BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tebu (sugar cane)

Tebu (sugar cane) adalah tanaman yang di tanam untuk bahan baku gula dan

vetsin. Tanaman ini hanya dapat tumbuh di daerah beriklim tropis. Tanaman ini

termasuk jenis rumput-rumputan. Umur tanaman sejak ditanam sampai bisa di

panen mencapai kurang lebih 1 tahun. Di Indonesia tebu banyak dibudidayakan di

pulau jawa dan sumatra.

Gambar 2.1 Tanaman tebu

(http://www.pertanian99.com/2017/10/25/7-syarat-sukses-budidaya-tebu-berkualitas-tinggi/ )

Tanaman tebu (saccharum officinarum) dimanfaatkan sebagai bahan baku

utama dalam industri pengolahan gula. Bagian lain dari tanaman tebu seperti

daunnya dapat pula di manfaatkan sebagai pakan ternak dan bahan baku pembuatan

pupuk hijau atau kompos. Ampas tebu digunakan oleh pabrik gula itu sendiri untuk

bahan bakar selain itu biasanya dipakai oleh industri pembuat kertas sebagai

campuran pembuatan kertas (farid,2003)

5

2.2 Roll

Prinsip dasar proses Rolling Machine sebenarnya sama dengan mesin

pengepress yang memanfaatkan gaya tekan, hanya bedanya pada rolling machine

proses pengerjaanya secara continous dan pada mesin pengepress secara

discontinous. Proses pengerjaan dengan menggunakan roll lebih mudah dan lebih

efisien. Dengan memanfaatkan keuntungan-keuntungan diatas, maka banyak

proses pengerjaan yang menggunakan roll untuk beberapa jenis bahan. Maka dari

itu terdapat jenis pemakain roll dan pemanfaatanya sebagai berikut :

1. mesin roll yang terdiri dari dua buah roll yang ditempatkan dalam arah

sejajar dan berputar dalam arah berlawanan dengan arah tekan gaya

menekan bahan yang masuk diantara celah roll. Benda kerja yang akan

diroll disisipkan pada kedua celah roll. Benda kerja akan masuk karena

salah satu roll bergerak dengan memanfaatkan putaran motor penggerak,

maka benda kerja akan masuk kedalam celah antara roll tersebut. Pada

proses pengerollan ini terjadi penambahan panjang dan lebar dari benda

yang di roll, tetapi ketebalan benda kerja akan berkurang. Untuk memenuhi

ketebalan yang diinginkan kita dapat menyetel jarak clearance.

Gambar 2.2 Roll Dua Tingkat

(George e. Dieter Metalurgi Mekanik, Erlangga hal 200)

6

2. Pengunaan mesin roll yang terdiri dari tiga roll yang disusun tiga tingkat

yang terdiri dari roll atas dan roll bawah sebagai sumber gerak utama, dan

roll tengah dapat bergerak memanfaatkan gaya gesek. Penggunaan roll tiga

tingkat ini mempunyai tujuan untuk meningkatkan kecepatan proses rolling,

untuk penggunaanya terdapat pada mesin pengeroll plat ketel, tangki dan

pipa.

Gambar 2.3 Roll Tiga Tingkat

(George e. Dieter Metalurgi Mekanik, Erlangga hal 200)

3. Mesin roll tandan yang menggunakan empat buah roll yang disusun secara

empat tingkat sejajar. Dimana setiap pengerollan benda kerja didukung oleh

dua roll lainya. Mesin roll ini digunakan untuk proses pengerjaan lembaran-

lembaran plat yang membutuhkan ketebalan yang sangat tipis.

Gambar 2.4 Roll Empat Tingkat

(George e. Dieter Metalurgi Mekanik, Erlangga hal 200)

7

2.3 Jenis-Jenis Pengerollan

2.3.1 Flat Rolling (Pengerollan Datar)

Proses pengerolan plat lembaran (strip) dengan cara mengurangi tebal awal

benda kerja sebelum masuk ke celah roll (roll gap) dengan sepasang roll yang

berputar pada poros dengan memanfaatkan putaran dari motor listrik.

(Nafsan,2012)

Gambar 2.5 Flat Rolling

(John wiley & sons, Inc. M P groover 2002)

2.3.2 Rolling Milling (Pengerollan Bentuk)

Pengerollan bentuk sangat dipengaruhi oleh profil roll, hasil proses

pengerollan bergantung pada bentuk profil yang digunakan. Proses kontruksi,

desain dan operasi jenis roll mill membutuhkan investasi yang cukup besar. Hal ini

dikarena kan proses penggerolan dituntut mempunyai kemampuan tinggi dalam hal

toleransi, kualitas hasil penggerollan dan jumlah produksi yang harus besar.

Gambar 2.6 Mesin Roll Milling

(Sukanto & Erwanto, 2014)

8

2.3.3 Ring Rolling

Proses deformasi dimana cincin berdinding tebal dari diameter yang lebih

kecil digulung menjadi cincin berdinding tipis dari diameter yang lebih besar.

Dimana cincin yang lebih kecil digulirkan ke ring yang tepat dengan diamter yang

lebih besar dan pengurangan penampang. Keuntungan menggunakan ring roller

adalah penghematan material, dan penguatan melalui pengerjain dingin. Beberapa

komponen yang dibuat menggunakan proses ring rolling bola dan bantalan rol ras,

ban baja untuk roda kereta api dan cincin untuk pipa dan mesin berputar. (John

wiley & sons, Inc. M P groover 2002)

Gambar 2.7 Ring Rolling

(John wiley & sons, Inc. M P groover 2002)

2.4 Mesin Pemeras Tebu

Mesin pemeras tebu adalah mesin yang digunakan untuk memeras tebu

dengan tujuan untuk mengambil sari tebu. cara kerja mesin pemeras tebu secara

umum, tebu dimasukan ke dalam roll pemeras tebu hingga keluar sari tebu.

berdasarkan jumlah roll pemeras tebu dibedakan menjadi dua, yaitu mesin pemeras

tebu menggunakan dua roll dan tiga roll. Berdasarkan penggerak mesin pemeras

tebu dibagi menjadi dua yaitu, mesin pemeras tebu manual dan mesin pemeras tebu

menggunakan motor (Sujito,2010).

9

Gambar 2.8 Two high roll mill

(http://techminy.com/rolling-operation)

Untuk menghasilkan perasan tebu yang benar-benar tersisa ampasnya

dibutuhkan tekanan yang kuat untuk memeras tebu namun karena bentuk tebu yang

berbeda ukuranya jadi dibutuhkan kecepatan motor yang berbeda pula untuk dapat

memeras tebu, sehingga dapat menghasilkan peresan tebu yang maksimal.

Kecepatan roll pemeras tebu tergantung tebu yang dimasukan ke dalam roll

pemeras, jika jumlah tebu yang dimasukan ke dalam roll pemeras semakin banyak

maka kecepatan putar motor akan semakin cepat (Sujito,2010).

Mesin pemeras tebu ini terdiri dari dua sistem utama, yaitu sistem transmisi

dan sistem pemecah. Sistem pemecah ini di desain menggunakan dua roll, roll

bagian atas sebagai pemecah dan roll bawah sebagai penumpu tebu. Kedua roll ini

di tumpu oleh rumah gilingan (Mill housing). Proses transmisi daya mesin pemecah

tebu memanfaatkan putaran motor listrik yang di couple dengan gear box.

Selanjutnya putaran dari gear box di teruskan menggunakan chain menuju roda gigi

yang dicouple dengan poros roll. Putaran kedua roll ini dibuat searah agar saat

batang tebu dimasukan, batang tebu dapat tertarik dan terdorong menuju mesin

pemeras tebu untuk proses selanjutnya.

Secara garis besar proses pemecah tebu ini, mula-mula batang tebu

dimasukan diantara kedua roll atas dan bawah. Kemudian kedua roll ini menarik

10

dan memecah batang tebu sampai bentuk penampang tebu tidak berbentuk bulat

pejal, dalam proses ini air nira tebu akan sedikit keluar dan ditampung di wadah

bagian bawah mesin pemecah. Batang tebu akan berjalan terus melalui plat

pengarah menuju roll pemeras tebu yang berada dibelakang mesin pemecah untuk

dilakukan proses pemerasan sampai kandungan nira dalam batang tebu habis.

2.5 Pemilihan Roll

Dalam industri pabrik gula banyak yang menggunakan roll jenis fulton

crusher yang mempunyai alur yang telah di modifikasi berbentuk serat-serat alur

yang rapat diantara dua garis paralel sehingga mempunyai celah V di antara kedua

roll dengan sudut 𝛽4 antara 160 sampai 250 tetapi yang umum digunakan dalam

pabrik adalah 180. Bentuk celah V ini membentuk alur-alur roller seperti gigi yang

dapat memecah material yang melewatinya celah kedua roll ini.

Gambar 2.9 Profil Fulton Crusher Roll

( E. Hugot, 1989:148)

Jenis roll fulton crusher memiliki karakteristik sebagai berikut :

• Permukaan roll didesain memiliki alur-alur berbentuk V yang dapat

memotong material yang melewatinya.

11

• Permukaan roll dengan alur V ini akan menghancurkan dan memeras

material sehingga didapatkan pecahan material dan beberapa persen cairan.

Pemilihan jenis roll fulton crusher ini dalam perencanaan memiliki tujuan dari

penggunan roll sebagai pengerjaan pendahuluan untuk memecah bahan baku tebu

menjadi bentuk yang lebih mudah diproses dengan cara memecah tebu supaya

bentuk penampang tebu tidak berbentuk bulat pejal , sehingga profil roll ini

diharapkan mampu melakukan pemecahan/pencacahan se efektif mungkin sesuai

dengan karakteristik dari fulton crusher roll.

Agar bahan baku terkoyak dalam dan patah waktu pengerollan, maka sudut

alur dibuat lebih kecil dari 500. Selain itu dengan diberinya alur pada roll

penggiling akan menghindari kemungkinan selip. (E. Hugot,1989:101)

Kapasitas Q dari pengerollan dapat dicari dari :

Q = 188,4 L S d n μ γ

Dimana :

Q = kapasitas (ton/jam)

L = panjang roll (m)

S = celah roll/clereance (m)

d = diameter roll (m)

μ = faktor kurugian = 0,1-0,4

γ = Berat jenis tebu (ton/𝑚3)

Pada proses pengerollan, tebu akan menerima gaya tekan dari roll, gaya

tekan ini memiliki arah berlawanan dengan sifat mekanis dari tebu. jika

12

kesetimbangan gaya tidak terjadi, yang artinya sifat mekanis dari batang tebu tidak

mampu mengimbangi tekanan yang diberikan roll, maka batang tebu akan

mengalami kegagalan yaitu pecah. Secara analisa gaya pada proses pengerollan

dapat dilihat pada gambar 2.10

Gambar 2.10 gaya pada proses pengerollan

(E. Hugot 1989, hal. 149)

Dimana :

H : Tebal bahan baku awal

e : Clereance/jarak antar roll

R : jari-jari roll

P : tekanan dari bahan baku

Pn : Gaya reaksi/tangensial roll

Dengan direncanakan roll dengan diameter d dan panjang roll L, jika

kecepatan putaran (n) kedua roll dalam proses pengerollan adalah sama besar. Gaya

tangensial 𝐹1 adalah gaya yang tegak lurus terhadap jari-jari, dalam kasus ini 𝐹1

digambarkan 𝑃𝑛 jika :

Ft = 𝑇

𝑟

13

Dimana :

T : torsi

r : jari-jari

2.6 Komponen-Komponen Mesin Roll

2.6.1 Kopling

Kopling merupakan salah satu komponen dari suatu mesin yang memiliki

fungsi sebagai penerus daya dan putaran dari poros penggerak ke komponen yang

digerakan. Kopling dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu :

a. Kopling Tak Tetap

Kopling tak tetap adalah suatu elemen mesin yang memiliki fungsi

sebagai penerus putaran daya dari poros penggerak keporos yang

digerakan dengan putaran yang sama dalam meneruskan daya, serta

dapat melepaskan hubungan dari poros penggerak dalam keadaan diam

maupun dalam keadaan berputar.

b. Kopling tetap

Kopling tetap merupakan suatu elemen mesin yang berfungsi

meneruskan putaran daya dari poros penggerak ke poros yang digerakan

secara pasti dalam artian tidak terjadi selip dalam pemindahan daya.

Dimana sumbu kedua poros tersubut terletak dalam satu garis lurus.

Perbedaanya dengan kopling tak tetap, kopling jenis ini tidak dapat

dilepas dan selalu dalam keadaan terhubung. Sedangkan kopling tak

teap dapat dilepas dan dihubungkan bila diperlukan.

14

2.6.2 Poros

Poros adalah suatu bagian stasioner yang berputar yang biasanya memiliki

penampang bulat dan dipasangkan sejumlah komponen lain seperti : roda gigi,

engkol, sprocket dan juga flywhell. Poros harus mampu menerima beban lenturan,

tarikan tekan dan beban puntir.

Gambar 2.11 Poros

(https://maretaramadhanis.wordpress.com/category/tak-berkategori/)

2.6.3 Bearing (Bantalan)

Bearing merupakan salah satu komponen elemen mesin yang berfungsi

untuk menumpu poros. Selain menumpu poros, pemasangan bearing bertujuan

untuk mengurangi gaya gesek yang membuat poros dapat berputar lebih stabil dan

mengurangi daya. Bearing yang dipergunakan harus kuat menahan beban yang

diterima oleh poros. Jika bearing tidak berfungsi dengan baik akan menghambat

putaran dari poros yang mengakibatkan banyak kerugian daya dalam suatu

komponen mesin. (josep edward shigley,1983)

2.6.4 Roda Gigi

Roda gigi adalah bagian dari elemen mesin yang berfungsi untuk

mentransmisikan daya. Perpindahan daya ini dapat terjadi disebabkan karena

adanya hubungan kontak permukaan antara beberapa roda gigi dalam suatu

rangkaian mekanisme. Putaran dari poros input ditransmisikan melalui roda gigi ke

poros output.

15

2.7 Mur dan Baut

Mur dan merupakan bagian dari elemen mesin yang sangat penting, mur dan

baut ini digunakan untuk pengikat tak tetap, artinya dapat dibongkar pasang.

Pemilihan dan pemasangan mur dan baut harus dilakukan dengan seksama untuk

menghindari kecelakan dan kerusakan pada sebuah mesin. Pemilihan mur dan baut

harus melihat pada sifat gaya yangbekerja oleh mur dan baut, syarat kerja, kekuatan

material yang digunakan, dan kelas ketelitian. Gaya-gaya yang bekerja pada mur

dan baut antara lain :

• Beban statis aksial murni

• Beban aksial bersama beban puntir

• Beban geser

• Beban tumbukan aksil

Gambar 2.12 Mur dan baut

(http://gambarteknik.blogspot.com/2008/12/baut-mur-dlm-gambar-teknik.html).

2.8 Pengertian Las

Definisi pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Norman), adalah

ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilakukan dalam

16

keadaan lumer atau cair dengan memanaskan material induk. Dari definis tersebut

dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa las merupakan sambungan setempat dari

beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. (Wiryosumatro,2008 :

1)

2.9 Dasar – Dasar Pemilihan Material

Material yang digunakan merupakan syarat utama sebelum melakukan

perhitungan komponen pada setiap perancangan pada suatu mesin. Material harus

dipertimbangkan terlebih dahulu sebelum merancang mesin, di karena kan setiap

material memiliki kemampuan dan karakteristik yang berbeda-beda. Dalam

pemilihan material ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan, antara lain :

a. Bahan yang digunakan sesuai dengan fungsinya.

Dalam pemilihan bahan, bentuk fungsi dan syarat dari bagian alat

bantu sangat perlu diperhatikan. Untuk melakakun perancangan

harus mengetahui sifat mekanik, kimia termal untuk material seperti

baja cor, logam non besi (non ferro) dan sebagainya. Hal ini

berpengaruh dalam hal ketahanan alat yang dirancang.

b. Bahan mudah ditemukan.

Yang dimaksud bahan mudah ditemukan adalah bagaimana usaha

bahan yang dipilih selain memenuhi syarat juga harus terdapat

dalam pasaran. Dalam pembuatan alat biasanya terkendala bahan

material yang sulit di dapat dalam pasar. Maka dari itu material yang

dipilih harus mudah dicari.

17

c. Efisiensi dalam perencanaan dan pemakaian.

Dalam rancang bangun harus diperhatikan penggunaan material

seefisien mungkin. Hal ini dilakukan untuk mengurangi biaya

pembuatan mesin dan juga mencegah material yang terbuang sia-sia.

d. Sifat teknik bahan

Mengetahui sifat teknik bahan ini bertujuan untuk memudahkan

dalam proses pembuatan mesin. Dikarenakan tidak semua jenis

logam dapat diproses dengan proses permesinan.