4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tebu (Sugar Cane)

Tebu (sugar cane) adalah tanaman yang ditanam 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://disbun.jatimprov.go.id/dbdata/berita/2013/berita209_pict2.jpg).

Tanaman tebu (Saccharum officinarum) dimanfaatkan sebagai bahan baku

utama dalam industri gula. Pengembangan industri gula mempunyai peranan

penting bukan saja dalam rangka mendorong pertumbuhan perekonomian di

daerah serta penambahan atau penghematan devisa, tetapi juga langsung

terkait dengan pemenuhan kebutuhan pokok rakyat dan penyediaan lapangan

kerja. Bagian lain dari tanaman seperti daunnya dapat pula dimanfaatkan

5

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 pembuat

kertas (Farid, 2003).

2.2. 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 yaitu 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

penggeraknya mesin pemeras tebu dibagi menjadi dua yaitu mesin pemeras

tebu manual dan mesin pemeras tebu menggunakan motor (Sujito, 2010).

Gambar 2.2. Mesin pemeras tebu yang sudah ada (Gambar diambil dari

pabrik gula merah bertempat di daerah Kandat, Kediri).

6

Untuk menghasilkan perasan tebu yang benar-benar tersisa ampasnya

dibutuhkan tekanan yang kuat untuk memeras tebu namun karena bentuk tebu

yang berbeda ukurannya jadi dibutuhkan kecepatan motor yang berbeda pula

untuk dapat memeras tebu, sehingga dapat menghasilkan perasan 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).

2.3. Sistem Mekanik 3 Roll

Mekanisme kerja mesin press tipe roll adalah ketika sumber daya berupa

motor dihidupkan, maka putaran dari motor akan memutar puli dan belt atau

sabuk akan menggerakkan puli transmisi, kemuadian akan diteruskan ke puli

yang terhubung dengan salah satu poros roll. Transmisi bertingkat ini dibuat

untuk menghasilkan putaran poros roll dengan putaran rendah. Tahap

selanjutnya roll yang difungsikan sebagai penekan dapat diturunkan dengan

cara diputar hingga menyentuh produ yang akan dilakukan pengerolan dan

pengepresan (Murdianto dan Redianto, 2015).

Mesin pemeras tebu yang menggunakan tiga roll merupakan hasil

pengembangan mesin pemeras tebu yang telah ada, yaitu mesin peras tebu dua

roll. Faktor utama dari pengembangan mesin ini yakni keselamatan kerja yang

terjamin, karena dalam mesin telah terdapat landasan tebu. Pengembangan

lainnya yang dilakukan dalam mesin ini antara lain, menambahkan sistem

mekanik tiga roll, menambahkan bak penampungan yang berfungsi sebagai

7

penampungan sari tebu yang telah diperas, menambahkan saringan tebu yang

berguna untuk menyaring ampas tebu (Harun Doe dkk, 2016).

Roll pemeras tebu merupakan salah satu bagian penting pada mesin

pemeras tebu selain gear dan motor. Hasil perasan tebu menggukan roll yang

terbuat dari besi lebih baik digunakan dibandingkan dengan perasan tebu

menggunakan roll yang terbuat dari kayu. Kelebihan roll yang terbuat dari

besi yaitu tekanan untuk memeras tebu lebih kuat dibandingkan roll yang

terbuat dari kayu namun jarak anatar roll tidak dapat berubah (Sujito, 2010).

Gambar 2.3. Sistem mekanik tiga roll (Handbook of Cane Sugar, Noel

Deer, 1921).

2.4. Tinjauan Umum Mesin Pemeras Tebu

Dari konsep produk yang telah dibuat, maka konsep elemen-elemen

produk dari mesin pemeras tebu adalah sebagai berikut :

1. Roll mill jagged (roll gilingan bergerigi)

8

Roll mill adalah salah satu komponen yang diambil sebagai komponen

produk dari mesin pemeras tebu yang memenuhi fungsi sebagai alat

pemecah sekaligus memeras atau memisahkan nira dari batang tebu.

Untuk memenuhi fungsi pengoptimalan dari pemerasan tebu roll mill

direncanakan terdiri dari dua tingkat roll pemeras. Pada roll dibuat alur

yang berfungsi sebagai pengerjaan pendahuluan yang mencacah batang

tebu dan menghindari terjadinya slip.

Gambar 2.4. Roll mill jagged (roll gilingan bergerigi)

2. Mill housing (rumah gilingan)

Rumah gilingan adalah komponen produk yang memenuhi fungsi

sebagai tempat bertumpunya poros – poros roll dan serta komponen

lainnya. Selain itu rumah gilingan berfungsi sebagai penyekat agar nira

tidak keluar dari ruang giling.

9

Gambar 2.5. Mill housing (rumah gilingan)

3. Pengatur jarak clearance

Berfungsi untuk mengatur besar kecilnya jarak clearance yang

diinginkan berdasarkan besar kecilnya diameter tebu yang masuk.

Gambar 2.6. Pengatur jarak clearance

2.5. Roll

Rolling atau pengerolan adalah proses pengurangan ketebalan atau proses

pembentukan pada benda kerja yang panjang. Proses rolling dilakukan dengan

10

satu set roll yang berputar dan menekan benda kerja supaya terjadi perubahan

bentuk (John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, 2002).

2.5.1 Roll mill jagged

Roll mill merupakan instalasi kedua dari proses penggilingan tebu

pada umumnya. Roll mill ini berfungsi untuk melakukan proses

pemerasan, jenis roll mill yang umumnya digunakan adalah tipe

“continuous pressure feeder” yaitu tipe roll mill yang terdidri dari dua roll

seperti pada gambar :

Gambar 2.7. Roll mill (https://www.gutenberg.org/files/39775/39775-

h/39775-h.htm).

Kondisi roll mill yang baik :

1. Ketika pemakaian atau pengerolan tidak terjadi slip dan macet.

2. Permukaan roll tidak saling menempel.

3. Tidak ada getaran atau kebisingan.

11

2.6. Baja Karbon dan Baja Paduan

2.6.1 Baja Karbon

Baja karbon merupakan paduan antara besi (Fe) dan karbon (C), dengan

kadar karbon 2%. Baja ini tidak hanya mengandung unsur-unsur paduan Fe

dan C saja, tetapi juga mengandung unsur-unsur lain seperti Silikon (Si),

Mangan (Mn), Phospor (P), Belerang (S), dan Co. Unsur-unsur tersebut sangat

berpengaruh terhadap sifat mekanik baja.

2.6.2 Baja Paduan

Baja paduan adalah sekelompok baja yang mempunyai kadar karbon sama

dengan baja, tetapi ditambah dengan sedikit unsur-unsur paduan. Dengan

penambahan unsur paduan ini, kekuatan baja dapat dinaikkan tanpa

mengurangi keuletannya. Disamping itu unsur paduan memiliki sifat lainnya

yang menguntungkan antara lain : memperbaiki hardenability, memperbaiki

kekuatan pada temperatur biasa, memperbaiki sifat mekanik pada temperatur

rendah dan tinggi, memperbaiki ketangguhan pada tingkat keuletan dan

kekerasan tertentu, menaikkan sifat tahan aus, menaikkan sifat tahan korosi,

menaikkan sifat kemagnetan dan lain-lain.

Pengaruh unsur paduan terhadap baja banyak dipengaruhi oleh cara

penyebaran unsur dalam baja itu. Pada dasarnya semua unsur paduan sedikit

banyak dapat larut didalam ferit dan austenit, yang pada umumnya dapat

melarutkan unsur paduan dalam kadar yang lebih tinggi. Karena sifatnya yang

menguntungkan maka baja ini banyak digunakan untuk membuat pelat tipis,

batang (round bar), kawat, kontruksi umum dan alat-alat mesin. Menurut

kandungan karbonnya baja paduan di kelompokkan antara lain :

12

Baja paduan rendah (low alloy steel), jika elemen paduannya ≤ 2,5 %

Baja paduan sedang (medium alloy steel), jika elemen paduannya antara

2,5 % - 10 %

Baja paduan tinggi (high alloy steel), jika elemen paduannya ≥ 10 %

2.6.3 Pengelasan

Berdasarkan definisi dari Deutche Industric Normen (DIN) las adalah

ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang

dilaksanakan dalam keadaan lumer atau cair. Dari definisi tersebut dapat

dijabarkan lebih lanjut bahwa las adalah sambungan setempat dari beberapa

batang logam dengan menggunakan energi panas. Pada waktu ini telah

digunakan lebih dari 40 jenis pengelasan termasuk pengelasan yang

dilaksanakan dengan hanya menekan dua logam yang disambung sehingga

terjadi ikatan antara atom-atom atau molekul-molekul dari logam yang

disambungkan Wiryosumarto dan Okumura (2000).

2.6.4 Klasifikasi Baja Karbon dan Sifat Mampu Las-nya

Baja karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan sedikit Si, Mn,

P, S, dan Cu. Sifat baja karbon sangat tergantung pada kadar karbon yang

terdapat dalam baja tersebut, oleh karenannya baja dikelompokkan

berdasarkan kadar karbonnya antara lain :

Baja karbon rendah : dengan kadar karbon kurang 0,3 % C

Baja karbon sedang : dengan kadar karbon antara 0,3-0,45 % C

Baja karbon tinggi : dengan kadar karbon antara 0,45-1,70 % C

13

Bila kadar karbon naik, kekuatannya dan kekerasannya juga bertambah

tinggi tetapi perpanjangannya menurun. Klasifikasi dari baja karbon dapat

dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.1 Klasifikasi Baja Karbon (Teknologi Pengelasan Logam, Prof. Dr. Ir.

Harsono Wiryosumarto dan Prof. Dr. Toshie Okumura, 2000)

2.6.5 Klasifikasi Baja Cor dan Sifat Mampu Las-nya

Baja cor dalam hal komposisi kimiannya hampir sama dengan baja rol.

Dalam tabel 2.2 ditunjukkan unsur paduan yang ditambahkan dan

penggunaannya. Sedangkan tabel 2.3 menunjukkan jenis baja cor menurut

standar Jepang JIS.

Tabel 2.2 Klasifikasi Baja Cor (Teknologi Pengelasan Logam, Prof. Dr. Ir.

Harsono Wiryosumarto dan Prof. Dr. Toshie Okumura, 2000)

14

Tabel 2.3 Baja Cor menurut JIS (Teknologi Pengelasan Logam, Prof. Dr. Ir.

Harsono Wiryosumarto dan Prof. Dr. Toshie Okumura, 2000)

2.6.6 Klasifikasi Besi Cor dan Sifat Mampu Las-nya

Besi cor adalah paduan besi karbon dengan kadar C lebih 2 % dan masih

ada tambahan unsur lain seperti Si, Mn, P, S dan sebagainnya. Di samping itu

dalam tambahan tertentu masih ditambah lagi dengan Ni, Cr, dan Mo.

Kekuatan besi cor tertentu kekuatannya menyamai baja cor. Pembagian secara

kasar dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 2.4 Klasifikasi Besi Cor (Teknologi Pengelasan Logam, Prof. Dr. Ir.

Harsono Wiryosumarto dan Prof. Dr. Toshie Okumura, 2000)

15

2.7. Roda Gigi

Roda gigi berfungsi untuk daya. Roda gigi dengan poros sejajar adalah

roda gigi dimana giginya berjajar pada dua bidang silinder (disebut “bidang

jarak bagi”), kedua bidang silinder tersebut bersinggungan dan yang satu

menggelinding pada yang lain dengan sumbu tetap sejajar. Roda gigi lurus

16

merupakan roda gigi paling dasar dengan jalur gigi yang sejajar dengan

poros (Sularso, 1987).

Gambar 2.8. Roda gigi lurus (Sularso, 1987).

2.7.1 Nama-nama bagian roda gigi dan ukurannya

Gambar 2.9. Nama-nama bagian roda gigi (Sularso, 1987).

2.8. Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang penting dari setiap mesin.

Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran.

17

Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros (Sularso,

1987). Poros-poros yang dipakai untuk meneruskan putaran tinggi dan beban

berar umumnya dibuat dari baja paduan dengan pengerasan kulit yang sangat

tahan terhadap keausan. Beberapa di antaranya baja khrom nikel,baja khrom

nikel molibden, baja khrom, baja khrom molibden (Sularso, 1987).

Gambar 2.10. Poros (https://maretaramadhanis.wordpress.com/category/tak-

berkategori/).

2.9. Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga

putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman,

dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros

serta elemen mesin lainya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi

dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat bekerja

semestinya. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat disamakan peranannya

dengan pondasi gedung (Sularso, 1987).

18

2.9.1 Bantalan Gilingan/Metal

Dalam perencanaan ini menggunakan bantalan gilingan yang biasa

disebut dengan metal. Bantalan ini umumnya terbuat dari perunggu atau

kuningan. Komposisi perunggu ini agak variabel yaitu : Cu, 84%; Sn, 10%;

Zn, 3%; Pb, 3%; kekerasan brinell, sekitar 85 (Handbook of Cane Sugar

Engineering, E. Hugot, 1986).

Gambar 2.11. Bantalan kuningan roll atas (Handbook of Cane Sugar

Engineering, E. Hugot, 1986).

Gambar 2.12. Bantalan kuningan roll bawah (Handbook of Cane Sugar

Engineering, E. Hugot, 1986).

19

Gambar 2.13. Pelumasan bantalan gilingan (Handbook of Cane Sugar

Engineering, E. Hugot, 1986).

Pegangan bantalan, penting bantalan atas harus harus memiliki pegangan,

panjang pegangan tidak harus mengikat ketika roll cenderung keangkat. Tepi

atas pegangan pada sisi umpan harus sedikit membulat, untuk menghindari

kemacetan, dan permukaan kuningan harus diselesaikan dengan sangat hati-

hati, demikian pula permukaan rumahan tempat meluncur. Itu adalah

keuntungan untuk melumasi permukaan ini dengan saluran masuk minyak

khusus. Beberapa manufaktur menyediakan pelat yang disisipkan dari bahan

khusus, memberikan koefisien gesekan yang sangat rendah (Handbook of

Cane Sugar Engineering, E. Hugot, 1986).

2.10. Sabuk dan Puli

Jarak yang jauh antara dua buah poros sering tidak memungkinkan

transmisi langsung dengan roda gigi. Dalam hal demikian, cara transmisi

putaran atau daya yang lain dapat diterapkan, di mana sebuah sabuk luwes

atau rantai dibelitkan sekeliling puli atau sproket pada poros (Sularso, 1987).

Sabuk-V adalah salah satu transmisi penghubung yang terbuat dari karet

dan mempunyai penampang trapesium. Dalam penggunaanya sabuk-V

20

dibelitkan mengelilingi alur puli yang perbentuk V pula. Bagian sabuk yang

membelit akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan

bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk

baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang

relatif rendah (Sularso, 1987).

Gambar 2.14. Sabuk dan Puli (http://www.7kos.ru/catalog/kultivatory-

motobloki/motokultivatory/2051/).

2.11. Pemilihan Baut dan Mur

Baut dan mur merupakan alat pengikat yang sangat penting. Untuk

mencegah kecelakaan, atau kerusakan pada mesin, pemilihan baut dan mur

sebagai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan

ukuran yang sesuai. Untuk menentukan ukuran baut dan mur, berbagai faktor

harus diperhatikan seperti gaya yang bekerja pada baut, syarat kerja, kekuatan

bahan, kelas ketelitian, dll (Sularso, 1987).

21

Gambar 2.15 Mur dan Baut

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

teknik.html).

Adapun gaya-gaya yang bekerja pada baut dapat berupa :

1. Beban statis aksial murni.

2. Beban aksial, bersama dengan beban puntir.

3. Beban geser.

4. Beba tumbukan aksial.

2.12. Pasak

Pasak adalah suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-

bagian mesin seperti roda gigi, sproket, puli, kopling, dan lain-lain. Momen

diteruskan ke naf atau dari naf ke poros. Menurut letaknya pada poros dapat

dibedakan antara pasak pelana, pasak rata, pasak benam, dan pasak singgung

(Sularso, 1987).

22

Gambar 2.16. Macam-macam pasak (Sularso, 1987).