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.