bab iii metode perancangan mesin 3.1 prototype mesin ...eprints.umm.ac.id/40329/4/bab iii.pdf ·...
TRANSCRIPT
17
BAB III
METODE PERANCANGAN MESIN
3.1 Prototype Mesin Pencetak Mulsa Berbahan Jerami
Dalam bidang pertanian saat ini, pemulsaan lebih umum
menggunakan bahan mulsa plastik yang tidak mudah terurai. Dengan
adanya mesin pencetak mulsa ini diharapkan dapat memberikan solusi
pada bidang pertanian dimana dapat memproduksi mulsa yang bersifat
biodegradable atau yang mudah terurai. Ide ini adalah pendekatan analisa
kebutuhan masyarakat terutama petani yang didefinisikan dengan suatu
uraian :
“ Prototype Mesin Pencetak Mulsa Dengan Bahan Baku Jerami Padi “
Sedangkan batasan rancangan sebagai persyarat pengguna ditetapkan
sebagai berikut :
- Mesin dapat dioperasikan dengan mudah
- Mudah dalam perawatan
- Ketebalan untuk pencetak kertas dapat diatur sesuai dengan
keinginan pengguna
- Komponen tidak banyak
- Murah dari segi ekonomi
18
3.2 Fungsi Mesin Pencetak Mulsa Berbahan Jerami
Mesin pencetak mulsa ini berfungsi untuk memproduksi kertas
mulsa dengan ketebalan yang sesuai dengan keinginan pengguna. Selain
itu mesin ini memproduksi kertas mulsa dengan bahan yang mudah
didapat dengan memanfaatkan limbah dari pertanian padi.
3.2.1 Blok Fungsi
Pada blok fungsi ini dapat dideskripsikan sebagai aliran energi,
aliran material dan aliran informasi, yang digambarkan sebagai blok
fungsi dengan aliran masuk dan aliran keluar. Jenis energi dapat
berupa energi mekanik, listrik atau termal. Ketika energi tersebut
dapat dialirkan maka dapat dismpan, ditransformasi, dialihkan dan
lain-lain.
Pulp / Web
Energi
Gambar 3.1 Blok Fungsi
Prototype Mesin
Pencetak Mulsa
Berbahan Jerami Padi
Kertas mulsa berbahan jerami
(berbentuk lembaran padat basah)
19
3.2.2 Diagram Blok Perancangan Alat
Pada diagram ini akan menjelaskan secara umum komponen
yang terdapat pada mesin produksi kertas mulsa sebagai berikut :
Pulp / Web
Energi
Gambar 3.2 Diagram Blok Perencangan Alat
Dari diagram blok fungsi diatas dapat dilihat dimana fungsi
terlebih dahulu didefinisikan sebagai fungsi keseluruhan, kemudian
dikembangkan menjadi sub-fungsi yang akan dilakukan pada produk
yang nantinya akan dibuat.
3.2.3 Komponen Mesin Produksi Mulsa
Dalam perancangan ini nantinya akan ditentukan dimensi dari
berbagai komponen yang nantinya dijadikan satu (assembly).
Adapun komponen - komponen tersebut adalah :
1. Rangka / Frame
Pembuatan frame ini berguna sebagai dudukan / penyangga
untuk motor, dan komponen - komponen lainnya. Dalam
HOPER ROLL PENGEPRES WADAH
MOTOR PENERUS &
PEREDUKSI DAYA
PENYEIMBANG
PUTARAN ROLL
Kertas M
ulsa
( ( berbentu
k lemb
aran pad
at )
20
penentuan dimensinya, frame dipengaruhi oleh putaran, getaran,
dan beban yang akan di topangnya.
2. Pengumpan / Hoper
Pada perancangan mesin ini dibutuhkan hoper, dimana
berfungsi sebagai jalur masuknya bahan atau pulp jerami. Hoper
berguna sebagai wadah pulp saat akan melakukan proses
pengepressan dengan roll.
3. Motor
Perhitungan motor ini untuk menentukan kecepatan putaran
awal cetakan, dimana dalam pemilihan motor memiliki peranan
penting untuk menentukan kinerja dari mesin produksi kertas
mulsa.
4. Transmisi
Sistem transmisi pada mesin berfungsi untuk meneruskan
putaran dari motor atau sumber energy menuju roll pada press
part.
5. Poros
Poros merupakan tempat dimana beban yang diterima dari
roll saat berputar, sehingga perhitungan poros ditentukan
memiliki kemampuan dalam mengatasi ketahanan terhadap
kelelahan ( fatique ).
6. Roll
Roll merupakan komponen dimana akan sangat berbengaruh
untuk proses produksinya mulsa, roll akan menarik dan
21
menekan secara bersamaan benda kerja yang berada
diantaranya.
3.3 Prinsip Solusi
Langkah selajutnya adalah pencarian prinsip solusi untuk sub-
fungsi metode yang digunakan adalah metode kombinasi yaitu dengan
mengkombinasikan semua solusi yang ada dalam bentuk matriks. Adapun
prinsip solusi sebagaimana terlihat pada tabel 3.1
Bustami Ibrahim, Hary Sukma Pradinata (2015).
Tabel 3.1.Matrik Solusi untuk Mesin Pencetak Kertas Mulsa
No.
Prinsip
Solusi dan
Sub Fungsi
1
2
3
A. Jenis – Jenis
Hoper
B. Energi
Penggerak
C. Penerus dan
Pereduksi
Daya
D. Bentuk -
Bentuk
Frame
E. Jenis – Jenis
roll
22
3.4 Konsep Produk
Konsep – konsep produk yang telah diperoleh dari matrik solusi
diatas, yaitu konsep produk yang mungkin dibuat akan dikembangkan
dalam bentuk sketsa. Diharapkan dengan membuat sketsa dari konsep –
konsep produk tersebut maka akan dapat dianalisa konsep produk yang
paling cocok untuk dikembangkan baik dari segi kegunaan, kemudahan
operasional maupun dari segi biaya pembuatannya.
3.4.1 Pengembangan konsep produk pertama
Sketsa dari konsep mesin pencetak kertas mulsa yang
pertama dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3.3 Skets konsep produk pertama
Keterangan :
Konsep ini menggunakan transmisi yang sebagian besar
terdiri dari sprocket dan rantai untuk mendistribusikan putaran dari
motor listrik menuju roller 1 pada bagian press part. Dua roller
tersusun sejajar terhadap sumbu Y, sehingga penggunaan
pengumpan / hoper berada diatasnya. Adjuster gap digunakan
23
untuk mendorong roller 2 sehingga jarak antara kedua roller dapat
diubah sesuai keinginan.
3.4.2 Pengembangan konsep produk kedua
Sketsa dari konsep mesin pencetak kertas mulsa yang kedua
dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 3.4 Skets konsep produk kedua
Keterangan :
Konsep ini menggunakan transmisi yang sebagian besar
berupa puli dan sabuk. Putaran motor bensin diteruskan menuju
speed reducer untuk direduksi putarannya. Putaran yang keluar dari
speed reducer diteruskan ke poros perantara melalui puli dan sabuk.
Putaran pada poros perantara selanjutnya diteruskan oleh puli dan
sabuk menuju roller bagian bawah pada press part. Adjuster gap /
berfungsi untuk mengatur celah diantara kedua roller berada
dibagian atas roller.
3.4.3 Pengembangan konsep produk ketiga
Sketsa dari konsep mesin pencetak kertas mulsa yang
ketiga dapat dilihat pada gambar berikut :
24
Gambar 3.5 Skets konsep produk ketiga
Keterangan :
Konsep ini menggunakan transmisi yang sebagian besar
berupa roda gigi. Putaran motor diesel diteruskan menuju speed
reducer untuk direduksi putarannya. Putaran yang keluar dari speed
reducer diteruskan ke poros perantara melalui puli dan sabuk.
Putaran pada poros perantara selanjutnya diteruskan oleh roda gigi
yang saling berhubungan menuju roller bagian atas pada press part.
3.5 Pemilihan Model Rancangan Mesin
Pemilihan model ini bertujuan untuk mendapatkan desain rancangan
yang sesuai untuk kebutuhan yang diperlukan. Dengan memilih model
desain ini dapat menentukan efesiensi dari kerja mesin, sehingga mesin
dapat bekerja dengan baik. Penilaian ini untuk menunjukkan kelebihan dan
kekurangan desain sebelumnya. Untuk pemilihan konsep produk
diperlukan beberapa langkah yang harus dilakukan antara lain :
25
Langkah 1 : Menyusun Kriteria Untuk Membandingkan Konsep Produk
Kriteria perbandingan ini disusun berdasarkan hal yang harus
dipenuhi dan disusun berdasarkan prioritasnya untuk konsep produk yang
dirancang.
Kriteria-kriteria pemilihan yang perlu diperhatikan adalah :
Pengoperasian mudah, diharapkan pengoperasiannya semudah
mungkin oleh pengguna.
Biaya pembuatan, diharapkan biaya yang dikeluarkan untuk
memproduksi mesin kertas mulsa harus seminimal mungkin.
Pemeliharaan mudah, diharapkan perawatannya tidak begitu sulit
dan spare part mudah untuk didapatkan.
Komponen tidak banyak, diinginkan alat ini tidak memiliki
komponen yang begitu banyak, sehingga akan memudahkan
perakitan, pemeliharaan serta dapat menurunkan biaya produksi.
Langkah 2 : Pemilihan konsep – konsep produk yang dibandingkan
Dari matrik solusi telah didapat tiga buah konsep produk yang
mungkin dibuat, ketiga konsep inilah nantinya akan saling dibandingkan.
Langkah 3 : Pemberian skor
Ketiga buah konsep tersebut dibandingkan dengan pemberian skor
untuk masing-masing konsep. Jika dianggap dapat memenuhi keinginan
26
pengguna lebih baik maka diberi skor tertinggi, jika kemampuannya
dianggap lebih buruk diberi skor terendah.
Langkah 4 : Menjumlahkan skor
Setelah setiap kriteria diberi skor untuk tiap-tiap konsep produk
maka skor-skor tersebut dijumlahkan. Berikut ini ditampilkan tabel
pengambilan keputusan sesuai ketiga konsep yang telah dibuat.
Tabel 3.2 Pemilihan Desain Mesin
No Kriteria Seleksi Konsep
Bobot 1 2 3
1 Pengoperasian mudah 25 20 20 15
2 Biaya pembuatan 30 20 25 20
3 Pemeliharaan mudah 30 25 28 25
4 Komponen tidak banyak 15 10 10 10
Total 100 75 83 75
Dari tabel pemilihan desain maka konsep produk yang memiliki
skor tertinggi adalah konsep produk 2, sehingga konsep produk inilah
yang akan dikembangkan selanjutnya menjadi produk mesin kertas
mulsa.
3.6 Konsep Perancangan Mesin Pencetak Kertas Mulsa
Konsep yang telah terpilih kemudian dikembangkan dan konsep
inilah yang akan dibuat sebagai mesin pencetak kertas mulsa. Adapun
gambar konsep terpilih adalah sebagai berikut :
27
Gambar 3.6 Prototype Mesin Pencetak Kertas Mulsa
3.6.1 Spesifikasi Perancangan Mesin Pencetak Mulsa
Proses perancangan merupakan urutan langkah pengerjaan dari
perencanaan sampai menjadi desain yang dikehendaki sesuai dengan
ukuran yang telah direncanakan. Didalam perancangan harus
memperhatikan efesiensi waktu, kemudahan pengerjaan dan faktor
perakitan, proses pengerjaan ini berfungsi sebagai petunjuk bagi operator
membuat suatu komponen.
1. Rangka
Pembuatan frame ini berguna sebagai dudukan / penyangga
dan part-part lainnya. Dalam penentuan dimensinya, frame
dipengaruhi oleh getaran, dan beban yang akan di tompangnya.
Jumlah : 1
Bahan : Baja Siku L (JIS G 3101)
Ukuran : 40 mm x 40 mm x 3 mm
2. Poros
28
Poros merupakan tempat dimana beban yang diterima dari
roll saat berputar, sehingga perhitungan poros ditentukan memiliki
kemampuan dalam mengatasi ketahanan terhadap kelelahan
(fatique).
Jumlah : 3
Bahan : S55C-D
Ukuran : Panjang 400 mm, 25 mm (2)
Panjang 450 mm, 25 mm
3. Pulley
Perencanaan pully ini dilakukan guna mencari putaran dan
dimensi yang telah diinginkan, pully mempunyai peranan penting
untuk mengatur kecepatan putaran roll agar bisa stabil seperti yang
direncanakan.
Jumlah : 6
Bahan : AISI 1010
Ukuran : Pully Motor 70 mm
Pully Gearbox 70 mm, 60 mm
Pully Penerus 300 mm, 80 mm,
300 mm
4. Roll
Jumlah : 2
Ukuran : Roll Atas : luar 105 mm, 20 mm, Tebal
5 mm, Panjang 205 mm
29
Roll Bawah : luar 105 mm, 20 mm,
Tebal 5 mm, Panjang 215 mm
5. Bearing
Pemilihan bearing haruslah sesuai dengan kekuatan,
ketahanan dan dimensi yang sama seperti perhitungan
poros. Dimana bearing haruslah mampu menompang dan
menahan poros saat berputar.
3.7 Mekanisme Kerja Prototype Mesin Pencetak Mulsa
Mesin pencetak mulsa ini mempunyai sistem transmisi berupa puli
dan sabuk. Bila motor dihidupkan, maka putaran tersebut diteruskan oleh
puli 1 menggunakan v-belt ke puli 2 yang terletak pada reducer (gear box)
bertujuan untuk memperkecil putaran yang dihasilkan oleh motor. Output
putaran yang dihasilkan oleh reducer kemudian di transmisikan kembali
dari puli 3 ke puli 4 untuk menggerakkan poros. Disisi lain poros terdapat
puli 5 sehingga ikut berputar dan putaran tersebut diteruskan dengan
dihubungkan sabuk menuju puli 6. Karena puli 6 berada pada poros yang
sama dengan roller, maka roll sebagai bagian utama pengepres dapat
bekerja.