…....……..(10)

4) Addendum adalah arak radial dari lingkaran pitch sampai ujung

puncak gigi :

Add =

………………………...………..…..(11)

5) Kelonggaran ( Clearance ) jarak radial dari ujung puncak gigi ke

bagian dasar roda gigi yang digerakkan.

=

………………...……….………....(12)

7

6) Deddendum (Dedd) adalah jarak radial dari lingkaran pitch sampai

pada dasar dari gigi.

Deddendum = Addendum + Clearance …….……..(13)

7) Diameter blank (blank diameter) adalah jarak yang panjangnya sama

dengan diameter lingkaran pitch ditambah dengan dua addendum.

blank diameter=D+2 addendum………………..(14)

8) Ketebalan gigi adalah jarak tebal gigi yang diukur pada lingkaran

pitch dari satu sisi ke sisi yang lain pada gigi yang sama. Tebal gigi

nominal ½ Circular Pitch.

= 𝜋 x

…………………….......….……..(15)

Gambar 3.2 Sudut Tekan Roda Gigi

e. Pulley

Pulley adalah suatu alat mekanis yang digunakan sebagai sabuk untuk

menjalankan suatu kekuatan alur yang berfungsi mengantar daya. Cara

kerjanya sering digunakan untuk merubah arah dari gaya yang diberikan,

mengirimkan gerak rotasi, memberikan keuntungan mekanis apabila

digunakan pada kendaraan. (Safrizal, 2017)

8

Pulley digunakan untuk mereduksi putaran mesin Diesel dan putaran

pulley Gear Box dari 1100 rpm , 1350 rpm dan 1600 rpm.

Diketahui :

Daya

P = 1 HP

= 1 x 0,735 kW

P = 0,735W

1) Dalam hal ini dapatlah kita gunakan rumus daya rencana :

Pd = fc . P Pd…………………...…….......(16)

Dimana :

Pd = daya yang direncanakan

2) Rumus momen rencana :

T = 9,74 x 10⁵ x

……………....…….……(17)

Dimana:

T = Momen punter

f. Sabuk-V

Tranmisi sabuk-V berfungsi untuk meneruskan atau mentrasmisikan daya

dari mesin diesel ke gear box dengan sabuk-V di pasang di pulley.

(Shaputra, 2012).

adapun rumus kecepatan sabuk-V yaitu :

v =

..…………………...........(18)

Dimana :

V = kecepatan linier

Dp = Diameter nominal

n1 = rpm

9

g. Rantai / Chain

Rantai Adalah Penyambung Gerakan Pinion Transmisi Ke Gear untuk

memutar Poros, yang bekerja berdasarkan gerakan Hidrolik Transmisi

Dari Pinion dan manual dari Gear.

1) Adapun jumlah rantai dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

k =

(

)

..………......…........(19)

Dimana :

T1 = Jumlah Spocket kecil rantai 18

T2 = Jumlah Spocket besar rantai 57

x = jarak antara poros mesin dan poros input gear box 360

P = Pitch 16,21

2) Perhitungan kecepatan rantai sama halnya dengan menghitung

kecepatan sabuk-V dapat dihitung yaitu :

v =

..……………...................(20)

Dimana :

V = kecepatan linier

Dp = Diameter nominal

n1 = rpm

h. Reducer/Gear Box

Reducer adalah system transmisi yang berfungsi untuk memindahkan dan

mengubah tenaga dari motor. Reducer juga berfungsi untuk merubah

momen puntir, menyediakan rasio gigi yang sesuai dengan beban mesin,

dan menghasilkan putaran mesin tanpa selip. (Prasetyo, 2012)

10

Prinsip kerja reducer yaitu putaran dari motor diteruskan ke input Shaft

melalui hubungan antara clutch/kopling, kemudian diteruskan ke

mainshaft (poros utama), torsi/momen yang ada di mainshaft diteruskan

ke spindle mesin, karena adanya perbedaan rasio dan bentuk dari gigi-

gigi tersebut sehingga putaran spindle yang dikeluarkan berbeda,

tergantung dari rpm yang diinginkan. (Prasetyo, 2012)

i. Cone

Cone dan penahan cone alat ini terletak pada As Screw tunggal yang

berfungsi sebagai pengepressan terhadap bahan yang akan di hantarkan

oleh As Screw untuk mendapatkan hasil minyak kasar dan cake.

Penahan cone berfungsi sebagai pengikat dari cone, agar cone tidak

bergerak pada saat beroperasi utnuk menghasilkan hasil olahnya.

j. Plat Stationery

Gaya dalam plat satu arah dapat dihitung dengan prinsip-prinsip

mekanika teknik, baik statis tertentu maupun statis tak tentu.

SKSNI T15-1991-03 mengijinkan menghitung distribusi gaya dengan

methode koefisien momen, dengan ketentuan sebagai berikut :

1) Jumlah bentang paling sedikit harus dua

2) Panjang bentang bersebelahan yang paling besar dibagian sebelah kiri

dan kanan tumpuan, tidak boleh ½ kali lipat besar dari panjang

bentang bersebelahan yang paling pendek

3) Beban harus merupakan beban berbagi rata (distribusi)

4) Beban hidup harus 3 kali lebih kecil dari beban mati

(diakses : https://www.scribd.com/doc/100054099/pelat)

k. Rangka

Rangka adalah struktur datar yang terdiri dari sejumlah batang-batang

yang disambung satu dengan yang lain pada ujungnya dengan pen-pen

11

luar, sehingga membentuk suatu rangka kokoh, gaya luar serta reaksinya

dianggap terletak dibidang yang sama hanya bekerja pada tempat-tempat

pen. (Prasetyo, 2012)

Rumus beban pada masing-masing batang yaitu :

w =

………………………………..…(21)

Dimana :

F = Total Beban

w = Beban satuan

3.4 Alat dan Bahan

3.4.1 Alat

a. Motor diesel

Mesin penggerak yang digunakan dalam proses prduk yang dirancang

adalah motor diesel Mitsubishi.

Spesifikasi :

Mitsubishi diesel D 2700

Maximum 27 hp/2400 rpm

Continious 23 hp/2200 rpm

Gambar 3.3 mesin diessel

12

b. Gear Box

sistem transmisi yang digunakan untuk memindahkan dan mengubah

tenaga dari motor diesel.

Spesifikasi :

Model : WPA

Tipe : BO

Ratio : 40

MFG. NO : 1408

Gambar 3.4 Gear Box

c. Jangka Sorong

Jangka sorong adalah alat ukur yang ketelitiannya dapat mencapai

seperseratus milimeter. Terdiri dari dua bagian, bagian diam dan bagian

bergerak. Pembacaan hasil pengukuran sangat bergantung pada keahlian

dan ketelitian pengguna maupun alat. Sebagian keluaran terbaru sudah

dilengkapi dengan display digital. Pada versi analog, umumnya tingkat

13

ketelitian adalah 0.05mm untuk jangka sorong di bawah 30 cm dan 0.01

untuk yang di atas 30 cm. (Sularso, 2004)

Gambar 3.5 jangka sorong

3.4.2 Bahan

a. Roda gigi

Roda gigi lurus adalah yang paling mudah dibuat dan paling sering

dipakai, tetapi roda gigi ini sangat berisik karena perbandingan

kontaknya yang kecil, juga kontruksinya tidak memungkinkan

pemasangan bantalan pada kedua ujung poros-porosnya.

Gambar 3.6 Roda Gigi

14

b. Pulley

Pully digunakan untuk mereduksi putaran mesin Diesel dari 1100 rpm ,

1350 rpm dan 1600 rpm.

Gambar 3.7 pulley

c. Transmisi sabuk-V

Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapezium.

Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk

untuk membawa tarikan yang besar. Sabuk-V dibelitkan dikeliling alur

pulli yang berbentuk V pula. (Sularso, 2004)

Gambar 3.8 sabuk-V

15

d. Rantai / Chain

Rantai mengait pada gigi sproket dan meneruskan daya tanpa slip.

Gambar 3.9 Rantai / Chain

e. Bantalan / Bearing

Jenis bantalan yang digunakan pada perancangan mesin press ini adalah

jenis Ball Bearing.

Gambar 3.10 Bantalan / Bearing

16

3.5 Bagan Alur Perancangan

Diagram alur proses penelitian ini dapat dilihat pada gambar sistematik ini:

Tidak

Ya

Gambar 3.11 diagram alur perancangan

Mulai

Pengambilan

data dari mesin

yang ada

Proses

Perancangan

Melakuan perhitungan

data

Kesimpulan

selesai

17

3.6 Jadwal Perancangan

Tabel 3.1 Jadwal Penelitian

No Jenis Kegiatan Bulan

12 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 Pengajuan Judul

2 Seminar Proposal

3 Persiapan Alat

dan Bahan

4 Proses

Perancangan Alat

5 Pengamatan

6 Analisa Data

7 Pengolahan Data

8 Susunan Laporan

Penelitian

9 Seminar Tugas

Akhir