1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tepung merupakan komoditas pangan yang penting di Indonesia. Hal ini disebabkan

karena kebutuhan tepung terutama pada produksi pembuatan pangan sangat tinggi. Maka dari itu,

produksi tepung merupakan hal yang vital. Produksi tepung pun harus meningkat mengikuti

tingginya permintaan pasar.

Dalam serangkaian produksi tepung, tepung perlu melalui proses pemindahan dari satu

silo ke silo yang lain. Tepung dipindahkan dari silo yang berukuran besar ke silo yang berukuran

lebih kecil untuk selanjutnya diproses lebih lanjut. Selama proses pemindahan tepung dari silo

besar ke silo yang berukuran kecil, digunakan truk untuk memindahkan tepung karena jarak silo

yang jauh, dan hanya memungkinkan jika menggunakan truk. Untuk memasukkan tepung dari

silo besar ke dalam truk, dan dari truk ke dalam silo kecil, dibutuhkan suatu mesin yang mampu

memindahkan tepung dengan cepat dan efisien.

1.2 Tujuan dan Manfaat

Tujuan

Membuat Screw Conveyor yang menghantarkan tepung dari silo kedalam truk.

Memudahkan pemindahan (loading) tepung dari silo ke truk.

Menentukan spesifikasi elemen-elemen mesin yang menyusun mekanisme alat-alat yang

dibuat.

Manfaat

Mampu membuat perencanaan pada bidang Mechanical Engineering.

Memahami langkah - langkah merancang sebuah mekanisme conveyor

1.3 Batasan Masalah

Pengetahuan berdasarkan ilmu dasar perkuliahan yang didapat seperti elemen mesin,

statika struktur, kekuatan material, kinematika, dan dinamika.

BAB II

2.1 Dasar Teori

Untuk melakukan perhitungan pada komponen mesin ini diperlukan dasar-dasar perhitungan

yang sudah menjadi standar internasional. Perhitungan ini akan memperkecil ketidaksesuaian

(error factor) dari material maupun komponen mesin. Hal-hal yang berkaitan dengan

perancangan mesin ini meliputi:

1. Screw Conveyor

Screw Conveyor merupakan suatu alat yang berupa pipa ulir yang disusun pada pipa atau

poros yang berputar di dalam tabung tetap untuk memindahkan berbagai jenis material yang

mempunyai daya alir menurut “CEMA Materials Classification Standart” berarti tingkat

kebebasan partikel suatu material yang secara individu bergerak saling mendahului satu

partikel yang lainnya. Karakteristik ini penting dalam operasi screw conveyor. Dari beberapa

jenis penerapan srew conveyor pada dasarnya diambil dari 2 faktor, yaitu karakteristik dari

material yang diangkut dan keuntungan dari penggunaan screw conveyor.

1.1 Menentukan ukuran dan kecepatan screw conveyor

A. Kapasitas scew conveyor dalam ft3/jam tiap rpm

Keterangan:

C = kapasitas screw conveyor dalam ft3/jam

Ds = diameter scew conveyor dalam inch

Dp = diameter pipa dalam inch

p = pitch dari screw conveyor dalam inch

K = prosentase dari pembebanan tabung ( % )

B. Kecepatan screw conveyor dapat dhitung dengan rumus

Dimana:

N = kecepatan dari ulir ( rpm )

( N tidak boleh lebih dari kecepatan maksimum yang dianjurkan )

C. Daya untuk memuter screw conveyor

Daya yang dibutuhkan adalah daya total dari gesekan conveyor ( HPf ) dan daya untuk

memindahkan material pada ukuran tertentu ( HPm ) dikalikan dengan faktor beban lebih

( FO ) dan dibagi efisiensi penggerak total ( e ).

HPf = Ls× N × Fd × Fb1000000

Dimana:

L = panjang dari conveyor dalam ft

N = kecepatan screw conveyor dalam rpm

Fd = diameter conveyor factor

Fb = hanger bearing factor

HPm = C × Ls × W × Ff × Fm × Fp

1000000

Dimana:

C = kapasitas screw conveyor dalam ( ft3

jam)

W = berat jenis material dalam (lbs

ft3)

Ff = flight factor

Fm = material factor

Fp = paddle factor

HP = ( HPf +Hpm ) Fo

e

Dimana

Fo = over load factor

e = efisiensi penggerak ( % )

HPm = daya untuk memindahkan material ( HP )

HPf = daya total karena gesekan conveyor ( HP )

2. Pulley and Belt

Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang mereduksi putaran dari motor bensin

menuju reducer, ini juga berfungsi sebagai kopling putaran motor bensin dengan reducer. Puli

dapat terbuat dari besi cor, baja cor, baja pres, atau Sabuk berfungsi sebagai alat yang

meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi

sama maupun berbeda. Tipe sabuk antara lain: sabuk flat, sabuk V, dan sabuk circular. Faktor-

faktor dalam

1. Perbandingan kecepatan

Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut ditulis dengan persamaan

sebagai berikut:

dimana:

D1 = Diameter puli penggerak (mm)

D2 = Diameter puli pengikut (mm)

N1 = Kecepatan puli penggerak (rpm)

N = Kecepatan puli pengikut (rpm)

2. Perhitungan panjang sabuk

L = 2C + π/2 ( Dp + dp ) + 1⁄4c ( Dp – dp )2

dengan:

L = panjang sabuk ( cm )

C = jarak sumbu poros ( m )

Dp = diameter puli besar ( m )

dp = diameter puli kecil ( m )

3. Jarak antara kedua poros

C=b+√ b2−8 (Dp – dp)2

9

dimana:

b = 2h – 3,14 ( Dp – dp )

4. Sudut singgung sabuk dan puli

sin∝=r1−r2

X

dengan:

α = sudut singgung sabuk dan puli ( B )

R = jari-jari puli besar ( m )

r = jari-jari puli kecil ( m )

5. Sudut kontak puli

ϴ = ( 180 + 2.α ) π180

dimana:

ϴ = sudut kontak puli ( B )

6. Kecepatan Linier Sabuk

V= π ×d ×n60

dimana:

d = diameter puli roll ( m )

n = putaran roll (rpm)

7. Gaya Sentrifugal

Tc = m . ( V )2

dimana:

Tc = tegangan sentrifugal

m = massa sabuk ( kg/m )

V = kecepatan keliling sabuk ( m )

8. Besarnya gaya yang bekerja pada sabuk V

2.3 logT t 1−Tc

T t 2−Tc=µϴ

dimana:

Tt1 = tegangan total sisi kencang (N)

Tt2 = tegangan total sisi kendor (N)

m = koefisien geser antara sabuk dan puli

q = sudut kontak puli (rad)

9. Perhitungan Penggunaan Jumlah Sabuk

Ps= (T1−T 2 ) V

dimana:

P = Ps : daya yang ditransmisikan sabuk ( watt )

T1 = F1 : gaya tegang sabuk sisi kencang ( kg )

T2 = F2 : gaya tegang sabuk sisi kendor ( kg )

V = kecepatan linier ( m/s )

10. Jumlah Sabuk Yang Diperlukan

N= PdPs

3. Bantalan

Bantalan adalah suatu elemen mesin yang berfungsi untuk menumpu poros yang

berbeban dan mengurangi gesekan pada poros, sehingga putaran poros dapat berlangsung secara

halus. Pelumas digunakan untuk mengurangi panas yang dihasilkan dari gesekan tersebut. Secara

garis besar bantalan dapat diklasifikasikan menjadi 2 jenis yaitu:

1. Bantalan Luncur

Pada bantalan ini terjadi gesekan antara poros dengan bantalan yang dapat menimbulkan panas

yang besar sehingga untuk mengatasi hal tersebut diberikan lapisan pelumas antara poros dengan

bantalan.

2. Bantalan Gelinding

Pada bantalan gelinding ini terjadi gesekan antara bagian yang berputar dengan bagian yang

diam melalui elemen gelinding, sehingga gesekan yang terjadi menjadi lebih kecil.Berdasarkan

arah beban terhadap poros bantalan dibagi menjadi 3 macam yaitu:

1. Bantalan Radial

Pada bantalan ini arah beban adalah tegak lurus dengan sumbu poros.

2. Bantalan Aksial

Pada bantalan ini arah beban adalah sejajar dengan sumbu poros.

3. Bantalan Gelinding Khusus

Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus

4. Poros

Poros merupakan bagian yang berputar, dimana terpasang elemen pemindah gaya, seperti

roda gigi, bantalan dan lain-lain. Poros bisa menerima beban-beban tarikan, lenturan, tekan atau

puntiran yang bekerja sendiri-sendiri maupun gabungan satu dengan yang lainnya. Kata poros

mencakup beberapa variasi seperti shaft atau axle (as). Shaft merupakan poros yang berputar

dimana akan menerima beban puntir, lenturan atau puntiran yang bekerja sendiri maupun secara

gabungan. Sedangkan axle (as) merupakan poros yang diam atau berputar yang tidak menerima

beban punter.

Jenis poros yang lain adalah jenis poros transmisi. Poros ini akan mentransmisikan daya

meliputi kopling, roda gigi, puli, sabuk, atau sproket rantai dan lain-lain. Poros jenis ini

memperoleh beban puntir murni atau punter.

Untuk merencanakan suatu poros maka perlu memperhatikan hal-hal sebagai berikut:

1. Kekuatan Poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau gabungan antara puntir

dan lentur, juga ada poros yang mendapatkan beban tarik atau tekan. Oleh karena itu,

suatu poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban di atas.

2. Kekakuan Poros

Meskipun suatu poros mempunyai kekuatan cukup tetapi jika lenturan puntirnya

terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian atau getaran dan suara, karena itu

disamping kekuatan poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan

macam mesin yang akan dilayani poros tersebut.

3. Korosi

Baja tahan korosi dipilih untuk poros. Bila terjadi kontak fluida yang korosif

maka perlu diadakan perlindungan terhadap poros supaya tidak terjadi korosi yang dapat

menyebabkan kekuatan poros menjadi berkurang.

4. Bahan Poros

Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan

finishing, baja konstruksi mesin yang dihasilkan dari ingot yang di ”kill” (baja yang

dideoksidasikan dengan ferrosilikon dan dicor, kadar karbon terjamin). Meskipun

demikian, bahan ini kelurusannya agak kurang tetap dan dapat mengalami deformasi

karena tegangan yang kurang seimbang. Poros-poros untuk meneruskan putaran tinggi

dan beban berat umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang tahan

terhadap keausan.

Pertimbangan-pertimbangan yang digunakan untuk poros menggunakan persamaan

sebagai berikut:

1. Torsi

T= 60 × P2× π × n

dimana:

T = Torsi maksimum yang terjadi (kg.m).

P = Daya motor (W).

N = Kecepatan putaran poros (rpm).

2. Torsi Ekivalen

T e=√M 2+T 2

Diameter Poros

d=√ 16 ∙T e

π ∙ τ s

Keterangan :

Te = Torsi ekivalen (kg.m).

T = Torsi maksimum yang terjadi (kg.m).

M = Momen maksimum yang terjadi (kg.m).

t s = Tegangan geser maksimum yang terjadi (kg/cm2)

d = Diameter poros (cm).

3. Momen Ekivalen

M e=0.5 [M +√ M 2+T 2]

Diameter Poros

d= 3√ 32∙ M e

π ∙ τ b

Keterangan :

Me = Momen ekivalen (kg.m).

σb = Tegangan tarik maksimum yang terjadi (kg/cm2)

5. Statika

Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statika dari suatu beban terhadap gaya-

gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan tersebut. Dalam ilmu statika keberadaan

gaya-gaya yang mempengaruhi sistem menjadi suatu obyek tinjauan utama dan meliputi gaya

luar dan gaya dalam. Gaya luar adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar

sistem yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi.

Jenis bebannya dibagi menjadi:

1. Beban dinamis adalah beban sementara dan dapat dipindahkan pada

2. Beban statis adalah beban yang tetap dan tidak dapat dipindahkan pada

3. Beban terpusat adalah beban yang bekerja pada suatu titik.

4. Beban terbagi adalah beban yang terbagi merata sama pada setiap satuan luas.

5. Beban terbagi variasi adalah beban yang tidak sama besarnya tiap satuan luas.

6. Beban momen adalah hasil gaya dengan jarak antara gaya dengan titik yang

7. Beban torsi adalah beban akibat puntiran.

Gaya dalam dapat dibedakan menjadi :

1. Gaya normal (normal force) adalah gaya yang bekerja sejajar sumbu batang.

2. Gaya lintang/geser (shearing force) adalah gaya yeng bekerja tegak lurus

3. Momen lentur (bending momen).

Persamaan kesetimbangannya adalah:

- Σ F = 0 atau Σ Fx = 0

Σ Fy = 0 (tidak ada gaya resultan yang bekerja pada suatu benda)

- Σ M = 0 atau Σ Mx = 0

Σ My = 0 (tidak ada resultan momen yang bekerja pada suatu benda)

4. Reaksi adalah gaya lawan yang timbul akibat adanya beban. Reaksi sendiri terdiri dari:

1. Momen

Momen (M)= F x s

dimana:

M = momen (N.mm)

S = jarak (mm)

F = gaya (N)

2. Torsi

3. Gaya

Dalam ilmu statika, tumpuan dibagi atas:

1. Tumpuan Roll/Penghubung.

Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu, biasanya penumpu ini

disimbolkan dengan:

Sketsa Reaksi Tumpuan Roll

2. Tumpuan Sendi

Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah

Sketsa Reaksi Tumpuan Sendi

3. Tumpuan Jepit

Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah dan dapat menahan momen

Tumpuan Jepit

4. Free Body Diagram.

Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya gaya dalam yang

terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macam-macam diagram gaya dalam itu sendiri adalah

sebagai berikut:

1. Diagram gaya normal (NFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal

yang terjadi pada suatu konstruksi.

2. Diagram gaya geser (SFD), diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang

terjadi pada suatu konstruksi.

3. Diagram moment (BMD), diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur

yang terjadi pada suatu konstruksi

6. Proses Pengelasan

Dalam proses pengelasan rangka, jenis las yang digunakan adalah las listrik DC dengan

pertimbangan akan mendapatkan sambungan las yang kuat. Pada dasarnya instalasi pengelasan

busur logam terdiri dari bagian–bagian penting sebagai berikut:

1. Sumber daya, yang bisa berupa arus bolak balik (ac) atau arus searah (dc).

2. Kabel timbel las dan pemegang elektroda.

3. Kabel balik las (bukan timbel hubungan ke tanah) dan penjepit.

4. Hubungan ke tanah.

Fungsi lapisan elektroda dapat diringkaskan sebagai berikut :

1. Menyediakan suatu perisai yang melindungi gas sekeliling busur api dan

2. Membuat busur api stabil dan mudah dikontrol.

3. Mengisi kembali setiap kekurangan yang disebabkan oksidasi elemen–elemen tertentu

dari genangan las selama pengelasan dan menjamin las mempunyai sifat–sifat mekanis

yang memuaskan.

4. Menyediakan suatu terak pelindung yang juga menurunkan kecepatan pendinginan logam

las dan dengan demikian menurunkan kerapuhan akibat

5. Membantu mengontrol (bersama–sama dengan arus las) ukuran dan frekuensi

6. Memungkinkan dipergunakannya posisi yang berbeda.

Dalam las listrik, panas yang akan digunakan untuk mencairkan logam diperoleh dari busur

listrik yang timbul antara benda kerja yang dilas dan kawat logam yang disebut elektroda.

Elektroda ini terpasang pada pegangan atau holder las dan didekatkan pada benda kerja hingga

busur listrik terjadi. Karena busur listrik itu, maka timbul panas dengan temperatur maksimal

3450oC yang dapat mencairkan logam.

1. Sambungan Las

Ada beberapa jenis sambungan las, yaitu:

Butt Join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang

Lap Join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang yang

Edge Join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas berada pada bidang paparel, tetapi

sambungan las dilakukan pada ujungnya.

T-Join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain.

Corner Join

Yaitu dimana kedua benda kerja yang dilas tegak lurus satu sama lain.

2. Memilih Besarnya Arus

Besarnya arus listrik untuk pengelasan tergantung pada diameter elektroda dan jenis elektroda.

Tipe atau jenis elektroda tersebut misalnya: E 6010, huruf E tersebut singkatan dari elektroda, 60

menyatakan kekuatan tarik terendah setelah dilaskan adalah 60.000 kg/mm2. Angka 1

menyatakan pengelasan segala posisi dan angka 0 untuk pengelasan datar dan horisontal. Angka

keempat adalah menyatakan jenis selaput elektroda dan jenis arus.Besar arus listrik harus sesuai

dengan elektroda, bila arus listrik terlalu kecil, maka:

- Pengelasan sukar dilaksanakan.

- Busur listrik tidak stabil.

- Panas yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan benda

- Hasil pengelasan atau rigi-rigi las tidak rata dan penetrasi kurang dalam.

Apabila arus terlalu besar maka:

- Elektroda mencair terlalu cepat.

- Pengelasan atau rigi las menjadi lebih besar permukaannya dan penetrasi terlalu

dalam.

7. Proses Permesinan

Proses permesinan adalah waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan elemen-elemen

mesin, yang meliputi proses kerja mesin dan waktu pemasangan.

Pada umumnya mesin-mesin perkakas mempunyai bagian utama sebagai berikut:

Motor penggerak (sumber tenaga).

1. Kotak transmisi (roda-roda gigi pengatur putaran).

2. Pemegang benda kerja.

3. Pemegang pahat/alat potong.

Macam-macam gerak yang terdapat pada mesin perkakas.

1. Gerak utama (gerak pengirisan).

Adalah gerak yang menyebabkan mengirisnya alat pengiris pada benda kerja.

Gerak utama dapat dibagi :

1. Gerak utama berputar

Misalnya pada mesin bubut, mesin frais, dan mesin drill.

Mesin perkakas dengan gerak utama berputar biasanya mempunyai gerak pemakanan

yang kontinyu.

2. Gerak utama lurus

Misalnya pada mesin sekrap.

Mesin perkakas dengan gerak utama lurus biasanya mempunyai gerak pemakanan

yang periodik.

2. Gerak Pemakanan

Gerak yang memindahkan benda kerja atau alat iris tegak lurus pada gerak

3. Gerak Penyetelan

Menyetel atau mengatur tebal tipisnya pemakanan, mengatur dalamnya pahat masuk

dalam benda kerja.

Adapun macam-macam mesin perkakas yang digunakan antar lain:

Mesin Bubut

Prinsip kerja mesin mesin bubut adalah benda kerja yang berputar dan pahat yang

menyayat baik memanjang maupun melintang. Benda kerja yang dapat dikerjakan pada mesin

bubut adalah benda kerja yang silindris, sedangkan macam-macam pekerjaan yang dapat

dikerjakan dengan mesin ini adalah antara lain:

- pembubutan memanjang dan melintang

- pembubutan dalam atau memperbesar lubang

- membubut ulir luar dan dalam

Mesin bor digunakan untuk membuat lubang (driling) serta memperbesar ubang (boring) pada

benda kerja. Jenis mesin bor adalah sebagai berikut:

1. Mesin bor tembak

2. Mesin bor vertikal

3. Mesin bor horizontal

Mesin Bor

Pahat bor memiliki dua sisi potong, proses pemotongan dilakukan dengan cara berputar.

Putaran tersebut dapat disesuaikan atau diatur sesuai dengan bahan pahat bor dan bahan benda

kerja yang dibor. Gerakan pemakanan pahat bor terhadap benda kerja dilakukan dengan

menurunkan pahat hingga menyayat benda kerja.

8. Pemilihan Mur dan Baut

Mur dan baut merupakan pengikat yang sangat penting. Untuk mencegah kecelakaan,

atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur sebagai alat pengikat harus dilakukan secara

teliti dan direncanakan dengan matang di lapangan. Tegangan maksium pada baut dihitung

dengan persamaan di bawah ini.

σ maks= FA

¿ F

πd2

4

Bila tegangan yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser dan tarik bahan, maka penggunaan

mur-baut aman.

Baut berbentuk panjang bulat berulir, mempunyai fungsi antara lain:

Baut sebagai pengikat

Baut sebagai pengikat dan pemasang yang banyak digunakan ialah ulir profil segitiga

(dengan pengencangan searah putaran jarum jam). Baut pemasangan untuk bagian-bagian yang

berputar dibuat ulir berlawanan dengan arah putaran dari bagian yang berputar, sehingga tidak

akan terlepas pada saat

Sebagai pemindah tenaga

Contoh ulir sebagian pemindah tenaga adalah dongkrak ulir, transportir mesin bubut,

berbagai alat pengendali pada mesin-mesin. Batang ulir seperti ini disebut ulir tenaga (power

screw).

Tegangan geser maksimum pada baut

τmaks= F

πd c2 ×n

4

Dimana:

τmax = Tegangan geser maksimum (N/mm2)

F = Beban yang diterima (N)

dc = Diameter baut (mm)

r = Jari-jari baut (mm)

n = Jumlah baut

9. Reducer

Fungsi utama dari reducer adalah sebagai pereduksi putaran input dari motor listrik

menjadi putaran yang diinginkan. Sesuai dengan perbandingan reduceryang digunakan pada

mesin pemeras singkong ini, misalnya menggunakan reducer 1:20, artinya input reducer dari

putaran motor 20 rpm maka poros output reducer menjadi 1 rpm. Adapun bagian dari reducer

adalah roda gigi cacing berpasangan dengan roda gigi miring yang akan membentuk sudut 90.