perancangan ulang alat mesin pembuat es puter berdasarkan
TRANSCRIPT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PERANCANGAN ULANG ALAT MESIN PEMBUAT ES PUTER BERDASARKAN ASPEK ERGONOMI
Skripsi Sebagai Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ADHI DWI ARTA I 1308502
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PERANCANGAN ULANG ALAT MESIN PEMBUAT ES PUTER BERDASARKAN ASPEK ERGONOMI
Skripsi Sebagai Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ADHI DWI ARTA I 1308502
JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2011
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Ilham Priadythama, ST, MT
Ir. R. Hari Setyanto, Msi
Rahmaniyah Dwi Astuti, ST, MT
Dr. Ir. Susy Susmartini, MSIE
Judul Skripsi :
PERANCANGAN ULANG ALAT MESIN ES PUTER
BERDASARKAN ASPEK ERGONOMI
ADHI DWI ARTA
I1308502
LEMBAR VALIDASI
Ditulis Oleh :
Telah disidangkan pada hari Kamis tanggal 14 April 2011
Di Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, dengan
Dosen Penguji
Dosen Pembimbing
NIP. 19630424 199702 1 001
NIP. 19801124 200812 1 002
1.
2.
1.
NIP. 19530101 198601 2 001
NIP. 19760122 199903 2 001
2.
___________________
___________________
___________________
___________________
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Judul Skripsi :
PERANCANGAN ULANG ALAT MESIN ES PUTER
BERDASARKAN ASPEK ERGONOMI
ADHI DWI ARTA
I1308502
LEMBAR PENGESAHAN
Ditulis Oleh :
Mengetahui,
Rahmaniyah Dwi Astuti, ST, MTDr. Ir. Susy Susmartini, MSIE
Dosen Pembimbing I
NIP. 19530101 198601 2 001 NIP. 19760122 199903 2 001
Dosen Pembimbing II
Pembantu Dekan I
Fakultas Teknik UNS
Ketua Jurusan Teknik Industri
Fakultas Teknik UNS
NIP. 19641007 199702 1 001NIP. 19561112 198403 2 007
Ir. Noegroho Djarwanti, MT Ir. Lobes Herdiman, MT
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
SURAT PERNYATAAN
ORISINALITAS KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Adhi Dwi Arta
Nim : I 1308502
Judul tugas akhir : Perancangan Ulang Alat Mesin Pembuat Es Puter
Berdasarkan Aspek Ergonomi
Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun tidak
mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti bahwa
Tugas Akhir yang saya susun mencontoh atau melakukan plagiat dapat dinyatakan
batal atau gelar Sarjana yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau
dicabut.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dan apabila
dikemudian hari terbukti melakukan kebohongan maka saya sanggup
menanggung segala konsekuensinya.
Surakarta, 04 Mei 2011
Adhi Dwi Arta I 1308502
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
SURAT PERNYATAAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH
Saya mahasiswa Jurusan Teknik Industri UNS yang bertanda tangan di bawah ini,
Nama : Adhi Dwi Arta
Nim : I 1308502
Judul tugas akhir : Perancangan Ulang Alat Mesin Pembuat Es Puter
Berdasarkan Aspek Ergonomi
Menyatakan bahwa Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun sebagai syarat
lulus Sarjana S1 disusun secara bersama-sama dengan Pembimbing I dan
Pembimbing II. Bersamaan dengan syarat pernyataan ini bahwa hasil penelitian
dari Tugas Akhir (TA) atau Skripsi yang saya susun bersedia digunakan untuk
publikasi dari proceeding, jurnal, atau media penerbit lainnya baik di tingkat
nasional maupun internasional sebagaimana mestinya yang merupakan bagian
dari publikasi karya ilmiah
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Surakarta, 04 Mei 2011
Adhi Dwi Arta I 1308502
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Allah SWT yang
telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi ini.
Dalam pelaksanaan maupun penyusunan laporan skripsi ini, penulis telah
mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan yang
sangat baik ini, dengan segenap kerendahan hati dan rasa yang setulus-tulusnya,
ucapan terima kasih penulis haturkan kepada:
1. Orang tua dan saudara-saudariku yang telah memberikan doa, kasih sayang
dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
2. Ir. Noegroho Djarwanti, M.T. selaku Pembantu Dekan I Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Ir. Lobes Herdiman, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Industri Universitas
Sebelas Maret Surakarta.
4. Taufiq Rochman, STP, MT, selaku Ketua Program S-1 Non Reguler Jurusan
Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta.
5. Dr. Ir. Susy Susmartini, MSIE, selaku Dosen Pembimbing I dan Rahmaniyah
Dwi Astuti, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan
waktunya, dan sabar dalam memberikan pengarahan dan bimbingan sehingga
penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan lancar.
6. Ir. R. Hari Setyanto, Msi, selaku dosen penguji skripsi I dan Ilham
Priadythama, ST, MT, selaku dosen penguji skripsi II yang telah memberikan
masukan dan perbaikan terhadap skripsi ini.
7. Para staf dan karyawan Jurusan Teknik Industri, atas segala kesabaran dan
pengertiannya dalam memberikan bantuan dan fasilitas demi kelancaran
penyelesaian skripsi ini.
8. Teman-teman Transfer Teknik Industri angkatan’08, terima kasih atas
semangat, kekompakan serta bantuan kalian selama ini. Semoga persahabatan
kita akan terus terjaga.
9. Seseorang yang senantiasa ada untuk mendampingi, memberikan dukungan
dan doanya. Terima kasih untuk kesabarannya selama ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
10. Seluruh pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, atas
segala bimbingan, bantuan, kritik, dan saran dalam penyusunan tugas akhir
ini.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa maupun
siapa saja yang membutuhkannya. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir
ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis dengan senang hati dan
terbuka sangat mengharapkan berbagai masukan maupun kritikan dari pembaca.
Surakarta, 04 Mei 2011
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
ABSTRAK Adhi Dwi Arta, NIM: I 1308502. PERANCANGAN ULANG ALAT MESIN PEMBUAT ES PUTER BERDASARKAN ASPEK ERGONOMI. Skripsi. Surakarta: Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Mei 2011.
Fakta di lapangan menunjukkan bahwa penggunaan alat-alat konvensional atau manual oleh pengusaha kecil di daerah pedesaan masih banyak dipakai dalam pembuatan “es puter”, dengan memakai alat yang ada sekarang tenaga kerja sering kali mengalami keluhan pada waktu pembuatan “es puter”. Akibat dari aktivitas ini terdapat banyak keluhan dengan keluhan yang paling dominan terjadi pada bagian leher, lengan, pergelangan tangan, lutut, dan pergelangan kaki. Munculnya keluhan ini bisa menyebabkan terjadinya cedera musculoskeletal para pekerja.
Pada penelitian ini dilakukan identifikasi keinginan dan harapan pekerja melalui wawancara dan hasilnya diterjemahkan menjadi kebutuhan dan menjadi konsep perancangan alat. Tahapan kedua adalah penentuan dimensi alat berdasar dimensi anthropometri. Tahapan ketiga perhitungan beban pada rancangan. Tahapan keempat estimasi biaya. Tahapan terakhir adalah pembuatan mesin “es puter”.
Hasil penelitian ini adalah alat mesin “es puter” dengan mekanisme pemutar adalah motor dengan putaran 1400 rpm, direduksi menjadi 70 rpm, dan biaya pembuatan produk Rp 3.557.400,00. Alat ini memberikan perbaikan pada posisi proses pembuatan ”es puter” sehingga mampu mengurangi cedera musculoskeletal serta dirasakan rasa aman, nyaman dan dapat mempersingkat waktu proses produksi menjadi 1 jam. Kata Kunci : ergonomi, mesin es puter, musculoskeletal. xvi + 132 halaman; 51 gambar; 17 tabel ; 12 lampiran Daftar pustaka: 15 (1975-2011)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
ABSTRACT
Adhi Dwi Arta, NIM: I 1308502. REDESIGN DEVICE OF “ES PUTER” MAKER MACHINE BASED ON ERGONOMIC ASPECT. Final Assignment. Surakarta: Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sebelas Maret, May 2011.
Facts in the real condition is show that the little entrepreneur using the conventional devices in small village for make “es puter”, causes the worker have many complaint while making “es puter”. Appear this complaint can make musculoskeletal injury for the worker. As a result of this activity there are many complaints with the most dominant of complaints occur in the neck, arm, wrist, knee, and ankle.That injuries happen while revolve the ice tube, the process experience friction with ice in the outside of the tube.
In this research have done identify desire and expectation of worker had done with interview, and the result is translated become necessity and become a concept of design device. The second phase is determinate device dimension base on anthropometric dimension. The last phase is making machining “Es Puter”.
The result is “es Puter” machine with revolve mechanism using motor with 1400 rpm, is reduction became 70 rpm, and the production cost Rp 3.557.400,00. This device giving repair in processing position in making “Es Puter” then can decrease musculoskeletal injury, as well as have safety, comfortable, and can shorten production time became 1 hour.
Keywords : ergonomic, mesin es puter, musculoskeletal. xvi + 132 pages; 51 drawings; 17 tables; 12 appendix References: 15 (1975-2011)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................... ii
LEMBAR VALIDASI............................................................................. iii
SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH .......... iv
SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ................. v
KATA PENGANTAR ............................................................................. vi
ABSTRAK ............................................................................................... viii
ABSTRACT ............................................................................................. ix
DAFTAR ISI ............................................................................................ x
DAFTAR TABEL ................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ I-1
1.1 Latar Belakang Masalah ......................................................... I-1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................... I-2
1.3 Tujuan Penelitian ................................................................... I-3
1.4 Manfaat Penelitian ................................................................. I-3
1.5 Batasan Masalah ..................................................................... I-3
1.6 Asumsi Penelitian................................................................... I-4
1.7 Sistematika Penulisan............................................................. I-4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................ II-1
2.1 Ergonomi ................................................................................ II-1
2.2 Antropometri Dalam Ergonomi ............................................. II-3
2.2.1 Data Antropometri dan Cara Pengukurannya ............... II-4
2.2.2 Dimensi Antropometri .................................................. II-6
2.2.3 Aplikasi Distribusi Normal Dalam Antropometri ........ II-7
2.2.4 Aplikasi Data Antropometri dalam Perancangan
Produk ........................................................................... II-10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
2.2.5 Pengolahan Data Antropometri .................................... II-12
2.3 Nordic Body Map (NBM) ...................................................... II-16
2.4 Mekanika Konstruksi ............................................................. II-17
2.4.1 Statika ........................................................................... II-18
2.4.2 Gaya .............................................................................. II-19
2.4.3 Perhitungan Rangka ...................................................... II-23
2.4.4 Daya Motor Listrik ....................................................... II-24
2.4.5 Puli dan Sabuk .............................................................. II-25
2.4.6 Poros ............................................................................. II-28
2.4.7 Pengelasan .................................................................... II-29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................. III-1
3.1 Pengumpulan dan Pengolahan Data ....................................... III-2
3.1.1 Pengumpulan Data ........................................................ III-2
3.1.2 Pengolahan Data Antropometri .................................... III-3
3.1.3 Perhitungan Teknik ....................................................... III-5
3.1.4 Perhitungan Biaya ......................................................... III-7
3.2 Analisis dan Interpretasi Hasil ............................................... III-8
3.3 Kesimpulan dan Saran ............................................................ III-8
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ................. IV-1
4.1 Pengumpulan Data ................................................................. IV-1
4.1.1 Proses Pembuatan “Es Puter” ....................................... IV-1
4.1.2 Sikap Kerja Awal .......................................................... IV-2
4.1.3 Rekap Hasil Kuesioner Nordic Body Map ................... IV-4
4.1.4 Identifikasi Keluhan, Harapan dan Kebutuhan
Perancangan .................................................................. IV-5
4.1.5 Dimensi Antropometri .................................................. IV-9
4.2 Pengolahan Data ..................................................................... IV-10
4.2.1 Pengujian Data Antropometri ....................................... IV-10
4.2.2 Penentuan Dimensi Rancangan Rangka Mesin ............ IV-15
4.2.3 Penyusunan Konsep Perancangan ................................ IV-17
4.2.4 Konsep Desain .............................................................. IV-17
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
4.2.5 Penentuan Komponen Utama Rancangan
Mesin “Es Puter” .......................................................... IV-19
4.3 Perhitungan Teknik dan Penentuan Komponen ..................... IV-26
4.4 Perhitungan Biaya .................................................................. IV-46
4.5.1 Perhitungan Biaya Mesin “Es Puter” ............................ IV-46
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL............................. V-1
5.1 Analisis Hasil Penelitian ........................................................ V-1
5.1.1 Analisis Alat Pemutar “Es Puter’’ Awal ...................... V-1
5.1.2 Analisis Hasil Perancangan Ulang Alat
Mesin “Es Puter” .......................................................... V-2
5.1.3 Analisis Material Alat Mesin “Es Puter” ...................... V-3
5.1.4 Analisis Perancangan Berdasarkan Anthropometri
Operator ........................................................................ V-4
5.2 Interpretasi Hasil .................................................................... V-5
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ................................................ VI-1
6.1 Kesimpulan ............................................................................ VI-1
6.2 Saran ....................................................................................... VI-1
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis persentil dan cara perhitungan dalam distribusi
normal .................................................................................... II-10
Tabel 2.2 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan ........... II-25
Tabel 2.3 Faktor koreksi beban puntir ................................................... II-28
Tabel 2.4 Faktor koreksi beban lentur .................................................... II-29
Tabel 2.5 Diameter poros (mm) ............................................................. II-29
Tabel 4.1 Keluhan pekerja pada aktivitas pembuatan “es puter” ........... IV-5
Tabel 4.2 Harapan pekerja pada aktivitas pembuatan “es puter” ........... IV-6
Tabel 4.3 Penjabaran keluhan, harapan, kebutuhan dan desain alat ...... IV-6
Tabel 4.4 Pernyataan harapan fitur perancangan dari pekerja
“es puter” ................................................................................ IV-7
Tabel 4.5 Penjabaran harapan fitur perancangan .................................. IV-8
Tabel 4.6 Data tinggi siku berdiri (TSB)................................................ IV-9
Tabel 4.7 Data jangkauan tangan ke depan (JT) .................................... IV-10
Tabel 4.8 Dimensi rancangan rangka ..................................................... IV-17
Tabel 4.9 Perhitungan besar dan kecil baja profil L .............................. IV-27
Tabel 4.10 Biaya bahan ............................................................................ IV-48
Tabel 4.11 Biaya pemakaian dan biaya operator ..................................... IV-48
Tabel 5.1 Analisa Hasil Perancangan Ulang Alat Mesin “Es Puter” ..... V-2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Anthropometri untuk perancangan produk atau
fasilitas ............................................................................... II-6
Gambar 2.2 Ilustrasi persentil ............................................................... II-9
Gambar 2.3 Distribusi normal dengan data antropometri ..................... II-9
Gambar 2.4 Nordic body map ............................................................... II-16
Gambar 2.5 Tumpuan rol ...................................................................... II-18
Gambar 2.6 Tumpuan sendi .................................................................. II-18
Gambar 2.7 Reaksi tumpuan jepit ......................................................... II-19
Gambar 2.8 Sketsa prinsip statika kesetimbangan ................................ II-20
Gambar 2.9 Sketsa shearing force diagram ........................................... II-20
Gambar 2.10 Sketsa normal force ........................................................... II-21
Gambar 2.11 Sketsa moment bending (+) ............................................... II-21
Gambar 2.12 Sketsa moment bending (-) ................................................ II-22
Gambar 2.13 Landasan arah kanan ......................................................... II-22
Gambar 2.14 Landasan arah kiri ............................................................. II-22
Gambar 2.15 Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka ........ II-26
Gambar 2.16 Tipe-tipe pengelasan sudut ................................................ II-30
Gambar 2.17 Tipe-tipe pengelasan temu ................................................. II-31
Gambar 3.1 Diagram alir metodologi penelitian ................................... III-1
Gambar 4.1 Skema proses pembuatan “Es Puter” ................................ IV-1
Gambar 4.2 Sikap kerja operator dengan posisi berdiri ........................ IV-3
Gambar 4.3 Sikap kerja operator dengan posisi jongkok ...................... IV-4
Gambar 4.4 Grafik kelelahan pekerja berdasarkan NBM ..................... IV-4
Gambar 4.5 Grafik uji keseragaman tinggi siku berdiri (TSB) ............. IV-12
Gambar 4.6 Grafik uji keseragaman jangkauan tangan (JT) ................. IV-13
Gambar 4.7 Rancangan mesin “es puter” tampak atas .......................... IV-18
Gambar 4.8 Rancangan mesin “es puter” .............................................. IV-18
Gambar 4.9 Rancangan mesin “es puter” tampak samping .................. IV-19
Gambar 4.10 Penentuan komponen utama rancangan
mesin “es puter” ................................................................ IV-19
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
Gambar 4.11 Rangka mesin “es puter” ................................................... IV-20
Gambar 4.12 Papan penutup ................................................................... IV-21
Gambar 4.13 Tampak atas papan penutup .............................................. IV-21
Gambar 4.14 Speed reducer .................................................................... IV-21
Gambar 4.15 Motor 1400 rpm ................................................................. IV-22
Gambar 4.16 Poros .................................................................................. IV-22
Gambar 4.17 Pulley ................................................................................. IV-23
Gambar 4.18 Bearing 6204 ..................................................................... IV-23
Gambar 4.19 Pemasangan bearing 6204 pada Poros .............................. IV-24
Gambar 4.20 Bushing .............................................................................. IV-24
Gambar 4.21 Pemasangan bearing dengan poros terhadap bushing ....... IV-24
Gambar 4.22 Flange pemutar .................................................................. IV-25
Gambar 4.23 Pemasangan bearing dan bushing dengan poros terhadap
flange pemutar ................................................................... IV-25
Gambar 4.24 Tabung ............................................................................... IV-26
Gambar 4.25 Pemasangan tabung dengan flange pemutar ..................... IV-26
Gambar 4.26 Profil L .............................................................................. IV-27
Gambar 4.27 Gambar 3D sabuk V .......................................................... IV-35
Gambar 4.28 Dimensi Penampang sabuk V ............................................ IV-35
Gambar 4.29 Luas Penampang sabuk V ................................................. IV-36
Gambar 4.30 Poros flends pemutar ......................................................... IV-40
Gambar 4.31 Sketsa reduksi putaran ....................................................... IV-42
Gambar 4.32 Pembebanan pada baut ...................................................... IV-43
Gambar 4.33 Dimensi baut ...................................................................... IV-44
Gambar 4.34 Mur yang dibebani sejajar dengan sumbu ......................... IV-45
Gambar 4.35 BOM mesin es puter .......................................................... IV-46
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1
L 1.1 Kuesioner nordic body map ................................................ L1-1
L 1.2 Hasil kuesioner nordic body map ....................................... L1-3
L.1.3 Grafik hasil kuesioner penelitian ......................................... L1-4
L.1.4 Data antropometri tinggi siku berdiri dan jangkauan
tangan pekerja ...................................................................... L1-4
LAMPIRAN 2
L 2.1 Uji keseragaman data tinggi siku berdiri dan
jangkauan tangan ................................................................. L2-1
L 2.2 Uji kecukupan data tinggi siku berdiri dan
jangkauan tangan ................................................................. L2-3
L 2.3 Perhitungan persentil tinggi siku berdiri dan
jangkauan tangan ................................................................. L2-5
LAMPIRAN 3
L 3.1 Spesifikasi elektroda terbungkus dari
baja lunak (AWS) ................................................................ L3-1
L 3.2 Besi profil siku ..................................................................... L3-2
L 3.3 Spesifikasi baja lunak .......................................................... L3-3
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab ini dijelaskan mengenai latar belakang masalah, perumusan
masalah yang diangkat, tujuan dan manfaat dari tugas akhir yang dilakukan.
Berikut ini diuraikan mengenai batasan masalah, asumsi yang digunakan dalam
permasalahan dan sistematika penulisan untuk menyelesaikan penelitian
1.1 LATAR BELAKANG MASALAH
Pemberlakuan pasar bebas di Asia memberikan dampak bagi Indonesia,
salah satunya dalam dunia kerja. Oleh karena itu, diperlukan kreatifitas dalam
menciptakan lapangan kerja sendiri. Hal ini dapat dilihat dengan semakin
banyaknya masyarakat Indonesia yang mampu membuka lapangan kerja sendiri,
diantaranya dengan mendirikan usaha kecil yang disebut Usaha Kecil Menengah
(UKM).
Perencanaan teknologi tepat guna disesuaikan dengan kondisi masing-
masing usaha. Untuk usaha menengah ke atas yang bermodal besar biasanya
menggunakan teknologi yang canggih hasil riset dari dalam maupun luar negeri.
Tetapi bagi usaha menengah ke bawah yang bermodal kecil cukup dengan
menggunakan teknologi tepat guna. Karena dengan cara seperti itulah mereka
mampu bersaing dengan para pengusaha besar dengan nilai produk yang bersaing.
Wawancara dilapangan menunjukan bahwa penggunaan alat-alat
konvensional atau manual oleh pengusaha kecil didaerah pedesaan masih banyak
dipakai dalam pembuatan “es puter”, sehingga dengan memakai alat yang ada
sekarang tenaga kerja sering kali mengalami keluhan pada waktu pembuatan “es
puter”. Munculnya keluhan ini bisa menyebabkan terjadinya cidera
musculoskeletal para pekerja pada bahu, lengan atas dan lengan bawah, hal ini
dikarenakan pada awal pembuatan “es puter” tabung yang diputar dengan cara
manual mengalami gesekan dengan es batu yang ada pada luar tabung tersebut.
Berdasarkan pengamatan yang dilakukan pada industri rumah tangga
Barokah di daerah Mangkunegaran Surakarta yang masih menggunakan alat
konvensional atau manual. Alat “es puter” yang digunakan sampai saat ini masih
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-2
mempunyai kekurangan pada saat proses produksi. Kekurangan alat “es puter”
selama proses produksi adalah pekerja selalu memutar tabung es yang disamping
tabung diberi es batu sehingga pada awal proses pembuatan “es puter” pekerja
sering mengeluh waktu memutar tabung tersebut, ini dikarenakan adanya gesekan
antara tabung tersebut dengan es batu.
Berdasarkan wawancara terhadap pekerja yang melakukan proses
pembuatan “es puter” pada industri rumah tangga Barokah, proses pembuatan “es
puter” yang dilakukan oleh pengusaha kecil masih menggunakan alat
konvensional, yaitu dengan cara diputar secara manual terus menerus dengan
menggunakan tangan selama kurang lebih 1 – 2 jam. Didapatkan bahwa mereka
sering mengalami nyeri atau kaku otot saat mereka memutar tabung pada saat
proses pembuatan “es puter” tersebut selesai dilakukan.
Hasil dari wawancara tersebut diperkuat kembali dengan hasil kuesioner
Nordic Body Map (NBM) yang diberikan kepada pekerja “es puter” Barokah di
daerah Mangkunegaran Surakarta. Berdasarkan hasil pengisian kuesioner oleh
pekerja dapat diketahui bahwa terdapat keluhan yang paling dominan dengan
prosentase keluhan terjadi pada bagian leher, lengan, pergelangan tangan, lutut,
dan pergelangan kaki.
Berdasarkan permasalahan yang telah dijelaskan sebelumnya, maka perlu
dilakukan perancangan ulang alat yang ada sekarang ini berdasarkan aspek
ergonomi agar proses pembuatan “es puter” dapat mengurangi keluhan para
tenaga kerja yang sesuai dengan aspek ergonomi. Sehingga pada rancangan mesin
atau alat yang baru dapat dirasakan rasa aman, nyaman dan dapat mempersingkat
waktu proses produksi.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana merancang ulang
suatu alat sesuai dengan aspek ergonomi yang dapat mengurangi keluhan dari
terjadinya cidera musculoskeletal tenaga kerja yang tadinya membuat “es puter”
hanya menggunakan tangan atau manual.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-3
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini yaitu dapat merancang ulang
suatu alat sesuai dengan aspek ergonomi yang dapat mengurangi keluhan dari
terjadinya cidera musculoskeletal tenaga kerja yang tadinya membuat “es puter”
hanya menggunakan tangan atau manual.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Suatu permasalahan akan diteliti apabila di dalamnya mengandung unsur
manfaat. Agar memenuhi suatu unsur manfaat maka perlu ditentukan terlebih
dahulu manfaat yang akan didapatkan dari suatu penelitian. Adapun manfaat yang
diharapkan dari penelitian ini adalah :
1. Menghasilkan perancangan alat bantu bagi pekerja sehingga menimbulkan
rasa aman, nyaman sehingga diharapkan mampu meningkatkan
produktivitas kerja.
2. Dapat mengurangi keluhan dari terjadinya cidera musculoskeletal pada
saat pembuatan “es puter”.
1.5 BATASAN MASALAH
Pembatasan masalah dilakukan agar penelitian tidak terlalu luas dan
memperjelas obyek penelitian yang akan dilakukan. Batasan masalah dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Subjek penelitian adalah pekerja “es puter” di Barokah Mangkunegaran
Surakarta.
2. Diameter tabung dalam mengambil ukuran dimensi yang ada di pasaran
yaitu 220 mm.
3. Alat mesin “es puter” menggunakan motor listrik dengan putaran 1400
rpm.
4. Perancangan ini hanya menganalisa kerja operator dan tidak menyinggung
kualitas produk yang dihasilkan.
5. Perancangan menggunakan pendekatan anthropometri hanya pada
penentuan jangkauan tinggi maksimal, jangkauan tangan, penentuan
dimensi lain yang diperlukan pada perancangan menggunakan
perhitungan teknik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-4
1.6 ASUMSI PENELITIAN
Asumsi digunakan untuk menyederhanakan kompleksitas permasalahan
yang diteliti. Asumsi yang digunakan dalam penyusunan laporan tugas akhir ini
adalah sebagai berikut:
1. Data anthropometri yang diambil dianggap telah mewakili populasi yang
ada, dimaksudkan agar rancangan yang dihasilkan dapat digunakan dengan
baik atau paling tidak mendekati karakteristik penggunanya.
2. Pekerja tidak mempunyai kelainan fisik dan dalam kondisi sehat saat
penelitian dilakukan, karena rancangan yang dihasilkan tidak diperuntukan
bagi orang-orang cacat.
3. Beban maksimal terhadap kontruksi adalah terpusat, karena adanya gaya
sentripetal pada tabung maka beban yang ada pada kaki-kaki rangka sama.
1.7 SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan
penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika
penulisan, sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini meliputi latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan
penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi, dan sistematika
penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menguraikan teori-teori yang akan dipakai untuk mendukung
penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dilakukan secara teoritis.
Tinjauan pustaka diambil dari berbagai sumber yang berkaitan langsung
dengan permasalahan yang dibahas dalam penelitian.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah secara
umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk flowchart sesuai
dengan permasalahan yang ada mulai dari studi pendahuluan,
pengumpulan data sampai dengan pengolahan data dan analisis.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
I-5
BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Bab ini berisi data-data yang diperlukan untuk menyelesaikan masalah,
kemudian dilakukan pengolahan data secara bertahap.
BAB V : ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
Bab ini membahas analisis dan interpretasi hasil rancangan yang
dilakukan dalam penelitian ini.
BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN
Bagian ini berisi kesimpulan hasil dari semua tahap yang telah dilalui
selama penelitian beserta saran-saran yang berkaitan dengan penelitian
ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas mengenai konsep dan teori yang digunakan dalam
penelitian, sebagai landasan dan dasar pemikiran untuk membahas serta
menganalisa permasalahan yang ada.
2.1 ERGONOMI
Ergonomi berasal dari kata Yunani ergo yang berarti kerja dan nomos yang
berarti hukum. Jadi ergonomi dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari
manusia dalam kaitannya dengan pekerjaannya. Ergonomi dapat juga
didefinisikan sebagai suatu ilmu yang memanfaatkan informasi mengenai sifat,
kemampuan dan keterbatasan manusia untuk merancang sistem kerja. Dengan
ergonomi, diharapkan manusia yang berperan sentral dalam suatu sistem kerja
dapat bekerja lebih efektif dan optimal. Dengan demikian jelas bahwa pendekatan
ergonomi akan mampu menimbulkan efektifitas fungsional dan kenyamanan
pemakaian dari peralatan, fasilitas maupun lingkungan kerja yang dirancang
(Wignjosoebroto, 1995).
Maksud dan tujuan dari disiplin ergonomi adalah mendapatkan suatu
pengetahuan yang utuh tentang permasalahan-permasalahan interaksi manusia
dengan teknologi dan produk-produknya, sehingga dimungkinkan adanya suatu
rancangan sistem manusia-mesin (teknologi) yang optimal. Disiplin ini akan
mencoba membawa ke arah proses perancangan mesin yang tidak saja memiliki
kemampuan produksi yang lebih canggih lagi, melainkan juga memperhatikan
aspek-aspek yang berkaitan dengan kemampuan dan keterbatasan manusia yang
mengoperasikan mesin tersebut. Tujuan pokoknya adalah terciptanya desain
sistem manusia-mesin yang terpadu sehingga efektifitas dan efisien kerja bisa
tercapai secara optimal (Wignjosoebroto, 1995).
Disiplin human engineering atau ergonomi banyak diaplikasikan dalam
berbagai proses perancangan produk (man-made objects) ataupun operasi kerja
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-2
sehari-harinya. Sebagai contoh desain dari dials atau instrumental displays (man-
machine interface) akan banyak mempertimbangkan aspek-aspek ergonomi ini.
Demikian juga dalam sebuah stasiun kerja, semua fasilitas kerja seperti peralatan,
material dll haruslah diletakkan didepan dan berdekatan (jarak jangkauan normal)
dengan posisi operator bekerja. Hal ini sesuai dengan prinsip-prinsip ekonomi
gerakan. Dengan mengaplikasikan aspek-aspek ergonomi atau human
engineering, maka dapat dirancang sebuah stasiun kerja yang bisa dioperasikan
oleh rata-rata manusia. Disiplin ergonomi, khususnya yang berkaitan dengan
pengukuran dimensi tubuh manusia (anthropometri) telah menganalisa,
mengevaluasi dan membakukan jarak jangkauan yang memungkinkan rata
manusia untuk melaksanakan kegiatannya dengan mudah dan gerakan-gerakan
yang sederhana. Contoh lain dari aplikasi disiplin ergonomi juga bisa dilihat
dalam proses perancangan peralatan kerja (tools) untuk penggunaan yang lebih
efektif. Perkakas kerja seperti obeng atau gunting misalnya dengan pegangan
(handles) yang berbentuk kurva pada dasarnya merupakan hasil dari human
engineering studies. Desain handle yang berbentuk kurva dan disesuaikan dengan
bentuk genggaman tangan akan memudahkan cara pengoperasian peralatan
tersebut. Dengan demikian manusia tidak lagi harus menyesuaikan dirinya
dengan mesin yang dioperasikan (the man fits to the design), melainkan
sebaliknya yaitu mesin dirancang dengan terlebih dahulu memperhatikan
kelebihan dan keterbatasan manusia yang mengoperasikannya (Wignjosoebroto,
1995).
Fokus perhatian dari ergonomi ialah berkaitan erat dengan aspek-aspek
manusia di dalam perencanaan “man-made objects” dan lingkungan kerja.
Pendekatan ergonomi akan ditekankan pada penelitian kemampuan keterbatasan
manusia baik secara fisik maupun mental psikologis dan interaksinya dalam
sistem manusia-mesin yang integral. Secara sistematis pendekatan ergonomi
kemudian akan memanfaatkan informasi tersebut untuk tujuan rancang bangun,
sehingga akan tercipta produk, sistem atau lingkungan kerja yang lebih sesuai
dengan manusia. Pada gilirannya rancangan yang ergonomis akan dapat
meningkatkan efisiensi, efektifitas dan produktifitas kerja, serta dapat
menciptakan system serta lingkungan kerja yang cocok, aman, nyaman dan sehat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-3
Maksud dan tujuan utama dari pendekatan disiplin ergonomi diarahkan
pada upaya memperbaiki performansi kerja manusia seperti menambah kecepatan
kerja, accuracy, keselamatan kerja disamping untuk mengurangi energi kerja yang
berlebihan serta mengurangi datangnya kelelahan yang terlalu cepat. Disamping
itu disiplin ergonomi diharapkan pula mampu memperbaiki pendayagunaan
Sumber Daya Manusia serta meminimalkan kerusakan peralatan yang disebabkan
kesalahan manusia (Wignjosoebroto, 1995).
2.2 ANTHROPOMETRI DALAM ERGONOMI
Istilah anthropometri berasal dari kata anthro yang berarti manusia dan
metri yang berarti ukuran. Antropometri adalah pengetahuan yang menyangkut
pengukuran dimensi tubuh manusia. Antropometri secara luas akan digunakan
sebagai pertimbangan-pertimbangan ergonomis dalam proses perancangan
(design) produk maupun sistem kerja yang akan memerlukan interaksi manusia
(Wignjosoebroto, 1995). Data antropometri yang diperoleh akan diaplikasikan
secara luas dalam hal :
1. Perancangan areal kerja (work station, interior mobil, dan lain-lain).
2. Perancangan peralatan kerja seperti mesin, equipment, perkakas (tools) dan
sebagainya.
3. Perancangan produk-produk konsumtif seperti pakaian, kursi/meja komputer,
dan lain-lain.
4. Perancangan lingkungan kerja fisik
5. Data antropometri akan menentukan bentuk, ukuran dan dimensi yang tepat
berkaitan dengan produk yang dirancang dan manusia yang akan
mengoperasikan/menggunakan produk tersebut. Dalam kaitan ini maka
perancang produk harus mampu mengakomodasikan dimensi tubuh dari
populasi terbesar yang akan menggunakan produk hasil rancangannya tersebut.
Secara umum sekurang-kurangnya 90% - 95% dari populasi yang menjadi
target dalam kelompok pemakai suatu produk haruslah mampu
menggunakannya dengan selayaknya. Pada dasarnya peratan kerja yang dibuat
dengan mengambil referensi dimensi tubuh tertentu jarang sekali bisa
mengakomodasikan seluruh range ukuran tubuih dari populasi yang akan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-4
memakainya. Jadi, sebelum menentukan data anthropometri mana yang akan
dipakai tentunya diketahui dulu sasaran konsumen yang akan memakai produk
tersebut.
2.2.1 Data Antropometri dan Cara Pengukurannya
Manusia pada umumnya akan berbeda-beda dalam hal bentuk dan dimensi
ukuran tubuhnya. Disini ada beberapa faktor yang akan mempengaruhi ukuran
tubuh manusia (Wignjosoebroto, 1995), sehingga sudah semestinya seorang
perancang produk harus memperhatikan faktor-faktor tersebut yang antara lain
adalah :
1. Umur
Ukuran tubuh manusia akan berkembang dari saat lahir sampai sekitar 20 tahun
untuk pria dan 17 tahun untuk wanita. Ada kecenderungan untuk berkurang
setelah mencapai usia 60 tahun.
2. Jenis Kelamin
Jenis kelamin pria umumnya memiliki dimensi tubuh yang lebih besar kecuali
dada dan pinggul.
3. Suku Bangsa (Etnis)
Dimensi tubuh suku bangsa negara Barat lebih besar dari pada dimensi tubuh
suku bangsa negara Timur.
4. Sosio Ekonomi
Tingkat Sosio Ekonomi sangat mempengaruhi dimensi tubuh manusia.
Dimana pada negara-negara maju dengan tingkat sosio ekonomi tinggi,
penduduknya mempunyai dimensi tubuh yang besar dibandingkan dengan
negara-negara berkembang.
5. Posisi tubuh
Sikap ataupun posisi tubuh akan berpengaruh terhadap ukuran tubuh oleh
karena itu harus posisi tubuh standar harus diterapkan untuk survei
pengukuran.
Selain faktor-faktor tersebut terdapat juga faktor-faktor yang perlu
dipertimbangkan karena mempengaruhi variabilitas ukuran tubuh manusia
(Wignjosoebroto, 1995), seperti:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-5
1. Cacat tubuh
Diperlukan untuk perancangan produk bagi orang-orang cacat.
2. Tebal tipis pakaian
Hal ini dipertimbangkan berkaitan dengan faktor iklim dimana perbedaan iklim
akan memberikan perbedaan bentuk rancangan dan spesifikasi pakaian.
3. Kehamilan
Hal ini akan mempengaruhi bentuk dan ukuran tubuh perempuan yang hamil.
Berkaitan dengan posisi tubuh manusia Antropometri dibagi atas dua
bagian (Wignjosoebroto, 1995), yaitu :
1. Antropometri Statis (Structural Body Dimensions)
Pengukuran manusia pada posisi tubuh diam dan linier pada permukaan
tubuh. Ada beberapa metode pengukuran tertentu agar hasilnya representative.
Disebut juga pengukuran dimensi struktur tubuh dimana tubuh diukur dalam
berbagai posisi standard dan tidak bergerak (tetap tegak sempurna). Dimensi
tubuh yang diukur dengan posisi tetap antara lain meliputi berat badan, tinggi
tubuh dalam posisi berdiri maupun duduk, ukuran kepala, tinggi / panjang lutut
pada saat berdiri atau duduk, panjang lengan, dsb. Ukuran dalam hal ini diambil
dengan persentil tertentu seperti persentil 5, persentil 50 dan persentil 95.
2. Antropometri Dinamis (Functional Body Dimensions)
Yang dimaksud antropometri dinamis adalah pengukuran keadaan dan ciri-
ciri fisik manusia dalam keadaan bergerak atau memperhatikan gerakan-gerakan
yang mungkin terjadi saat pekerja tersebut melaksanakan kegiatannya. Hal pokok
yang ditekankan dalam pengukuran anthropometri dinamis adalah mendapatkan
ukuran tubuh yang nantinya akan berkaitan erat dengan gerakan-gerakan nyata
yang diperlukan tubuh untuk melaksanakan kegiatan-kegiatan tertentu.
Antropometri dalam posisi tubuh melaksanakan fungsinya yang dinamis akan
banyak diaplikasikan dalam proses perancangan fasilitas ataupun ruang kerja.
Terdapat tiga kelas pengukuran antropometri dinamis (Wignjosoebroto,
1995), yaitu :
1. Pengukuran tingkat ketrampilan sebagai pendekatan untuk mengerti keadaan
mekanis dari suatu aktifitas.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-6
2. Pengukuran jangkauan ruang yang dibutuhkan saat kerja.
3. Pengukuran variabilitas kerja.
2.2.2 Dimensi Antropometri
Data antropometri dapat dimanfaatkan untuk menetapkan dimensi ukuran
produk yang akan dirancang dan disesuaikan dengan dimensi tubuh manusia yang
akan menggunakannya. Pengukuran dimensi struktur tubuh yang biasa diambil
dalam perancangan produk maupun fasilitas dapat dilihat pada gambar 2.2 di
bawah ini (Wignjosoebroto, 1995).
Gambar 2.1 Anthropometri untuk perancangan produk atau fasilitas Sumber : Wignjosoebroto, 1995
Keterangan gambar 2.1, yaitu:
1 : Dimensi tinggi tubuh dalam posisi tegak (dari lantai sampai dengan ujung kepala).
2 : Tinggi mata dalam posisi berdiri tegak. 3 : Tinggi bahu dalam posisi berdiri tegak. 4 : Tinggi siku dalam posisi berdiri tegak (siku tegak lurus). 5 : Tinggi kepalan tangan yang terjulur lepas dalam posisi berdiri tegak (dalam
gambar tidak ditunjukkan). 6 : Tinggi tubuh dalam posisi duduk (di ukur dari alas tempat duduk pantat
sampai dengan kepala). 7 : Tinggi mata dalam posisi duduk. 8 : Tinggi bahu dalam posisi duduk. 9 : Tinggi siku dalam posisi duduk (siku tegak lurus). 10 : Tebal atau lebar paha. 11 : Panjang paha yang di ukur dari pantat sampai dengan ujung lutut. 12 : Panjang paha yang di ukur dari pantat sampai dengan bagian belakang dari
lutut betis. 13 : Tinggi lutut yang bisa di ukur baik dalam posisi berdiri ataupun duduk.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-7
14 : Tinggi tubuh dalam posisi duduk yang di ukur dari lantai sampai dengan paha.
15 : Lebar dari bahu (bisa di ukur baik dalam posisi berdiri ataupun duduk). 16 : Lebar pinggul ataupun pantat. 17 : Lebar dari dada dalam keadaan membusung (tidak tampak ditunjukkan
dalam gambar). 18 : Lebar perut. 19 : Panjang siku yang di ukur dari siku sampai dengan ujung jari-jari dalam
posisi siku tegak lurus. 20 : Lebar kepala. 21 : Panjang tangan di ukur dari pergelangan sampai dengan ujung jari. 22 : Lebar telapak tangan. 23 : Lebar tangan dalam posisi tangan terbentang lebar kesamping kiri kanan
(tidak ditunjukkan dalam gambar). 24 : Tinggi jangkauan tangan dalam posisi berdiri tegak. 25 : Tinggi jangkauan tangan dalam posisi duduk tegak. 26 : Jarak jangkauan tangan yang terjulur kedepan di ukur dari bahu sampai
dengan ujung jari tangan.
2.2.3 Aplikasi Distribusi Normal Dalam Antropometri
Penerapan data antropometri, distribusi yang umum digunakan adalah
distribusi normal (Nurmianto, 1996). Dalam statistik, distribusi normal dapat
diformulasikan berdasarkan nilai rata-rata (x) dan standar deviasi (σ) dari data
yang ada. Nilai rata-rata dan standar deviasi yang ada dapat ditentukan percentile
sesuai tabel probabilitas distribusi normal.
Adanya berbagai variasi yang cukup luas pada ukuran tubuh manusia secara
perorangan, maka besar “nilai rata-rata” menjadi tidak begitu penting bagi
perancang. Hal yang justru harus diperhatikan adalah rentang nilai yang ada.
Secara statistik sudah diketahui bahwa data pengukuran tubuh manusia pada
berbagai populasi akan terdistribusi dalam grafik sedemikian rupa sehingga data-
data yang bernilai kurang lebih sama akan terkumpul di bagian tengah grafik,
sedangkan data-data dengan nilai penyimpangan ekstrim akan terletak di ujung-
ujung grafik. Merancang untuk kepentingan keseluruhan populasi sekaligus
merupakan hal yang tidak praktis (Nurmianto, 1996). Berdasarkan uraian tersebut,
maka kebanyakan data antropometri disajikan dalam bentuk persentil.
Persentil menunjukkan jumlah bagian per seratus orang dari suatu populasi
yang memiliki ukuran tubuh tertentu (atau yang lebih kecil) atau nilai yang
menunjukkan persentase tertentu dari orang yang memiliki ukuran pada atau di
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-8
bawah nilai tersebut. Sebagai contoh bila dikatakan presentil pertama dari suatu
data pengukuran tinggi badan, maka pengertiannya adalah bahwa 99% dari
populasi memiliki data pengukuran yang bernilai lebih besar dari 1% dari populasi
yang tadi disebutkan. Contoh lainnya : bila dikatakan presentil ke-95 dari suatu
pengukuran data tinggi badan berarti bahwa hanya 5% data merupakan data tinggi
badan yang bernilai lebih besar dari suatu populasi dan 95% populasi merupakan
data tinggi badan yang bernilai sama atau lebih rendah pada populasi tersebut. The
Antropometric Source Book yang diterbitkan oleh Badan Administrasi Nasional
Aeronotika dan penerbangan Luar Angkasa Amerika Serikat (NASA)
merumuskan pengertian presentil yaitu definisi presentil sebenarnya sederhananya
saja. Untuk suatu kelompok data apapun. Misalnya data berat badan pilot,
presentil pertama menunjukkan data sejumlah pilot yang berat badannya lebih
besar daripada 1% data para pilot yang disebutkan paling kecil berat badannya,
dan dilain pihak merupakan data berat badan dari setiap pilot yang kurang berat
badannya dari 99% pilot dengan berat badan yang terbesar. Dapat juga dikatakan
bahwa presentil kedua merupakan data yang bernilai lebih besar daripada 2% pilot
yang paling ringan, dan lebih kecil dari 98% pilot-pilot terberat. Jadi, berapapun
besaran nilai k dari 1 hingga 99 maka presentil ke-k tersebut merupakan nilai yang
lebih besar dari k% berat badan terkecil dan kurang dari yang terbesar (100k)%.
Presentil 50 yang merupakan nilai dari suatu rata-rata, merupakan nilai yang
membagi data menjadi dua bagian, yaitu yang berisi data bernilai terkecil dan
terbesar masing-masing sebesar 50% dari keseluruhan nilai tersebut (Nurmianto,
1996).
Persentil ke-50 memberi gambaran yang mendekati nilai rata-rata ukuran
dari suatu kelompok tertentu. Suatu kesalahan yang serius pada penerapan suatu
data adalah dengan mengasumsikan bahwa setiap ukuran pada persentil ke-50
mewakili pengukuran manusia rata-rata pada umumnya, sehingga sering
digunakan sebagai pedoman perancangan (Nurmianto, 1996). Kesalahpahaman
yang terjadi dengan asumsi tersebut mengaburkan pengertian atas makna 50%
dari kelompok. Sebenarnya tidak ada yang dapat disebut “manusia rata-rata”.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-9
Ada dua hal penting yang harus selalu diingat bila menggunakan presentil.
Pertama, suatu persentil antropometri dari tiap individu hanya berlaku untuk satu
data dimensi tubuh saja. Hal ini dapat merupakan data tinggi badan atau data
tinggi duduk. Kedua, tidak dapat dikatakan seseorang memiliki persentil yang
sama, ke-95 atau ke-90 atau ke-5, untuk keseluruhan dimensi tubuhnya. Hal ini
hanya merupakan gambaran dari suatu makhluk dalam khayalan, karena
seseorang dengan persentil ke-50 untuk data tinggi badannya, dapat saja memiliki
persentil ke-40 untuk data tinggi lututnya, atau persentil ke-60 untuk data panjang
lengannya seperti ilustrasi pada gambar 2.2 (Roebuck, 1975).
Gambar 2.2 Ilustrasi persentil Sumber: Roebuck, 1975
Pemakaian nilai-nilai persentil yang umum diaplikasikan dalam perhitungan
data antropometri dijelaskan pada gambar 2.3 dan dalam tabel 2.1 di bawah ini
(Nurmianto, 1996).
Gambar 2.3 Distribusi normal dengan data antropometri Sumber : Nurmianto, 1996
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-10
Tabel 2.1 Jenis persentil dan cara perhitungan dalam distribusi normal
Persentil Perhitungan
1-St 2.5-th 5-th 10-th 50-th
x - 2.325 sx x - 1.96 sx x - 1.645 sx x - 1.28 sx x
90-th 95-th
97.5-th 99-th
x + 1.28 sx x + 1.645 sx x + 1.96 sx x + 2.325 sx
Sumber : Nurmianto, 1996
2.2.4 Aplikasi Data Antropometri dalam Perancangan Produk
Penggunaan data antropometri dalam penentuan ukuran produk harus
mempertimbangkan prinsip-prinsip di bawah ini agar produk yang dirancang bisa
sesuai dengan ukuran tubuh pengguna (Wignjosoebroto, 1995) yaitu :
1. Prinsip perancangan produk bagi individu dengan ukuran ekstrim
Rancangan produk dibuat agar bisa memenuhi 2 sasaran produk yaitu :
a. Sesuai dengan ukuran tubuh manusia yang mengikuti klasifikasi
ekstrim.
b. Tetap bisa digunakan untuk memenuhi ukuran tubuh yang lain
(mayoritas dari populasi yang ada)
Agar dapat memenuhi sasaran pokok tersebut maka ukuran diaplikasikan,
yaitu
a. Dimensi minimum yang harus ditetapkan dari suatu rancangan produk
umumnya didasarkan pada nilai persentil terbesar misalnya 90, 95,
atau persentil 99.
b. Dimensi maksimum yang harus ditetapkan diambil berdasarkan
persentil terkecil misalnya persentil 1, persentil 5, atau persentil 10.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-11
2. Prinsip perancangan produk yang bisa dioperasikan diantara rentang
ukuran tertentu (adjustable).
Produk dirancang dengan ukuran yang dapat diubah-ubah sehingga cukup
fleksible untuk dioperasikan oleh setiap orang yang memiliki berbagai
macam ukuran tubuh. Mendapatkan rancangan yang fleksibel semacam ini
maka data antropometri yang umum diaplikasikan adalah dalam rentang
nilai persentil 5 sampai dengan persentil 95.
3. Prinsip perancangan produk dengan ukuran rata-rata
Produk dirancang berdasarkan pada ukuran rata-rata tubuh manusia atau
dalam rentang persentil 50.
Berkaitan dengan aplikasi data antropometri yang diperlukan dalam proses
perancangan produk ataupun fasilitas kerja, beberapa rekomendasi yang bisa
diberikan sesuai dengan langkah-langkah (Wignjosoebroto, 1995), sebagai
berikut:
1. Pertama kali terlebih dahulu harus ditetapkan anggota tubuh yang mana
yang nantinya difungsikan untuk mengoperasikan rancangan tersebut,
2. Tentukan dimensi tubuh yang penting dalam proses perancangan tersebut,
dalam hal ini juga perlu diperhatikan apakah harus menggunakan data
structural body dimension ataukah functional body dimension,
3. Selanjutnya tentukan populasi terbesar yang harus diantisipasi,
diakomodasikan dan menjadi target utama pemakai rancangan produk
tersebut,
4. Tetapkan prinsip ukuran yang harus diikuti semisal apakah rancangan
rancangan tersebut untuk ukuran individual yang ekstrim, rentang ukuran
yang fleksibel atau ukuran rata-rata,
5. Pilih persentil populasi yang harus diikuti; ke-5, ke-50, ke-95 atau nilai
persentil yang lain yang dikehendaki,
Setiap dimensi tubuh yang diidentifikasikan selanjutnya pilih atau
tetapkan nilai ukurannya dari tabel data antropometri yang sesuai.
Aplikasikan data tersebut dan tambahkan faktor kelonggaran (allowance)
bila diperlukan seperti halnya tambahan ukuran akibat faktor tebalnya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-12
pakaian yang harus dikenakan oleh operator, pemakaian sarung tangan
(gloves), dan lain-lain.
2.2.5 Pengolahan Data Antropometri
Data mentah yang sudah didapatkan diuji terlebih dahulu dengan
menggunakan metode statistik sederhana yaitu uji keseragaman, uji kecukupan,
dan uji kenormalan (Wignjosoebroto, 1995). Hal tersebut dilakukan agar data
yang diperoleh bersifat representatif, artinya data tersebut dapat mewakili
populasi yang diharapkan.
a. Uji Keseragaman Data
Pengujian keseragaman data dilakukan untuk mengetahui :
1. Homogenitas data
2. Apakah berasal dari suatu populasi yang sama
3. Data extrim atau yang berada di luar batas harus dihilangkan dan tidak
perlu disertakan dalam perhitungan
Rumus yang digunakan dalam uji ini, yaitu:
Nx
x iå= ............................................................................................... (2.1)
xs =( )
1
2
--å
Nxxi .................................................................................. (2.2)
Rumus uji keseragaman data:
xxBKA s3+= ..................................................................................... (2.3)
xxBKB s3-= ..................................................................................... (2.4)
keterangan; x = rata-rata
xs = standar deviasi atau simpangan baku N = jumlah data BKA = batas kendali atas BKB = batas kendali bawah
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-13
Jika data berada diluar batas kendali atas ataupun batas kendali bawah
maka data tersebut dihilangkan, keseragaman data dapat diketahui dengan
menggunakan peta kendali x .
b. Uji Kecukupan Data
Uji kecukupan data berfungsi untuk mengetahui apakah data hasil
pengamatan dapat dianggap mencukupi. Penetapan berapa jumlah data
yang seharusnya dibutuhkan, terlebih dulu ditentukan derajat ketelitian (s)
yang menunjukkan penyimpangan maksimum hasil penelitian, dan tingkat
kepercayaan (k) yang menunjukkan besarnya keyakinan pengukur akan
ketelitian data antropometri. Sedangkan rumus uji kecukupan data, yaitu:
( )2
22' /
úúû
ù
êêë
é
åå-å
=X
XXNskN .......................................................... (2.5)
Keterangan; N = jumlah data pengamatan sebenarnya N’ = jumlah data secara teoritis s = derajat ketelitian (degree of accuracy) k = tingkat kepercayaan (level of confidence)
Data akan dianggap telah mencukupi jika memenuhi persyaratan N’ < N,
dengan kata lain jumlah data secara teoritis lebih kecil daripada jumlah
data pengamatan sebenarnya (Wignjosoebroto, 1995).
c. Uji Kenormalan
Banyak cara yang dapat digunakan untuk melakukan pengujian normalitas
sampel, salah satunya ialah dengan rumus chi-kuadrat. Langkah-langkah
uji kenormalan diuraikan, sebagai berikut:
1. Menentukan jumlah kelas
Penentuan jumlah kelas menggunakan formula H.A. Sturges, karena
formulanya mendasarkan pada jumlah pengamatan, yang mana
banyaknya pengamatan senantiasa berbeda antara penelitian yang satu
dengan yang lain, sehingga formula ini dianggap yang paling ideal
menurut ukuran jumlah pengamatannya. Rumus Kriterium Sturges,
yaitu:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-14
k = 1 + 3,322 log n ......................................................................... (2.6)
keterangan;
k = banyaknya kelas n = jumlah pengamatan
2. Menentukan wilayah data,
Wilayah data adalah selisih data maksimum dan minimumnya.
3. Menentukan lebar selang,
Lebar selang dihitung dengan membagi wilayah data dengan
banyaknya kelas.
4. Menentukan limit kelas dan batas kelas,
Penentuan limit kelas dan batas kelas dilakukan dengan menentukan
limit bawah kelas bagi selang yang pertama dan kemudian batas bawah
kelasnya. Menambahkan lebar kelas pada batas bawah kelas untuk
mendapatkan batas atas kelasnya. Mendaftar semua limit kelas dan
batas kelas dengan cara menambahkan lebar kelas pada limit dan batas
selang sebelumnya.
5. Menentukan frekuensi pengamatan (oi) bagi tiap-tiap kelas interval,
6. Menghitung nilai z padanan batas-batas kelas,
Nilai z padanan setiap batas-batas kelas dihitung dengan menggunakan
rumus, yaitu:
z1 =s
xkelasbawahbatas -)__( .................................................... (2.7)
z2 =s
xkelasatasbatas -)__( ....................................................... (2.8)
keterangan;
z1 = nilai z padanan batas bawah kelas z2 = nilai z padanan batas atas kelas x = rata-rata contoh s = standar deviasi contoh
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-15
7. Menghitung luas daerah di bawah kurva normal untuk menghitung
frekuensi harapan (ei) setiap selang kelas,
Perhitungan frekuensi harapan menggunakan rumus, yaitu:
ei = (P(z1<Z<z2))(n) .................................................................... (2.9)
keterangan;
ei = frekuensi harapan P(z1<Z<z2) = luas daerah di bawah kurva normal antara z1 dan z2 n = jumlah pengamatan
8. Menghitung nilai chi-kuadrat.
Jika harga 2c teramati lebih kecil dari harga
2c dalam tabel statistika,
maka data yang diperoleh menunjukkan kesesuaian yang baik dengan
distribusi normal. Kriteria keputusan yang diuraikan di sini hendaknya
tidak digunakan bila ada frekuensi harapan yang kurang dari 5.
Persyaratan ini mengakibatkan adanya penggabungan sel-sel (kelas-
kelas) yang berdekatan, sehingga mengakibatkan berkurangnya derajat
bebas. Rumus chi-kuadrat, yaitu:
( )
i
ii
eeo 2
2 -å=c ......................................................................... (2.10)
keterangan; 2c = nilai chi-kuadrat
oi = frekuensi pengamatan ei = frekuensi harapan
Banyaknya derajat bebas yang berkaitan dengan dengan sebaran chi-
kuadrat yang digunakan di sini bergantung pada dua faktor, yaitu
banyaknya sel dalam percobaan yang bersangkutan dan banyaknya
besaran yang diperoleh dari data pengamatan yang diperlukan dalam
perhitungan frekuensi harapannya. Pada uji normalitas ini ada tiga
besaran yang diperlukan untuk menghitung frekuensi harapan, yaitu
frekuensi total, mean, dan standar deviasi. Jadi pada kasus ini derajat
bebas dapat dihitung dengan rumus, yaitu:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-16
v = banyak sel – 3 ........................................................................ (2.11)
Keterangan; v = derajat bebas
2.3 NORDIC BODY MAP (NBM)
Salah satu alat ukur ergonomik sederhana yang dapat digunakan untuk
mengenali sumber penyebab keluhan musculoskeletal adalah nordic body map.
Nordic Body Map ini dipakai untuk mengetahui keluhan-keluhan yang dirasakan
oleh para pekerja. Kuesioner ini diberikan sebelum dan setelah melakukan
pekerjaan (Corlett, 1992). Kuesioner nordic body map terhadap segmen-segmen
tubuh dapat dilihat dalam gambar 2.4.
Gambar 2.4 Nordic Body Map Sumber : Corlett,1992
Keterangan gambar 2.4 :
0 : Leher atas 1 : Leher bawah 2 : Pundak kiri 3 : Pundak kanan 4 : Lengan atas kiri
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-17
5 : Punggung 6 : Lengan atas kanan 7 : Pinggang 8 : Pinggul 9 : Pantat 10 : Siku kiri 11 : Siku kanan 12 : Lengan bawah kiri 13 : Lengan bawah kanan 14 : Pergelangan tangan kiri 15 : Pergelangan tangan kanan 16 : Jari jari kiri 17 : Jari kanan 18 : Paha kiri 19 : paha kanan 20 : Lutut kiri 21 : Lutut kanan 22 : Betis kiri 23 : Betis kanan 24 : Engkel kiri 25 : Engkel kanan 26 : Telapak kaki kiri 27 : Telapak kaki kanan
2.4 MEKANIKA KONSTRUKSI
Mekanika (Bahasa Latin mechanicus, dari Bahasa Yunani mechanikos,
"seseorang yang ahli di bidang mesin") adalah jenis ilmu khusus yang
mempelajari fungsi dan cara kerja mesin, alat atau benda yang seperti mesin.
Mekanika merupakan bagian yang sangat penting dalam ilmu fisika terutama
untuk ahli sains dan ahli teknik. Mekanika (Mechanics) juga berarti ilmu
pengetahuan yang mempelajari gerakan suatu benda serta efek gaya dalam
gerakan itu (Popov, 1986). Cabang ilmu Mekanika terbagi dua : Mekanika Statik
dan Mekanika Dinamik (tidak dibahas dalam penelitian ini). Mekanika teknik
dikenal juga sebagai mekanika rekayasa atau analisa struktur. Pokok utama dari
ilmu tersebut adalah mempelajari perilaku struktur terhadap beban yang bekerja
padanya. Perilaku struktur tersebut umumnya adalah lendutan dan gaya-gaya
(gaya reaksi dan gaya internal).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-18
2.4.1 Statika
Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang statik dari suatu beban
terhadap gaya-gaya dan beban yang mungkin ada pada bahan tersebut, atau juga
dapat dikatakan sebagai perubahan terhadap panjang benda awal karena gaya atau
beban (Popov, 1986). Terdapat 3 jenis tumpuan dalam ilmu statika untuk
menentukan jenis perletakan yang digunakan dalam menahan beban yang ada
dalam struktur, beban yang ditahan oleh perletakan masing-masing, yaitu:
1. Tumpuan Rol
Tumpuan yang dapat menahan gaya tekan yang arahnya tegak lurus
dengan bidang tumpuannya. Tumpuan rol tidak dapat menahan gaya yang
arahnya sejajar dengan bidang tumpuan dan momennya.
Gambar 2.5 Tumpuan rol Sumber: Popov, 1986
2. Tumpuan sendi.
Tumpuan yang mampu menahan gaya yang arahnya sembarang pada
bidang tumpuannya. Tumpuan sendi dapat menumpu gaya yang arahnya
tegak lurus maupun sejajar dengan bidang tumpuannya.
Gambar 2.6 Tumpuan sendi Sumber: Popov, 1986
3. Tumpuan Jepitan :
Jepitan adalah tumpuan yang dapat meneruskan segala gaya dan momen
sehingga dapat mendukung H, V dan M yang berati mempunyai tiga gaya.
Kesetimbangan dapat dipenuhi bahwa agar susunan gaya dalam keadaan
setimbang haruslah dipenuhi tiga syarat yaitu ∑FHorisontal = 0, ∑FVertikal = 0,
∑M= 0.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-19
Gambar 2.7 Reaksi tumpuan jepit Sumber: Popov, 1986
2.4.2 Gaya
Suatu konstruksi bertugas mendukung gaya-gaya luar yang bekerja padanya
yang kita sebut sebagai beban. Konstruksi harus ditumpu dan diletakkan pada
peletakan-peletakan tertentu agar dapat memenuhi tugasnya yaitu menjaga
keadaan konstruksi yang seimbang. Suatu konstruksi dikatakan seimbang bila
resultan gaya yang bekerja pada konstruksi tersebut sama dengan nol atau dengan
kata lain ∑Fx = 0, ∑Fy = 0, ∑Fz = 0, ∑M = 0 (Popov, 1986).
Gaya adalah sesuatu yang menyebabkan suatu benda dari keadaan diam
menjadi bergerak atau sebaliknya (Popov, 1986). Dalam ilmu statika berlaku
hukum (Aksi = Reaksi), gaya dalam statika kemudian dikenal dibedakan menjadi :
1. Gaya Luar.
Gaya luar adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar
sistem yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. Sedangkan
beban adalah beratnya beban atau barang yang didukung oleh suatu konstruksi
atau bangunan beban dan dapat dibedakan menjadi beberapa macam, yaitu :
a. Beban mati yaitu beban yang sudah tidak bisa dipindah-pindah, seperti
dining, penutup lantai.
b. Beban sementara yaitu beban yang masih bisa dipindah-pindahkan, ataupun
beban yang dapat berjalan seperti beban orang, mobil (kendaraan), kereta.
c. Beban terbagi rata yaitu beban yang secara merata membebani struktur.
Beban dapat dibedakan menjadi beban segi empat dan beban segitiga.
d. Beban titik terpusat adalah beban yang membebani pada suatu titik.
e. Beban berjalan adalah beban yang bisa berjalan atau dipindah-pindahkan
baik itu beban merata, titik, atau kombinasi antar keduanya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-20
2. Gaya dalam.
Akibat adanya gaya luar yang bekerja, maka bahan memberikan perlawanan
sehingga timbul gaya dalam yang menyebabkan terjadinya deformasi atau
perubahan bentuk. Agar suatu struktur tidak hancur atau runtuh maka besarnya
gaya bergantung pada struktur gaya luar.
3. Gaya geser (Shearing Force Diagram).
Gaya geser merupakan gaya dalam yang terjadi akibat adanya beban yang arah
garis kerjanya tegak lurus (^ ) pada sumbu batang yang ditinjau.
Gambar 2.8 Sketsa prinsip statika kesetimbangan Sumber: Popov, 1986
Gaya bidang lintang ditunjukan dengan SFD (shearing force diagram), dimana
penentuan tanda pada SFD berupa tanda negatif (-) atau positif (+) bergantung
dari arah gaya.
Gambar 2.9 Sketsa shearing force diagram Sumber: Popov, 1986
4. Gaya normal (Normal force).
Gaya normal merupakan gaya dalam yang terjadi akibat adanya beban yang
arah garis kerjanya searah (//) sumbu batang yang ditinjau.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-21
Gambar 2.10 Sketsa normal force Sumber: Popov, 1986
Agar batang tetap utuh, maka gaya dalam sama dengan gaya luar. Pada gambar
diatas nampak bahwa tanda (-) negative yaitu batang tertekan, sedang bertanda
(+) batang tertarik.
5. Momen.
Momen adalah gaya yang bekerja dikalikan dengan panjang lengan yang
terjadi akibat adanya beban yang terjadi pada struktur tersebut.
Gambar 2.11 Sketsa moment bending (+) Sumber: Popov, 1986
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-22
Gambar 2.12 Sketsa moment bending (-) Sumber: Popov, 1986
Dalam sebuah perhitugan gaya dalam momen memiliki kesepakatan yang
senantiasa dipenuhi yaitu pada arah tinjauan, yaitu:
a. Ditinjau dari arah kanan
Gambar 2.13 Landasan arah kanan Sumber: Popov, 1986
b. Ditinjau dari arah kiri
Gambar 2.14 Landasan arah kiri Sumber: Popov, 1986
Bila searah jarum jam (+)
Bila berlawanan jarum jam (-)
Bila berlawanan jarum jam (-)
Bila searah jarum jam (+)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-23
2.4.3 Perhitungan Rangka
Profil adalah batang yang digunakan pada konstruksi, jenis profil yang
digunakan pada pembuatan konstruksi mesin adalah profil L, Perhitungan
kekuatan rangka yang digunakan yaitu profil L (Popov, 1986). Kekuatan profil
yang digunakan pada konstruksi dapat dihitung menggunakan persamaan 2.13.
1. Profil L
· Titik pusat massa.
ŷ = åå ×
A
yA ...................................................................................... (2.13)
keterangan;
ŷ = Titik pusat massa (mm). A = Luas (mm2). y = Titik berat batang (mm).
· Momen inersia balok besar dan kecil.
Momen inersia adalah momen yang terjadi pada batang yang ditumpu.
Pada setiap batang dapat dihitung momen inersia yang terjadi
menggunakan persamaan 2.2.
I1 = I0 + A1 x d12 ............................................................................ (2.14)
keterangan ;
I1 = Momen inersia balok (mm4). A = Luas batang (mm2). d = Diameter batang (mm).
· Momen inersia batang.
Momen inersia batang adalah momen yang terjadi pada batang yang
ditumpu. Pada setiap batang dapat dihitung momen inersia yang terjadi
menggunakan persamaan 2.15.
Ix = I1 - I2 ........................................................................................ (2.15)
keterangan;
Ix = Momen inersia batang (mm4).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-24
I1 = Momen inersia batang 1 (mm4). I2 = Momen inersia batang 2 (mm4).
· Besar tegangan geser yang dijinkan.
Tegangan geser yang diijinkan adalah tegangan geser pada batang yang
diijnkan, jika tegangan geser yang diijinkan lebih besar dari pada
momen tegangan geser pada konstruksi maka konstruksi aman atau kuat
menahan beban yang diterima. Pada besar tegangan geser yang dijinkan
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.16.
......................................................................................... (2.16)
keterangan;
t = Tegangan geser yang terjadi (kgf/mm2). M = Momen yang terjadi (kgf.mm). Ix = Momen inersia batang (mm4). Y = Titik berat batang (mm).
2.4.4 Daya Motor Listrik
Daya motor listrik yang ditransmisikan dihitung dengan faktor koreksi,
untuk memperoleh daya rencana, karena daya motor yang digunakan adalah daya
normal dan kejutan terjadi hanya pada saat awal pembebanan (Sularso dan Suga,
K., 1997), maka faktor koreksi daya diambil dari harga faktor koreksi pada saat
daya maksimum, dengan harga 0,8 sampai 1,2. Harga faktor koreksi yang diambil
sebesar 1,0, maka daya rencana dapat ditentukan :
Va = La x t .............................................................................................. (2.17)
Va = 2rp x t ............................................................................................. (2.18)
Keterangan : La : Luas alas dari tabung es puter t : tinggi tabung D : diameter tabung Va : kapasitas adonan
Pengoperasiannya pada saat pembebanan, maka diperlukan faktor koreksi
sebagai perhitungan keamanannya pada daya motor listrik tersebut agar dihasilkan
daya rencana motor listrik (Sularso dan Suga, K., 1997), dengan rumusan, yaitu:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-25
Pd = P x fc ....................................................................................... (2.19)
keterangan;
Pd = daya rencana motor listrik (Watt) P = daya motor listrik (Watt) fc = faktor koreksi
Tabel 2.2 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan
Daya Yang Ditransmisikan Faktor Koreksi (Efisiensi)
● Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 - 2,0
● Daya maksimum yang diperlukan 0,8 - 1,2
● Daya normal 1,0 - 1,5
2.4.5 Puli dan Sabuk
Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin pemotong tempe keripik
yang berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang
lain dengan menggunakan sabuk. Puli tersebut terbuat dari besi cor, baja cor, baja
pres, aluminium (Sularso dan Suga, K., 1997).
Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros satu ke
poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun berbeda.
Tipe sabuk antara lain : sabuk flat, sabuk –V, sabuk circular.
1. Faktor-faktor dalam perencanaan sabuk.
a. Perbandingan kecepatan.
Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut
ditulis dengan persamaan sebagai berikut :
............................................................................... (2.20)
Keterangan : D1 : Diameter puli penggerak (mm). D2 : Diameter puli pengikut (mm). N1 : Kecepatan puli penggerak (rpm). N2 : Kecepatan puli pengikut (rpm).
2
1
1
2
DD
NN
=
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-26
- Slip pada Sabuk
Slip merupakan gerakan berputar, tetapi tidak diikuti oleh sabuk
atau pulley penggerak berputar tapi tidak diikuti oleh pulley
pengikut, sehingga putaran yang dihasilkan tidak sesuai apa yang
diharapkan. Slip pada sabuk dapat dirumuskan sebagai berikut :
Bila diketahui ; S1 : Slip antara pulley penggerak dengan sabuk
S2 : Slip antara pulley penggerak antara sabuk.
V : Kecepatan sabuk ( in/menit atau m/menit )
- Pengurangan kecepatan pada pulley penggerak akibat slip adalah
÷øö
çèæ -=
1001 1
111
NNdV p ............................................................. (2.21)
b. Kecepatan linear sabuk.
Kecepatan linear sabuk dapat ditulis dengan persamaan matematis
sebagai berikut :
60ND
V´´
=p
............................................................................ (2.22)
Keterangan :
V : Kecepatan linear sabuk (m/s) D : Diameter puli pengikut (mm) N : Putaran puli pengikut(rpm)
c. Panjang sabuk
Panjang sabuk adalah panjang total dari sabuk yang digunakan untuk
menghubungkan puli penggerak dengan puli pengikut. Dalam
perancangan ini digunakan sabuk terbuka.
Gambar 2.15 Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka Sumber : Sularso dan Suga, K., 1997
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-27
Persamaan panjang total sabuk terbuka dapat ditulis :
L =2C+2p
(dp + Dp ) +4
)(1
dpDpC
++ ....................................... (2.23)
Keterangan :
L : Panjang total sabuk (mm). c : Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm). dp : Diameter puli kecil (mm) Dp : Diameter puli besar (mm)
d. Sudut kontak pulley.
Sudut kontak pulley yang terjadi antara pulley dengan sabuk adalah
sebagai berikut :
Keterangan : d1 : Diameter pulley kecil d2 : Diameter pulley besar C : Jarak kedua sumbu pulley
Sehingga sudut kontak pulley :
sin-1α = C
dd 21 - ........................................................................... (2.24)
( ) rad180
21800 paq -= ............................................................... (2.25)
e. Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor.
Persamaan perbandingan tegangan antara sisi kencang dengan sisi
kendor dapat ditulis sebagai berikut :
qm.2
1log3.2 =
TT
......................................................................... (2.26)
Keterangan :
1T : Tegangan kencang (Kg) 2T : Tegangan kendor (Kg)
m : Koefisien gesek q : Sudut kontak (rad)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-28
f. Daya pada sabuk
Persamaan daya yang dipindahkan oleh sabuk dapat ditulis dengan
persamaan sebagai berikut :
( )vTTP 21 -= .............................................................................. (2.27)
Keterangan :
P : Daya yang dipindahkan oleh sabuk (Watt)
2.4.6 Poros
Poros merupakan bagian dari elemen mesin yang berputar dimana
fungsinya untuk mentransmisikan daya dari satu tempat ke tempat lain. Dalam
penerapannya poros divariasikan dengan puli, bearing, roda gigi, dan elemen
lainnya. Sedangkan untuk membantu kerja poros, poros bisa digabungkan dengan
pasak.
Poros yang meneruskan beban menerima beban vertikal dan beban
horisontal. Kedua beban tersebut akan menghasilkan momen torsi ekivalen
momen ekivalen. Besarnya momen dan torsi ini dapat diperoleh melalui
persamaan berikut. (Sularso dan Suga, K., 1997) , yaitu:
ds = 3/1
1,5úû
ùêë
éxTxCxK bt
at .................................................................. (2.28)
Keterangan ;
ds = diameter poros (mm)
at = tegangan geser yang diijinkan pada poros (kg/mm2) Kt = faktor koreksi adanya beban puntir Cb = faktor koreksi adanya beban lentur T = momen puntir yang direncanakan (kg mm)
Tabel 2.3 Faktor koreksi beban puntir
Beban puntir Kt
Beban dikenakan secara halus 1,0Beban terjadi dengan sedikit kejutan / tumbukan 1,0 - 1,5Beban terjadi dengan kejutan / tumbukan besar 1,5 - 3,0 Sumber: Sularso dan Suga, K., 1997
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-29
Tabel 2.4 Faktor koreksi beban lentur
Beban lentur Cb
Diperkirakan terjadi beban lentur 1,2 - 2,3Diperkirakan tidak terjadi beban lentur 1,0 Sumber: Sularso dan Suga, K., 1997
Tabel 2.5 Diameter poros (mm)
4 10 *22,4 40 100 *224 40024 ( 105 ) 240
11 25 42 110 250 420260 440
4,5 *11,2 28 45 *112 280 45012 30 120 300 460
31,5 48 *315 4805 *12,5 32 50 125 320 500
130 340 53035 55
*5,6 14 *35,5 56 140 *355 560( 15 ) 150 360
6 16 38 60 160 380 600( 17 ) 170
6,3 18 63 180 63019 19020 20022 65 220
7 70*7,1 71
758 80
859 90
95 Sumber: Sularso dan Suga, K., 1997
Keterangan :
* = menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan
standar.
( ) = Menyatakan bahwa bilangan hanya dipakai untuk bagian dimana
akan dipasang bantalan gelinding.
2.4.7 Pengelasan
Pengelasan adalah suatu sambungan yang permanen yang mana berasal
dari peleburan dari dua bagian yang digabungkan bersama, dengan atau tanpa
penggunaan penekanan dan pengisian material. Panas yang dibutuhkan untuk
meleburkan material berasal dari nyala api pada las karbit dan busur listrik pada
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-30
las listrik (Harsono, W. dan Okumura, T., 1991). Proses pengelasan ada tiga
macam antara lain :
- Pengelasan termit
- Pengelasan gas
- Pengelasan listrik.
Tipe-tipe sambungan pada las, antara lain : sambungan/las sudut (fillet
joint) dan las temu (butt joint). Las sudut ada tiga macam, antara lain : pengelasan
single melintang, pengelasan double melintang dan las sudut paralel. Berikut tipe
dari pengelasan sudut :
Pengelasan Single melintang pengelasan double melintang
Las sudut parallel
Gambar 2.16 Tipe-tipe pengelasan sudut Sumber : Harsono, W. 1991
Las temu mempunyai beberapa tipe pengelasan antara lain : las dengan
kampuh I, las kampuh V single, las kampuh U single, las kampuh V double, las
kampuh U double. Berikut ini tipe-tipe dari pengelasan temu :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-31
Las dengan kampuh I Las kampuh V single las kampuh U single
Las kampuh V double las kampuh U double
Gambar 2.17 Tipe-tipe pengelasan temu Sumber : Harsono, W. 1991
Pengelasan yang baik terlihat dari kualitas dan kemudahan serta kecepatan
pengelasan. Untuk memperoleh lebar kampuh yang ideal pada kekuatan
sambungan maka ayunan tidak lebih dari tiga kali diameter elektroda (Suharto,
1991).
· Pengaruh besar kecilnya arus pada las listrik.
1. Apabila arus terlalu kecil
- Penyalaan busur listrik sukar
- Busur listrik yang terjadi tidak stabil
- Panas yang tidak cukup untuk melelehkan elektroda dan benda kerja
- Rigi-rigi las kecil dan tidak rata serta penembusannya dangkal
2. Apabila arus terlalu besar
- Elektroda mencair terlalu cepat
- Hasil permukaan las lebih besar
- Penembusan terlalu dalam
· Ukuran elektroda.
Ukuran standar diameter kawat inti adalah 1,5 sampai 7 mm dengan panjang
350 sampai 450 mm. Jenis selaput terbuat selulosa, kaolin, kalium, titanium,
oksida, kalium oksida mangan, oksida besi, tebal selaput berkisar antara 10%
sampai 50% diameter elektroda. Pada waktu pengelasan selaput elektroda akan
ikut mencair menghasilkan gas CO2 yang melindungi cairan las, busur listrik
dan sebagian benda kerja terhadap udara luar. Cairan selaput yang disebut terak
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-32
akan mengapung dan membeku melapisi permukaan las yang masih panas
(kampuh).
· Kekuatan sambungan las.
Berdasarkan kekuatannya, maka sambungan las dapat dibedakan menjadi las
kampuh (butt joint) dan las sudut (fillet weld).
1. Las kampuh (butt joint)
Tegangan tarik dirumuskan:
lhF
t ×=s (2.29)
keterangan;
ts = tegangan tarik (N/mm2) F = gaya tarik (N) h = tinggi/ukuran las (mm) l = panjang las (mm)
2. Las sudut (fillet weld) dirumuskan:
lhF
××
=707,0
t (2.30)
keterangan;
t = tegangan geser (N/mm2) F = gaya geser (N) h = tinggi/ukuran las (mm) t = h × sin 45o = 0,707 ×h l = panjang las (mm)
3. Tegangan lentur dirumuskan:
blhLF
b ××××
=414,1
s (2.31)
keterangan;
bs = tegangan lentur (N/mm2) F = gaya yang diterima dari las (N) L = jarak eksentrisitas (mm) h = tinggi/ukuran las (mm) l = panjang las (mm) b = lebar benda yang dilas (mm)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
II-33
4. Tegangan kombinasi dirumuskan:
22
12
8,112
2÷øö
çèæ -
×+÷
øö
çèæ +
×××
=b
Lb
Llh
Fs (2.32)
keterangan;
s = tegangan kombinasi (N/mm2)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-1
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini diuraikan secara sistematis mengenai langkah-langkah yang
dilakukan dalam perancangan mesin “es puter”. Adapun langkah-langkah yang
dilakukan dalam penelitian ditunjukan pada gambar. 3.1 di bawah ini
Dokumentasi sikap kerja pekerja dan kuesioner Nordic
Pengumpulan Data anthropometri (tinggi siku berdiri dan jangkauan tangan)
Pengujian Data anthropometri1. Uji Keseragaman Data2. Uji Kecukupan Data
DataSeragam,dan Cukup
Buang DataEkstrim
Tidak
Ya
Perhitungan Persentil
Identifikasi keluhan, harapan dan kebutuhan
A
Perhitungan teknik
Penyusunan KonsepPerancangan
Gambar 3.1 Diagram alir metodologi penelitian
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-2
Gambar 3.1 Diagram alir metodologi penelitian (lanjutan)
3.1 TAHAP PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan dan pengolahan data yang
digunakan untuk perancangan mesin “es puter” yang akan dijelaskan pada sub bab
berikut ini:
3.1.1 Pengumpulan Data
Tahap pengumpulan data memerlukan beberapa macam data mengenai
aktivitas pembuatan “es puter”. Pengumpulan data yang dilakukan meliputi
pengambilan gambar saat pembuatan “es puter”, pengukuran anthropometri
mekanik, dan pengukuran dimensi. Proses pengumpulan data dan pengolahannya
dijelaskan pada sub bab berikut ini:
1. Dokumentasi
Data ini digunakan untuk mengetahui aktifitas yang terjadi pada proses
pembuatan “es puter” berupa sikap kerja para pekerja dan alat yang
digunakan.
2. Wawancara
Wawancara merupakan proses pengambilan data melalui pengisian
kuesioner Nordic Body Map yang telah dirancang sesuai tujuan yang
ingin dicapai. Penyebaran kuesioner diberikan kepada pekerja yang
menggunakan alat pemutar “es puter” yang sekarang digunakan untuk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-3
mengetahui keluhan yang dialami pekerja dalam melakukan proses
pembuatan “es puter”.
3. Identifikasi keluhan, harapan, dan kebutuhan.
Pada tahapan ini akan dilakukan interpretasi keluhan, harapan dan
kebutuhan pekerja “es puter” akan produk yang bersangkutan, yang
nantinya akan digunakan sebagai dasar perancangan mesin “es puter”.
Hasil rancangan mesin “es puter” diharapkan mampu memenuhi
keluhan, harapan dan kebutuhan pekerja “es puter” tersebut.
4. Data antropometri
Dalam Perancangan ini diperlukan data anthropometri yang digunakan
untuk menetapkan ukuran rancangan. Hal ini dimaksudkan agar
rancangan yang dihasilkan dapat digunakan dengan baik atau paling
tidak mendekati karakteristik penggunanya. Pengambilan data
diperoleh dari hasil pengukuran anthropometri pekerja sebanyak 20
orang, data pekerja yang diambil berjenis kelamin pria dan termasuk
dalam kategori usia dewasa. Adapun data anthropometri yang diambil
sesuai dengan variabel yang dibutuhkan yaitu tinggi siku berdiri dan
jangkauan tangan.
3.1.2 Pengolahan Data Anthropometri
Data dari penelitian dikumpulkan kemudian diolah terlebih dahulu sebelum
ke tahap analisa. Pengolahan data ini meliputi perhitungan mean dan standar
deviasi data anthropometri, pengukuran perancangan anthropometri, , perhitungan
mekanik mesin “es puter”, perhitungan kekuatan material dan perancangan mesin
“es puter”. Pengolahan data tersebut dijelaskan pada sub bab berikut ini.
1. Perhitungan uji keseragaman data Anthropometri
Uji keseragaman data dilakukan dengan mengeplotkan data
anthropometri tinggi siku berdiri pada peta kendali x . Batas kendali
atas dan bawah dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai
berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-4
Nx
x iå=
xs =( )
1
2
--å
Nxxi
xxBKA s3+=
xxBKB s3-=
Keterangan;
x = rata-rata
xs = standar deviasi atau simpangan baku N = jumlah data BKA = batas kendali atas BKB = batas kendali bawah
Jika data berada diluar batas kendali atas ataupun batas kendali bawah
maka data tersebut dihilangkan, keseragaman data dapat diketahui
dengan menggunakan peta kendali x .
2. Uji Kecukupan Data
Uji kecukupan data berfungsi untuk mengetahui apakah data yang
diperoleh sudah mencukupi untuk diolah. Sebelum dilakukan uji
kecukupan data terlebih dahulu menentukan derajat kebebasan s = 0,05
yang menunjukkan penyimpangan maksimum hasil penelitian. Selain
itu juga ditentukan tingkat kepercayaan 95% dengan k = 2 yang
menunjukkan besarnya keyakinan pengukur akan ketelitian data
anthropometri, artinya bahwa rata-rata data hasil pengukuran
diperbolehkan menyimpang sebesar 5% dari rata-rata sebenarnya.
Rumus uji kecukupan data adalah sebagai berikut :
222 )()(
/'úú
û
ù
êê
ë
é -=
åå å
i
ii
x
xxNskN
Data dianggap telah mencukupi jika memenuhi persyaratan N’ < N,
dengan kata lain jumlah data secara teotitis lebih kecil daripada jumlah
data pengamatan (Wignjosoebroto, 1995).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-5
3. Perhitungan persentil
Pada proses perancangan mesin “es puter” persentil yang digunakan
adalah persentil 5. Cara perhitungan persentil dapat dilihat pada tabel
2.1.
4. Penyusunan Konsep Perancangan
Pada bab ini akan dijelaskan langkah-langkah dalam pembuatan mesin
“es puter”. Perancangan mesin “es puter” ini terdiri dari beberapa
bagian komponen diantaranya bagian konstruksi dan komponen
pendukung lainnya, adapun penjelasannya sebagai berikut :
a. Rangka mesin.
Rangka mesin adalah suatu komponen mesin “es puter” yang
berfungsi sebagai penopang berdirinya seluruh komponen pada
mesin “es puter”. Rangka ini dibuat dengan menggunakan bahan
dasar berbentuk profil L. Besi profil L digunakan untuk membuat
rangka kaki karena material jenis ini memliki konstuksi yang kuat
tetapi ringan.
b. Komponen pendukung mesin “es puter”.
Komponen-komponen mesin “es puter” terdiri dari: speed reducer,
motor 1400 rpm, puli, bushing, flange, tabung dan baut.
3.1.3 Perhitungan Teknik
Perhitungan teknik diperlukan untuk mengetahui kelayakan rancangan
apabila rancangan tersebut digunakan. Perhitungan teknik meliputi kekuatan
rangka untuk mengetahui kekuatan hasil rancangan terhadap beban maksimal
yang diterima penentuan beban, dan perhitungan momen pada titik kritis, serta
material. Perhitungan yang dilakukan antara lain :
1. Perhitungan Baja Profil L.
Profil adalah batang yang digunakan pada konstruksi, jenis profil yang
digunakan pada pembuatan konstruksi mesin adalah profil L, Perhitungan
kekuatan rangka yang digunakan yaitu :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-6
a. Titik pusat massa.
ŷ = åå ×
A
yA
keterangan; ŷ = Titik pusat massa (mm). A = Luas (mm2). y = Titik berat batang (mm).
b. Momen inersia balok besar dan kecil.
I1 = I0 + A1 x d12
keterangan ; I1 = Momen inersia balok (mm4). A = Luas batang (mm2). d = Diameter batang (mm).
c. Momen inersia batang.
Ix = I1 - I2
keterangan; Ix = Momen inersia batang (mm4). I1 = Momen inersia batang 1 (mm4). I2 = Momen inersia batang 2 (mm4).
d. Besar tegangan geser yang dijinkan.
xIMxU
=t
keterangan; t = Tegangan geser yang terjadi (kgf/mm2). M = Momen yang terjadi (kgf.mm). Ix = Momen inersia batang (mm4). Y = Titik berat batang (mm).
2. Perhitungan Kekuatan Las.
Untuk menghitung tegangan geser yang terjadi pada hasil pengelasan dapat
menggunakan perhitungan sebagai berikut :
a. Las sudut (fillet weld) dirumuskan:
lhF
××
=707,0
t
keterangan;
t = tegangan geser (N/mm2) F = gaya geser (N)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-7
h = tinggi/ukuran las (mm) t = h × sin 45o = 0,707 ×h l = panjang las (mm)
b. Tegangan lentur dirumuskan:
blhLF
b ××××
=414,1
s
keterangan;
bs = tegangan lentur (N/mm2) F = gaya yang diterima dari las (N) L = jarak eksentrisitas (mm) h = tinggi/ukuran las (mm) l = panjang las (mm) b = lebar benda yang dilas (mm)
c. Tegangan kombinasi dirumuskan:
22
12
8,112
2÷øö
çèæ -
×+÷
øö
çèæ +
×××
=b
Lb
Llh
Fs
keterangan;
s = tegangan kombinasi (N/mm2)
3. Pemilihan Daya
Untuk menghitung daya motor dapat menggunakan perhitungan sebagai
berikut :
P 60
..2 TNp=
Keterangan ;
P = daya motor N= putaran yang direncanakan T= gaya yang terjadi
3.1.4 Perhitungan Biaya
Perhitungan biaya merupakan harga biaya yang harus dikeluarkan untuk
pembuatan mesin “es puter”. Setelah menentukan dimensi, menentukan material
apa saja yang diperlukan sehingga dapat diperkirakan besarnya biaya yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
III-8
dikeluarkan untuk membuat mesin “es puter”. Biaya tersebut terdiri dari biaya
bahan baku, biaya pembuatan dan biaya ide. Adapun perhitungan biaya
perancangan mesin “es puter” dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Biaya ide
Biaya ide = 20% x (biaya material + biaya pengerjaan)
2. Biaya total perancangan
Biaya total = Biaya bahan baku + Biaya pembuatan + Biaya ide
3.3 ANALISIS DAN INTEPRETASI HASIL
Pada sub bab ini akan diuraikan mengenai analisis dan interpretasi hasil
terhadap pengumpulan dan pengolahan data mesin “es puter”. Meliputi analisis
biaya, cara kerja mesin “es puter” secara kesuluruhan.
3.4 KESIMPULAN DAN SARAN
Pada tahap ini akan membahas kesimpulan dari hasil pengolahan data
dengan memperhatikan tujuan yang ingin dicapai dari penelitian dan kemudian
memberikan saran perbaikan yang mungkin dilakukan untuk penelitian
selanjutnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-1
BAB IV
PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
Pada bab ini akan diuraikan proses pengumpulan dan pengolahan data
penelitian meliputi perancangan dan evaluasi hasil perancangan ulang alat mesin
es puter berdasarkan aspek ergonomi. Langkah-langkah serta hasil pengumpulan
dan pengolahan data diuraikan pada sub bab ini.
4.1 PENGUMPULAN DATA
Tahap pengumpulan data diperoleh dari pengamatan mengenai
penggunaan alat atau mesin yang digunakan pada proses pembuatan es puter yang
dilakukan pada salah satu industri rumah tangga pembuat es puter. Kemudian data
yang terkumpul nantinya akan dijadikan landasan untuk merancang sebuah alat
pembuat es puter. Sehingga dapat diperoleh penyelesaian pada permasalahan ini
yaitu merancang ulang sebuah alat atau mesin pembuat es puter yang memenuhi
aspek ergonomi.
4.1.1 Proses Pembuatan es puter
Alat pemutar es puter konvensional terdiri dari tabung dalam dan tabung
luar yang merupakan suatu fasilitas yang digunakan untuk aktifitas pembuatan es
puter. Adapun langkah-langkah proses pembuatan es puter dapat dibuat dalam
skema gambar 4.1 yaitu sebagai berikut.
Gambar 4.1 Skema proses pembuatan es puter
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-2
Gambar 4.1 Skema proses pembuatan es puter (lanjutan)
Yang pertama dilakukan setelah adonan berada pada tabung dalam yaitu
memberi es batu dan garam yang berada diantara tabung dalam dan luar, hal ini
dilakukan karena es batu dan garam berfungsi sebagai media pembeku pada saat
adonan yang berada di tabung dalam diputar secara terus menerus. Kemudian
setelah memberi es batu dan garam langkah selanjutnya adalah memutar tabung
dalam selama kurang lebih 2 jam, pada saat aktifitas memutar tabung dalam es
batu dan garam yang berada diantara tabung dalam dan luar akan mencair
sehingga perlu diberi lagi es batu dan garam. Aktifitas ini dilakukan secara
berulang-ulang sampai adonan tersebut menjadi es puter.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-3
4.1.2 Sikap Kerja Awal
Sikap kerja atau posisi pekerja dalam melakukan aktifitas pembuatan es
puter secara garis besar dapat digolongkan menjadi 2 posisi yaitu berdiri, dan
jongkok.
1. Posisi berdiri.
Posisi aktifitas pembuatan es puter dengan berdiri dilakukan seperti
pada gambar 4.2. Biasanya pekerja menggunakan posisi ini ketika
melakukan aktifitas memutar tabung es puter dengan menggunakan tangan
kanan dan kiri secara bergantian. Posisi seperti ini menyebabkan keluhan
nyeri pada leher, punggung, bahu, lengan atas, dan lengan bawah.
Gambar 4.2 Sikap kerja operator dengan posisi berdiri
2. Posisi jongkok.
Posisi aktifitas pembuatan es puter dengan jongkok dilakukan seperti
pada gambar 4.3. Biasanya pekerja menggunakan posisi ini ketika
melakukan aktifitas memberi es batu dan garam serta memutar tabung es
puter dengan menggunakan tangan kanan dan kiri secara bergantian. Posisi
jongkok cenderung tidak stabil dan tidak seimbang. Seorang pekerja atau
operator yang bekerja dengan cara memutar tabung dengan posisi jongkok
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-4
secara terus menerus selama kurang lebih 2 jam akan menimbulkan rasa
tidak nyaman pada diri pekerja.
Gambar 4.3 Sikap kerja operator dengan posisi jongkok
4.1.3 Rekap Hasil Kuesioner Nordic Body Map
Kuesioner Nordic body map diberikan kepada para pekerja es puter di
industri rumah tangga “Barokah”, bertujuan untuk mengetahui keluhan yang
dialami pekerja dalam melakukan proses pembuatan es puter. Kuesioner Nordic
body map diberikan kepada pekerja industri pembuat es puter sebanyak 10 orang.
Kuesioner ini ditunjukkan dalam lampiran 1 (L.1.2), dengan hasil kuesioner yang
digrafikkan pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Grafik kelelahan pekerja berdasarkan NBM
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-5
Gambar 4.4 merupakan grafik yang memperlihatkan lima keluhan
dominan yang dialami oleh pekerja dalam melakukan aktifitas pembuatan es puter
yaitu keluhan di bagian leher, lengan, pergelangan tangan, lutut, dan pergelangan
kaki.
4.1.4 Identifikasi Keluhan, Harapan dan Kebutuhan Perancangan
Identifikasi dilakukan dengan wawancara, memberikan pertanyaan
langsung kepada 10 pekerja es puter di Barokah untuk mendapatkan informasi
secara langsung dari para pekerja mengenai kesulitan atau keluhan yang dialami
pada waktu pembuatan es puter. Berikut merupakan pertanyaan yang digunakan
untuk mengidentifikasi keluhan pada waktu pembuatan es puter, yaitu:
· Keluhan atau ketidaknyamanan apa yang anda alami ketika sedang melakukan
aktivitas proses pembuatan es puter ?
· Kesulitan apa yang anda alami ketika sedang melakukan aktivitas proses
pembuatan es puter?
Hasil wawancara terhadap pekerja mengenai keluhan ketidaknyamanan
dan kesulitan pada aktivitas pembuatan es puter dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Keluhan pekerja pada aktivitas pembuatan es puter
No Keluhan pekerja es puter Jumlah Jawaban
1
Kelelahan dan nyeri otot pada bagian tubuh tertentu
terutama pada bagian leher, lengan, pergelangan
tangan, lutut, dan pergelangan kaki.
10 orang
2
Kesulitan saat harus berpindah posisi dari posisi
jongkok ke posisi berdiri pada saat memutar tabung
waktu pembuatan es puter berlangsung.
10 orang
3
Kesulitan saat pemberian es batu dan garam pada
waktu proses pembuatan es puter dilakukan saat
posisi berdiri.
5 orang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-6
Selain itu wawancara juga dilakukan untuk mengetahui harapan pekerja
yang selanjutnya dijadikan pertimbangan. Tabel 4.2 menunjukkan beberapa
pernyataan harapan pekerja es puter di Barokah.
Tabel 4.2 Harapan pekerja pada aktivitas pembuatan es puter
No Harapan pekerja es puter Jumlah Jawaban
1 Pekerja tidak lagi melakukan pekerjaan pembuatan es puter dengan postur kerja yang mengakibatkan kelelahan dan nyeri otot pada bagian tubuh tertentu.
10 orang
2 Pekerja tidak perlu menyesuaikan posisi tubuhnya dalam memutar tabung pada saat pembuatan es puter.
10 orang
3 Pekerja tidak lagi memberi es batu dan garam setelah tabung diputar pada saat pembuatan es puter sudah dimulai.
5 orang
Sebagai langkah awal, maka keluhan dan harapan diatas kemudian
dijabarkan lebih lanjut kedalam suatu kebutuhan desain alat bantu yang nantinya
akan digunakan. Penjabaran mengenai keluhan, harapan, kebutuhan dan desain
produk yang akan dibuat dapat dilihat pada tabel 4.3.
Tabel 4.3 Penjabaran keluhan, harapan, kebutuhan dan desain alat
No Keluhan Harapan Kebutuhan Desain Alat
1
Kelelahan dan nyeri otot pada bagian tubuh tertentu terutama pada leher, lengan, pergelangan tangan, lutut, dan pergelangan kaki.
Pekerja tidak lagi melakukan pekerjaan pembuatan es puter dengan postur kerja yang mengakibatkan kelelahan dan nyeri otot pada bagian tubuh tertentu.
Alat yang bisa membantu pekerjaan pembuatan es puter sehingga dapat mengurangi kelelahan dan nyeri otot.
Desain alat Dibuat menyesuaikan data anthropometri dan posisi yang aman saat digunakan untuk postur kerja berdiri bagi pekerja.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-7
2
Kesulitan dalam memutar tabung pada waktu pembuatan es puter berlangsung.
Pekerja tidak perlu menyesuaikan posisi tubuhnya dalam memutar tabung pada saat pembuatan es puter.
Alat yang dapat membantu pekerja memutar tabung tanpa menggunakan tangan pada saat pembuatan es puter
Desain alat dibuat agar tabung bisa diputar tanpa menggunakan tangan sehingga pekerja tidak perlu menyesuaikan posisi tubuhnya dalam memutar tabung.
3
Pemberian es batu dan garam secara terus menerus pada saat pembuatan es puter berlangsung.
Pekerja tidak lagi memberi es batu dan garam setelah tabung diputar pada saat pembuatan es puter sudah dimulai.
Alat yang dapat membantu pekerja dalam membuat es puter tanpa melakukan aktivitas pemberian es batu dan garam secara terus menerus
Desain alat dibuat agar tempat es batu dan garam bisa menampung lebih banyak sehingga memudahkan pekerja dalam pembuatan es puter
Selanjutnya dilakukan wawancara untuk mengetahui harapan dari pekerja
es puter mengenai mesin es puter seperti apa yang sesuai dengan kebutuhan di
industri rumah tangga Barokah, Mangkunegaran. Tabel 4.4 menunjukkan
pernyataan harapan mengenai fitur perancangan ulang alat mesin es puter.
Tabel 4.4 Pernyataan harapan fitur perancangan dari pekerja es puter
No Pernyataan Harapan Jumlah Jawaban
1 Perawatan sederhana. 8 orang
2 kualitas baik, kuat dan tahan lama. 10 orang
3 Harga yang terjangkau. 10 orang
4 Tidak terlalu memakan tempat. 5 orang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-8
Hasil wawancara harapan tersebut, kemudian dijabarkan untuk dapat
menentukan konsep dari perancangan produk yang akan dibuat. Tabel 4.5
menyatakan penjabaran fitur perancangan ke dalam desain alat yang akan dibuat.
Tabel 4.5 Penjabaran harapan fitur perancangan.
No Harapan pekerja Penjabaran harapan Desain alat
1 Perawatan sederhana.
Intensitas pemakaian mesin es puter yang digunakan setiap hari membutuhkan perawatan berkala untuk tetap menjaga performa.
Desain alat menggunakan komponen yang sederhana untuk mengurangi perawatan berkala.
2Kualitas baik, kuat dan tahan lama (tidak mudah rusak)
Mesin es puter harus mampu menahan beban maksimal yang berat dan pemakaian yang cukup sering, sehingga konstruksi yang dibutuhkan harus berkualitas,kuat dan tahan lama.
Pemilihan material, perhitungan teknik yang tepat diharapkan akan menjamin rancangan produk yang berkualitas,kuat dan tahan lama.
3 Harga yang terjangkauHarga mesin es puter diharapkan tidak terlalu mahal.
Desain difokuskan terutama pada pemilihan jenis dan profil material, serta sistem penggerak yang dapat menekan ongkos produksi.
4 Tidak terlalu makan tempat
Dengan area kerja yang sempit diharapkan peletakkan mesin es puter bisa meminimalisir penggunaan area kerja
Dimensi utama mesin es puter dibuat sebisa mungkin tidak terlalu membutuhkan banyak tempat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-9
4.1.5 Dimensi Anthropometri
Perancangan dimensi rangka dihitung dengan menggunakan data
antropometri tinggi siku berdiri tegak (TSB) dan jangkauan tangan ke depan (JT),
data tersebut digunakan untuk menentukan dimensi panjang, lebar dan tinggi
rangka mesin es puter. Data anthropometri yang digunakan dalam perhitungan ini
yaitu data anthropometri pekerja industri pembuat es puter sebanyak 20 orang.
Dari hasil observasi dilapangan berikut beberapa data anthropometri yang
dapat dilihat pada tabel 4.6 dan 4.7 dibawah ini.
Tabel 4.6 Data tinggi siku berdiri (TSB)
Data ke- TSB1 952 1003 1044 975 96.56 997 1028 999 98
10 97.411 10312 98.113 9714 95.915 103.416 99.317 95.218 10419 9920 95.8
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-10
Tabel 4.7 Data Jangkauan Tangan ke Depan (JT)
Data ke- JT1 73.52 703 724 715 736 71.57 728 73.59 7310 6911 71.512 70.813 7014 7315 7016 7217 7318 7019 72.520 70
Pengukuran dimensi antropometri ini dimaksudkan agar rancangan yang
dihasilkan dapat digunakan dengan baik dan disesuaikan atau paling tidak
mendekati karakteristik dan kebutuhan penggunanya.
4.2 PENGOLAHAN DATA
Pada tahap ini dilakukan perhitungan uji stastistik antara lain, pengujian
data antropometri yang meliputi uji keseragaman, uji kecukupan dan uji
kenormalan, setelah data tersebut diuji dilanjutkan dengan penentuan nilai
persentil yang digunakan sebagai penentu ukuran rancangan. Kemudian dilakukan
penentuan dimensi rancangan rangka mesin, menghitung kekuatan rangka, dan
menghitung tegangan geser pada baut.
4.2.1 Pengujian Data Antropometri
Data antropometri yang telah dikumpulkan dihitung masing-masing mean
dan standar deviasinya. Perhitungan mean dan standar deviasi menggunakan
persamaan 2.1 dan 2.2. Dengan menggunakan persamaan 2.1 dan 2.2, dapat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-11
diperoleh nilai mean dan standar deviasi variabel tinggi siku berdiri dan jangkauan
tangan.
1. Uji keseragaman data,
Langkah pertama, dalam uji keseragaman data ini adalah perhitungan mean
dan standar deviasi dengan menggunakan persamaan 2.1 dan 2.2, untuk
mengetahui batas kendali atas dan bawah untuk masing-masing data dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.3 dan 2.4.
1) Uji keseragaman tinggi siku berdiri (TSB)
a) Perhitungan mean,
x = Nxiå
x = 20
103...10094 +++
x = 101,70 cm
b) Perhitungan standar deviasi,
xs =( )
1
2
--å
Nxxi
222 )93,98103(...)93,98100()93,9894( -++-+-=SD
=SD 4,62 cm
c) Perhitungan BKA dan BKB,
xxBKA s2+=
BKA = 101,70 62,4*2+
BKA = 110,95 cm
xxBKB s2-=
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-12
BKB = 101,70 62,4*2-
BKB = 92,45 cm
Hasil dari perhitungan, dihasilkan batas kendali atas 110,95 dan batas kendali
bawah 92,45 di gambarkan pada gambar 4.24 di bawah ini.
Gambar 4.5 Grafik Uji Keseragaman Tinggi Siku Berdiri (TSB)
Dari hasil perhitungan uji keseragaman data, semua data sudah memenuhi
syarat keseragaman dan dianggap seragam, maka tidak perlu dilakukan
pengujian keseragaman data lagi.
2) Uji keseragaman data jangkauan tangan (JT)
a) Perhitungan mean,
x = Nxiå
x = 20
70...705,73 +++
x = 71,57 cm
b) Perhitungan standar deviasi,
xs =( )
1
2
--å
Nxxi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-13
222 )44,7170(...)44,7170()44,715,73( -++-+-=SD
=SD 1,39 cm
c) Perhitungan BKA dan BKB,
xxBKA s2+=
BKA = 71,57 39,1x2+
BKA = 74,35 cm
xxBKB s2-=
BKB = 71,57 39,1x2-
BKB = 68,78 cm
Hasil dari perhitungan, dihasilkan batas kendali atas 74,35 dan batas kendali
bawah 68,78 di gambarkan pada gambar 4.25 di bawah ini.
Gambar 4.6 Grafik Uji Keseragaman Jangkauan Tangan (JT)
2. Uji kecukupan data
Uji kecukupan data berfungsi untuk mengetahui apakah data yang diperoleh
sudah mencukupi atau belum. Sebelum dilakukan uji kecukupan data terlebih
dahulu menentukan derajat kebebasan s = 0,05 yang menunjukkan penyimpangan
maksimum hasil penelitian. Selain itu juga ditentukan tingkat kepercayaan 95%
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-14
dengan k = 2 yang menunjukkan besarnya keyakinan pengukur akan ketelitian
data anthropometri, artinya bahwa rata-rata data hasil pengukuran diperbolehkan
menyimpang sebesar 5% dari rata-rata sebenarnya. Untuk menghitung uji
kecukupan data digunakan persamaan 2.5.
1) Uji kecukupan tinggi siku berdiri (TSB)
222 )()(
/'úú
û
ù
êê
ë
é -=
åå å
i
ii
x
xxNskN
2
2034
4137156)20726420(05.02'
úúû
ù
êêë
é -´=N
N’ = 3,14 ≈ 4
Data pengamatan sudah cukup karena memenuhi syarat N’ < N, N adalah
jumlah data pengamatan, maka tidak dibutuhkan pengambilan data lagi.
2) Uji kecukupan jangkauan tangan (JT)
222 )()(
/'úú
û
ù
êê
ë
é -=
åå å
i
ii
x
xxNskN
2
30,1431
69,2048619)89,10246720(05.02'
úúû
ù
êêë
é -´=N
N’ = 0,58 ≈ 1
Data pengamatan sudah cukup karena memenuhi syarat N’ < N, N adalah
jumlah data pengamatan, maka tidak dibutuhkan pengambilan data lagi.
3. Perhitungan Persentil
Persentil adalah suatu nilai yang menunjukkan prosentase tertentu dari
orang yang memiliki ukuran pada atau di bawah nilai tersebut. Pada tahap ini
digunakan persentil 5 untuk tinggi siku berdiri dan jangkauan tangan. Perhitungan
persentil digunakan untuk perancangan produk dapat dilihat pada tabel 2.1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-15
Perhitungan persentil didapat dari data anthropometri operator.
Perhitungan persentil dapat dilihat sebagai berikut :
1. Tinggi siku berdiri (tsb)
=x 98,93 cm
=SD 2,94 cm
Perhitungan persentil
P5 = x - 1,645 σ
= 98,93 – ( 1,645 x 2,94 )
= 94,09 cm
2. Jangkauan tangan (jt)
=x 71,44 cm
=SD 1,28 cm
Perhitungan persentil
P5 = x - 1,645 σ
= 71,57 – ( 1,645 x 1,28 )
= 69,27 cm
4.2.2 Penentuan Dimensi Rancangan Rangka Mesin
Perhitungan dimensi dilakukan untuk menentukan ukuran rancangan yang
akan dibuat. Perhitungan dimensi ini mengacu pada hasil perhitungan persentil
yang telah dilakukan sebelumnya. Perhitungan dimensi yang diperlukan yaitu
dimensi tinggi rangka mesin es puter. Dimensi anthropometri yang digunakan
sebagai acuan dalam penentuan ukuran rancangan tinggi mesin es puter adalah
tinggi siku berdiri, dimana untuk mendukung kenyamanan maka tinggi rangka
mesin es puter harus sesuai dengan dimensi tubuh operator. Persentil tinggi siku
berdiri dan jangkauan tangan sebagai acuan perancangan ukuran tinggi, lebar dan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-16
panjang rangka mesin es puter adalah persentil ke-5. Penggunaan persentil ke-5
untuk penentuan ukuran tinggi, lebar dan panjang rangka mesin es puter adalah
agar individu yang memiliki dimensi tubuh minimum tidak merasa terlalu tinggi
atau lebar untuk menggunakan mesin es puter hasil rancangan dan untuk individu
dengan dimensi tubuh maksimum juga dapat menggunakannya dengan nyaman.
a. Perhitungan tinggi rangka mesin.
Pada penentuan tinggi rangka yang dibuat ini, menggunakan data
antropometri tinggi siku berdiri dengan persentil 5 bertujuan agar
pemakai dengan tinggi pada persentil 5 bisa menjangkaunya, karena
dalam proses pembuatan es puter dibutuhkan proses kerja yang mudah
dan ergonomis.
Tinggi siku berdiri (P5) = 94,09 cm
Setelah pembulatan hasil perhitungan, diperoleh tinggi rangka mesin
es puter hasil rancangan sebesar 94,09 » 94 cm.
b. Dimensi tabung
Pada penentuan dimensi tabung dalam tetap menggunakan diameter
tabung standar yang ada di pasaran yaitu 22 cm, sedangkan untuk
diameter tabung luar yaitu 37 cm. Adapun alasan pemilihan diameter
tabung luar 37 cm dikarenakan antara tabung dalam dan tabung luar
harus diberi jarak sebagai tempat menaruh es batu dan garam yang
berfungsi untuk mendinginkan adonan pada saat tabung dalam diputar.
c. Lebar rangka mesin.
Pada penentuan lebar rangka mesin ini disesuaikan dengan ukuran
diameter tabung dengan ditambah beberapa cm sebagai toleransi, dan
mengacu pada persentil 5 dimensi jangkauan tangan kedepan. Rata-
rata jangkauan tangan kedepan pekerja yaitu sebesar 69,27 cm, karena
lebar mesin es puter 40 cm maka lebar meja tersebut masih bisa
dijangkau oleh tangan pekerja.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-17
LR = diameter tabung dalam + toleransi
= 22 cm + 18 cm
= 40 cm
Hasil perhitungan menunjukkan bahwa lebar rangka mesin 40 cm.
Setelah menentukan dimensi rancangan rangka mesin es puter, maka dapat
dibuat suatu perancangan rangka mesin berdasarkan dimensi tersebut. Ukuran
rancangan secara keseluruhan dapat dilihat pada tabel 4.8.
Tabel 4.8 Dimensi rancangan rangka
No Dimensi Rancangan Ukuran 1 Tinggi Rangka Mesin 94 cm 2 Diameter tabung luar 37 cm 3 Lebar Rangka Mesin 40 cm
4.2.3 Penyusunan Konsep Perancangan
Desain konsep diperlukan dalam sebuah perancangan. Desain konsep
meliputi bentuk dasar, dimensi utama yang fungsional, dan mekanisme kerja.
Konsep perancangan ini memberikan gambaran awal mengenai alat yang akan
dibuat dan bagaimana mekanisme kerja dengan mempertimbangkan kesesuaian
operator atau pekerja yang akan menggunakannya.
4.2.4 Konsep Desain
Konsep desain dari perancangan ulang mesin es puter ini adalah gambaran
secara garis besar mengenai mesin es puter yang akan dibuat, mempermudah
perhitungan teknik seperti penentuan dimensi komponen, dan peletakkan
komponen pendukung itu sendiri. Adapun spesifikasi dari perancangan ulang
mesin es puter :
Panjang : 400 mm
Lebar : 400 mm
Tinggi maksimal : 940 mm
Penggerak : Motor 1400 rpm, 0,25 HP
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-18
Gambar 4.7 Rancangan mesin “es puter” tampak atas
Gambar 4.8 Rancangan mesin “es puter”
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-19
Gambar 4.9 Rancangan mesin “es puter” tampak samping
4.2.5 Penentuan Komponen Utama Rancangan Mesin es puter
Langkah selanjutnya adalah menentukan komponen-komponen utama
sebagai penyusun rancangan mesin es puter.
Gambar 4.10 Penentuan komponen utama rancangan mesin “es puter”
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-20
Adapun keterangan mengenai komponen yang ada pada perancangan
mesin es puter yang akan dijelaskan dibawah ini :
1. Rangka mesin.
Rangka mesin adalah suatu komponen mesin es puter yang berfungsi
sebagai penopang berdirinya seluruh komponen pada mesin es puter.
Rangka ini dibuat dengan menggunakan bahan dasar berbentuk profil
L. Besi profil L digunakan untuk membuat rangka kaki karena material
jenis ini memliki konstuksi yang kuat tetapi ringan. Agar dapat
menopang berdirinya mesin es puter keempat rangka kaki ini
dihubungkan dengan konstruksi penopang dengan menggunakan las.
Penggabungan rangka kaki dengan konstruksi penopang akan
ditunjukan pada gambar 4.11.
Gambar 4.11 Rangka mesin “es puter”
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-21
2. Papan penutup
Komponen ini berfungsi sebagai penutup atau lapisan luar sebelum
dikasih sterofoam dan plastik. Komponen ini dibuat dengan bahan
dasar kayu dengan dimensi 491 x 50 x 10. Papan tersebut disusun
secara teratur sehingga dapat menutup rangka sterofoam dan plastik
terpasang pada rangka. Gambar dibawah ini adalah gambar 3D dan 2D
dari papan penutup.
Gambar 4.12 Papan penutup
Gambar 4.13 Tampak atas papan penutup
3. Speed reducer
Komponen ini berfungsi sebagai pemindah daya dari motor sekaligus
sebagai pereduksi kecepatan motor dari putaran yang lebih tinggi ke
putaran yang lebih rendah. Adapun alasan penggunaan speed reducer
ini dikarenakan pada pembuatan es puter tidak membutuhkan putaran
dengan rpm yang cukup tinggi. Dengan menggunakan speed reducer
dengan ukuran 1:30 maka kecepatan motor dari putaran 1400 rpm
dapat di reduksi menjadi 70 rpm. Gambar 4.14 berikut ini menunjukan
gambar speed reducer yang digunakan pada mesin es puter.
Gambar 4.14 Speed reducer
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-22
4. Motor
Motor Berfungsi sebagai sumber daya penggerak mesin es puter.
Motor yang digunakan dalam perancangan mesin ini adalah motor AC
0,25 HP dengan putaran 1400 rpm. Alasan pemilihan motor ini adalah
jika dibandingkan dengan motor dengan jumlah HP yang lebih kecil,
maka umur pakai motor yang digunakan akan sangat singkat.
Penempatan motor pada mesin es puter terdapat pada bawah rangka
secara vertikal agar pada saat pemasangan sabuk dari pulley yang ada
pada motor ke pulley yang ada pada speed reducer bisa dengan mudah.
Gambar 4.15 berikut ini menunjukan gambar motor yang digunakan
pada mesin es puter.
Gambar 4.15 Motor 1400 rpm
5. Poros
Komponen ini berfungsi sebagai penopang 2 bearing, dimana 2
bearing ini digunakan sebagai sistem rotary flange dan tabung.
Komponen ini dibuat dengan menggunakan material besi bulat dengan
bahan ST 37. Gambar 4.16 berikut ini menunjukan gambar poros yang
digunakan pada mesin es puter.
Gambar 4.16 Poros
Poros dibuat dengan bahan dasar ST 37. ST 37 dipilih karena memiliki
konstruksi yang kuat tetapi tetap ringan, mudah dikerjakan dengan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-23
mesin dan mudah dilas. Selain itu, material ST 37 mudah didapat di
pasaran tanpa harus melakukan pemesanan pada pabrik baja.
6. Pulley
Pulley selain sebagai salah satu komponen yang utama dari mesin es
puter juga berfungsi sebagai tempat untuk sabuk dengan tipe V yang
fungsinya adalah mentransmisikan daya putaran motor dari pulley
yang berada pada motor ke pulley yang berada pada speed reducer,
adapun dimensi dari pulley tersebut yang diambil adalah dengan
diameter 70 mm berjumlah 3 buah dan diameter 100 mm berjumlah 1
buah. Berikut merupakan gambar 3D dari pulley yang ditunjukan pada
gambar 4.17.
Gambar 4.17 Pulley
7. Bearing.
Penggunaan komponen ini pada mesin es puter berfungsi untuk
mendukung agar flends dan tabung dapat berputar. Bearing yang
digunakan pada mesin es puter ini adalah jenis bearing tipe 6204
dengan dimensi diameter dalam 20 mm dan diameter luar 42 mm serta
memiliki ketebalan 12 mm dan berjumlah 2 buah. Pemasangan bearing
terhadap poros dan penggabungannya ditunjukan pada Gambar 4.18
dan 4.19 sebagai berikut.
Gambar 4.18 Bearing 6204
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-24
Gambar 4.19 Pemasangan bearing 6204 pada Poros
8. Bushing
Komponen ini berfungsi sebagai rumah untuk bearing 6204 yang
berjumlah 2 buah seperti yang ditunjukan pada gambar 4.19.
Sedangkan untuk pemasangannya diletakkan ditengah rangka dengan
cara dilas. Bushing dibuat dengan bahan dasar ST 37. ST 37 dipilih
karena memiliki konstruksi yang kuat tetapi tetap ringan, mudah
dikerjakan dengan mesin dan mudah dilas. Selain itu, material ST 37
mudah didapat di pasaran tanpa harus melakukan pemesanan pada
pabrik baja. Pemasangan poros dengan bearing dan penggabungannya
terhadap bushing ditunjukan pada Gambar 4.20 dan 4.21.
Gambar 4.20 Bushing
Gambar 4.21 Pemasangan bearing dengan poros terhadap bushing
9. Flange pemutar.
Flange pemutar berfungsi sebagai penopang tabung adonan yang
berputar dan bertumpu melalui poros serta bushing. Sedangkan untuk
bahan yang dipertimbangkan digunakan untuk flange pemutar ini ada
beberapa alternatif yaitu alumunium dan ST 37, namun agar dapat
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-25
mengurangi faktor biaya yang bisa membengkak dan dalam
pembuatannya mudah dikerjakan serta bahan mudah didapatkan
dipasaran maka dipilih bahan untuk membuat flange pemutar adalah
ST 37. Untuk pemasangan flange pemutar dengan bushing yang sudah
dipasang bearing dan poros akan ditunjukan pada gambar 4.22 dan
4.23.
Gambar 4.22 Flange pemutar
Gambar 4.23 Pemasangan bearing dan bushing dengan poros
terhadap flange pemutar
10. Tabung
Tabung berfungsi sebagai wadah adonan yang diputar melalui flange
pemutar dengan cara ditempatkan tepat pada flange pemutar dimana
pada bagian bawah tabung sudah dimodifikasi agar tabung dapat ikut
berputar dengan flange pemutar. Dimensi tabung antara lain diameter
220 mm dengan panjang 500 mm. Gambar dibawah ini merupakan
gambar tabung dan pemasangan tabung dengan flange pemutar yang
ditunjukan pada gambar 4.24 dan 4.25.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-26
Gambar 4.24 Tabung
Gambar 4.25 Pemasangan tabung dengan flange pemutar
4.3 PERHITUNGAN TEKNIK DAN PENENTUAN KOMPONEN
Pada tahapan perhitungan mekanik mesin es puter perlu dilakukan
perhitungan yang nantinya akan digunakan dalam rancangan mesin es puter,
perhitungan yang dilakukan antara lain :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-27
A. Perhitungan Baja Profil L
Gambar 4.26 Profil L
Baja yang digunakan adalah baja profil L digunakan untuk membuat
rangka mesin es puter. Ukuran yang digunakan adalah 40 x 40 x 3 mm dengan
bahan ST 37. Ukuran tersebut kemudian digunakan untuk mencari titik pusat
massa baja profil L yang digunakan. Seperti yang dijelaskan pada tabel di bawah
ini.
Tabel 4.9. Perhitungan titik pusat massa baja profil L
Profil A y A x y Besar 40 x 40 = 1600 mm 0,5 x 40 = 20 mm 1600 x 20 = 32000 mm
Kecil 37 x 37 = 1369 mm 0,5 x 37 = 18,5 mm 1366 x 18,5 = 25356,5 mm
B - K 231 6673,5 mm Berdasarkan tabel 4.4 kita bisa mencari besarnya jumlah titik pusat massa
profil L, yaitu :
ŷ = A
YAå .
ŷ 231
5,6673=
ŷ = 28,89 mm
Setelah diperoleh titik pusat massa profil L, langkah selanjutnya adalah
menentukan momen inersia balok besar dan balok kecil sebagai berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-28
23
112
AdBh
I +=
23
)89,2820(*160012
)40(40-+=
= 213333 + 126451,4
= 339784,7 mm4
23
212
AdBh
I +=
23
)89,285,18(*136912
)37(37-+=
= 156180,1 + 147786,4
= 303966,5 mm4
Dari perhitungan diperoleh momen inersia balok besar sebesar 339784,7
mm dan momen inersia balok kecil sebesar 303966,5 mm. Sehingga dapat
dihitung momen inersia batang menggunakan persamaan berikut :
21 IIIx -=
Ix = 339784,7 – 303966,5
= 35818,19 mm4
Sehingga diperoleh hasil perhitungan besar momen inersia batang sebesar
35818, 19 mm4. Langkah selanjutnya adalah mencari tegangan geser yang terjadi
pada rangka mesin adapun perhitungannya adalah sebagai berikut :
IxYM .
=t
= 19,3581889,28.1225
= 0,98 kg/mm2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-29
Perhitungan tegangan geser yang dijinkan pada rangka mesin diperoleh
hasil 0,98 kg/mm2, sehingga dapat dihitung tegangan ijin profil L dengan bahan
ST 37 mempunyai tegangan geser yang diijinkan sebesar 37 kg/mm2 seperti
dibawah ini.
Tegangan ijin profil FS tarik x 0,5 t
=
Tegangan ijin profil 273 x 0,5
=
Tegangan ijin profil = 9,25 kg/mm2
Diperoleh kesimpulan bahwa tegangan geser pada rangka mesin yang
dibuat sebesar 0,98 kg/mm2 dan tegangan geser yang diijinkan pada profil yang
digunakan sebesar 9,25 kg/mm2, maka besarnya tegangan geser pada rangka
mesin yang dibuat lebih kecil dari pada tegangan geser yang diijinkan pada profil
L yaitu 0,98 kg/mm2 < 9,25 kg/mm2, maka rangka aman.
B. Perhitungan Kekuatan Las
Data-data yang diperoleh dari tabel standarisasi las dan data sebenarnya
(panjang pengelasan).
Tebal las ( h ) : 5mm
Panjang las ( l ) : 48 mm (tabel)
Jarak eksentrisitas ( L ) : 40 mm
Untuk menghitung tegangan geser yang terjadi pada hasil pengelasan
dapat menggunakan perhitungan sebagai berikut :
lhF
..707,0
=t
t48.5
245.707,0=
t = 0,721 N/mm2
t = 0,072 kg/mm2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-30
Untuk menghitung tegangan lentur yang terjadi pada hasil pengelasan
dapat menggunakan perhitungan sebagai berikut:
2...707,0
lhLF
b =s
bs248.5
40.245.707,0=
bs = 0,601 N/mm2
bs = 0,060 kg/mm2
Sedangkan untuk menghitung tegangan kombinasi yang terjadi pada hasil
pengelasan dapat menggunakan perhitungan sebagai berikut :
2...3
lhLF
=s
s248.540.245.3
=
s = 2,55 N/mm2
s = 0,255 kg/mm2
Hasil Tabel AWS A5. 1-64 T (pemakaian elektroda)
Elektroda yang digunakan : E6011
Kekuatan tarik ( ts ) : 43,6 kg/mm2
Kekuatan luluh ( ys ) : 35,2 kg/mm2
Jadi tegangan yang terjadi pada pengelasan masih dibawah tegangan luluh
yang dijinkan (0,255 kg/mm2 < 35,2 kg/mm2), dengan demikian pengelasan
dikatakan aman.
C. Pemilihan Daya
Daya motor listrik yang ditransmisikan dihitung dengan faktor koreksi,
untuk memperoleh daya rencana, karena daya motor yang digunakan adalah daya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-31
normal dan kejutan terjadi hanya pada saat awal pembebanan (Sularso dan Suga,
K., 1997), maka faktor koreksi daya diambil dari harga faktor koreksi pada saat
daya maksimum, dengan harga 0,8 sampai 1,2. Harga faktor koreksi yang diambil
sebesar 1,0, maka daya rencana dapat ditentukan tetapi terlebih dahulu dicari
kapasitas maksimal tabung :
Kapasitas maksimal tabung
Va = La x t
Va = 2rp x t
Keterangan : La : Luas alas dari tabung t : tinggi tabung = 500 mm = 5 dm D : diameter tabung = 220 mm = 2,2 dm
Jadi :
Va = 3,14 x (1,1 dm)2 x 5 dm2
Va = 18,9 dm3
w = Va x g
w = 18,9 x 1
w = 18,9 kg
Keterangan Va : kapasitas adonan g : berat jenis air = 1 kg/dm3
Massa tabung dalam = 6 kg Jadi beban yang diterima poros adalah :
W = massa air + massa tabung
= 20 kg + 5 kg
= 25 kg ( dimana g = 10 m/s2)
= 25kg x 10 m/s2
= 250 kg m2/s2
= 250 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-32
Kecepatan keliling tabung adonan ( V )
V = p x D x N
= 3,14 x 0,22 x 70
= 48,3 m/min
Gaya yang terjadi adalah
F = m x W
= 0,3 x 250
= 75 N
T = F x r
= 75 x 0,0625
= 4,6875 N
Daya motor (P)
P 60
..2 TNp=
60
4,6875.70.2p=
= 34,343 W
= 0,034343 KW
= 0,046 HP
Pd = P x fc
Pd = 48,88 Watt x 1,0
Pd = 48,88 Watt
Jadi beban yang diterima oleh poros adalah 0,046 HP
P total < P rencana, maka untuk pemilihan motor dengan 0,25 HP, 1400
rpm sudah memenuhi syarat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-33
D. Menghitung torsi pada pulley
Pada mesin es puter ini pulley digunakan untuk menghubungkan poros
pada motor ke speed reducer dan dari speed reducer ke poros pemutar tabung.
Analisa perhitungan diperoleh data-data sebagai berikut :
- Daya motor (P) = 0,25 Hp.
- Kecepatan putar (N1) = 1400 rpm.
- Koefisien gesek (m) = 0,3.
- Diameter pulley motor (D1) = 70 mm.
- Diameter pulley input speed reducer (D2) = 70 mm.
- Diameter pulley output speed reducer (D3) = 100 mm.
- Diameter pulley pemutar tabung (D4) = 70 mm.
Kecepatan putar pulley input speed reducer (N2)
1
2
2
1
N
N
D
D=
N2 70140070x
=
N2 = 1400 rpm
Kecepatan pulley input speed reducer
V 60
.. 2NDp=
60700.14. rpmcmp
=
= 513 cm/s
= 5,13 m/s
Torsi pada pulley
T xN2
Px4500p
=
x14002
0,25x4500p
=
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-34
= 0,128 kg m
= 12,8 kg cm
Diketahui perbandingan speed reducer 1:30, maka :
N3 = 1400 x 301
N3 = 46,6 rpm
Kecepatan putar pulley output speed reducer
3
4
4
3
N
N
D
D=
N4 = 3
33xDN
D
= 70
46,6x100
N4 = 66,6 rpm »70 rpm
Kecepatan pulley pemutar tabung
V 60
.. 4NDp=
6070.7. rpmcmp
=
= 25,6 cm/s
= 0,256 m/s
Torsi pada pulley
T xN2
Px4500p
=
x702
0,25x4500p
=
= 2,559 kg m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-35
T = 255,9 kg cm
E. Perhitungan Sabuk V
Sabuk merupakan salah satu elemen mesin yang lugas selain kabel dan
rantai. Digunakan untuk memindahkan daya pada jarak yang terhitung panjang.
Elemen ini biasanya digunakan untuk menggantikan roda gigi, poros dan bantalan
atau alat pemindah daya yang sejenis. Sehingga alat ini menyederahanakan suatu
mesin dan merupakan penekanan biaya yang penting. Disamping elsatis dan
panjang, komponen ini mempunyai peranan penting dalam menyerap beban-beban
kejut dan dalam meredam pengaruh gaya getaran.
Gambar 4.27 Gambar 3D sabuk V
Data-data yang didapat adalah sebagai berikut:
Sabuk yang digunakan adalah sabuk V dengan tipe/ jenis A27
Gambar 4.28 Dimensi Penampang sabuk V
- Lebar sabuk (b) = 13mm
- Tebal sabuk (t) = 9mm
Dari tabel 18.2 (R.S. khurmy, 2002) untuk bahan sabuk dari karet (rubber)
besarnya koefisien gesek pada sabuk untuk kondisi kering adalah 0,30.
Dari tabel 18.1 (R.S. khurmy, 2002) untuk bahan sabuk dari karet (rubber)
besarnya density (r) = 1,14 g/cm3.
9
13
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-36
Sudut celah pada pulley:
2β = 380
Β = 190
Analisa perhitungan dari motor ke speed reducer
Kecepatan sabuk (v)
v = 60
.. NDp
= 60
140007,0 xxp
= 5,12 m/sec
Gambar 4.29 Luas Penampang sabuk V
Tgα = x9
tg(90 – 19)0 = x9
x = 071
9
tg
x = 3,10
2x = 6,2 mm
Panjang sisi pendek = 13 – 6,2 mm
= 6,8 mm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-37
a = 0,5 (13 + 6,8)x 9
= 89,1 mm2
Tegangan tarik tiap satuan panjang (σt) = 25kg/cm2
= 2,5 N/mm2
Tegangan maksimum pada sabuk (Tmax)
Tmax = σt.a
= 2,5 N/mm2 x 89,1 mm2
Tmax = 222,7 N
Beban per meter panjang sabuk (w)
w = 1000
xc ra l
= 1000
14,166891,0 2 xxcm
w = 0.067 kg/m
Tegangan sentrifugal (Tc)
Tc = w x v2
= 0,067 x 5,122
Tc = 1,756 N
Tegangan pada sisi kencang (T1)
T1 = Tmax - Tc
= 222,7 – 1,756
T1 = 220,944 N
Untuk jenis sabuk terbuka (open belt)
sinα = x
dd
x
rr
22121 -
=-
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-38
= 2002
7070x-
= 0
α = 0
Sudut kontak pada pulley (θ)
θ = 180o - 2α
= 180 – 2(0)
= 180
= 1800 x 0180
p
= 3,14 radian
Tegangan pada sisi kendor (T2)
2,3log2
1
T
T = m.θ.cosec β
= 0,3 x 3,14 x cosec 19
= 0,3 x 3,14 x 3,067
= 2,889
2,3log2
1
T
T = 2,889
log2
1
T
T = 1,25
2
1
T
T = 17,78
T2 = 78,171T
= 78,17944,220
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-39
T2 = 12,43
Daya yang ditransmisikan (P)
P = (T1 – T2) v
= (220,944 – 12,43). 5,12
= 1067,59 W
= 1,067 Kw (dimana 1Kw = 1,34 Hp)
= 1,429 Hp
Jumlah sabuk (n)
n = P
Pmotor
= HpHp
429,125,0
= 0,1787 » 1 sabuk
Panjang sabuk untuk jenis sabuk terbuka (open belt)
Dimana x = jarak antar pulley
L = p(r1 + r2) + 2x+2
21 ÷ø
öçè
æ -x
rr
= 3,14(3,5 + 3,5) +2.(18,5)+ 2
5,185,35,3÷ø
öçè
æ -
= 21,98 + (37).(0)
= 58,98 cm
= 589,8 mm
Untuk standart panjang sabuk V, maka kita ambil panjang sabuk 584 mm.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-40
F. Perencanaan Diameter dan Kekuatan Poros
Poros yang digunakan terbuat dari bahan baja konstruksi umum dengan
spesifikasi sebagai berikut :
Gambar 4.30 Poros flends pemutar
Perhitungan diameter poros flends pemutar (Sularso dan Suga, K., 1997),
P (daya yang ditransmisikan) = 186 Watt = 0,186 kW
Panjang poros = 176 mm
n (Putaran poros) = 70 rpm
Kekuatan tarik bahan poros S35C-D (tB) = 53 kg/mm2
Faktor koreksi :
Untuk daya (fc) = 1,5
Untuk faktor keamanan (Sf1) = 6,0 untuk bahan S-C
Untuk pengaruh kekasaran permukaan (Sf2) = 3,0
Untuk beban dikenakan dengan kejutan (Kt) = 3,0
Untuk kemungkinan beban lentur (Cb) = 2,0
Besarnya tegangan geser yang dijinkan
tα = 21xsfsf
bt
= 0,30,6
53x
tα = 2,94 kg mm2
Daya yang ditransmisikan (Pd)
Pd = Fc x P
= 1,5 x 0,186
Pd = 0,279 Kw
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-41
Momen puntir terencana
T = 9,74 x 105x ÷÷ø
öççè
æ
3NPd
= 9,74 x 105x ÷øö
çèæ
70279,0
T = 3882,08 kg mm
Momen terhadap momen puntir
ds = ÷øö
çèæ TCK bt ..
1,5ta
= ÷ø
öçè
æ08,38820,10,1
94,21,5
xxx
ds = 18,88 mm
Diambil diameter poros d = 20 mm
Bila momen puntir terencana T dibebankan pada diameter poros maka
tegangan geser (t) yang terjadi adalah :
t = 3
1,5
d
xT
= 320
08,38821,5 x
t = 2,474 kg/mm2
Karena tegangan geser yang terjadi < tegangan geser yang dijinkan maka
perencanaan diameter poros sudah memenuhi syarat.
G. Menghitung reduksi putaran pada speed reducer
Speed reducer merupakan salah satu komponen yang penting dalam
perancangan mesin es puter, alat ini berfungsi sebagai pemindah daya dari motor
sekaligus sebagai pereduksi kecepatan motor dari putaran yang lebih tinggi ke
putaran yang lebih rendah. Adapun data yang didapat pada speed reducer dengan
spesifikasi sebagai berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-42
Diketahui :
N1 = 1400 rpm
D1 = 70 mm
D2 = 70 mm
D3 = 100 mm
D4 = 70 mm
Gambar 4.31 Sketsa reduksi putaran
1
2
2
1
D
D
N
N=
70701400
2
=N
N2 = 1400 rpm
Speed Reducer :
N2 = putaran poros input pada speed reducer
N2 = 1400 rpm
Perbandingan gigi pada speed reducer adalah 1:30 maka:
N3 = 301
x N2
= 301
x 1400
N3 = 46.6 rpm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-43
3
4
4
3
D
D
N
N=
N4 = 4
33
D
xDN
= 70
1006,46 x
N4 = 66,6 rpm » 70 rpm
Putaran akhir yang diperoleh untuk poros dengan pulley berdiameter yang
sama yaitu 70 mm adalah 70 rpm.
H. Perhitungan sentrifugal pada tabung
Perhitungan gaya sentrifugal dihitung untuk mengetahui kekuatan rangka
yang dihasilkan akibat adanya putaran tabung yang dipengaruhi oleh gaya
sentrifugal pada sabuk. Perhitungan gaya sentrifugal dapat diselesaikan dengan
persamaan sebagai berikut:
Tc = W x V2
Jadi Tc = W x V2
= 25 kg x 48,3 m/sec
= 1207,5 kg m » 1207 kg m
I. Perhitungan baut dan mur
Perhitungan baut dan mur pada dudukan motor dan speed reducer ,
komponen ini menjadi bagian dari perncangan mesin es puter, karena
memudahkan proses perakitan terutama pada rangka-rangkanya.
Gambar 4.32 Pembebanan pada baut
Baut digunakan pada motor dan speed reducer masing-masing sebanyak 4
baut dengan diameter masing-masing baut 10 mm. Baut ini akan diletakkan antara
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-44
motor dan speed reducer dengan rangka. Adapun perhitungan kekuatan baut dan
mur pada rangka sebagai berikut:
Gambar 4.33 Dimensi baut
Diketahui :
Baja liat dengan 0,22 %C
Beban (W0) = 10 kg
Faktor koreksi (fc) = 1,2
Beban rencana = 10 x 1,2
= 12 kg
Tegangan ijin (s a ) = 12 kg/mm2
Tegangan geser ijin ( ijint) = 0,5 x s a
= 0,5 x 12
= 6 kg/mm2
1. Pemilihan baut
Dipilih ulir metris kasar
Diameter inti (d1) = 8,376
Diameter luar (d) = 10
Pitch (p) = 1,5
Tegangan geser alur ulir baut
H = z.p dengan H = (0,8 – 1,0)d
z = PH
= 5,1
10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-45
Bidang Tumpu
F
= 6,67 ≈ 7
bt = zpkd
W.... 1p
= 75,184,0376,8
12xxxxp
= 0,05 kg/mm2
2. Pemilihan Mur
Gambar 4.34 Mur yang dibebani sejajar dengan sumbu
Diameter luar (d) = 10
Diameter efektif (d2) = 9,026
Tinggi kaitan (H1) = 0,812
Tegangan geser alur ulir
nt = zpjd
W....p
= 75,175,010
12xxxxp
= 0,152 kg/mm2
Karena nt < ijint maka mur dinyatakan aman
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-46
4.4 PERHITUNGAN BIAYA
Biaya pembuatan mesin es puter terdiri dari biaya pembuatan, biaya bahan
baku, dan biaya hak paten mesin es puter. Rincian biaya proses produksi mesin es
puter adalah sebagai berikut.
4.4.1 Perhitungan Biaya Mesin es puter
Perancangan menggunakan Bill of Material (BOM) adalah untuk
mengetahui kebutuhan material yang menyusun terbentuknya suatu produk.
Berikut ini dijelaskan gambar Bill of Material dari perancangan ulang mesin es
puter, yaitu sebagai berikut:
Gambar 4.35 BOM mesin es puter
1. Bagian rangka
Rangka yang dibuat mampu menahan beban sebesar 25 kg. Material yang
digunakan untuk membuat rangka adalah baja ST 37 profil L yang berukuran
40 x 40 x 3 mm. Mesin mempunyai dimensi 400 x 400 x 940 mm.
a. Dudukan motor
Dudukan motor adalah tempat bertumpunya motor, yang nantinya
motor dan dudukan ini akan disatukan dengan cara dibaut. Bahan
dudukan yang digunakan adalah plat baja ST 37 dengan ketebalan 3
mm.
b. Dudukan speed reducer
Dudukan speed reducer adalah tempat bertumpunya speed reducer
yang dipasang dengan cara dibaut. Bahan dudukan yang digunakan
adalah plat baja ST 37 dengan ketebalan 3 mm.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-47
c. Dudukan Bushing
Dudukan bushing adalah tempat bertumpunya bushing yang dipasang
dengan cara dilas. Letak dari dudukan bushing berada pada titik
tengah rangka dengan dimensi letaknya 200 x 200 x 497 mm. Bahan
dudukan yang digunakan adalah plat baja ST 37 dengan ketebalan 3
mm.
d. Mur dan baut
Mur dan baut digunakan untuk mengunci motor, speed reducer
dengan rangka. Adapun baut yang digunakan adalah baut M 10 yaitu
baut dengan lubang kunci 10 mm.
2. Bagian mekanis
a. Motor
Motor yang digunakan mempunyai spesifikasi 0,25 Hp dan putaran
1400 rpm.
b. Speed reducer
Speed reducer digunakan untuk mereduksi putaran motor dengan
perbandingan 1:30 dari 1400 rpm menjadi 70 rpm.
c. Pulley
Bahan pulley yang direncanakan adalah jenis alumunium karena
memiliki kelebihan ringan dan dapat mengurangi beban.
d. Sabuk
Sabuk yang digunakan adalah sabuk V tipe A dengan ukuran 13 x 9
mm.
e. Poros
Bahan poros yang digunakan adalah jenis baja karbon S35C-D dengan
diameter 20 mm.
f. Bushing
Berfungsi sebagai tempat rumah bearing yang ditempelkan pada
rangka dengan cara dilas.
g. Flens
Berfungsi sebagai tempat dudukan tabung es yang bertumpu pada
poros dan bushing.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-48
No Jenis mesin Waktu pemakaian Sewa mesin (/jam) Biaya operator Total biaya1 mesin bubut 3 jam Rp 20.000 Rp 30.000 Rp 90.0002 Mesin Frais 3 jam Rp 20.000 Rp 30.000 Rp 90.0003 Mesin Las 5 jam Rp 20.000 Rp 30.000 Rp 130.0004 Mesin Bor 3 jam Rp 20.000 Rp 30.000 Rp 90.0005 Mesin Gerinda 3 jam Rp 15.000 Rp 25.000 Rp 70.0006 Finishing 3 jam Rp 15.000 Rp 25.000 Rp 70.000
Rp 540.000Total
h. Tabung
Tabung berfungsi sebagai tempat adonan yang diputar melalui flange,
dengan dimensi tinggi 500 mm, dan diameter 220 mm.
Perhitungan biaya perancangan mesin es puter dapat dijelaskan sebagai
berikut:
1. Biaya bahan baku
Biaya bahan baku adalah biaya pembelian komponen-komponen yang
dibutuhkan mesin es puter. Adapun rincian dari bahan baku dijelaskan
pada tabel 4.10:
Tabel 4.10 Biaya bahan
No Komponen Jumlah Harga Total1 Plat L siku 11 m Rp 14.000 Rp 154.0002 Motor 0,25 Hp 1400 rpm 1 buah Rp 800.000 Rp 800.0003 Sabuk V 2 buah Rp 20.000 Rp 40.0004 Pulley 4 buah Rp 25.000 Rp 100.0005 Speed reducer 1 buah Rp 800.000 Rp 800.0006 Besi poros 4kg Rp 30.000 Rp 120.0007 Flens 6kg Rp 30.000 Rp 180.0008 Bushing 6kg Rp 30.000 Rp 180.0009 Bearing 2 buah Rp 15.000 Rp 30.000
10 Besi pasak 0,25 m Rp 30.000 Rp 7.50011 Mur dan baut 13 buah Rp 1.000 Rp 13.000
Rp 2.424.500Total
Total pembelian bahan baku mesin es puter sebesar Rp 2.424.500,-
2. Biaya pembuatan
Biaya pembuatan adalah semua biaya yang dikeluarkan untuk
membayar jasa pembuatan di bengkel. Adapun rincian dari biaya
pembuatan dijelaskan pada tabel 4.11.
Tabel 4.11 Biaya pemakaian dan biaya operator
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
IV-49
Total pemakaian mesin dan biaya operator sebesar Rp 540.000,-
3. Biaya ide
Besarnya biaya ide dalam suatu perancangan ditentukan sendiri oleh
perancang, yaitu diambil prosentase 20% dari biaya material ditambah
biaya pengerjaan. Berdasarkan hal tersebut maka besarnya biaya ide untuk
keperluan rancangan dapat dilihat dibawah ini.
Biaya ide = 20% x (biaya material + biaya pengerjaan)
= 20% x (Rp 2.424.500 + Rp 540.000)
= Rp 592.900
4. Biaya total perancangan
Sehingga biaya yang diperlukan dalam pembuatan ini adalah :
Biaya total = Biaya bahan baku + Biaya pembuatan + Biaya ide
= Rp 2.424.500 + Rp 540.000 + Rp 592.900
= Rp 3.557.400,-
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-1
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
Pada bab ini akan dilakukan analisis dan interpretasi hasil penelitian yang
telah dikumpulkan dan diolah pada bab sebelumnya. Analisis dan interpretasi
hasil tersebut akan diuraikan dalam sub bab dibawah ini.
5.1 ANALISIS HASIL PENELITIAN
Analisis hasil penelitian yang dilakukan adalah analisis terhadap
rancangan alat, analisis material alat mesin “es puter”, tinggi anthropometri
operator, perawatan dan aspek ekonominya. Analisis secara lebih jelas dijelaskan,
sebagai berikut:
5.1.1 Analisis Alat Pemutar “Es Puter’’ Awal
Alat pemutar “es puter” yang digunakan pada saat ini masih mempunyai
kekurangan dan menimbulkan kelelahan pada operator atau pekerja, kelelahan
tersebut meliputi: kelelahan pada leher karena membungkuk terlalu lama,
kelelahan pada lengan dan pergelangan tangan karena memutar tabung dalam
terlalu lama serta kelelahan pada lutut dan pergelangan kaki karena jongkok dan
berdiri terlalu lama sehingga terasa kesemutan. Selama proses pembuatan “es
puter” operator atau pekerja selalu jongkok dan sekali waktu berdiri untuk
mengimbangi posisi jongkok yang terlalu lama pada saat memutar tabung dalam.
Pada kenyataannya alat pembuat “es puter” yang dimiliki oleh industri rumah
tangga “Barokah” tersebut belum sesuai dengan antropometri operator atau
pekerja, karena menunjukan adanya sikap paksa yang dilakukan operator atau
pekerja ketika melakukan aktifitas pembuatan “es puter”, sehingga menimbulkan
kelelahan pada operator atau pekerja dalam melakukan aktifitas pembuatan “es
puter”.
Alat yang digunakan pada proses pembuatan “es puter” sebelumnya
menggunakan tabung dalam yang diputar secara terus menerus dan waktu yang
dibutuhkan untuk satu kali proses pembuatan “es puter” selama 2 jam.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-2
5.1.2 Analisis Hasil Perancangan Ulang Alat Mesin “Es Puter”
Dimensi anthropometri yang digunakan sebagai pertimbangan untuk
merancang mesin “es puter” pada penelitian ini yaitu tinggi siku berdiri. Dimensi
tinggi siku berdiri digunakan untuk menentukan tinggi rangka mesin “es puter”.
Hasil dari perhitungan data tinggi siku berdiri (tsb) didapatkan rancangan mesin
“es puter” tinggi 94 cm.
Selain itu ada beberapa dimensi antropometri yang perlu dipertimbangkan
dimana dimensi antropometri tersebut mempengaruhi dalam hal penggunaan
mesin “es puter” yaitu dalam hal jangkauan tangan operator atau pekerja. Dimensi
jangkauan tangan perlu dipertimbangkan agar pada saat aktifitas pembuatan “es
puter” masih tetap dalam posisi kerja yang nyaman. Rata-rata jangkauan tangan
operator atau pekerja “es puter” yaitu 69,27 cm, sedangkan lebar dari mesin “es
puter” adalah 40 cm, lebar dari mesin “es puter” tersebut masih bisa dijangkau
oleh tangan operator atau pekerja, sehingga dalam penggunaan mesin “es puter”
operator atau pekerja masih tetap dalam posisi kerja yang nyaman.
Perancangan ulang alat mesin “es puter” dilakukan dengan merubah sikap
atau posisi kerja. Perubahan ini dilakukan berdasarkan keluhan dan pertimbangan
hasil wawancara serta penyebaran kuesioner yang diberikan kepada pekerja.
Perancangan dilakukan dengan menggunakan pendekatan anthropometri, sehingga
diharapkan dapat meminimalisir keluhan-keluhan yang dirasakan. Tabel 5.1
menjelaskan hasil perancangan ulang alat mesin “es puter”.
Tabel 5.1 Analisa Hasil Perancangan Ulang Alat Mesin “Es Puter”
No FAKTOR KELUHAN
MODEL LAMA MODEL REDESIGN
1
Alat pembuat “es puter” manual hanya berupa ember kayu dan tabung dalam sebagai wadah dari adonan untuk diputar pada saat proses pembuatan “es puter” dilakukan.
Berdasarkan Kuesioner Nordic Body Map adanya keluhan pada bagian tubuh seperti lengan, dan pergelangan tangan.
Tidak terdapat adanya keluhan atau cedera musculoskeletal karena proses memutar tabung diganti dengan putaran motor 1400 rpm dan komponen-komponen pendukung lainnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-3
2
Ketidaksesuaian dimensi alat pembuat “es puter” manual dengan operator ketika melakukan pembuatan “es puter” yaitu dilakukan dengan cara jongkok dan berdiri.
Berdasarkan Kuesioner Nordic Body Map adanya keluhan pada bagian leher, lutut, dan pergelangan kaki.
Rancangan mesin “es puter” dibuat berdasarkan antropomeri pekerja pada posisi berdiri standart, sehingga dapat mengurangi kelelahan atau cedera musculoskeletal pada saat proses pembuatan “es puter”.
Dengan adanya perancangan ulang yang telah dilakukan diharapkan
mampu meminimalkan keluhan yang dirasakan para pekerja berdasarkan
antropomeri penggunanya. Hasil produk perancangan alat ini tentunya memiliki
kelebihan dan kekurangan.
1. Kelebihan produk
Ada beberapa kelebihan yang dimiliki produk hasil rancangan, yaitu:
a. Perawatan sederhana.
Perawatan dilakukan pada pelumasan poros flends dan pengecekan bagian
sabuk apabila sudah mengalami aus atau sabuk sudah terlalu kendor maka
perbaikan atau penggantian sabuk harus dilakukan, penggantian sabuk
biasanya dilakukan 3 tahun sekali.
b. Pekerja nyaman memakai.
Desain yang ada disesuaikan dengan anthropometri pekerja sehingga
membuat pekerja nyaman saat memakai mesin tersebut.
c. Proses produksi lebih cepat.
Dibandingkan dengan alat yang lama proses pembuatan “es puter” kurang
lebih membutuhkan waktu selama 2 jam, dengan kapasitas adonan yang
sama proses pembuatan “es puter” menggunakan mesin “es puter” hanya
membutuhkan waktu selama 1 jam.
d. Tidak mengurangi aktivitas produksi sebelumnya.
Jika dibandingkan dengan alat yang lama, aktivitas produksi yang ada
sebelumnya masih bisa dilakukan secara manual akan tetapi dilakukan
dalam posisi kerja yang lebih baik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-4
2. Kekurangan produk
Ada beberapa kekurangan yang dimiliki produk hasil rancangan, yaitu:
a. Membutuhkan investasi besar.
Biaya yang dibutuhkan dalam pembuatan mesin “es puter” cukup
besar yaitu Rp 3.557.400. Hal ini dikarenakan pemilihan material
yang ada. Selain itu karena produk dibuat secara khusus sehingga
membutuhkan biaya lebih besar dibandingkan produk yang dibuat
secara massal.
b. Flange pemutar rentan terkena korosi.
Ketika proses produksi “es puter” flange pemutar terkena es batu
yang mencair dengan garam sehingga dapat membuat korosi flange
pemutar yang ada dibawah tabung.
c. Penempatan tabung yang tinggi.
Pada saat proses pembuatan “es puter” akan dilakukan, penempatan
tabung dari bawah atau lantai ke dudukan flange pemutar terlalu tinggi
tempatnya. Sehingga mungkin dapat menyebabkan keluhan baru yaitu
cedera pada punggung.
5.1.3 Analisis Perancangan Berdasarkan Anthropometri Operator
Mesin “es puter” hasil perancangan dirancang berdasarkan persyaratan
ergonomi, yaitu dengan mempertimbangkan tinggi siku berdiri dan jangkauan
tangan pekerja yang merupakan data antropometri untuk penelitian. Data tinggi
siku berdiri dan jangkauan tangan dipilih sebagai data utama untuk merancang
mesin “es puter”, disebabkan mesin “es puter” yang dirancang akan dioperasikan
dengan posisi tubuh berdiri.
Data antropometri pekerja “es puter” digunakan untuk menghitung tinggi
dan lebar mesin “es puter”. Perhitungan data antropometri untuk tinggi dan lebar
mesin menggunakan persentil 5, agar mesin “es puter” yang dihasilkan nyaman
dan aman digunakan oleh pekerja.
5.1.4 Analisis Material Alat Mesin “Es Puter”
Material yang digunakan untuk membuat perancangan ulang alat mesin
“es puter” setelah melakukan perhitungan pada bab sebelumnya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-5
a. Material Rangka
Rangka yang dibuat mampu menahan beban sebesar 25 kg. Material
yang digunakan untuk membuat rangka adalah baja ST 37 profil L.
b. Material Mesin “Es Puter”
1. Motor yang digunakan adalah motor AC 0,25 HP dengan putaran
1400 rpm yang berfungsi sebagai sumber daya penggerak mesin
“es puter”.
2. Speed reducer yang digunakan mempunyai perbandingan 1:30
yang berfungsi sebagai pereduksi dari putaran motor dengan rpm
yang tinggi ke rpm yang rendah.
3. Puli yang digunakan berdiameter 70 mm dan 100 mm yang
berfungsi untuk mentransmisikan daya.
4. Poros yang digunakan menggunakan bahan ST 37 dengan diameter
20 mm yang berfungsi sebagai penopang dan sebagai sistem rotary
flange.
5. Bushing yang digunakan menggunakan bahan ST 37 yang
berfungsi sebagai rumah bearing.
6. Flange berfungsi sebagai penopang tabung yang berputar dan
bertumpu melalui poros serta bushing.
7. Tabung berfungsi sebagai wadah adonan yang diputar melalui
flange, dimensi tabung berdiamater 220 mm dan panjang 500 mm.
5.1.5 Analisis Biaya Dan Kelayakan Investasi
Estimasi biaya dilakukan untuk memperkirakan besarnya biaya yang
dikeluarkan untuk merancang mesin “es puter” yang digunakan untuk aktifitas
membuat “es puter”. Biaya yang dihitung meliputi biaya material dan biaya non
material. Pada penyusunan estimasi biaya yang telah dilakukan pada Tabel 4.10
diperoleh besarnya biaya material yang dikeluarkan adalah sebesar Rp 2.424.500.
Harga yang tertera diperoleh dari observasi di Pasar besi Sumodilagan, Solo untuk
harga material besi. Sedangkan biaya non material merupakan biaya yang
dikeluarkan untuk keperluan biaya pengerjaan (termasuk biaya tenaga kerja).
Diketahui biaya pengerjaan yang dikeluarkan adalah sebesar Rp 540.000. Maka
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
V-6
dari biaya material dan non material yang telah disebutkan, total biaya produksi
adalah sebesar Rp 2.964.500,-.
Jika pada biaya non material mempertimbangkan biaya ide maka besar
biaya ide dalam suatu perancangan biasanya ditentukan sendiri oleh perancang,
yaitu diambil prosentase 20% dari biaya material ditambah biaya pengerjaan. Dari
hasil perhitungan maka diperoleh biaya ide yang diperlukan adalah sebesar Rp
592.900,-. Dengan demikian besarnya perkiraan biaya total produk hasil
rancangan jika mempertimbangkan biaya ide adalah Rp 3.557.400,-.
5.2 INTERPRETASI HASIL
Mesin hasil perancangan yang dibuat sudah memenuhi kebutuhan
perancangan yang diambil dari keluhan para pekerja. Penentuan tinggi dan lebar
mesin “es puter” ditentukan oleh antropometri pekerja “es puter” yang ada di
“Barokah”, sehingga dapat menjawab kebutuhan tentang alat yang dapat
memungkinkan membuat “es puter” dengan posisi yang nyaman, aman dan lebih
baik dari alat sebelumnya.
Seperti layaknya penelitian yang lain, hasil rancangan mesin “es puter”
pada penelitian ini masih memiliki beberapa kekurangan. Diantaranya adalah
flange pemutar yang rentan terkena korosi karena bahan material ST37 sangat
mudah terkena korosi apabila bersentuhan langsung dengan garam dan air.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
VI-1
BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan diuraikan mengenai kesimpulan dan saran berdasarkan
hasil yang telah diperoleh dalam penelitian.
6.1 KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini, sebagai berikut:
1. Penelitian ini telah menghasilkan mesin “es puter” yang dapat memperbaiki
posisi kerja sebagai usaha pengurangan cedera musculoskeletal pada para
pekerja.
2. Perancangan alat mesin ”es puter” ini menggunakan pendekatan
anthropometri diperoleh rancangan dengan dimensi tinggi alat 94 cm, panjang
dan lebar rangka 40 cm yang mengakomodasi penggunanya.
3. Posisi berdiri adalah posisi kerja yang digunakan untuk mengoperasikan
mesin “es puter” hasil perancangan. Posisi ini bertujuan agar operator mudah
bergerak atau berpindah tempat pada saat pemberian es batu dan garam serta
membuang es batu dan garam yang sudah mencair. Mesin ini dioperasikan
oleh 1 orang pekerja tanpa menggunakan keahlian khusus.
6.2 SARAN
Saran yang dapat diberikan untuk langkah pengembangan atau penelitian
selanjutnya, yaitu:
1. Desain rancangan mesin “es puter” pada bagian flange pemutar sebagai
bahan pertimbangan sebaiknya bahan yang digunakan adalah bahan yang
tidak mudah terkena korosi karena posisi flange pemutar yang berada
dibawah tabung dan rentan terkena korosi.
2. Desain rancangan mesin “es puter” dapat dikembangkan menjadi mesin
“es puter” yang otomatis dengan memasang system timer yang berfungsi
untuk mematikan mesin secara otomatis dengan mengatur waktunya
terlebih dahulu dan juga untuk mempermudah pekerja pada saat proses
pembuatan “es puter”.