BAB III METODE PERANCANGAN...
Transcript of BAB III METODE PERANCANGAN...
25
BAB III
METODE PERANCANGAN MESIN
3.1 Prototype Mesin Pencetak Mulsa Berbahan Pelepah Pisang
Pada pertanian, pemulsaan pada saat ini menggunakan mulsa berbahan
plastik yang tidak mudah terurai. Mesin pencetak mulsa ini memberikan solusi
bagi petani saat ini dimana dapat mencetak mulsa yang biodegradable yang
mudah terurai. Sehingga dalam pertanian mulsa tidak lagi menggunakan bahan
yang sangat tidak efektif. Ide ini adalah pendekatan analisa kebutuhan
masyarakat terutama petani didefinisikan dengan suatu uraian :
“Prototype Mesin Pencetak Kertas Mulsa Dengan Bahan Baku
Pelepah Pisang “
Sedangkan batasan rancangan sebagai persyarat pengguna ditetapkan
sebagai berikut :
- Mesin dapat dioperasikan dengan mudah
- Dari segi ekonomi murah dan terjangkau
- Dimensi proposional
- Mudah dalam perawatan
- Aman
- Ketebalan untuk produksi mulsa dapat diatur sesuai dengan
keinginan pengguna
- Harga bersaing dengan produk sebelumnya
26
3.2 Fungsi Prototype Mesin Pencetak Mulsa Berbahan Pelepah Pisang
Mesin pencetak kertas mulsa ini berfungsi untuk memproduksi kertas
mulsa dengan ketebalan yang sesuai dengan keinginan pengguna. Selain itu
mesin ini memproduksi kertas mulsa dengan bahan yang mudah didapat.
Dengan memanfaatkan limbah dari petani.
3.3 Blok Fungsi
Pada blok fungsi ini dapat dideskripsikan sebagai aliraan energi, aliran
material dan aliran informasi, yang digambarkan sebagai blok fungsi dengan
aliran masuk dan aliran keluar. Jenis energi dapat berupa energi mekanik, listrik
atau termal. Ketika energi tersebut dapat dialirkan maka dapat disimpan,
ditransformasi, dialihkan dan lain-lain.
Gambar 3.1. Blok Fungsi
27
3.3.1 Diagram Blok Perancangan Alat
Pada diagram ini akan menjelaskan secara umum komponen
yang terdapat pada mesin pencetak kertas mulsa.
Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Alat
3.4 Diagram Alir Perancangan Prototype Mesin Pencetak Mulsa
Diagram alir perancangan merupakan suatu proses kelanjutan dari
diagram alir konsep diatas. Diagram alir perancangan ini menyangkut proses
perancangan part hingga gambar detail akhir.
3.4.1 Komponen Prototype Mesin Pencetak Mulsa
Dalam perancangan ini nantinya akan ditentukan dimensi dari
berbagai part yang nantinya dijadikan satu (assembly). Adapun part-part
tersebut adalah :
28
1. Frame
Pembuatan frame ini berguna sebagai dudukan, dan part-part
lainnya. Dalam penentuan dimensinya, frame dipengaruhi oleh putaran,
getaran, dan beban yang akan di topangnya.
2. Poros
Poros merupakan tempat dimana beban yang diterima dari
tabung saat berbutar, sehingga perhitungan poros ditentukan memiliki
kemampuan dalam mengatasi ketahanan terhadap kelelahan ( fatique ).
3. Roll
Roll merupakan komponen dimana akan sangat berbengaruh
untuk proses produksinya kertas mulsa, roll akan menentukan ketebalan
dari benda kerja dimana roll akan menarik dan menekan secara
bersamaan benda kerja yang berada diantaranya.
4. Pully
Perancangan pully ini dilakukan guna mencari putaran dan
dimensi yang telah diinginkan, pully mempunyai peranan penting untuk
mengatur kecepatan putaran roll agar bisa stabil seperti yang telah
diinginkan.
29
5. Motor
Perhitungan motor ini untuk menentukan kecepatan putaran
awal cetakan, dimana dalam pemilihan motor memiliki peranan penting
untuk menentukan kinerja dari mesin produksi kertas mulsa.
6. V-Belt
Untuk mendapatkan V-belt yang sesuai dengan ukuran pully
yang telah ditentukan, maka dilakukan perhitungan untuk mencari
ketahanan dan dimensi yang cocok sesuai dengan perhitungan pully.
7. Bearing
Pemilihan bearing haruslah sesuai dengan kekuatan, ketahanan
dan dimensi yang sama seperti perhitungan poros. Dimana bearing
haruslah mampu menompang dan menahan poros saat berputar.
8. Hoper
Pada perancangan mesin ini dibutuhkan hoper dimana untuk
jalur masuknya bahan atau pulp pelepah pisang. Hoper berguna sebagai
wadah pulp saat akan melakukan proses pengepressan dengan roll.
9. Transmisi
Sistem transmisi pada mesin menggunakan puli dan v-belt. V-
belt menghubungkan antara motor bensin dengan mesin produksi kertas
mulsa. Fungsi puli yaitu mentransfer putaran dari poros motor ke poros
mesin produksi kertas mulsa.
30
3.5 Prinsip Solusi
Langkah selajutnya adalah pencarian prinsip solusi untuk sub-fungsi
metode yang digunakan adalah metode kombinasi yaitu dengan
mengkombinasiakan semua solusi yang ada dalam bentuk matriks. Adapun
prinsip solusi sebagaimana terlihat pada tabel 3.1
Bustami Ibrahim, Hary Sukma Pradinata (2015).
Tabel 3.1. Matrik Solusi
No. Prinsip Solusi dan Sub Fungsi
1
2
3
A. Jenis – Jenis Hoper
B. Energi
Penggerak
C. Penerus dan
Pereduksi Daya
D. Bentuk - Bentuk Frame
E. Jenis – Jenis roll
31
3.6 Mengkombinasikan Dan Menetapkan Prinsip Kerja Yang Cocok
Penentuan kombinasi ditujunjukan dengan tabel pemilihan variasi
struktur fungsi untuk mesin pencetak mulsa, pada tabel dibawah ini terdapat
pemilihan dari sub – fungsi sehingga menjadi prinsip solusi secara keseluruhan
yang memungkinkan untuk diwujudkan dengan memilih kriteria pemilihan
dengan benar. Dari tabel dibawah, didapatkan alternative solusi perancangan
mesin pencetak kertas mulsa sebagai berikut :
KONSEP 1 = A1 + B2 + C1 + D2 + E1
KONSEP 2 = A3 + B3 + C3 + D3 + E1
KONSEP 3 = A1 + B1 + C1 + D1 + E1
3.6.1 Pengembangan konsep produk pertama
Skets dari konsep mesin pencetak mulsa tipe roll dapat dilihat
dari gambar berikut :
Gambar 3.3. Skets konsep produk pertama
32
Keterangan :
Konsep ini mempunyai sistem transmisi berupa rantai manik.
Bila motor bensin dihidupkan, maka akan berputar kemudian gerak
putar dari motor ditransmisikan ke puli 1, kemudian dari puli 1
ditransmisikan dengan menggunakan v-belt ke puli 2 yang terletak pada
reducer (gear box) 1/40 bertujuan untuk memperkecil putaran yang
dihasilkan oleh motor bensin. Putaran yang dihasilkan oleh reducer
kemudian di transmisikan kembali dari gear 3 ke gear 4 dengan
menggerakkan poros. Dengan dihubungkan dengan v-belt gear 4
menggerakan media kerja alat.
3.6.2 Pengembangan konsep produk kedua
Skets dari konsep mesin pencetak mulsa tipe roll dapat dilihat
dari gambar berikut :
Gambar 3.4. Skets konsep produk kedua
33
Keterangan :
Konsep ini mempunyai sistem transmisi berupa puli. Bila motor
bensin dihidupkan, maka akan berputar kemudian gerak putar dari
motor ditransmisikan ke puli 1, kemudian dari puli 1 ditransmisikan
dengan menggunakan v-belt ke puli 2 yang terletak pada reducer (gear
box) 1/40 bertujuan untuk memperkecil putaran yang dihasilkan oleh
motor bensin. Putaran yang dihasilkan oleh reducer kemudian di
transmisikan kembali dari puli 3 ke puli 4 dengan menggerakkan poros.
Dengan dihubungkan dengan v-belt puli 4 menggerakan media kerja
alat.
3.6.3 Pengembangan konsep produk ketiga
Skets dari konsep mesin pencetak mulsa tipe roll dapat dilihat
dari gambar berikut :
Gambar 3.5. Skets konsep produk ketiga
34
Keterangan :
Konsep ini mempunyai sistem transmisi berupa rantai manik.
Bila motor listrik dihidupkan, maka akan berputar kemudian gerak putar
dari motor ditransmisikan ke puli 1, kemudian dari puli 1 ditransmisikan
dengan menggunakan v-belt ke puli 2 yang terletak pada reducer (gear
box) 1/40 bertujuan untuk memperkecil putaran yang dihasilkan oleh
motor bensin. Putaran yang dihasilkan oleh reducer kemudian di
transmisikan kembali dari puli 3 ke gear 4 dengan menggerakkan poros.
Dengan dihubungkan pada rantai manik menggerakan media kerja alat.
Maka alternatif yang sesuai dengan mesin produksi kertas mulsa
adalah KONSEP 2.
3.7 Pemilihan Model Rancangan Mesin
Pemilihan model ini bertujuan untuk mendapatkan desain rancangan
yang sesuai untuk kebutuhan yang diperlukan. Dengan memilih model desain
ini dapat menentukan efesiensi dari kerja mesin, sehingga mesin dapat bekerja
dengan baik. Penilaian ini untuk menunjukkan kelebihan dan kekurangan
desain sebelumnya, sudah di tentukan bahwa desain varian kedua lah yang
sesuai dengan kriteria.
35
Kriteria-kriteria pemilihan yang perlu diperhatikan adalah:
• Maintenance, dimaksudkan mesin dapat dibongkar-pasang dengan
lebih mudah, baik saat penggantian bagian mesin yang rusak ataupun
penyetelan pada bagian mesin. Efesiensi waktu dapat lebih baik karena
bongkar-pasang dapat dilakukan lebih singkat.
• Ekonomis, nilai jual mesin dapat ditekan dengan tidak mengurangi
kekuatan mesin dan mesin masih dapat beroperasi dengan baik.
Tabel 3.2. Pemilihan Desain Mesin
Kriteria Bobot Mekanisme Alat
Rangka Transmisi
Rank Rank Modifikasi 30% 3 Baik 3 Baik Maintenance 35% 3 Baik 3 Baik Ekonomis 35% 2 Sedang 3 Baik Total 100%
Keterangan penilaian keseluruhan mesin :
• Baik = 3
• Sedang = 2
• Buruk = 1
Dari keterangan diatas maka di pilihlah konsep desain nomor 2 sesuai
kebutuhan masyarakat untuk membantu produksi kertas mulsa biodegradable.
36
3.8 Spesifikasi Perancangan Mesin Pencetak Mulsa
Proses perancangan merupakan urutan langkah pengerjaan dari
perencanaan sampai menjadi desain yang dikehendaki sesuai dengan ukuran
yang telah direncanakan. Di dalam perancangan harus memperhatikan efesiensi
waktu, kemudahan pengerjaan dan faktor perakitan, proses pengerjaan ini
berfungsi sebagai petunjuk bagi operator membuat suatu komponen.
1. Rangka
Pembuatan frame ini berguna sebagai dudukan / penyangga dan
part-part lainnya. Dalam penentuan dimensinya, frame dipengaruhi oleh
getaran, dan beban yang akan di tompangnya.
Jumlah : 1
Bahan : Baja Siku L (JIS G 3101)
Ukuran : 40 mm x 40 mm x 3 mm
2. Poros
Poros merupakan tempat dimana beban yang diterima dari roll
saat berputar, sehingga perhitungan poros ditentukan memiliki
kemampuan dalam mengatasi ketahanan terhadap kelelahan (fatique).
Jumlah : 3
Bahan : S45C
Ukuran : Panjang 400 mm, φ 25 mm ( 2 )
Panjang 450 mm, φ 25 mm
37
3. Pulley
Perencanaan pully ini dilakukan guna mencari putaran dan
dimensi yang telah diinginkan, pully mempunyai peranan penting untuk
mengatur kecepatan putaran roll agar bisa stabil seperti yang
direncanakan.
Jumlah : 6
Bahan : AISI 1010
Ukuran : Pully Motor φ 70 mm
Pully Gearbox φ 70 mm, φ 60 mm
Pully Penerus φ 300 mm, φ 80
mm, φ 300 mm
4. Roll
Jumlah : 2
Ukuran : Roll Atas : φ luar 105 mm, φ 20
mm, Tebal 5 mm, Panjang 205
mm
Roll Bawah : φ luar 105 mm, φ
20 mm, Tebal 5 mm, Panjang
215 mm
38
5. Bearing
Pemilihan bearing haruslah sesuai dengan kekuatan, ketahanan
dan dimensi yang sama seperti perhitungan poros. Dimana bearing
haruslah mampu menompang dan menahan poros saat berputar.
3.9 Mekanisme Kerja Prototype Mesin Pencetak Mulsa
Gambar 3.6. Prototype Mesin Pencetak Mulsa
Mesin pencetak kertas ini mempunyai sistem transmisi berupa puli. Bila
motor bensin dihidupkan, maka akan berputar kemudian gerak putar dari motor
ditransmisikan ke puli 1, kemudian dari puli 1 ditransmisikan dengan
menggunakan v-belt ke puli 2 yang terletak pada reducer (gear box) 1/40
bertujuan untuk memperkecil putaran yang dihasilkan oleh motor bensin.
Putaran yang dihasilkan oleh reducer kemudian di transmisikan kembali dari
39
puli 3 ke puli 4 dengan menggerakkan poros. Dengan dihubungkan dengan v-
belt puli 4 menggerakan media kerja alat.
3.10 Metode Prony Brake
Prony brake merupakan suatu alat uji dtorsi dan daya, dimana prinsip
kerjanya torsi atau daya yang akan digunakan untuk memutar suatu rol uji
tersebut berbutar dengan kecepatan sudut dan percepatan sudut tertentu.
Sehingga torsi dapat ditentukan dari perkalian momen inersia massa yang
dimiliki oleh rol uji dengan percepatan sudut, sedangkan daya dapat diketahui
dengan mengalikan torsi dengan kecepatan sudut yang terjadi.
Adapun prinsip kerja dari prony brake adalah pengereman pada poros
output mesin. Torsi yang bekerja pada rem prony adalah hasil kali besar gaya
yang dipakai untuk menekan panjang lengan dari poros mesin sampai ketempat
gaya bekerja.
Gambar 3.7. Prony Brake (http://www.google.com/gambar/prony-brake,2017)