PRAKTEK PERANCANGAN MESIN

MESIN PENGADUK OLAHAN LIMBAH ORGANIK

UNTUK MEMPERMUDAH PROSES PENGOLAHAN KOMPOS DI

PERKOTAAN

LAPORAN PERKULIAHAN

DISUSUN UNTUK MELENGKAPI NILAI TUGAS LAPORAN

DIPLOMA III POLITEKNIK

OLEH:

PRADIKTIO PUTRAYUDANTO

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

5A/17 - 1212010079

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

DEPOK

2014

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T. Yang Maha

Kuasa karena kita masih diberikan nikmat sehat dan umur panjang, serta shalawat

dan salam kepada junjungan kita Nabi Besar Muhammad S.A.W. yang telah

membawa kita dari masa jahiliah menuju masa yang penuh dengan ilmu

pengetahuan. Dengan Rahmat dan karunia-Nya maka penulis telah dapat

menyelesaikan laporan perkuliahan Praktek Perancangan Mesin di Jurusan

Teknik Mesin, Politeknik Negeri Jakarta, tentang Mesin Pengaduk Olahan

Limbah Organik Untuk Mempermudah Proses Pengolahan Kompos di

Perkotaan.

Dalam menyelesaikan laporan ini penulis telah berusaha sedapat mungkin

agar mendapat hasil yang baik, dengan menggunakan sumber literatur dan

pengetahuan yang penulis peroleh selama kuliah.

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada

Bapak Drs. Mochammad Sholeh, S.T., M.T, selaku dosen Mata Kuliah Praktek

Perancangan Mesin, dan tak lupa pula penulis ucapkan kepada kedua orang tua

yang telah memberikan dukungan baik secara moril maupun spiritual, dan kepada

teman teman seperjuangan yang turut membantu penulis dalam menyelesaikan

laporan ini.

Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan laporan ini masih banyak

kekurangan dan kesalahan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran

yang sifatnya membangun pada masa yang akan datang.

Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri maupun para

pembaca pada umumnya dalam mengembangkan ilmu pengetahuan dan

teknologi.

Depok, 5 Oktober 2014

Penulis

Pradiktio Putrayudanto

NIM. 1212010079

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................. i

DAFTAR TABEL .................................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. v

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... vi

BAB 1 PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3 Sasaran Pengguna ..................................................................................... 2

1.4 BatasanMasalah ........................................................................................ 2

1.5 Tujuan yang Hendak Dikehendaki ........................................................... 2

1.6 Gambar Alat yang Hendak Dibuat ........................................................... 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 4

2.1 Jenis Pembebanan ..................................................................................... 4

2.2 Sambungan ............................................................................................... 5

2.2.1 Baut dan Mur .................................................................................... 5

2.2.2 Pengelasan ......................................................................................... 5

2.3 Poros (Shaft) ............................................................................................. 7

2.4 Bantalan (Bearing) ................................................................................... 9

2.5 Sabuk (Belt) ............................................................................................ 10

2.6 Puli .......................................................................................................... 12

2.7 Motor AC ............................................................................................... 13

2.8 Speed Reducer/Roda Gigi Cacing .......................................................... 18

2.9 Ergonomi ................................................................................................ 22

2.10 Safety Factor ....................................................................................... 23

BAB 3 PELAKSANA KEGIATAN ..................................................................... 25

3.1 Alternatif Desain .................................................................................... 25

3.1.1 Penggerak ........................................................................................ 25

3.1.2 Pengaduk Olahan Sampah............................................................... 25

3.1.3 Sistem Pengaduk Olahan Sampah ................................................... 25

iii

3.2 Pemilihan Desain .................................................................................... 25

3.3 Sistem Transmisi Energi ........................................................................ 29

3.4 Penentuan Jenis Material yang Digunakan............................................. 32

3.4.1 Poros (Shaft) ................................................................................... 32

3.4.2 Rangka, Wadah, dan Propeler Blade (Chassis and Shell) .............. 35

BAB 4 PERANCANGAN .................................................................................... 38

4.1 Penentuan Spesifikasi Mesin .................................................................. 38

4.2 Analisa Komponen Mesin ...................................................................... 40

4.2.1 Analisa Motor dan Speed Reducer (Rodagigi Cacing) ................... 40

4.2.2 Analisa Sabuk-V (V-Belt) ............................................................... 42

4.2.3 Analisa Poros (Shaft) ...................................................................... 46

4.2.4 Analisa Puli ..................................................................................... 49

4.2.5 Analisa Rangka (Chassis) ............................................................... 50

BAB 5 BENTUK PERANCANGAN ................................................................... 52

5.1 Hasil Rancangan.......................................................................................... 52

5.2 Modifikasi ................................................................................................... 53

5.3 Perubahan .................................................................................................... 53

BAB 6 FABRIKASI ............................................................................................. 54

BAB 7 PERAKTIAN ............................................................................................ 59

BAB 8 KESIMPULAN ......................................................................................... 60

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 61

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... 62

GAMBAR SUSUNAN ......................................................................................... 67

GAMBAR KERJA ................................................................................................ 68

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Matriks penilaian alternatif desain penggerak ........................................ 26

Tabel 2 Matriks penilaian alternatif desain pengaduk olahan sampah ................ 26

Tabel 3 Matriks penilaian alternatif desain sistem pengaduk olahan sampah ..... 27

Tabel 4 Matriks penilaian alternatif desain letak pengeluaran olahan sampah .. 28

Tabel 5 Matriks penilaian alternatif desain sistem pengeluaran olahan sampah 28

Tabel 6 Dimensi standar sabuk V-belt sesuai daya yang ditransmisikan (sumber:

Gupta-Khurmi, 2005, 728) .................................................................................... 29

Tabel 7 Dimensi sabuk sesuai tipe (sumber: Gupta-Khurmi, 2005, 728) ............ 29

Tabel 8 Panjang sabuk sesuai tipe (sumber: Gupta-Khurmi, 2005, 728) ............ 30

Tabel 9 Faktor koreksi .......................................................................................... 32

Tabel 10 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin

untuk poros ............................................................................................................ 33

Tabel 11 Penggolongan Baja Secara Umum (Sumber: Sularso 1997, 4) ........... 34

Tabel 12 : Standar Baja (Sumber: Sularso 1997,5) .............................................. 34

Tabel 13 Alternatif material yang ada di pasaran ................................................ 36

Tabel 14 Spesifikasi desain mesin ......................................................................... 38

Tabel 15 Spesifikasi teknis .................................................................................... 38

Tabel 16 Safety factor untuk speed reducer (sumber: catalog speedreducer

Morse, 160) ....................................................................................................... 41

Tabel 17 Spesifikasi teknis motor AC yang akan digunakan ................................ 62

Tabel 18 Ukuran speed reducer berdasarkan nilai HP dan perbandingan gir .... 64

Tabel 19 Dimensi (inch) speed reducer ................................................................ 65

Tabel 20 Dimensi (inch) output shaft speed reducer ............................................ 65

Tabel 21 Standar ukuran puli ............................................................................... 66

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Rancangan awal alat ............................................................................. 3

Gambar 2 Tipe beban pada balok ........................................................................... 4

Gambar 3 Macam-macam jenis baut dan mur ....................................................... 5

Gambar 4 Sabuk atau sabuk-V ............................................................................. 10

Gambar 5 Puli ....................................................................................................... 12

Gambar 6 Rangkaian motor sinkron .................................................................... 14

Gambar 7 Komponen motor induksi ..................................................................... 15

Gambar 8 Grafik torsi-kecepatan motor induksi AC ............................................ 17

Gambar 9 Roda gigi cacing .................................................................................. 19

Gambar 10 Bentuk profil roda gigi cacing ........................................................... 20

Gambar 11 Cylindrical worm gear dengan pasaangan gigi gobloid ................... 20

Gambar 12 Globoid worm gear dipasangkan dengan rodagigi lurus .................. 21

Gambar 13 Globoid worm drive dipasangkan dengan rodagigi globoid ............. 21

Gambar 14 Rodagigi cacing kerucut dipasangkan dengan rodagigi kerucut

globoid yang dinamai dengan rodagigi spiroid .................................................... 21

Gambar 15 Penampang sabuk (sumber: Gupta-Khurmi, 2005, 728) ................... 30

Gambar 16 Gambar hasil rancangan final ........................................................... 52

Gambar 17 Fabrikasi body utama ........................................................................ 55

Gambar 18 Plat propeler blade ............................................................................ 57

Gambar 19 Fabrikasi rangka................................................................................ 58

Gambar 20 Dimensi ukuran motor AC ................................................................. 63

Gambar 21 Dimensi poros penggerak pada motor AC ........................................ 63

Gambar 22 Model speed reducer untuk mesin pengaduk olahan limbah organik 65

Gambar 23 Komponen mesin 1 ............................................................................. 68

Gambar 24 Komponen mesin 2 ............................................................................. 68

vi

DAFTAR LAMPIRAN

Data motor AC.......................................................................................................62

Data Speed reducer...............................................................................................64

Standar Puli-V........................................................................................................66

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sampah perkotaan adalah sisa kegiatan sehari-hari manusia yang

bersumber dari rumah tangga, komersial, industri, dan aktifitas lainnya. (Litbang

PU. 2012). Sampah perkotaan lebih didominasi dengan sampah domestik yang

bisa diolah terlebih dahulu (bio-degreadable) untuk dijadikan kompos karena

berasal dari bahan organik. Sampah domestik yang berasal dari masyarakat yang

tinggal di rumah permanen, mampu menghasilkan 2,25-2,50 L/orang/hari (Diktat

TL ITB, Enri Damanuri, 2008-2/10). Dengan bertambahnya jumlah penduduk di

perkotaan, maka akan berbanding lurus dengan volume sampah yang dihasilkan.

Volume sampah yang semakin bertambah di perkotaan memerlukan pengelolaan

yang lebih intensif guna mengurangi kemungkinan penumpukan sampah. Hal ini

berbanding terbalik dengan volume tempat penampungan sampah yang sudah

tidak lagi mampu menampung sampah domestik setiap harinya. Tempat

pembuangan sementara sampah (TPSS) atau tempat pembuangan akhir sampah

(TPAS) merupakan fasilitas publik yang didirikan sebagai tempat pembusukan

sampah yang bersifat organik maupun an-organik. Sampah yang menumpuk di

tempat penampungan dapat menyebabkan banyak kerugian yang bisa dirasakan

langsung oleh masyarakat sekitar, sebagai contoh: bau yang tidak sedap,

terciptanya sarang penyakit, tercemarnya sumber air dan unsur hara tanah, dll.

Melihat banyaknya kerugian yang ditimbulkan dari timbulan sampah

domestik di perkotaan, sudah sepatutnya masyarakat dan pemerintah bekerja-

sama dalam mengolah sampah domestik menjadi sesuatu yang punya manfaat,

salah satunya adalah kompos. Pengolahan kompos di daerah perkotaan si

Indonesia masih sangat minim, ini berbanding terbalik dengan produktifitas

sampah domestik yang besar. Melihat hal ini, tingkat penimbunan sampah tentu

akan semakin meningkat, ditambah dengan metode pengolahan yang masih

banyak menggunakan tenaga manusia. Untuk itu, diperlukan suatu mesin yang

dapat mengolah kompos secara praktis dan dalam jumlah yang cukup besar, agar

timbulan sampah di perkotaan dapat diatasi.

2

1.2 Perumusan Masalah

1. Apakah metode pengolahan sampah domestik saat ini sudah dilakukan

secara efektif dan efisien?

2. Apakah metode pengolahan sampah domestik saat ini dilakukan dengan

memperhatikan keselamatan orang yang mengolah?

3. Apakah metode pengolahan sampah domestik saat ini dapat diterapkan

untuk jumlah yang besar?

1.3 Sasaran Pengguna

Rancangan mesin diharapkan dapat diterima dan digunakan oleh beberapa

segmen pasar di perkotaan. Segmen pasar yang dimaksud, antara lain:

1. Unit Pengolahan Sampah (UPS).

2. Tempat Pembuangan Sampah Sementara (TPSS).

3. Kelompok masyarakat mandiri yang mempunyai perhatian dalam

mengolah sampah domestik.

1.4 BatasanMasalah

Masalah yang dibahas dibatasi hanya pada metode pengolahan kompos,

yaitu pada bagian pengadukan olahan sampah domestik yang masih banyak

menggunakan tenaga manusia. Harapannya pada proses pengadukan dapat

menggunakan mesin untuk didapat sistem pengolahan yang lebih praktis, juga

dapat meningkatkan kualitas mutu kompos

1.5 Tujuan yang Hendak Dikehendaki

Rancangan mesin yang dibuat, diharapkan dapat memenuhi beberapa

target sebagai solusi dari permasalahan. Tujuan yang hendak dikehendaki, antara

lain:

1. Keefektifan dalam mengolah sampah domestik sehingga tidak dibutuhkan

usaha yang besar.

2. Olahan sampah domestik dapat diproses dalam jumlah yang besar tanpa

menimbulkan kerugian yang dapat dirasakan langsung oleh lingkungan.

3. Kompos dapat diolah secara aman karena pengolah tidak menghirup gas

metan secara langsung.

4. Kualitas hasil olahan sampah domestik diharapkan dapat meningkat.

3

1.6 Gambar Alat yang Hendak Dibuat

Gambar 1 Rancangan awal alat

4

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Jenis Pembebanan

Balok (beam) adalah suatu batang struktural yang didesain untuk menahan

gaya-gaya yang bekerja dalam arah transversal terhadap sumbunya. Jadi,

berdasarkan pada arah bekerjanya beban yang diberikan, maka balok berbeda dari

batang yang mengalami tarik dan batang yang mengalami puntiran. Pada batang

yang mengalami tarik, maka bebannya diarahkan sepanjang sumbunya, dan pada

batang yang mengalami puntiran maka vektor momen putarannya mengarah

sepanjang sumbu batang. Sebaliknya, beban-beban pada sebuah balok diarahkan

tegak lurus terhadap sumbunya.

Gambar 2 Tipe beban pada balok

a. Beban Terpusat (Concentrated Loads)

Contoh: Gaya P1 dan P2

b. Beban Terdistribusi (Distributed Loads)

Contoh: Beban q

c. Beban Merata (Uniform Loads)

Contoh: Beban q pada gambar (a)

d. Beban yang Berubah Secara Linier (Linearly Varying Load

Contoh: Beban q pada gambar (b)

e. Kopel (Couple)

Contoh: Momen M1

5

2.2 Sambungan

2.2.1 Baut dan Mur

Baut atau sekrup adalah suatu batang atau tabung dengan alur heliks pada

permukaannya, sedangkan mur merupakan pelat logam dr bermacam bentuk,

biasanya segi enam atau segi empat, mempunyai lubang berulir sekrup untuk

menguatkan baut. Penggunaan utamanya adalah sebagai pengikat (fastener) untuk

menahan dua obyek bersama, dan sebagai pesawat sederhana untuk mengubah

torsi (torque) menjadi gaya linear. Baut dapat juga didefinisikan sebagai bidang

miring yang membungkus suatu batang. Sebagian besar baut dipererat dengan

memutarnya searah jarum jam, yang disebut ulir kanan. Baut dengan ulir kiri

digunakan pada kasus tertentu, misalnya saat baut akan menjadi pelaku torsi

berlawanan arah jarum jam. Pedal kiri dari sepeda memiliki ulir kiri.

Gambar 3 Macam-macam jenis baut dan mur

2.2.2 Pengelasan

Pengelasan (welding) adalah salah salah satu teknik penyambungan logam

dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau

tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam penambah dan menghasilkan

sambungan yang kontinyu.

Proses pengelasan berkaitan dengan lempengan baja yang dibuat dari

kristal besi dan karbon sesuai struktur mikronya, dengan bentuk dan arah tertentu.

Lalu sebagian dari lempengan logam tersebut dipanaskan hingga meleleh. Kalau

tepi lempengan logam itu disatukan, terbentuklah sambungan. Umumnya, pada

proses pengelasan juga ditambahkan dengan bahan penyambung seperti kawat

6

atau batang las. Kalau campuran tersebut sudah dingin, molekul kawat las yang

semula merupakan bagian lain kini menyatu. Proses pengelasan tidak sama

dengan menyolder di mana untuk menyolder bahan dasar tidak meleleh.

Sambungan terjadi dengan melelehkan logam lunak misalnya timah, yang

meresap ke pori-pori di permukaan bahan yang akan disambung. Setelah timah

solder dingin maka terjadilah sambungan. Perbedaan antara solder keras dan

lunak adalah pada suhu kerjanya di mana batas kedua proses tersebut ialah pada

suhu 450 derajat Celcius. Pada pengelasan, suhu yang digunakan jauh lebih tinggi,

antara 1500 hingga 1600 derajat Celcius. Terdapat berbagai jenis pengelasan yang

digunakan dalam proses penyatuan logam. Dalam beberapa literatur, terdapat

hingga 40 bahkan 200 metoda pengelasan. Berikut ini beberapa metode

pengelasan yang dikenal:

1) Las Karbit

Las Karbit adalah proses penyambungan logam dengan logam

(pengelasan) yang menggunakan gas karbit (gas aseteline=C2H2)

sebagai bahan bakar, prosesnya adalah membakar bahan bakar yang

telah dibakar gas dengan O2 sehingga menimbulkan nyala api

dengan suhu yang dapat mencairkan logam induk dan logam

pengisi.

2) Las Listrik

Pada Las listrik, panas yang diperoleh untuk proses pelelehan

diperoleh dari perbedaan tegangan antara ujung tangkai las dengan

benda yang akan di las. Kalau elektroda las cukup dekat dengan

benda yang akan dikerjakan itu, akan terjadi loncatan bunga api

permanen yang berasal dari arus listrik. Selama melakukan las

listrik, tetesan elektroda lempengan logam berdiameter tertentu,

berjatuhan menjadi kumpulan cairan logam.

3) Las Gesekan

Pada las gesekan, panas timbul sebagai akibat gesekan kedua bagian

logam yang akan disambung dengan berputar dalam kecepatan

tinggi . Panas hasil gesekan tersebut akan melelehkan logam, dan

7

kalau diberikan sedikit tekanan, maka akan terjadi sambungan.

Setelah logam mulai meleleh, koefisien gesekan akan turun dan

pertambahan panas akan berhenti, sehingga bahan tidak mungkin

kepanasan.

4) Las Termit

Las Termit adalah penyambungan/las antara dua batang rel melalui

suatu reaksi kimia dengan menggunakan termit (besioksida dengan

bubuk aluminium). Metode ini dilaksanakan dengan bahan yang

sederhana dan menghasilkan sambungan yang baik. Reaksinya

seperti berikut:

Fe2O3 + 2 Al 2 Fe + Al2O3 + 850 kJ

5) Las Eksplosi

Las eksplosi digunakan untuk memasang lapisan anti karat pada

logam biasa. Metodanya dapat digambarkan sebagai berikut.

Apabila dua lempengan A dan B akan di las. Kedua lempengan

ditumpuk, dan di luar A diletakkan selapis bahan peledak yang

disulut. Lempengan A akan ditekan keras pada B dan keuda

lempengan akan meleleh pada tempat kontak. Setelah beberapa

seratus detik gelombang kejut ledakan itu hilang, bahan akan

mendingin dan bagian A dan B sudah melekat.

2.3 Poros (Shaft)

Poros merupakan salah satu bagian yamg terpenting dari setiap mesin.

Hampir setiap mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan

utama dalam putaran itu dipegang oleh poros. ( Sularso, 2002).

Rumus untuk mengetahui kekuatan poros ;

( sularso, hal 12 )

Dimana :

= faktor koreksi karena puntiran dan tumbukan ringan

= faktor koreksi karena beban dan tumbukan ringan

= Momen puntir

= diameter poros

8

2.3.1 Macam-Macam Poros

Poros untuk meneruskan daya klasifikasi menurut perbedaanya adalah

sebagai

berikut:

a. Poros Transmisi

Poros macam ini mendapat beban puntirmurni atau puntir lentur. Daya

ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling roda gigi puli sabuk atau

sprocket rantai, dan lain-lain.

b. Spindel

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

dimana beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle, syarat yang

harus dipenuhiporos ini adalah deformasinyaharus kecil dan bentuk serta

ukuranya harus reliti

c. Gandar

Poros seperti ini dipasang diantara roda-roda kereta, dimana tidak

mendapatkan beban puntir, bahkan kadang-kadang tidak boleh berputar

disebut gandar. Gandar ini hanya mendapatkan beban lentur kecuali jika

digerakan oleh penggerak mula dimana akan mengalami beban puntir puli.

Menurut bentuknya, poros dapat digolongkan atas poros lurus umum,

poros engkol sebagai poros utama dari mesin torak dan lain-lain.

2.3.2 Hal-hal penting dalam perencanaan poros

a. Kekuatan poros

Sebuah poros harus direncanakan sehingga cukup kuat untuk menahan

beban puntir atau lentur atau gabungan antara puntir dan lentur, beban

tarik ataupun tekan.

b. Kekakuan poros

Kekakuan poros harus diperhatikan untuk menahan beban lenturan atau

defleksi puntiran yang terlalu besar yang akan mengakibatkan ketidak

telitian atau getaran dan suara.

9

c. Puntiran kritis

Bila puntiran mesin dinaikan maka pada suatu harga puntiran tertentu

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

kritis. Maka poros harus direncanakan sehingga putaran kerjanya lebih

rendah dari putaran kritisnya.

d. Korosi

Bahan-bahan korosi harus dipilih untuk propeller dan pompa bila terjadi

kontak dengan fluida yang korosif. Demikian pula untuk poros-poros

terancam korosi dan poros-poros mesin yang sering berhenti lama

e. Bahan poros

Dalam perencanaan poros harus diperhatikan bahan poros biasanya poros

untuk mesin terbuat dari tiga baja batang yang ditarik dan difinis, baja

karbon konstruksi mesin (disebut baja S-C). Baja yang dioksidasikan tahan

aus, umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit nikel,

milibden, baja krom, baja krom molibden dan lain-lain.

2.4 Bantalan (Bearing)

Bantalan adalah elemen mesin yang mampu menumpu poros berbeban,

sehingga gesekan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan

panjang usia pemakianya. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan

poros suatu mesin bekerja dengan baik. (Sularso, 2002)

2.4.1 Bantalan dapat diklasifikasikan berdasarkan :

1) Gesekan bantalan terhadap poros, macamnya :

a. Bantalan luncur

Bantalan ini terjadi gesekan luncur antara poros dan bantalan karena

permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan prantara

lapisan pelumas.

b. Bantalan gelinding

Pada bantalan ini terjadi gelinding antara bagian yang berputar dengan

yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru ). Rol atau rol

jarum dan rol bulat.

10

2) Arah beban terhadap poros

a. Bantalan radial

Arah beban yang 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 beban yang arahnya sejajar dan tegak

lurus sumbu poros.

2.5 Sabuk (Belt)

Jarak antara dua buah poros sering tidak memungkinkan memggunakan

sistem transmisi langsung dengan roda gigi, sehingga perencana memggunakan

sistem sabuk yang dililitkan sekeliling puli pada poros dibawah ini adalah gambar

sabuk yang digunakan ( Sularso, 2002 )

Gambar 4 Sabuk atau sabuk-V

Transmisi pada elemen mesin dapat digolongkan atas transmisi sabuk,

transmisi rantai, dan transmisi kabel atau tali, transmisi sabuk dapat digolongkan

menjadi tiga kelompok yaitu :

a. Sabuk rata

Sabuk ini dipasang pada puli silinder dan meneruskan momen antara dua

poros yang jaraknya dapat mencapai 1000 mm dengan perbandingan putaran 1:1

sampai 6:1.

11

b. Sabuk dengan penampang trapesium

Sabuk ini dipasang pada puli dengan alur dan meneruskan momen antara

dua poros yang jaraknya dapat mencapai 500 mm dengan perbandingan putaran

1:1 sampai 6:1. Sabuk dengan gigi yang digerakan dengan spoket pada jarak pusat

sampai mencapai 200 mm dan meneruskan putaran secara tepat dengan

perbandingan 1:1 sampai 6:1.

Sebagian besar transmisi sabuk menggunakan sabuk-V dibuat dari karet

dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan teteron atau semacamnya di

pergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar , sabuk-V

dilitkan pada keliling alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang melilit

pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan

bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah besar karena pengaruh baji,

yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif

rendah, hal ini merupakan keunggulan sabuk V dibanding dengsn sabuk rata.

Untuk mengetahui panjang sabuk yang digunakan kita dapat memakai rumus:

( sularso, hal 170 )

Dimana:

L = Panjang sabuk (mm)

C = Jarak antara sumbu poros (mm)

D1= Diameter puli motor

D2= Diameter puli penggerak

Keistimewaan transmisi sabuk-V / ( V- belt ) :

1) Tidak ada sambungan dan permukaan geser lebih luas sehingga daya

motor yang dipindahkan relatif rendah

2) Pemeliharaan lebih mudah

3) Tidak menimbulkan suara yang bising harga relatif lebih murah

12

2.6 Puli

Puli digunakan untuk memindahkan daya dari satu poros ke poros yang

lain dengan alat bantu sabuk. Karena perbandingan kecepatan dan diameter

berbanding terbalik, maka pemilihan puli harus dilakukan dengan teliti agar

mendapatkan perbandingan kecepatan yang diinginkan. Diameter luar digunakan

untuk alur sabuk dan diameter sabuk dalam untuk penampang poros. Dibawah ini

adalah gambar puli yang digunakan. (sularso, 2002 )

Gambar 5 Puli

2.6.1 Bahan Puli

Pada umumnya bahan yang dipergunakan untuk puli adalah :

a) Besi tuang

b) Besi baja

c) Baja press

d) Aluminium

e) Kayu

Untuk puli dengan bahan besi mempunyai faktor gesekan dan karaktristik

pengausan yang baik. Puli yang terbuat dari baja press mempunyai faktor gesekan

yang kurang baik dan lebih mudah aus dibanding dari bahan besi tuang.

13

2.6.1 Bentuk dan Tipe Puli

Puli yang dapat digunakan untuk sabuk penggerak dapat dibagi dalam

beberapa macam tipe yaitu :

a) Puli data

Puli kebanyakan terbuat dari besi tuang, ada juga yang terbuat dari baja dan

bentuk yang bervariasi.

b) Puli mahkota

Puli ini lebih efektif dari puli datar karena sabuknya sedikit menyudut sehinggaa

untuk selip relatif keci.

2.6.2 Hubungan Puli Dengan Sabuk.

Hubungan puli dengan sabuk, puli berfungsi sebagai alat bantu dari sabuk

dalam memutar poros penggerak ke poros penggerak lain, dimana sabuk membelit

pada puli. Untuk puli yang mempunyai alur V maka sabuk yang dipakai harus

mempunyai bentuk V, juga untuk bentuk trapesium.

2.6.3 Pemakaian Puli

Pada umumnya puli dipakai untuk menggerakan poros yang satu dengan

poros yang lain dengan bantu sabuk transmisi daya,. Disamping itu pulijuga

digunakan untuk meneruskan momen secara efektif dengan jarak maksimal.

Untuk menentukan diameter puli yang akan digunakan harus diketahui putaran

yang diinginkan.

2.7 Motor AC

Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan

arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua

buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor" seperti ditunjukkan daalam Gambar

7. Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik

berputar untuk memutar as motor. Keuntungan utama motor DC terhadap motor

AC adalah bahwa kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi

kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel

untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor

induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya

dan lebih mudah perawatannya. Motor induksi AC cukup murah (harganya

14

setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio

daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).

2.7.1 Motor sinkron

Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim

frekwensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan

daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron

cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara,

perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkron mampu untuk

memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang

menggunakan banyak listrik.

Gambar 6 Rangkaian motor sinkron

Komponen utama motor sinkron adalah (Gambar 7):

Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah

bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan

perputaran medan magnet. Hal ini memungkinkan sebab medan magnit

rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC-

excited, yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan

dengan medan magnet lainnya.

Stator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding

dengan frekwensi yang dipasok.

15

Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan

berikut (Parekh, 2003):

Dimana:

f = frekwensi dari pasokan frekwensi

P= jumlah kutub

2.7.2 Motor induksi

Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai

peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah

dan mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC.

a) Komponen

Gambar 7 Komponen motor induksi

Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama:

Rotor motor induksi menggunakan dua jenis rotor:

Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatka

dalam petak-petak slots paralel. Batang-batang tersebut diberi hubungan

pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek.

Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan

16

terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase digulungi

kawat pada bagian dalamnya dan ujung yang lainnya dihubungkan ke

cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan sikat yang menempel

padanya.

Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa

gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang

tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat

b) Klasifikasi motor induksi

Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Parekh,

2003):

Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator,

beroperasi dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang

tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh

ini motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam

peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering

pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.

Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh

pasokan tiga fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan

daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor

(walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri.

Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini,

sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan listrik , dan

grinder. Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.

c) Kecepatan motor induksi

Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan

menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan

sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang

berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar.

Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada

kecepatan sinkron namun pada kecepatan dasar yang lebih rendah. Terjadinya

perbedaan antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya slip/geseran yang

17

meningkat dengan meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi.

Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor

tersebut dinamakan motor cincin geser/ slip ring motor.

Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/geseran

(Parekh,2003):

Dimana:

Ns = kecepatan sinkron dalam RPM

Nb = kecepatan dasar dalam RPM

d. Hubungan antara beban, kecepatan dan torque

Gambar 8 Grafik torsi-kecepatan motor induksi AC

Gambar menunjukan grafik torque-kecepatan motor induksi AC tiga fase

dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor (Parekh, 2003):

Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torque

yang rendah (pull-up torque).

Mencapai 80% kecepatan penuh, torque berada pada tingkat tertinggi

(pull-out torque) dan arus mulai turun.

18

Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun

ke nol.

2.8 Speed Reducer/Roda Gigi Cacing

Rodagigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang

tepat. Rodagigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya

dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Rodagigi sering

digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan

lebih kompak daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu

rodagigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat

transmisi lainnya, yaitu :

Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang

besar.

Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.

Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat

kecil.

Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan

dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar.

Rodagigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua

poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan

sudutnya dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-putus.

Roda gigi cacing di gunakan untuk posisi sumbu bersilangan dan

mentransmisikan putaran selalu berupa reduksi. Pada sepasang roda gigi cacing

terdiri dari batang cacing yang selalu sebagai penggerak dan Roda gigi cacing

sebagai pengikut. Bahan batang cacing umumnya lebih kuat dari pada roda

cacingnya, selain itu batang cacing umumnya di buat berupa kontruksi

terpadu,dimana bentuk alur cacingnya berupa spiral. Ciri-ciri roda gigi cacing

adalah:

Kedua sumbu saling bersilang dengan jarak sebesar a, biasanya sudut yang

dibentuk kedua sumbu sebesar 90.

Kerjanya halus dan hampir tanpa bunyi.

19

Umumnya arah transmisi tidak dapat dibalik untuk menaikkan putaran dari

roda cacing ke cacing (mengunci sendiri).

Perbandingan reduksi bisa dibuat sampai 1 : 150.

Kapasitas beban yang besar dimungkinkan karena kontak beberapa gigi.

Rodagigi cacing efisiensinya sangat rendah, terutama jika sudut kisarnya

kecil.

Batasan pemakaian rodagigi cacing adalah:

Kecepatan rodagigi cacing maksimum 40.000 rpm

Kecepatan keliling rodagigi cacing maksimum 69 m/s

Torsi rodagigi maksimum 70.000 m kgf

Gaya keliling rodagigi maksimum 80.000 kgf

Diameter rodagigi maksimum 2 m

Daya maksimum1.400 Hp

Peningkatan pemakaian rodagigi cacing seperti gambar 2.15, dibatasi pada

nilai i antara 1 sampai dengan 5, karena dengan ini bisa digunakan untuk

mentransmisikan daya yang besar dengan efisiensi yang tinggi dan selanjutnya

hubungan seri dengan salah satu tingkat rodagigi lurus sebelum atau sesudahnya

untuk dapat mendapat reduksi yang lebih besar dengan efisiensi yang lebih baik.

Gambar 9 Roda gigi cacing

Pemakaian dari rodagigi cacing meliputi: gigi reduksi untuk semua tipe

transmisi sampai daya 1.400 Hp, diantaranya pada lift, motor derek, untuk mesin

tekstil, rangkaian kemudi kapal, mesin bor vertikal, mesin freis dan juga untuk

berbagai sistim kemudi kendaraan.

20

2.8.1 Bentuk Profil Rodagigi Cacing

Adapun bentuk profil dari rodagigi cacing ditunjukkan seperti pada gambar

berikut:

Gambar 10 Bentuk profil roda gigi cacing

a) N-worm atau A-worm

Gigi cacing yang punya profil trapozoidal dalam bagian normal dan bagian

aksial, diproduksi dengan menggunakan mesin bubut dengan pahat yang

berbentuk trapesium, serta tanpa proses penggerindaan.

b) E-worm

Gigi cacing yang menunjukkan involut pada gigi miring dengan antara

87sampai dengan 45o .

c) K-worm

Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat mempunyai bentuk

trapezoidal, menunjukkan dua kerucut.

d) H-worm

Gigi cacing yang dipakai untuk perkakas pahat yang berbentuk cembung

Tipe-tipe dari penggerak rodagigi cacing antara lain :

a. Cylindrical worm gear dengan pasangan gigi globoid

Gambar 11 Cylindrical worm gear dengan pasaangan gigi gobloid

21

b. Globoid worm gear dipasangkan dengan rodagigi lurus

Gambar 12 Globoid worm gear dipasangkan dengan rodagigi lurus

c. Globoid worm drive dipasangkan dengan rodagigi globoid

Gambar 13 Globoid worm drive dipasangkan dengan rodagigi globoid

d. Rodagigi cacing kerucut dipasangkan dengan rodagigi kerucut

globoid yang dinamai dengan rodagigi spiroid

Gambar 14 Rodagigi cacing kerucut dipasangkan dengan rodagigi kerucut

globoid yang dinamai dengan rodagigi spiroid

2.8.2 Perbandingan Putaran dan Perbandingan Rodagigi

Jika putaran rodagigi yang berpasangan dinyatakan dengan n(rpm) pada

poros penggerak dan n (rpm) pada poros yang digerakkan, diameter lingkaran

jarak bagi d1 (mm) dan d (mm) dan jumlah gigi z1 dan z, maka perbandingan

putaran u adalah :

22

Harga i adalah perbandingan antara jumlah gigi pada rodagigi dan pinion,

dikenal juga sebagai perbandingan transmisi atau perbandingan rodagigi.

Perbandingan ini dapat sebesar 4 sampai 5 dalam hal rodagigi lurus standar, dan

dapat diperbesar sampai 7 dengan perubahan kepala. Pada rodagigi miring ganda

dapat sampai 10.

Jarak sumbu poros aluminium (mm) dan diameter lingkaran jarak bagi d dan

d (mm) dapat dinyatakan sebagai berikut :

2.9 Ergonomi

Ergonomika atau (kurang tepat) ergonomi adalah ilmu yang mempelajari

interaksi antara manusia dengan elemen-elemen lain dalam suatu sistem, serta

profesi yang mempraktekkan teori, prinsip, data, dan metode dalam perancangan

untuk mengoptimalkan sistem agar sesuai dengan kebutuhan, kelemahan, dan

keterampilan manusia.

Ergonomi berasal dari dua kata bahasa Yunani: ergon dan nomos: ergon

berarti kerja, dan nomos berarti aturan, kaidah, atau prinsip. Ergonomi berkenaan

pula dengan optimasi, efisiensi, kesehatan, keselamatan, dan kenyamanan

manusia di tempat kerja. Informasi hasil penelitian ergonomisdapat dikelompokan

menjadi lima bidang penelitian yakni: Anthropometri, Biomekanika, Fisiologi,

Penginderaan, dan Lingkungan Fisik Kerja.

23

Ergonomi adalah suatu cabang keilmuan yang sistematis untuk

memanfaatkan informasi-informasi mengenai sifat, kemampuan, dan keterbatasan

manusia untuk merancang suatu sistem kerja sehingga orang dapat hidup dan

bekerja pada sistem tersebut dengan baik, yaitu mencapai tujuan yang diinginkan

melalui pekerjaan itu dengan efektif, efisien, aman, dan nyaman. Ergonomi antara

lain memeriksa kemampuan fisik para pekerja, lingkungan tempat kerja, dan tugas

yang dilengkapi dan mengaplikasikan informasi ini dengan desain model alat,

perlengkapan, metode-metode kerja yang dibutuhkan tugas menyeluruh dengan

aman. Masing-masing pekerja mempunyai tanggung jawab sendiri untuk

mengetahui tentang fokus keselamatan lingkungan kerja untuk diri mereka sendiri

dan atasan mereka.

Pengelompokan bidang kajian ergonomi secara lengkap mencakup seluruh

perilaku masnusia dalam bekerja terbagi ke dalam beberapa kelompok:

a. Antropometri

b. Faal Kerja

c. Biomekanika

d. Penginderaan

e. Psikologi Kerja

2.10 Safety Factor

Faktor Keamanan (Safety factor) adalah faktor yang digunakan untuk

mngevaluasi agar perencanaan elemen mesin terjamin keamanannya dengan

dimensi yang minimum

A. Faktor Keamanan/ Safety Factor (sf) berdasarkan tegangan luluh

disebutkan dalam daftar sebagai berikut: (sumber: Joseph P Vidosic

Machine Design Projects)

SF = 1,25 1,5 : kondisi terkontrol dan tegangan yang bekerja dapat

ditentukan dengan pasti.

SF = 1,5 2,0 : bahan yang sudah diketahui, kondisi lingkungan beban

dan tegangan yang tetap dan dapat ditentukan dengan mudah.

SF = 2,0 2,5 : bahan yang beroperasi secara rata-rata dengan batasan

beban yang diketahui.

24

SF = 2,5 3,0 : bahan yang diketahui tanpa mengalami tes. Pada kondisi

beban dan tegangan rata-rata.

SF = 3,0 4,5 : bahan yang sudah diketahui. Kondisi beban, tegangan dan

lingkungan yang tidak pasti.

Beban berulang : Nomor 1 s/d 5

Beban kejut : Nomor 3 5

Bahan Getas : Nomor 2 5 dikalikan dengan 2

B. Faktor Keamanan/ Safety Factor berdasarkan jenis beban disebutkan

dalam daftar sebagai berikut: (sumber: Dobrovolsky Machine

element)

Beban Statis : 1,25 2

Beban Dinamis : 2 3

Beban Kejut : 3 5

25

BAB 3

PELAKSANA KEGIATAN

3.1 Alternatif Desain

3.1.1 Penggerak

a) Motor AC

b) Manual/ Tenaga Manusia

3.1.2 Pengaduk Olahan Sampah

a) Propeler blade

b) Wadah/storage

3.1.3 Sistem Pengaduk Olahan Sampah

a) Menggunakan propeler blade ulir tunggal

b) Menggunakan propeler blade ulir kanan dan kiri

c) Menggunakan propeler blade bukan ulir

d) wadah yang berputar

3.1.4 Letak Pengeluaran Olahan Sampah

a) Berada di bawah wadah

b) Berada di sudut tertentu pada wadah

3.1.5 Sistem Pengeluaran Olahan Sampah

a) Penarikan manual tutup-buka tempat pengeluaran sampah

b) Penggunaan tuas untuk tutup-buka tempat pengeluaran sampah

3.2 Pemilihan Desain

Proses pemilihan desain mengacu pada tabel matriks nilai yang dibuat

berdasarkan alternatif desain. Nilai pada alternatif desain yang dibuat mewakili

poin yang dianggap dapat memberikan nilai pada rancangan. Nilai matriks

mengacu pada simbol + (1), 0 (0), - (-1). Berikut tabel matriks nilai pemilihan

desain:

26

A. Penggerak

Parameter Motor AC Manual/ Tenaga

Manusia

Efektifitas kerja + -

Tingkat kesulitan fabrikasi dan

perakitan dengan mesin + 0

Biaya pengadaan - 0

TOTAL 1 -1

Tabel 1 Matriks penilaian alternatif desain penggerak

Pada tabel pemilihan desain dengan alternatif desain penggerak, terlihat

yang memberikan poin lebih adalah motor AC. Penggunaan motor AC akan lebih

efektif dibandingkan dengan penggerak manual, karena tidak membutuhkan

banyak usaha manusia dan dapat bekerja lama, apabila daya penggerak

menggunakan usaha manusia akan terpaku pada SDM yang sanggup bekerja.

Fabrikasi untuk penggunaan motor AC lebih mudah dibandingkan dengan manual

karena hanya membutuhkan media perpindahan energi puli dan sbuk, sedangkan

apabila menggunakan usaha manusia perlu membuat rancangan sistem roda gigi

yang dihubungkan dengan rantai agar beban yang perlu dikeluarkan tidak terlalu

besar.

B. Pengaduk Olahan Sampah

Parameter Propeler Blade Wadah/Storage

Efektifitas proses pengadukan + -

Tingkat kesulitan fabrikasi dan

perakitan dengan mesin

0 0

Ketahanan Alat 0 0

Kemudahan putaran alat + -

TOTAL 2 -2

Tabel 2 Matriks penilaian alternatif desain pengaduk olahan sampah

Pada tabel pilihan desain dengan alternatif desain pengaduk olahan

sampah, terlihat yang memberikan poin lebih adalah penggunaan propeler blade.

27

Penggunaan propeler blade lebih efektif dalam sistem pengaduk olahan sampah

karena dapat menjangkau bagian sampah yang berada di bawah untuk bergerak ke

atas, dibandingkan dengan penggunaan wadah sebagai pengaduk olahan sampah.

Putaran alat pun dinilai lebih efektif menggunakan propeler karena wadah tidak

ikut berputar, sehingga momen puntir yang terjadi akan lebih kecil.

C. Sistem Pengaduk Olahan Sampah

Parameter

Propeler

Blade Ulir

Tunggal

Propeler

Blade Ulir

Kanan dan

Kiri

Propeler

Blade

Bukan Ulir

Wadah

yang

Berputar

Efektifitas Kerja 0 + 0 -

Tingkat kesulitan

fabrikasi dan perakitan

dengan mesin

0 0 0 0

Biaya pengadaan 0 0 0 -

TOTAL 1 2 1 -3

Tabel 3 Matriks penilaian alternatif desain sistem pengaduk olahan sampah

Pada tabel pilihan desain dengan alternatif desain sistem penggerak olahan

sampah, terlihat yang memberikan poin lebih adalah penggunaan propeler blade

jenis ulir kanan dan kiri. Penggunaan propeler blade jenis ulir kanan dan kiri lebih

efektif dalam sistem pengaduk olahan sampah karena sampah dapat tercampur

secara keseluruhan sehingga kualitas pengadukan lebih baik. Olahan sampah yang

berada di kiri ataupun kanan dapat tercampur secara merata menggunakan

propeler blade jenis ulir kiri dan kanan.

D. Letak Pengeluaran Olahan Sampah

Parameter Berada Persis di

Bawah Wadah

Berada di Sudut

Tertentu Pada

Wadah

Efisien + 0

Kemudahan dalam pembukaan jalur 0 +

28

pengeluaran sampah

Kemudahan olahan sampah keluar

dari mesin secara alami

+ 0

Kemudahan desain dan proses

perakitan mesin secara keseluruhan

0 0

TOTAL 2 1

Tabel 4 Matriks penilaian alternatif desain letak pengeluaran olahan sampah

Pada tabel pilihan desain dengan alternatif desain letak pengeluaran olahan

sampah, terlihat yang memberikan poin lebih adalah tempat pengeluaran sampah

terletak pada persis di bawah wadah pengadukan olahan sampah. Hal itu

disebabkan karena pengeluaran sampah memanfaatkan gaya gravitasi sehingga

olahan sampah akan lebih efektif untuk dikeluarkan.

E. Sistem Pengeluaran Olahan Sampah

Parameter

Penarikan Manual

Tempat Tutup

Buka

Penggunaan Tuas

Untuk Tempat Tutup-

Buka

Keefektifan 0 +

Tingkat kesulitan perakitan

dengan mesin

+ -

Biaya pembuatan 0 -

TOTAL 1 -1

Tabel 5 Matriks penilaian alternatif desain sistem pengeluaran olahan sampah

Pada tabel pilihan desain dengan alternatif desain sistem pengeluaran

olahan sampah, terlihat yang memberikan poin lebih adalah penarikan secara

manual untuk tutup-buka jalur pengeluaran sampah. Hal itu ini didasari karena

volume sampah maksimum yang dapat tertampung tidak terlalu besar. Sistem

manual juga mempunyai nilai lebih pada proses pembuatan karena tidak

menggunakan banyak komponen. Sistem manual dapat dibantu dengan bantuan

roller untuk mempermudah proses pembukaan.

29

3.3 Sistem Transmisi Energi

Dalam perencanaan mesin pengaduk olahan sampah organik

menggunakan daya penggerak motor AC. Motor AC tidak diletakan jauh dengan

poros (shaft) sehingga akan lebih efektif menggunakan sistem transmisi energi

berupa sabuk dan puli (belt and pulley). Dalam penggunaannya, sabuk yang

digunakan untuk mentransmisikan energi menggunakan jenis sabuk V-Belt.

Dalam perencanaan sabuk V-belt, perlu diketahui beberapa spesifikasi

mesin sehingga sabuk bisa menyesuaikan ukuran yang diperlukan. Berikut tabel

mengenai ukuran standar yang digunakan sesuai daya yang ditransmisikan.

Tabel 6 Dimensi standar sabuk V-belt sesuai daya yang ditransmisikan (sumber:

Gupta-Khurmi, 2005, 728)

Tabel 7 Dimensi sabuk sesuai tipe (sumber: Gupta-Khurmi, 2005, 728)

30

Tabel 8 Panjang sabuk sesuai tipe (sumber: Gupta-Khurmi, 2005, 728)

Gambar 15 Penampang sabuk (sumber: Gupta-Khurmi, 2005, 728)

Setelah mengatahui daya yang akan ditransmisikan dan memilih tipe

sabuk yang akan digunakan, maka selanjutnya menghitung daya rencana dengan

mengalikan daya yang akan diteruskan dengan faktor koreksi sabuk. Faktor

koreksi dipilih sesuai jam kerja mesin dan juga variasi beban yang diterima.

Berikut tabel faktor koreksi untuk sabuk V-belt:

31

Mesin yang

digerakan Penggerak

Momen puntir puncak

200%

Momen puntir puncak

>200%

Motor arus bolak-balik

(momen normal, sangkar

bajing, sinkron), motor arus

searah lilitan shunt)

Motor arus bolak-balik

(momen tinggi, fasa

tunggal, lilitan seri), motor

arus searah lilitan kompon,

lilitan seri), mesin torak,

kopling tak tetap

Jumlah jam kerja tiap hari Jumlah jam kerja tiap hari

3-5

jam

8-10

jam

16-24

jam

3-5

jam

8-10

jam

16-24

jam

Var

iasi

beb

an s

angat

kec

il

pengaduk zat

cair, kipas

angin, blower

(sampai

7,5kW),

pompa

sentrifugal,

konveyor

tugas ringan

1 1,1 1,2 1,2 1,3 1,4

Var

iasi

beb

an k

ecil

Konveyor

sabuk (pasir,

Batu bara),

pengaduk,

kipas angin

(lebih dari

7,5kW),

mesin torak,

1,2 1,3 1,4 1,4 1,5 0,16

32

peluncur,

mesin

perkakas,

mesin

percetakan.

Var

iasi

beb

an s

edan

g

Konveyor

(ember,

sekrup),

pompa torak,

kompresor,

mesin giling-

palu,

pengocok,

roots-blower,

mesin tekstil,

mesin kayu.

1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8

Var

iasi

beb

an s

angat

kec

il penghancur,

gilingan bola

atau batang,

pengangkat,

mesin pabrik

karet (rol,

kalender).

1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2

Tabel 9 Faktor koreksi

3.4 Penentuan Jenis Material yang Digunakan

3.4.1 Poros (Shaft)

A. Syarat material poros:

1) Poros berfungsi sebagai Poros Transmisi (Puntir dan Lentur).

2) Mempunyai tegangan tarik (tensile strength) yang cukup besar untuk

menahan beban sampah, beban drum, dan beban alat yang ada diatasnya.

33

3) Poros harus mempunyai nilai kelenturan yang cukup namun tidak

menimbulkan defleksi yang cukup besar.

4) Poros harus tahan korosi.

5) Poros menggunakan material baja karbon karena memiliki tingkat

kelenturan dan kekakuan yang cukup memadai, mudah dilakukan

permesinan, mudah dilakukan perlakuan panas jika ingin menaikan sifat

material, dan lebih murah dibandingkan dengan baja paduan maupun

material lainnya.

B. Material yang direkomendasikan:

Berikut merupakan tabel material baja karbon yang direkomendasikan

untuk mesin pengaduk olahan sampah berdasarkan kandungan karbon dan

kekuatan tarik maksimum (UTS):

Standar dan Macam Lambang Perlakuan

Panas

Kekuatan

Tarik

(kg/mm2)

Keterangan

Baja Karbon

Konstruksi Mesin

(JIS G 4501)

S30C Penormalan 48

S35C " 52

S40C " 55

S45C " 58

S50C " 62

S55C " 66

Batang Baja yang

Difinis Dingin

S35C-D - 53 Pengerjaan

dingin: bubut,

gerinda, atau

gabungan

antara hal-hal

tersebut.

S45C-D - 60

S35C-D - 72

Tabel 9:

Tabel 10 Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin

untuk poros

34

Golongan Kadar C (%)

Baja Lunak -0,15%

Baja Liat 0,2 0,3%

Baja Agak Keras 0,3 0,5%

Baja Keras 0,5 0,8%

Baja Sangat Keras 0,8 1,2%

Tabel 11 Penggolongan Baja Secara Umum (Sumber: Sularso 1997, 4)

C. Material yang ada di pasaran:

Berikut merupakan tabel material baja karbon yang tersedia di pasaran

untuk mesin pengaduk olahan sampah:

Nama Lambang Standar Amerika (AISI), Inggris (BS), dan

Jerman (DIN)

Baja Karbon

Konstruksi Mesin

(JIS G 4501)

S25C AISI 1052, BS060 A 25

S30C AISI 1030, BS060 A 30

S35C AISI 1035, BS060A35, DIN C35

S40C AISI 1040, BS060 A 40

S45C AISI 1045, BS060 A 45, DIN C45, CK 45

S50C AISI 1050, BS060 A 50, DIN St 50.11

S55C AISI 1055, BS060 A 55

Tabel 12 : Standar Baja (Sumber: Sularso 1997,5)

D. Pemlihan material poros:

Material yang dipilih untuk poros transmisi pada mesin pengaduk olahan

sampah adalah material Baja Karbon S45C (AISI 1045, BS060 A 45, DIN C45,

CK 45). Pemilihan material ini didasari ata sifat material yang tidak terlalu lunak

namun mempunyai nilai kekakuan yang cukup baik sehingga tidak menimbulkan

defleksi yang besar. Baja karbon S45C juga dipilih karena mudah untuk dilakukan

perlakuan panas (heat treatment) sehingga sifat material dapat menyesuaikan

dengan keadaan yang diinginkan.

35

3.4.2 Rangka, Wadah, dan Propeler Blade (Chassis and Shell)

A. Syarat Material:

a. Rangka:

Mempunyai tensile stress yang kuat untuk menahan beban.

Keras, tidak mudah terdeformasi oleh beban.

Material tersedia dalam bentuk billet profil.

Tahan korosi.

b. Wadah:

Mempunyai tensile dan shear stress yang kuat untuk

menahan beban.

Tidak mudah terdeformasi oleh beban.

Mempunyai mampu mesin yang baik dalam keadaan dingin

(cold-formability).

Mempunyai mampu las yang baik (weldability).

Material tersedia dalam bentuk pelat.

Tahan korosi.

c. Propeler Blade:

Mempunyai tensile dan shear stress yang kuat untuk

menahan beban.

Tidak mudah terdeformasi oleh beban.

Mempunyai mampu mesin yang baik dalam keadaan dingin

(cold-formability).

Mempunyai mampu las yang baik (weldability).

Material tersedia dalam bentuk pelat.

Tahan korosi.

36

B. Material yang Direkomendasikan

Berikut merupakan material yang direkomendasikan yang dapat diterapkan pada

parts yang telah disebutkan:

a. Rangka:

Steel/Alloy Steel (

)

Cast Iron (

)

b. Wadah:

Steel/Alloy Steel (

)

Cast Iron (

)

c. Propeler Blade:

Steel/Alloy Steel (

)

Cast Iron (

)

Aluminium (

)

C. Material yang ada di pasaran:

Berikut merupakan tabel material-material yang tersedia di pasaran untuk parts-

parts yang telah disebutkan di atas:

No. Jenis Material Nama Material Fungsi

1. Steel/Alloy Steel a. 40C8

b. 10C4

c. ST 41

a. crankshaft, shaft, connecting

rods.

b. hoods, automobile body.

c. rangka pagar

2. Cast Iron a. FG 260

b. FG 300

FG xxx = Gray cast iron

For: pipes, automotive cylinder

blocks,

3. Aluminium a. Duralumin

b. Magnalium

c. Y-alloy

a. connecting rods, bars, rivets.

b. aircraft and automobile

components.

c. cast purposes.

Tabel 13 Alternatif material yang ada di pasaran

37

D. Pemilihan material:

a. Rangka

Pemilihan material untuk parts rangka adalah, steel ST41.

Pemilihan material ST41 dengan jenis baja hollow mengingat

fungsinya sebagai rangka atau penahan beban mesin dan mudah

untuk dilakukan proses permesinan. Kemampuan pengelasan untuk

baja ST41 juga cukup baik dan mudah karena dapat dilakukan

pengelasan menggunakan las busur listrik atau solid metal arc

weding (SMAW).

b. Wadah

Pemilihan material untuk parts rangka adalah, carbon steel 40C8.

Dipilih material carbon steel karena material ini mudah dilakukan

permesinan secara dingin (cold-formability) dan juga pengelasan

(weldability). Untuk material carbon steel 40C8 terdiri dari 0,3-

0,45 karbon (C) dan 0,6-0,9 mangan (Mn). Carbon steel juga

banyak tersedia dalam bentuk sheet metal, sehingga sesuai dengan

penggunaan pada parts wadah

c. Propeler blade

Pemilihan material untuk parts propeler blade dapat menggunakan

pelat baja tipe 10C4. Pemilihan material ini didasarkan pada sifat

material yang mudah untuk dilakukan fabrikasi dan perlakuan

panas. Matrial baja karbon juga dapat memudahkan proses

pengelasan dengan poros, karena poros juga menggunakan material

yang berjenis sama, yaitu baja karbon.

38

BAB 4

PERANCANGAN

4.1 Penentuan Spesifikasi Mesin

Penentuan spesifikasi mesin pengaduk olahan sampah organik dibuat

berdasarkan beberapa kondisi dan syarat pengoperasian. Berikut daftar spesifikasi

mesin pengaduk olahan sampah organik:

a) Spesifikasi desain mesin

No. Parameter Spesifikasi Desain Penjelasan Spesifikasi

1. Penggerak Motor AC

2. Pengaduk Olahan Sampah Propeler Blade

3. Sistem Pengaduk Olahan

Sampah

Penggunaan Propeler Blade Ulir

Kiri dan Kanan

4. Letak Pengeluaran Sampah Terletak Persis di Bawah Wadah

Pengadukan

5. Sistem Pengeluaran Olahan

Sampah

Secara Manual

Tabel 14 Spesifikasi desain mesin

b) Spesifikasi teknis

No. Spesifikasi Teknis Nilai Spesifikasi

1. Volume sampah maksimum

yang dapat ditampung

2.

Massa sampah kompos

maksimum yang dapat

ditampung

(berdasarkan massa

jenis kompos,

)

3. Putaran yang dibutuhkan

mesin

4. Dimensi Media Penampungan

Tabel 15 Spesifikasi teknis

39

Berikut merupakan perhitungan daya dan torsi yang dibutuhkan saat

memutar olahan sampah organik dalam kondisi maksimal:

1. Data Spesifikasi Mesin

2. Kecepatan Pengadukan

(

)

3. Waktu Kecepatan Pengadukan (asumsi: setengah panjang tabung/salah

satu ulir)

4. Gaya yang Dibutuhkan

massa maksimum yang dapat ditampung

percepatan kecepatan pengadukan

40

5. Torsi

(Khurmi & Ghupta, 2005)

asumsi daerah propeler yang bersentuhan dengan sampah sebesar

setengah diameter drum

6. Daya

7. Daya Rencana

Faktor Koreksi (daya maksimum yang diperlukan = 1,2)

4.2 Analisa Komponen Mesin

4.2.1 Analisa Motor dan Speed Reducer (Rodagigi Cacing)

A. Motor AC

Dalam analisa pemilihan motor perlu diperhatikan beberapa spesifikasi

yang ada pada motor tersebut, antara lain sebagai berikut:

Motor mempunyai output power sebesar 0,396917 HP atau lebih.

Motor merupakan Motor AC single phase karena disesuaikan dengan

penggunaan di lingkungan masyarakat.

Motor mempunyai output torque sebesar 470 N.mm atau lebih.

Dudukan motor berada di bawah dan dapat disambungkan

menggunakan baut, ini dimaksudkan agar memudahkan proses

perakitan.

41

Setelah mengetahui parameter spesfikasi motor, maka dipilih motor yang

sesuai spesifikasi sesuai tabel katalog merk motor Brook Crompton

sebagai berikut: (lihat: lampiran, hal)

Motor mempunyai daya sebesar 0,5 HP/0,37 KW.

Motor mempunyai torsi sebesar 2,5 Nm/2500 Nmm.

Motor menggunakan dudukan yang berada di bawah.

Motor merupakan motor AC satu fasa/single phase.

B. Speed Reducer (roda gigi cacing)

Dalam analisa pemilihan speed reducer (rodagigi cacing) perlu

diperhatikan beberapa spesifikasi, yaitu:

Speed reducer mempunyai perbandingan gigi hingga putaran yang

diberikan untuk mesin sebesar 5 rpm.

Speed reducer mempunyai perbandingan gigi hingga torsi akhir yang

dihasilkan sebesar 470 Nmm.

Setelah diketahui spesifikasi yang dibutuhkan, maka harus dihitung berapa

rasio gigi yang dibutuhkan untuk menghasilkan torsi dan putaran seperti

yang diinginkan.

1) Menentukan faktor koreksi

Tabel 16 Safety factor untuk speed reducer (sumber: catalog speedreducer

Morse, 160)

Faktor koreksi yang digunakan sebesar 1,25 mengikuti kerja mesin selama

3-10 jam per hari

42

2) Menentukan rasio gir

Karena perbandingan 286:1 tidak ditemukan pada produk speed reducer,

maka diambil nilai rasio tertinggi yaitu 60:1.

3) Menentukan daya ekivalen untuk speed reducer

4) Menentukan ukuran speed reducer yang dibutuhkan

Setelah mengetahui parameter spesfikasi motor dan speed reducer, maka

dipilih motor yang sesuai spesifikasi sesuai tabel katalog merk motor

Morse sebagai berikut: (lihat: lampiran, hal

Speedreducer mempunyai perbandingan 60:1

Speedreducer mempunyai daya ekivalen sebesar 0,625 HP

Poros output speedreducer sebesar 28,575 mm.

Karena terdapat perbedaan antara acuan input putaran (driver) pada speed

reducer dengan motor yang dipilih, maka perlu dicari perbandingan hasil

putaran output:

Putaran input driver acuan

Putaran output driver

acuan

Putaran input driver

sebenarnya

Putaran output driver

sebenarnya

Jadi, putaran yang dihasilkan dari motor sebenarnya adalah 23,77 rpm.

4.2.2 Analisa Sabuk-V (V-Belt)

Untuk menganalisa ukuran sabuk yang dibutuhkan, perlu diketahui

terlebih dahulu variabel-variabel penunjang perhitungan. Variabel tersebut

antara lain sebagai berikut:

43

Meneruskan daya 0,5 HP (P) pada putaran 23,77 rpm ( )

Diameter puli untuk poros penggerak 57,2 mm ( )

Putaran yang dikehendaki = 5 rpm ( )

Diameter puli untuk poros pengolah

Jarak sumbu poros 500 mm

Faktor koreksi 1,5 ( )

a) Perhitungan Panjang Sabuk

Selanjutnya kita menentukan panjang sabuk, panjang sabuk akan

digunakan serta memilih tipe sabuk. Untuk ukuran motor penggerak:

Daya Motor (P) = 0,5 HP

Putaran speed reducer = 23,77 rpm

Maka dipilih sabuk-V tipe A, dari diagram pemilihan sabuk-V (lihat: Bab

3, sistem transmisi energi) Untuk mengetahui panjang sabuk yang

digunakan, kita dapat memakai rumus:

(Sularso, hal 170)

Dimana:

L = pnjang sabuk (mm)

C = jarak antara sumbu poros (mm)

Panjang sabuk-V:

Diketahui:

44

Maka:

Ukuran sabuk yang dipakai adalah sabuk tipe-A dengan panjang standar

1560 mm (lihat: bab 3, sistem transmisi energi). Dipilih panjang 1560 mm

karena mendekati dengan hasil perhitungan panjang sabuk. Karena

terdapat perbedaan antara perhitungan pemakaian sabuk, maka jarak antara

sumbu poros dapat dikoreksi dengan cara:

(Sularso, hal 170)

(Sularso, hal 170)

Maka:

Jadi jarak anatara sumbu poros adalah 510,205 mm

b) Menentukan Kecepatan linier sabuk-V

(Sularso, hal 166)

c) Menentukan besar sudut kontak

(Sularso, hal 173)

45

(

)

d) Menentukan tegangan sabuk-V

(R.S. Khurmi, hal 423)

Dimana:

Momen torsi pada poros motor

Tegangan sabuk sisi kencang (kg)

Tegangan sabuk sisi kendor (kg)

radius diameter puli speed reducer (mm)

Maka:

Untuk menentukan besarnya gaya pada sabuk, dapat menggunakan rumus:

(R.S Khurmi, hal 666)

Dimana:

Koefisien gesek puli dengan sabuk = 0,5

Sudut kontak antara puli dengan sabuk = 2,723 rad

Maka:

46

Jadi:

4.2.3 Analisa Poros (Shaft)

Untuk menganalisa ukuran sabuk yang dibutuhkan, perlu diketahui

terlebih dahulu variabel-variabel penunjang perhitungan. Variabel tersebut antara

lain sebagai berikut:

Panjang poros = 1300 mm

Bahan poros adalah S45C dengan kekuatan tarik

Daya yang ditransmisikan = 0,5 HP = (0,373 kW)

Putaran poros penggerak = 23,77 rpm

Putaran poros pengaduk = 5 rpm

Faktor koreksi = 1,2

Daya rencana (kW)

Momen Rencana (kg/mm)

Gaya-gaya pada perencanaan poros:

a) Tegangan geser yang diijinkan ( )

47

Dimana:

Tegangan tarik bahan S45C

Faktor keamanan untuk bahan (6,0)

Faktor keamanan untuk konsentrasi tegangan (2,0)

Jadi:

b) Diameter poros pengaduk

Perhitungan dititikberatkan pada beban torsi dikarenakan beban

horizontal yang kecil dan yang bekerja paling besar pada poros adalah

momen torsi

Dimana:

Tegangan geser (

)

Faktor koreksi puntiran dan tumbunkan ringan (3,0) (sumber:

Sularso, hal 8)

Faktor koreksi karena beban dan tumbukan ringan (2,3) (sumber:

Sularso, hal 8)

Momen puntir/torsi

Jadi diameter poros yang dipakai dalam perencanaan pada poros

pengaduk yaitu 86,117 m. Karena diameter poros yang ada di pasaran

adalah kelipatan 5, maka dipakai poros 90 mm.

48

c) Berat poros

Dimana:

diameter poros yang direncanakan = 90mm = 9cm

panjang poros = 130mm = 130cm

berat jenis bahan baja karbon = 0,00785

Maka:

d) Pengecekan kekuatan poros pengaduk

Syarat:

(aman, memenuhi syarat)

e) Defleksi puntiran ( )

Dimana:

Modulus geser

untuk baja =

(Sularso, hal 18)

Panjang poros

Momen puntir/ torsi

Momen inersia poros =

49

Jadi:

Syarat:

(aman, memenuhi syarat)

4.2.4 Analisa Puli

1. Dimensi puli tipe-A:

Diketahui ( lihat: lampiran, ):

W = 11,95 mm = 8,0 mm K = 4,5 mm

= 9,2 mm f = 10mm

a) Puli poros pengaduk:

Diketahui:

271,93 mm

Karena maka puli yang dipakai puli dengan jejari.

Lebar permukaan puli luar:

Diameter luar puli :

Kedalaman alur:

50

Panjang bos atau naf puli:

b) Berat puli

Dimana:

Diameter puli = 287,93 mm = 28,793mm

tebal puli = 3 cm

Berat jenis cast iron = 0,00725

(RS Khurmi, hal 18)

Untuk berat puli dianggap tinggal 50% karena adanya beberapa

lubang pada jari-jari puli, sehingga:

4.2.5 Analisa Rangka (Chassis)

a. Tegangan tekan yang diizinkan

b. Tegangan tekan aktual pada rangka

51

Dimana:

Tegangan tekan yang

diizinkan

Faktor koreksi beban

dinamis

Tegangan tekan Beban atau gaya total

*)Luas penampang (asumsi keadaan drum

maksimal)

*) Rangka menggunakan material ST41 berjenis hollow dengan

ukuran penampang 30x60x0,8 mm

52

BAB 5

BENTUK PERANCANGAN

5.1 Hasil Rancangan

Berikut merupakan hasil rancangan mesin pengaduk olahan limbah

organik sesuai perhitungan dan alternatif desain yang sudah dijabarkan:

Gambar 16 Gambar hasil rancangan final

Spesifikasi mesin dan parts limbah sampah organik:

Kapasitas mesin maksimal 120L

Motor 0,5 HP/1430 rpm.

Speed reducer 60:1

Diameter poros pengaduk 90 mm

Sistem transmisi energi menggunakan belt and pulley

53

Menggunakan rangka baja hollow ST41

Sistem pengaduk poros heliks.

5.2 Modifikasi

Modifikasi dilakukan untuk memperbaiki kualitas dan memudahkan

penggunaan mesin. Beberapa modifikasi yang dilakukan pada mesin adalah:

1. Penggunaan sistem pelat baja heliks untuk meningkatkan kualitas

pengadukan sampah.

2. Pembuatan lubang aerasi karena metode yang digunakan adalah proses

pengomposan menggunakan udara.

3. Pengadukan menggunakan bantuan poros yang disatukan dengan pelat

berbentuk heliks.

5.3 Perubahan

Perubahan dilakukan sesuai perhitungan pada analisis pembebanan.

Beberapa perubahan yang dilakukan pada mesin adalah:

1. Jarak antar poros penggerak dengan poros speed reducer dibuat lebih jauh

mengikuti perhitungan sabuk-V (C = 510,025 mm)

2. Diameter puli disesuaikan dengan perhitungan putaran mesin yang

dikehendaki (5 rpm).

3. Diameter poros diubah sesuai dengan perhitungan analisis menjadi 90 mm.

4. Penggunaan sabuk tipe A dengan panjang sabuk sebesar 1560 mm sesuai

perhitungan sabuk-V.

5. Ukuran wadah disesuakan dengan spesifikasi mesin, yaitu diameter 83 mm

dan panjang 47 mm.

54

BAB 6

FABRIKASI

Proses selanjutnya setelah semua parts sudah ditentukan dan dianalisa

mengenai material dan bebannya, adalah proses fabrikasi atau pembuatan.

Beberapa parts sudah tersedia sesuai dengan ukuran yang diperlukan, namun

beberapa parts butuh proses pembuatan terlebih dahulu sebelum dirakit. Beberapa

parts yang dimaksud adalah:

6.1 Proses pembuatan wadah

Wadah atau tempat pengadukan olahan sampah terbuat dari pelat baja

karbon yang diproses terlebih dahulu sebelum dirakit dengan parts yang lain. Parts

wadah dibagi menjadi 2 bagian penting, yaitu shell atau rangka utama, dan hoper

atau tempat memasukan adonan olahan sampah. Secara keseluruhan, proses

pengerjaan parts wadah dibagi menjadi dua proses peting, yaitu:

1. Proses pengerjaan dingin (cold-formability)

Prose pengerjaan dingin didefinisikan sebagai perubahan bentuk

secara plastis dari logam dibawah temperatur rekristalisasinya. Pada

umumnya setiap proses pengerjaan dingin dikerjakan pada temperatur

kamar, sedangkan pada kasus - kasus tertentu dikerjakan pad

temperatur tinggi, tetapi masih tetap dibawah temperatur

rekristalisasinya. tujuan dari pemanasan ini dalah untuk menaikkan

sifat ulet dari logam ( ductility of metal ) dari bahan logam tersebut.

Teknik pengerjaan dingin yang dilakukan pada proses pembuatan

wadah, antara lain: cutting, bending, curling, dan grinding.

2. Proses pengelasan (welding)

Proses pengelasan yang dilakukan pada proses pembuatan wadah,

adalah pengelasan titik dan seamless. Las titik adalah pengelasan

memakai metode resistansi listrik dimana pelat lembaran dijepit

dengan dua elektroda dan berfungsi sebagai penyambung. Berikut

proses fabrikasi wadah/shell:

55

A. Hoper/Input olahan sampah organik

Hoper merupakan bagian dari parts wadah yang berfungsi untuk

memudahkan proses pemasukan olahan sampah ke mesin organik.

Hoper dibuat menggunakan material pelat baja karbon yang

mempunyai sifat mampu mesin dan mampu las yang baik. Hoper

didesain bisa dilepas-pasang pada rangka utama. Beikut proses

pengerjaan hoper:

1) Siapkan material pelat baja yang akan difabrikasi

2) Buat sketsa menggunakan penitik dan penggores untuk proses

penekukan pada material baja tersebut, jangan lupa untuk

membuat flange atau sayap.

3) Proses pemotongan dapat menggunakan mesin cutting manual

atau gunting cutter bila memungkinkan.

4) Setelah dipotong, pelat baja dapat ditekuk sesuai dengan sketsa

yang telah dibuat menggunakan mesin bending.

5) Setelah pelat sudah sesuai dengan bentuknya maka dapat

dilakukan proses spot welding atau las titik untuk menyatukan

tiap flange.

6) Proses terakhir, hilangkan sisi tajam menggunakan gerinda.

B. Body utama/shell

Gambar 17 Fabrikasi body utama

56

Rangka utama/shell berbentuk drum yang terbuat dari pelat baja

yang diproses dengan menggunakan beberapa cara. Rangka utama

berfungsi sebgai tempat pengadukan dan penyimpanan sementara.

Berikut merupakan proses fabrikasi dari rangka utama:

1) Siapkan material pelat baja yang akan difabrikasi.

2) Hilangkan sisa scrap bekas proses pemotongan dan profil tajam

di sekitar pelat dengan proses grinding.

3) Pelat baja kemudian diproses rolling untuk membentukbody

utama drum menggunakan mesin rolling.

4) Celah pada pelat baja kemudian di las titik untuk awal

penyambungan sisi body.

5) Kemudian dilakukan proses flanging atau pembuatan sayap

agar rangka utama dapat disatukan denga tutupnya.

6) Setelah dilakukan proses flanging, maka dilakukan proses seam

welding pada body sehingga terbentuk drum pada pelat rangka

utama.

7) Setelah rangka utama sudah terbentuk, selanjutnya rangka

utama dibuat celah untuk hoper, output, dan celah tambahan

menggunakan metode las potong. Untuk lubang aerasi dapat

menggunakan mesin bor tangan.

8) Pada bagian tutup, sama dengan proses pembuatan body,

berawal dari proses cutting dan flanging dalam satu kali proses

menggunakan mesin dies, kemudian dilakukan proses curling

untuk menekuk sisi kedua jenis tutup, dan diberikan rubber

epoxy sealing compound pada setiap pinggirnya apabila ingin

disatukan.

9) Rangka utama dan tutup tidak dirakit langsung karena

menunggu proses perakitan akhir.

57

6.2 Proses pembuatan propeler blade

Propeler blade merupakan parts yang berfungsi untuk mengaduk olahan

sampah organik yang menyatu dengan poros penggerak. Propeler blade berbentuk

heliks yang terbuat dari material pelat baja campuran. Propeler blade nantinya

akan disatukan dengan poros penggerak dengan cara dilas. Berikut proses

pembuatan propeler blade mixer:

1) Siapkan material sheet metal yang akan difabrikasi.

2) Buat sketsa model pada pelat.

3) Potong pelat material tersebut menggunakan mesin punching

kemudian potong dibagian pinggir pelat material sehingga

membentuk profil sebagai beikut:

Gambar 18 Plat propeler blade

4) Kemudian dilakukan proses tekuk heliks sehingga pelat tadi

membentuk struktur heliks.

5) Setelah pelat sudah menjadi bentuk heliks, dilakukan proses anti

karat karena pelat akan bersentuhan langsung dengan sampah yang

basah dan besifat asam. Perlakuan anti karat dapat dilakukan

dengan cara coating atau pun galvanized.

6) Setelah dilakukan perlakuan anti karat, kemudian dilakukan

pengelasan agar bisa disatukan dengan poros penggerak.

7) Setiap satu pelat hanya bisa menghasilkan satu segmen heliks,

maka perlu dilakukan pengelasan antar segmen heliks.

8) Metode yang digunakan sama untuk membuat heliks yang

berlawanan arah pada sisi poros yang lain.

58

6.3 Proses pembuatan poros

Untuk proses pembuatan poros penggerak, hal yang harus diperhatikan

adalah metode pembubutan untuk mendapatkan diameter yang pas. Proses

pembubutan disesuaikan dengan ukuran pillow-block. Kemudian setelah didapat

diameter dan panjang yang diinginkan, maka poros disatukan terlebih dahulu

dengan salah satu tutup wadah yang sudah dipasang bearing. Hal ini dimaksudkan

agar memudahkan proses perakitan dengan drum body.

6.4 Proses pembuatan rangka

Gambar 19 Fabrikasi rangka

Untuk pembuatan rangka atau chassis, proses fabrikasi yang dilakukan

adalah proses pemotongan, pengelasan, dan coating untuk membuat rangka anti

karat. Proses pemotongan dapat menggunakan las potong kemudian dapat

dilanjutkan dengan penggerindaan untuk menghilangkan sisi tajam. Pengelasan

dilakukan untuk menyambungkan bagian rangka menjadi satu, metode pengelasan

dapat dilakukan menggunakan las listrik (metal arc welding) atau las MIG (metal

inert gas).

59

BAB 7

PERAKTIAN

Proses terakhir dalam perancangan mesin adalah perakitan. Perakitan

merupakan tahapan untuk menyatukan semua bagian parts yang sudah difabrikasi.

Berikut tahapan proses perakitan untuk mesin pengaduk limbah sampah organik:

1. Siapkan suatu penahan yang digunakan untuk menahan beban parts-parts

mesin sementara. Penahan disesuaikan ukurannya sehingga ordinat parts

sebelum dan sesudah penahan dilepas tetap sama.

2. Gunakan penahan untuk menahan sementara parts wadah atau shell.

3. Siapkan poros penggerak yang sudah difabrikasi dan sudah disatukan

dengan salah satu tutup wadah pada bagian porosnya.

4. Dengan bantuan crane, masukan poros penggerak ke dalam wadah.

5. Kemudian setelah dimasukan, pada saat masih tertahan oleh crane satukan

dengan tutup wadah yang lain.

6. Kemudian poros ditahan menggunakan penahan sementara.

7. Proses selanjutnya yaitu proses penyambungan tutup wadah dengan body

drum dengan cara curling.

8. Setelah body dan poros sudah terhubung, sambungkan rangka dengan

poros melalui pillow-block.

9. Gunakan metode yang sama untuk penyambungan bagian rangka yang

lain.

10. Sambungkan antar bagian rangka sehingga membentuk satu kesatuan.

11. Proses selanjutnya pemasangan sabuk dan puli pada poros penggerak dan

speed reducer.

12. Satukan bagian motor dengan reducer sehingga membentuk satu kesatuan

mesin.

60

BAB 8

KESIMPULAN

Perancangan mesin pengaduk limbah sampah organik di buat untuk

memudahkan proses pembuatan kompos yang banyak memakan tenaga kerja dan

tempat sebagai lokasi pengolahan. Kesimpulan yang didapat dari proses

perancangan mesin ini adalah:

Proses pengolahan sampah menjadi kompos lebih efektif karena

menggunakan tenaga mesin dan tempat yang tertutup.

Mesin pengaduk olahan sampah organik mampu melindungi orang

yang mengolah sampah dari gas metan dan suhu tinggi akabat proses

pengomposan.

Penggunaan mesin pengaduk olahan sampah organik dapat diterapkan

dalam jumlah massal dengan cara ukuran disesuaikan dengan volume

yang diinginkan.

61

DAFTAR PUSTAKA

Gupta, J.K. dan Khurmi R.S. 2005. A Textbook of Machine Design. New Delhi:

Eurasia Publishing House.

Nasrullah. 2012. Disain Portabel Composter Sebagai Solusi Alternatif Sampah

Organik Rumah Tangga. Jurnal Teknik Lingkungan UNAND. IX (1): 50-58.

Padang: Politeknik Negeri Padang.

Suga, Kiyokatsu dan Sularso. 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen

Mesin.

Prabowo, Dani. 2014. Perencanaan Mesin Bending Heat Exchanger Vertical

Pipa Tembaga 3/8 in. Proceedings Seminar Nasional Teknik Mesin Universitas

Trisakti. Jakarta: Universitas Trisakti.

62

DAFTAR LAMPIRAN

1. Data motor AC

Tabel 17 Spesifikasi teknis motor AC yang akan digunakan

63

Gambar 20 Dimensi ukuran motor AC

Gambar 21 Dimensi poros penggerak pada motor AC

64

2. Data Speed Reducer

Tabel 18 Ukuran speed reducer berdasarkan nilai HP dan perbandingan gir

65

Gambar 22 Model speed reducer untuk mesin pengaduk olahan limbah organik

Tabel 19 Dimensi (inch) speed reducer

Tabel 20 Dimensi (inch) output shaft speed reducer

66

3. Standar puli-V

Tabel 21 Standar ukuran puli

67

GAMBAR SUSUNAN

68

GAMBAR KERJA

Gambar 23 Komponen mesin 1

Gambar 24 Komponen mesin 2

1.

5.

4.

3.

2.

6. 7.

69

Mesin terdiri dari beberapa parts:

1. Rangka Mesin

2. Poros Pengaduk

3. Pillow-Block

Gambar 25: Pillowblock rangka

Gambar 26: Pillowblock Body

4. Body drum

5. Speed reducer

6. Motor