rancang bangun mesin press serbuk kayu · pdf filelaporan ini disusun berdasarkan hasil ......

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

RANCANG BANGUN MESIN PRESS SERBUK KAYU

(RANGKA)

PROYEK AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md)

Disusun oleh:

WAHYU TRI ARDHIYANTO

NIM. I 8613038

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016


commit to user

i

RANCANG BANGUN MESIN PRESS SERBUK KAYU

(RANGKA)

PROYEK AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A. Md)

Disusun oleh:

WAHYU TRI ARDHIYANTO

NIM. I 8613038

PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016


commit to user

ii


commit to user

iii


commit to user

iv

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan

hidayah-Nya sehingga penulis diberikan kemudahan dalam menyelesaikan

penyusunan laporan proyek akhir dengan judul “Rancang Bangun Mesin Press

Serbuk Kayu Sebagai Media Penanaman Jamur Tiram (Rangka)” tepat pada

waktunya.

Dalam rangka memenuhi salah satu syarat kelulusan tingkat Diploma di

Jurusan Teknik Mesin Otomotif, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret

Surakarta, maka selaku mahasiswa dapat mengambil kesempatan dalam proyek

akhir untuk menerapkan dan menguji ilmu yang diperoleh di bangku perkuliahan.

Laporan ini disusun berdasarkan hasil proyek akhir dari bulan Februari sampai

dengan Juli 2016.

Dalam penulisan laporan ini penulis menyampaikan banyak terima kasih

atas bantuan semua pihak, sehingga laporan ini dapat diselesaikan. Dengan ini

penulis menyampaikan terima kasih kepada:

1. Allah SWT yang selalu memberikan limpahan rahmat dan hidayah-Nya.

2. Bapak dan ibu serta keluarga yang senantiasa memberikan dukungan dan

doa.

3. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T.,M.T. selaku ketua program studi D-III

Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta dan

selaku pembimbing I yang selalu memberikan bimbingan dan mengontrol

dalam pembuatan proyek akhir.

4. Ibu Indri Yaningsih, S.T.,M.T. selaku Koordinator Tugas Akhir Program

Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

5. Bapak Teguh Triyono, S.T.,M.Eng. selaku dosen pembimbing II proyek

akhir yang selalu membimbing dan mengarahkan dalam pembuatan

proyek akhir.

6. Semua Dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.


commit to user

v

7. Seluruh Laboran dan rekan mahasiswa jurusan Teknik Mesin serta seluruh

pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

8. Rekan mahasiswa D-III Teknik Mesin angkatan 2013 serta semua pihak

yang telah membantu hingga terselesaikannya proyek akhir dan

penyusunan laporan ini.

9. Keluarga yang senantiasa memberikan do’a dan motivasi dalam

menyelesaikan setiap tugas perkuliahan.

Penulis menyadari bahwa penulisan laporan proyek akhir dengan judul

“Rancang Bangun Mesin Press Serbuk Kayu Sebagai Media Penanaman Jamur

Tiram (Rangka)” ini masih terdapat kekurangan, sehingga kritik dan saran yang

membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata penulis berharap agar laporan

proyek akhir ini bermanfaat bagi pembaca.

Surakarta, 21 Juli 2016

Penulis


commit to user

vi

ABSTRACT

The purpose of the final project of making a machine press this sawdust is to

design, calculate and create a framework of a press machine to obtain a

construction which is robust, secure and efficient.

Order wood shavings press machine is a machine that sustains major

construction with the design is quite simple. Methods of workmanship that is from

the beginning of designing form until the unification of the components into a

construction (frame). From the shape of the design then in print out form to be

used as a guide in the process of making the machine frame. The process of

unification of the component order is done by the electric welding using a welding

machine.

From the design and calculation of frame press machine sawdust result, the

selection of materials from iron ST 37 for the dimensions of 50x50x5 mm and

40x40x4 mm obtained maximum working voltage (σMax = 16.85 N / mm2) is

smaller than the allowable stress of materials (σIjin = 46.25 N / mm2). And

obtained the minimum size of 2.7 mm thick weld is still smaller than the actual 4

mm, so the choice of materials and welded connections in order to be safely used

withstand the workload.

Keywords: press machine, press sawdust, oyster mushrooms.


commit to user

vi

ABSTRAK

Tujuan dari proyek akhir pembuatan mesin press serbuk kayu ini yaitu

merancang, menghitung serta membuat rangka mesin press agar didapat

konstruksi yang kuat, aman dan efisien.

Rangka mesin press serbuk kayu ini merupakan konstruksi utama yang

menopang mesin dengan desain yang cukup sederhana. Metode pengerjaannya

yaitu dari awal mendesain bentuk hingga penyatuan komponen menjadi sebuah

konstruksi (rangka). Dari bentuk desain kemudian di cetak dalam bentuk print out

untuk bisa digunakan sebagai petunjuk dalam proses pembuatan rangka mesin.

Proses penyatuan komponen rangka dilakukan dengan cara di las menggunakan

mesin las listrik.

Dari perancangan dan perhitungan rangka mesin press serbuk kayu

diperoleh hasil, dengan pemilihan bahan dari besi ST 37 untuk dimensi 50x50x5

mm dan 40x40x4 mm didapat tegangan kerja maksimal ( Max = 16,85 N/mm2)

yang lebih kecil dari tegangan ijin bahan ( Ijin = 46,25 N/mm2). Dan diperoleh

ukuran tebal las minimumnya 2,7 mm yang masih lebih kecil dari aktualnya yakni

4 mm, sehingga pemilihan bahan dan sambungan pada las rangka aman digunakan

menahan beban kerja.

Kata kunci: Mesin press, pengepressan serbuk kayu, jamur tiram.


commit to user

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ ii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... iv

ABSTRAK ......................................................................................................... vi

DAFTAR ISI ...................................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix

DAFTAR RUMUS ............................................................................................. xi

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii

DAFTAR NOTASI ............................................................................................ xiii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ........................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah .............................................................................. 2

1.4 Tujuan Dan Manfaat Proyek Akhir ................................................. 3

1.5 Sistematika Penulisan ...................................................................... 3

BAB II DASAR TEORI

2.1 Rangka ............................................................................................. 5

2.2 Statika .............................................................................................. 5

2.2.1 Gaya Luar .............................................................................. 6

2.2.2 Gaya Dalam ........................................................................... 7

2.2.3 Tumpuan ................................................................................ 8

2.3 Faktor Keamanan ............................................................................ 8

2.4 Pengelasan ....................................................................................... 10

2.4.1 Memilih Besar Arus Listrik ................................................... 12

2.4.2 Kekuatan Sambungan Las ..................................................... 13

2.5 Sambungan Ulir (Baut) ................................................................... 15

2.5.1 Istilah Penting Pada Ulir ........................................................ 15

2.5.2 Jenis Sambungan Ulir ............................................................ 16

2.5.3 Kekuatan Sambungan Ulir ..................................................... 19


commit to user

viii

BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR

3.1 Kajian Singkat Produk .................................................................... 21

3.2 Diagram Alir Proses Perancangan .................................................... 21

3.3 Perencanaan Konstruksi ................................................................... 22

3.4 Perhitungan ...................................................................................... 23

3.4.1 Daya Motor ............................................................................ 23

3.4.2 Pembebanan Pada Rangka ..................................................... 26

3.4.3 Kekuatan Rangka ................................................................... 39

3.4.4 Sambungan Las ...................................................................... 41

3.4.5 Kekuatan Sambungan Baut ................................................... 43

BAB IV PEMBUATAN DAN PENGUJIAN

4.1 Proses Pembuatan Rangka .............................................................. 46

4.1.1 Penyiapan Alat Dan Bahan .................................................... 46

4.1.2 Proses Pemotongan ................................................................ 47

4.1.3 Proses Perangkaian Rangka ................................................... 48

4.2 Langkah Pengujian Mesin ............................................................... 52

4.3 Hasil Pengujian ............................................................................... 53

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 54

5.2 Saran ................................................................................................ 54

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 55

LAMPIRAN ....................................................................................................... 56


commit to user

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip statika keseimbangan ........................................................ 7

Gambar 2.2 Tanda untuk gaya normal .............................................................. 7

Gambar 2.3 Tanda untuk gaya lintang/geser .................................................... 7

Gambar 2.4 Tanda untuk momen lentur ........................................................... 8

Gambar 2.5 Reaksi tumpuan rol ........................................................................ 8

Gambar 2.6 Reaksi tumpuan sendi ................................................................... 9

Gambar 2.7 Reaksi tumpuan jepit ...................................................................... 9

Gambar 2.8 Prinsip kerja las listrik .................................................................... 11

Gambar 2.9 Jenis-jenis sambungan las .............................................................. 11

Gambar 2.10 Sambungan las dibebani secara eksentris .................................... 13

Gambar 2.11 Istilah pada ulir ............................................................................ 16

Gambar 2.12 Jenis sambungan ulir ................................................................... 16

Gambar 2.13 Cap screw ..................................................................................... 17

Gambar 2.14 Beban eksentris yang sejajar dengan sumbu baut ....................... 19

Gambar 3.1 Diagram alir proses perancangan .................................................. 22

Gambar 3.2 Desain mesin pengepress serbuk kayu .......................................... 22

Gambar 3.3 Desain rangka mesin ..................................................................... 23

Gambar 3.4 Penekanan log jamur ...................................................................... 24

Gambar 3.5 Sitem penekanan ........................................................................... 24

Gambar 3.6 Pembagian pembebanan pada rangka ........................................... 26

Gambar 3.7 Skematik pembebanan pada batang A-B ...................................... 27

Gambar 3.8 Free body diagram batang A-B .................................................... 27

Gambar 3.9 Reaksi gaya potongan x-x pada batang A-B ................................. 28

Gambar 3.10 Reaksi gaya potonga y-y pada batang A-B .................................. 28

Gambar 3.11 Reaksi gaya potongan z-z pada batang A-B ................................. 28

Gambar 3.12 Gambar NFD, SFD dan BMD batang A-B .................................. 29

Gambar 3.13 Skematik pembebanan pada rangka bawah ................................. 30

Gambar 3.14 Free body diagram batang E-F ................................................... 30

Gambar 3.15 Reaksi gaya potongan x-x pada batang E-F ................................. 31

Gambar 3.16 Reaksi gaya potonga y-y pada batang E-F ................................... 31


commit to user

x

Gambar 3.17 Reaksi gaya potongan z-z pada batang E-F ................................. 32

Gambar 3.18 Gambar NFD, SFD dan BMD batang E-F ................................... 33

Gambar 3.19 Dimensi rangka bawah terlihat dari samping ............................... 33

Gambar 3.20 Free body diagram batang I-J ..................................................... 34

Gambar 3.21 Reaksi gaya potongan x-x pada batang I-J ................................... 34

Gambar 3.22 Reaksi gaya potonga y-y pada batang I-J ..................................... 35

Gambar 3.23 Gambar NFD, SFD dan BMD batang I-J ..................................... 36

Gambar 3.24 Skematik pembebanan pada batang Q-R .................................... 36

Gambar 3.25 Free body diagram batang Q-R .................................................. 36

Gambar 3.26 Reaksi gaya potongan x-x pada batang Q-R ................................ 37

Gambar 3.27 Reaksi gaya potonga y-y pada batang Q-R .................................. 37

Gambar 3.28 Reaksi gaya potongan z-z pada batang Q-R ................................. 38

Gambar 3.29 Gambar NFD, SFD dan BMD batang Q-R .................................. 39

Gambar 3.30 Penampang profil L ....................................................................... 39

Gambar 3.31 Sambungan las dengan beban eksentris ....................................... 41

Gambar 3.32 Skematik beban eksentris pada baut ............................................. 44

Gambar 4.1 Memotong bahan ........................................................................... 48

Gambar 4.2 Rangka bawah ............................................................................... 48

Gambar 4.3 Rangka bawah yang telah dilas dengan kanal U .......................... 48

Gambar 4.4 Keseluruhan rangka bawah dengan lubang baut motor listrik ...... 49

Gambar 4.5 Rangka bawah yang telah dilas dengan penopang rangka atas ..... 49

Gambar 4.6 Rangka yang sudah dilas dengan besi L tumpuan reducer ........... 50

Gambar 4.7 Rangka yang sudah dilas dengan besi persegi hollow.................... 50

Gambar 4.8 Rangka yang sudah dilas dengan plat 8 mm dudukan bearing ..... 51

Gambar 4.9 Rangka yang sudah dilas dengan plat 2,5 mm ............................... 51

Gambar 4.10 Bushing poros penekan ................................................................. 51

Gambar 4.11 Rangka yang sudah dilas dengan bushing poros penekan ............ 52


commit to user

xi

DAFTAR RUMUS

Rumus 2.1 Kesetimbangan gaya terhadap x ..................................................... 6

Rumus 2.2 Kesetimbangan gaya terhadap y ..................................................... 6

Rumus 2.3 Kesetimbangan momen di titik a .................................................... 6

Rumus 2.4 Faktor keamanan ............................................................................. 9

Rumus 2.5 Tegangan ijin .................................................................................. 9

Rumus 2.6 Tegangan geser utama ..................................................................... 13

Rumus 2.7 Tegangan geser akibat momen puntir ............................................. 13

Rumus 2.8 Resultan tegangan geser terhadap A ............................................... 14

Rumus 2.9 .............................................................................................. 14

Rumus 2.10 Beban tarik utama .......................................................................... 19

Rumus 2.11 Beban setiap baut pada jarak L1 ...................................................... 19

Rumus 2.12 Beban setiap baut pada jarak L2 ..................................................... 19

Rumus 2.13 Beban dalam setiap baut per unit jarak w ...................................... 19

Rumus 2.14 Beban tarik dalam setiap baut pada jarak L2 .................................. 19

Rumus 2.15 Total beban tarik pada baut yang dibebani paling besar ................ 19

Rumus 2.16 Diameter minor (core) ................................................................... 19


commit to user

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Sifat mekanis baja struktural ............................................................. 10

Tabel 2.2 Ukuran factor of safety ...................................................................... 10

Tabel 2.3 Besar arus dalam ampere dan diameter.............................................. 12

Tabel 2.4 Momen inersia polar dan section modulus las .................................. 14

Tabel 2.5 Dimensi standar ISO untuk ulir ........................................................ 17

Tabel 3.1 Nilai gaya dalam batang A-B ............................................................ 29

Tabel 3.2 Nilai gaya dalam batang E-F ............................................................. 32

Tabel 3.3 Nilai gaya dalam rangka bawah pada batang I-J ............................... 35

Tabel 3.4 Nilai gaya dalam pada batang Q-R ................................................... 38


commit to user

xiii

DAFTAR NOTASI

m = Massa (kg)

F = Gaya (Newton)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

W = Berat (Newton)

T = Torsi (N.m)

sf = Faktor keamanan

v = Kecepatan (m/s)

t = waktu (s)

N = Putaran (rpm)

P = Daya (watt)

= Tegangan tarik (N/mm2)

D = Diameter (mm)

e = Eksentrisitas (mm)

l = Panjang las (mm)

s = Ukuran las (mm)

= Tegangan geser (N/mm2)

r = Jari-jari (mm)

J = Momen inersia polar (mm4)

A = Throat area (mm2)

I = Momen inersia (mm4)

M = Momen bending (N.mm)

y = Jarak titik berat (mm)

w = Beban baut per unit jarak (N/mm)

L = Jarak (mm)

n = jumlah baut

dc = Diameter minor (mm)


commit to user

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Gambar 2D Komponen Rangka .................................................... 57

rancang bangun mesin press serbuk kayu · pdf filelaporan ini disusun berdasarkan hasil ......

Documents