jbptunpaspp gdl ripkidaroj 1113-1-10.bab u

Pemilihan Alternatif

Perancangan Mekanisme Gerak

Perancangan Sistem Transmisi

Perancangan Komponen Mesin

Metode Perancangan

Kriteria Perancangan

Ketersediaan Komponen dipasaran

Gambar Assembling

Hasil Perhitungan Biaya

Finish

Star

Bab III Proses Perancangan III-1

BAB III

PERANCANGAN

3.1 Diagram Alir Proses Perancangan

Untuk mempermudah langkah-langkah proses perancangan,

maka dibuat diagram alir perancangan seperti yang terlihat pada

gambar di bawah ini.

Gambar 3.1 Diagram alir proses perancangan mesin penghancur plastik.

Tugas AkhirPerancangan Mesin Pneghancur Plastik


3.2 Kriteria Perancangan

Merancang adalah aplikasi kreativitas untuk merumuskan

dan memberikan solusi atas suatu permasalahan, atau

memberikan solusi yang sudah dipecahkan dengan cara yang

berbeda. Kriteria perancangan mesin penghancur plastik sebagai

berikut:

Konstruksi mesin yang akan dirancang bentuknya

sederhana, dan mudah dipindah-pindahkan

Mudah dalam pengoperasian dan perawatannya

3.3 Pemilihan Alternatif

3.3.1 Alternatif Alat Yang Akan Dirancang

Mesin penghancur plastik sebenarnya dapat dirancang

dalam berbagai bentuk dan model, asalkan semua bentuk,

model dan prinsip kerjanya sesuai dengan tujuan yang hendak

dicapai, yaitu menghasilkan produksi plastik dan memuat

kepentingan serta pemanfaatannya.

Di bawah ini diperlihatkan tiga alternatif mesin

penghancur plastik yang akan dirancang, yaitu :2

Alternatif 1

Alat ini merupakan mesin penghancur plastik yang

berfungsi untuk menghancurkan plastik (pencacah plastik), pada

mesin ini motor listrik ditempatkan dibawah dan saringan masuk

diletakan diatas. Mesin panghancur plastik ini memiliki saringan

pengeluaran sebagai tempat keluarnya plastik-plastik yang sudah



dihancurkan (dicacah). Poros digerakkan oleh motor listrik yang

dihubungkan dengan puli, sedangkan puli digerakan oleh motor

listrik melalui V-belt.

Gambar 3.2 Alternatif 1

Alternatif 2

Alat yang ke dua sama dengan alat yang pertama

dimana alat ini berfungsi hanya untuk menghancurkan plastik,

alat ini juga mudah dioperasikan, bedanya dengan mesin

sebelumnya, alat ini menggerakan pisaunya menggunakan bahan

bakar yang digerakan dengan mesin kompresor melalui V-belt

untuk memutarkan poros, pada mesin ini saluran masuknya

ditempatkan diatas bagian samping, dan alat ini tidak bisa diatur

dalam mengatur pisaunya itu sendiri, pada mesin penghancur

plastik ini tidak memiliki penutup corong, sehingga pengeluaran

plastik-plastik yang sudah dihancurkan (dicacah) tersebut akan

berserakan di lingkungan alat.



Gambar 3.3 Alternatif 2

Alternatif 3

Alat yang ke tiga ini sama dengan alat yang pertama dan

kedua dimana alat ini berfungsi untuk menghancurkan plastik

(pencacah) dan alat ini juga mudah dioperasikan, bedanya

dengan mesin pertama, alat ini memiliki tombol untuk

mengoperasikan mesin itu sendiri dan cara memasukan bahan

plastiknya itu sendiri masih manual, tetapi alat ini sulit apabila

akan memasukan bahan plastik kedalam mesin tersebut di

karenakan tinggi dan mesti menggunakan tangga untuk

memasukan bahan plastik tersebut, tetapi hasil plastikya tidak

akan berserakan dilingkukngan alat.



Gambar 3.4 Alternatif 3.

3.3.2 Penentuan Perancangan dan Dimensi

Dalam proses perancangan ini, maka alternatif mesin

yang dipilih adalah alternatif 1, karena dalam perancangan mesin

tersebut lebih efektif dengan menggunakan daya motor listrik 3

hp dan dimana alat ini juga mudah diatur dalam penyetelan pisau

dan mesin ini memiliki corong pengeluaran sebagai tempat

keluarnya hasil pencacahan plastik dan tempat masuknya bahan

plastik dengan adanya penutup agar hasilnay tidak berserakan

dimana-mana, sehingga memungkinkan pemilik Mudah dalam

pengoperasian dan perawatannya



Mesin ini memiliki dimensi panjang 800 mm, lebar 450

mm, dan Tinggi 1100 mm.

Gambar 3.5 Alternatif yang dipilih

3.4 Metode Perancangan

Dalam merancang Mesin penghancur plastik, dilakukan

beberapa pertimbangan design dan analisa perhitungan, dimana

hal ini bertujuan untuk menghasilkan alat yang dibutuhkan di

lapangan.



3. 4.1 Penentuan Daya

Daya Untuk Penghancuran Plastik

Data teknik

Diameter dan panjang poros :

Diameter luar Poros (DL) = 40 mm

Diameter dalam Poros, (Dd) = 18 mm

Panjang Poros, (L) = 780 mm

Massa Poros, (m) = 7 kg

Untuk memperoleh daya pada mesin pemotong plastik

dilakukan pengukuran gaya pada puli poros pemotong plastik

dengan menggunakan alat pengukur gaya pada saat poros

pemotong dan rumah mesin pemotong plastik terpenuhi oleh

bahan plastik yang akan dipotong.

Fs = Ks.As

Ks = 0.86 Su = 17.7 Mpa



Luas penampang pisau ;

Tahanan Geser antara pisau dan plastik ;

Fs = Ks.As

= 277.04 N

Torsi pada pisau putar ;

= Fs.R

= =14.2 Nm

Torsi pada poros ;

Dimana Inersia poros adalah



Maka torsi pada poros adalah

Torsi pada Fly Wheel ;

Torsi total



Daya :

Selain gaya-gaya diatas pada komponen juga terjadi momen

inersia massa, dimana besarnya adalah sebagai berikut

Inersia Massa Puli kecil

Dimana ; D = 0, m, puli Bertingkat

=

=

Torsi pada puli kecil

P =

=

= 2,08 Watt



Inersia Massa puli besar

Dimana ; D = 0,18 m, pu+li kecil

=

= 0,05 kg.m2

Torsi pada puli besar

P =

=

= 23,4 Watt

3.4.2 Pemilihan Motor Listrik

Gambar. 3.7 Motor Listrik

Motor listrik merupakan komponen standar yang dipilih

sebagai tenaga pengerak pada sistem tranmisi. Pemilihan motor



listrik disesuaikan dengan kebutuhan penggunaan sesuai dengan

data perancangan.

Hasil perhitungan yang menjadi acuan pemilihan motor

listrik adalah daya yang dibutuhkan mesin penghancur plastik.

Dari perhitungan diperoleh daya untuk memutarkan poros,

dengan perhitungan torsi dan gaya inersia massa komponen,

masing-masing sebesar, torsi 38.4376 N.m, torsi pada puli kecil

0,042 N.m, torsi pada puli besar, 0,48 N.m dan daya mesin

penghancur plastik sebesar 1875,75 Watt, 2,08 Watt, 23,4 Watt

Mengingat faktor gesekan antara pisau dengan plastik yang

mungkin terjadi maka daya-daya yang diperoleh tersebut

dikalikan dengan koefisien gesekan sebesar 0,7 sehingga daya

aplikasi adalah sebagai berikut :

Daya ply wheel, poros dan pisau untuk mesin

penghancur plastik (pencacah), dengan perhitungan

Torsi adalah 1875,75 Watt

Daya akibat puli kecil adalah 2,08 Watt

Daya akibat puli besar adalah 23,4 Watt

Daya total = 1875,75 + 2,08 + 23,4 Watt = 1901,23 Watt

= 2,54’ hP 3 hp

Jadi, dari perhitungan diatas motor listrik yang digunakan untuk

mesin penghancur plastik adalah sebesar 3 hP.



3.4.3 Perancangan Poros

Bentuk dan dimensi poros dari mesin penghancur plastik

adalah sebagai komponen utama yang harus ditentukan dimensi

panjangnya terlebih dahulu yang nantinya disesuaikan dengan

lebar mesin yang diinginkan. Seperti pada gambar dibawah ini

dimensi panjang dari poros sudah ditetapkan berikut dengan letak

atau posisi dari komponen-komponen lain yang terpasang pada

poros.

Untuk menentukan diameter maka dilakukan perhitungan

sebagai berikut :

1. Diameter puli = 120 mm = 0,12 ;

2. P = 2238 W ; n = 466 Rpm ; Fc : 1 , jadi :

Pd = Fc x P = 2238 W

3 T = 38,4376 Nm = 38437,6 Nmm

4. Diagram Benda Bebas poros:

Dari daya motor diketahui P = 1901,23 Watt dan putaran (n)

= 466 rpm, maka torsi pada poros :

Gaya-gaya pada puli (A):

Gaya Tangensial



Gaya Radial

Menentukan reaksi bantalan dalam arah X – Y

70 N 277.04 N 430 N

A B C D E

0.19 m 0.235 m 0.235 m 0.12 m

ByR DyR

Gambar. 3.6 Diagram benda bebas komponen pada arah X - Y

277,04 N 0,235 m - 0,47 m + 430 N

0,59 m = 0

65,1049 N.m - 0,47 m +253,7 N.m

-13,3 N.m = 0

65,1049 N.m - 240,4 N.m = 0

= 240,4 N.m – 65,1049 N.m

175,2951 N.m

= 372,968 N



+ - 70 N – 277,04 N – 430 = 0

+ 372,968 N – 70 N – 277,04 N –

430 N = 0

+ 372,968 N – 777,04 N = 0

= 777,04 N – 372,968 N

= 404,072 N

Menentukan reaksi bantalan dalam arah X – Z

FA

RBZ RDZ

REZRCZ

Gambar 3.7 Komponen pada arah X – Z

Persamaan kesetimbangan memilih titik B

sebagai titik referensinya. Maka:



Persamaan kesetimbangan memilih titik E


Persamaan kesetimbangan memilih titik C


Persamaan kesetimbangan memilih titik D




Momen Lentur, MZ

Momen Lentur, My

Momen Resultan, MR

Bahan poros yang akan digunakan adalah ST 37 dengan

kekuatan tarik, σB = 37 kg/mm2 , bila Sf1 = 6 dan Sf2 = 2 maka :

........................................ 4.2

Diameter poros



............... 4.3

dimana : Km = 2

K t = 2

Diametr poros di segmen 1 :

Diameter poros di segmen 2 :

Dari hasil perhitungan diatas, sudah dapat ditentukan

dimensi dari poros yang akan digunakan pada mesin penghancur

plastik, yaitu seperti pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.8 Dimensi poros

3.4.4 Pemilihan Bantalan



Bantalan merupakan komponen mesin yang berfungsi

untuk menyangga poros ketika poros meneruskan beban. Untuk

menentukan jenis bantalan yang digunakan, harus diketahui dulu

berapa besarnya beban yang bekerja pada bantalan. Setelah

jenis bantalan ditentukan maka akan diketahui umur bantalan

dan waktu pemakaian bantalan.

Umur bantalan dapat ditentukan dari persamaan di bawah ini :

dimana ; L2 = Umur desain pada beban desain

L1 = 1000000 putaran

P1 = Basic Dynamic Load Rating

P2 = Beban desain

k = Sebuah faktor bernilai 3 untuk bolt bearing

Gambar 3.9 Pillow block (bantalan).

Untuk merancang bantalan terlebih dahulu kita harus

mengetahui arah pembebanan yang diterima oleh bantalan,

apakah tegak lurus dengan sumbu poros (radial) atau sejajar

dengan sumbu poros (aksial), atau gabungan keduanya.

Poros pada mesin penghancur plastik ni beban yang akan

diterima oleh bantalan, sehingga :



Beban radial pada bantalan, Fr

Bila jumlah jam kerja yang diinginkan adalah

15000 jam kerja dan 8 jam kerja / hari. Maka banyak

putaran L adalah :

juta putaran

Spesifikasi bantalan yang dipilih :

d = 50 mm

D = 70 mm

B = 25 mm

r = 5 mm

berat = 0.5 kg

Gambar 3.10 Dimensi bantalan

3.5 Perancangan mekanisme gerak

Perancangan mekanisme gerak dari mesin penghancur

plastik untuk mencacah plastik yaitu pertama bahan baku berupa

botol plastik atau gelas plastik (jenis aqua) dimasukan kedalam

saringan masuk dengan awal dioperasikannya terlebih dahulu

mesin penghancur plastik oleh motor listrik melalui puli dan poros



maka plastik tersebut akan hancur dengan adanya putaran

didalam mesin penghancur tersebut dengan cara kerja sistem

seperti diiris-iris kemudian dari hasil pengirisan oleh mesin

penghancur plastik tersebut akan berjatuhan melewati saringan

keluar dengan ukuran yang diinginkan dengan cara pengaturan

dari pisaunya itu sendiri digeser maju mundur posisi pisaunya

yang menempel pada dudukan pisau yang berada diantara poros

dan pipa yang menempel pada poros untuk dudukan pisaunya.

3.6 Perancangan Sistem Transmisi

Sistem transmisi merupakan sistem bagian dari suatu

mesin yang berfungsi sebagai pembawa, pemindah, penghubung

dan penerus suatu gerakan serta beban.

Putaran dari motor yang dihubungkan pada puli kecil di

transmisikan pada puli besar melalui V-belt. Perpindahan putaran

dari puli kecil ke puli besar ini mengakibatkan terjadinya

penurunan putaran.

Putaran dari puli besar diteruskan melalui puli kecil yang

digunakan untuk menggerakan poros dan fly wheel

Putaran dari puli besar diteruskan ke poros, kemudian

memutarkan pisau.

Data perancangan

Putaran input, n1 = 1450 rpm

Putaran otput, n2 = 466 rpm

Daya, P = 3 hp

= 746 Watt

Keperluan : Poros pehancur plastik (pencacah)Tugas AkhirPerancangan Mesin Pneghancur Plastik


Jarak Antara Pusat Puli, C = 420 mm (16,53 in)

Menghitung Daya Desain

Dari tabel B.1 diperoleh :

Faktor Servis, FS = 1

maka :

Daya Desain, Pd = 3 x 1

Pd = 3 hp (2238 Watt)

Pemilihan Jenis Sabuk


Putaran output, n2 = 466 rpm

Daya, P = 3 hp (2238 Watt)

dari tabel B.2, didapat : Jenis Sabuk : A

Menghitung Putaran Rasio Nominal


Putaran output, n2 = 466 rpm

maka :

i =

Menentukan Diameter Puli Kecil dan Basar

Rasio putaran, i = 3,2

dari tabel B.3, didapat :

Diameter puli kecil, D1 = 2,28 in (57,91 mm)

maka :

Diameter puli besar = 2,28 x 3,2 = 7,3 in (185.42 mm)

Menghitung Panjang Sabuk

Jarak Antar Pusat Puli, C = 420 mm (16.53 in)



Diameter Puli Kecil, D1 = 2,28 in (57,91 mm)

Diameter Puli Besar, D2 = 7,3 in (185,42 mm)

maka :

Panjang Sabuk, L = 2(C) + (D1 + D2)

= 2 (16,53) + (2,28 + 7,3)

L = 48,10 in (1221.74 mm)

Menentukan Jenis Sabuk Standar

Jenis Sabuk (dari langkah 3) : Sabuk A

Panjang Sabuk, L = 48,10 in (1221,74 mm)

dari tabel B.3, didapat :Jenis Sabuk Standar : Sabuk A 51

Menghitung Jarak Antar Pusat Puli Aktual

Panjang Sabuk Standar, Ls = 51,9 in (1318.26 mm)

Diameter Puli Kecil, D1 = 2,28 in

Diameter Puli Besar, D2 = 7,3 in

maka :

Jarak Cs =

=



Cs = 18,2 in (462.28 mm)

Menghitung Kecepatan Sabuk


Putaran poros penggerak, n1 = 1450 rpm

maka :

Kecepatan Sabuk, V =

Maka, V =

Menentukan Nilai Daya (Ps) Untuk Satu Sabuk

Diameter Puli Kecil, D1 =2,28 in (57,91 mm)

Kecepatan Sabuk, V = 865,5 ft/min (1000 ft/min)

dari tabel.5 Nilai Daya untuk Sabuk-V Tipe A didapat :

Nilai Daya, Ps = 1 hp

Menentukan Faktor Koreksi Sudut Kontak Puli Kecil


Diameter Puli Besar, D2 = 7,3 in (185.42 mm)

Jarak Antar Pusat Puli Aktual,Cs = 18,2 in (462.28 mm)

maka :

Sudut Kontak Puli Kecil, = 1800 -

= 1800 -

Selanjutnya dari tabel 10, didapat :

Faktor Koreksi Sudut Kontak, C = 0,98



Data Hasil Perancangan

4 Diameter Pitch

Puli kecil = 2,28 in (57,91 mm)

Puli besar = 7,3 in (185.42 mm)

5 Jenis sabuk standar = A 51

6 Panjang sabuk = 48,10 in (1221.74 mm)

7 Jarak antar pusat puli, C = 18,2 in (462.28 mm)

Mencari sudut kontak sabuk antar Puli.

Gambar 3.11 Dimensi pulley

Diketahui:

R1 = 28,95 mm

R2 = 92,71 mm

C = 420 mm

θ = arc tan

= arc tan

3.7 Perancangan Komponen Mesin



Perancangan komponen mesin penghancur plastik

meliputi perancangan komponen-komponen yang berhubungan

dengan mekanisme gerak, kapasitas, struktur dan fungsional.

Perancangan komponen tersebut terdiri dari :

Perancangan komponen utama

Perancangan rangka

3.7.1 Perancangan komponen utama

Perancangan komponen utama meliputi perancangan

komponen-komponen mesin penghancur plastik (pencacah) yang

di sesuaikan dengan bentuk dan fungsinya

Perancangan komponen utama meliputi :

1. Poros

Pemilihan bahan poros yang akan digunakan pada alat

ini, menggunakan bahan baja karbon rendah karena memiliki sifat

yang lunak dan mampu mesin ( machinability ) yang baik. dimensi

poros berdiameter dalam 18 mm, diameter luar 40 mm dan

panjang 780 mm.

Proses pembuatan poros menggunakan proses

pengukuran, pemotongan dan pemesinan. Poros ini berfungsi

untuk memotong botol plastik air minum mineral menjadi

potongan-potongan kecil. Salah satu bagian dari tahap

perancangan konseptualisasi adalah konsep varian.



Varian 1

Gambar. 3.12 Dudukan Pisau

Pada varian pertama konsep poros pemotong plastik ini telah

sesuai dengan tujuannya, dimana pisau tersebut dapat diasah

kembali apabila sudah tidak tajam lagi.

3.7.2 Perancangan Rangka Mesin

Rangka mesin yang akan dibuat menggunakan baja

karbon rendah, dan profil yang digunakan adalah profil L. Proses

pembuatan rangka yaitu dengan melakukan proses pemotongan

menggunakan alat cutting wheel sesuai ukuran yang telah di

tentukan dalam proses perancangan, setelah itu dilakukan proses

penyambungan logam dengan menggunakan las listrik SMAW,

Rangka ini berfungsi untuk menumpu seluruh komponen mesin

pemotong plastik menjadi satu kesatuan, selain itu rangka ini

berfungsi untuk memperkokoh mesin dan meredam getaran yang

dihasilkan akibat proses pemotongan plastik.



Gambar 3.13 Rangka mesin

3.8Ketersediaan Komponen di Pasaran

Beberapa komponen yang tersedia di pasaran antara lain :

- Motor listrik 3 Hp

- Pilow block (bantalan)

- puli kecil D1= 2,28 in (57,91 mm)

- Puli besar D2 = 7,3 in (185.42 mm)

- Baut dan mur

- Sabuk V-belt

Sementara komponen yang harus dibuat sebelumnya antara

lain adalah :

- Rangka - Corong saluran masuk

- Pisau Pemotong - Corong Pengeluaran

- Poros

3.9 Assembling Komponen Mesin penghancur

plastik

Assembling adalah proses pengabungan komponen-

komponen mesin sesuai dengan letak dan fungsinya,sehingga



dihasilkan suatu bentuk mesin yang sesungguhnya dari mesin

yang dirancang.

Gambar 3.14 Assembling komponen mesin

3.10 KAPASITAS PENGHASILAN POTONGAN

PLASTIK

◙ Rumus penghasilan geram mesin freis.



◙ Rumus penghasilan potongan plastik mesin pemotong

plastik diperoleh dengan cara pendekatan dengan

rumus penghasilan geram mesin freis.

dimana:

f = gerak makan (mm/putaran)

n = putaran poros pemotong (rpm)

Z1 = jumlah pisau diam

Z2 = jumlah pisau terbang

a = kedalaman pemotongan plastik di sepanjang

pisau pemotong

w = lebar pemotongan plastik di sepanjang pisau

Vf = kecepatan makan = f . n . Zph (mm/menit)

v = laju aliran material (mm/menit)

◙ Gerak makan

v = 100 mm/menit

n = 466 rpm

◙ Penghasilan potongan plastik

f = 0,214 mm/putaran

n = 466 rpm

Z1 = 2 buah

Z2 = 3 buahTugas AkhirPerancangan Mesin Pneghancur Plastik


a = 1 mm

w = 400 mm

= 239,34 cm3/menit

= 14360 cm3/jam

= 0,01436 m3/jam

◙ Spgr plastik PE = 1,3 . air

= 1,3 . 1000 kg/m3

= 1300 kg/m3

◙ Kapasitas penghasilan potongan plastik adalah

Z = 0,0108 m3/jam . 1300 kg/m3

= 18,67 kg/jam

3.11 Hasil Perkiraan Biaya

Dibawah ini dicantumkan daftar nama komponen-

komponen yang digunakan pada alat mesin penghancur plastik,

beserta jumlah komponen dan harganya.

Tabel Perkiraan Biaya :



No Komponen Jumlah Harga (RP)

1. Pisau 5 1.800,000,00

2. Baja Profil L 2 300.000,00

3. Puli besar

Puli Kecil

1

1

70.000,00

50.000,00

4. Besi As ST 60 1 210.000,00

5. Bantalan (Pilow Block) 2 160.000,00

6. Plat Saringan 1 150.000,00

7. Motor 3 Hp 1pasa 1 1.250.000,00

8. Baut dan Mur 31 70.000,00

9. Cat 1 80.000,00

Jumlah 42 3.930.000,00


jbptunpaspp gdl ripkidaroj 1113-1-10.bab u

Documents