T.a Mesin Pencuci Biji Kakao
May 11, 2018 | Author: wahyu desmandra | Category: N/A
Short Description
pembahasan rancang bangun mesin pencuci biji kakao...
Description
INTISARI
Penanganan pasca panen kakao terutama pencucian biji kakao merupakan mata rantai agrobisnis kakao yang memerlukan perhatian serius. Biji kakao yang telah dikeluarkan dari kulit buahnya mengandung lendir berwarna putih (pulp) yang menyelimuti biji kakao. Jika tidak dibuang pulp ini akan mengering dan lengket pada bijinya, berwarna cokelat kehitaman yang akan mengurangi aroma dan rasa khas kakao. Kondisi ini menyebabkan harga jual biji kakao menjadi rendah. Hal ini terjadi karena proses pencuciannya dilakukan secara salah sasaran yaitu dengan menggunakan mesin pencuci pakaian atau justru tanpa dicuci sama sekali, artinya biji kakao hasil pemecahan buah langsung dijemur di bawah panas matahari. Solusi masalah ini adalah penciptaan mesin pencuci biji kakao yang dapat mencuci biji bij i kakao dalam jumlah ju mlah banyak, cepat dan d an bersih sempurna. Penciptaan mesin pencuci oleh penulis bertujuan mengatasi masalah
ketidaksempurnaan
pencucian.
Metode
yang
dilakukan
adalah
eksperimen yang diawali dengan proses merancang yang diteruskan dengan membangun mesin. Hasil kegiatan ini adalah satu unit mesin yang memiliki kapasitas 100 kg/jam dan mempunyai ukuran tinggi 1200 mm, panjang 1700 mm, dan lebar 700 mm.
Kata kunci: Biji Kakao, Lendir Kakao (pulp), Mesin Pencuci
v
ABSTRACT
Handling process after harvest time of cocoa, especially washing process of cocoa seeds is the important part of agribusiness about cocoa which needs a serious attention. The cocoa seed that is toke out from its peel is coated by pulp. If this pulp is not removed from the seeds, it will be dry and adhere to the seeds, have dark brown color and will impair the special aroma and taste of cocoa. This condition will cause the selling price of cocoa seeds be low. Because the washing process is executed by wrong procedure, that is did by use second hand washing machine or not washed absolutely, it means that the cocoa seeds dry in the sun immediately. The solution of this problem is by create the cocoa seeds washing machine that can wash cocoa seeds in great quantities, f ast, and clean completely. Creating this washing machine has overcoming uncompleted washing process as a purpose. The method that is made is by doing experiment that is started by make the design and then build the machine. Output of that experiment is one unit machine which has capacity 100 kg/hour and has tall size 1200 mm, length size 1700 mm, and width size 700 mm.
Keywords: Cocoa Seed, Pulp, and Washing Machine.
vi
ABSTRACT
Handling process after harvest time of cocoa, especially washing process of cocoa seeds is the important part of agribusiness about cocoa which needs a serious attention. The cocoa seed that is toke out from its peel is coated by pulp. If this pulp is not removed from the seeds, it will be dry and adhere to the seeds, have dark brown color and will impair the special aroma and taste of cocoa. This condition will cause the selling price of cocoa seeds be low. Because the washing process is executed by wrong procedure, that is did by use second hand washing machine or not washed absolutely, it means that the cocoa seeds dry in the sun immediately. The solution of this problem is by create the cocoa seeds washing machine that can wash cocoa seeds in great quantities, f ast, and clean completely. Creating this washing machine has overcoming uncompleted washing process as a purpose. The method that is made is by doing experiment that is started by make the design and then build the machine. Output of that experiment is one unit machine which has capacity 100 kg/hour and has tall size 1200 mm, length size 1700 mm, and width size 700 mm.
Keywords: Cocoa Seed, Pulp, and Washing Machine.
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat serta bimbingan-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini tepat pada waktunya. Laporan tugas akhir ini berjudul “Rancang Bangun Mesin Pencuci Biji Kakao Tipe Rotary Dalam
Kapasitas 100 Kg/Jam”
diajukan
untuk
menyelesaikan Mata Kuliah Tugas Akhir semester VI Program Pendidikan Diploma 3 Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan. Sesuai dengan judulnya maka penulis akan membahas mengenai prinsip kerja, komponen beserta perhitungannya, gambar susunan dan detailnya dan proses pembuatan, prosedur prose dur pengoperasian dan perawatan. p erawatan. Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung ataupun tidak langsung serta bantuan material, kritik maupun saran, yang semuanya sangat membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T. Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T. Ketua Jurusan Teknik Mesin; 3. Joni Indra, S.T., M.T. Kepala Program Studi Teknik Mekanik; 4. Joko Sutrisno, S.T., M.T. Kepala Bengkel Teknik Mekanik; 5. Nisfan Bahri, S.T., M.T. Kepala Laboratorium Teknik Mekanik; Mekan ik; 6. Drs. Supriyanto, M.P. Dosen Pembimbing tugas akhir, yang telah meluangkan waktu untuk membantu dan membimbing penulis sehingga laporan tugas akhir penulis dapat selesai dengan baik; 7. Kepada
seluruh
Bapak/Ibu
Dosen
Teknik
Mekanik
yang
telah
membimbing dan membina penulis; 8. Kepada seluruh staf/pegawai yang telah membantu penulis;
vii
9. Teristimewa untuk kedua orang tua penulis yang selalu memberika doa, dorongan baik materi maupun spiritual; 10. Teman-teman dalam satu kelompok Tugas Akhir; 11. Seluruh teman-teman penulis dan telah senantiasa mendukung dan memberi semangat kepada penulis. Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan disana-sini, oleh sebab itu penulis mengharapkan kriktik dan saran yang bersifat membangun agar laporan ini dapat menjadi lebih baik. Akhirnya penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak sebagai bahan masukan dan pertimbangan. Terima kasih. Medan,
Agustus 2014
Hormat Penulis,
Fandi Bagus jayanto
NIM: 1105011033
(
)
Nur Afiqah Tony
NIM: 1105011063
(
)
Rahmad Hardiansyah
NIM: 1105011067
(
)
Wahyu Desmandra
NIM: 1105011087
(
)
Zulfirmansyah
NIM: 1105011091
(
)
viii
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ........................................................................... i PERSETUJUAN LAPORAN TUGAS AKHIR ................................................. ii PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR .................................................. iii INTISARI ...............................................................................................................v ABSTRACT .......................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................1 A. Latar Belakang ...........................................................................................1 B. Perumusan Masalah ..................................................................................2 C. Batasan Pembahasan ................................................................................. 3 D. Tujuan Tugas Akhir ..................................................................................3 E. Manfaat Tugas Akhir ................................................................................3 F. Metode Pengumpulan Data .......................................................................4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................................5 A. Analisis Situasi............................................................................................5 B. Tinjauan Umum Tanaman Kakao ...........................................................6 C. Penanganan Biji Kakao Setelah Panen ....................................................8 1. Fermentasi ............................................................................................8 2. Pencucian Biji Kakao ........................................................................... 9 3. Pengeringan ........................................................................................10 BAB III MESIN YANG DIBANGUN ................................................................11 A. Gambar Mesin Pencuci Biji Kakao ........................................................11 B. Bagian-Bagian Mesin...............................................................................12 1. Rangka Mesin .....................................................................................12
ix
2. Motor Listrik ......................................................................................12 3. Tabung Pencuci ..................................................................................13 4. Pengaduk dan Poros Pengaduk ........................................................13 5. Puli .......................................................................................................14 6. Sabuk ...................................................................................................15 7. Bantalan ..............................................................................................15 8. Corong Masukan................................................................................16 9. Corong Keluaran................................................................................16 10. Tutup Keluaran Tabung ...................................................................16 11. Poros Transmisi..................................................................................17 12. Pasak ...................................................................................................18 C. Dimensi Mesin .......................................................................................... 18 D. Prinsip Kerja Mesin Pencuci Biji Kakao ...............................................18 BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN MESIN ............................................20 A. Perhitungan Komponen Utama Mesin ..................................................20 1. Tabung Pencuci ..................................................................................20 2. Pengaduk.............................................................................................21 3. Poros Pengaduk..................................................................................24 4. Puli dan Sabuk ...................................................................................29 5. Penentuan Daya Motor ......................................................................40 6. Perancangan Pasak ............................................................................46 7. Bantalan ..............................................................................................51 B. Analisa Biaya ............................................................................................55 1. Biaya Material ....................................................................................55 2. Biaya Pembuatan ...............................................................................57 3. Analisa Titik Impas (Break Even Point) ..........................................58 BAB V PERAWATAN MESIN ..........................................................................61 A. Perawatan Mesin......................................................................................61 B. Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin ...............................................62 1. Motor Listrik ......................................................................................62 2. Bantalan ..............................................................................................62
x
3. Pencuci Biji Kakao .............................................................................63 4. Perbaikan Mesin ................................................................................63 BAB VI PENUTUP ..............................................................................................64 A. Simpulan ...................................................................................................64 B. Saran .........................................................................................................64 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................65 LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Buah dan Biji Kakao ..............................................................................8 Gambar 2. Proses Fermentasi Biji Kakao ................................................................8 Gambar 3. Pencucian Biji Kakao Manual ................................................................9 Gambar 4. Pencucian Biji Kakao Sekaligus Fermentasi ..........................................9 Gambar 5. Biji Kakao yang Dikeringkan ...............................................................10 Gambar 6. Mesin Pencuci Biji Kakao ....................................................................11 Gambar 7. Rangka Mesin .......................................................................................12 Gambar 8. Motor Listrik ........................................................................................12 Gambar 9. Tabung Pencuci ....................................................................................13 Gambar 10. Pengaduk ............................................................................................14 Gambar 11. Poros Pengaduk ..................................................................................14 Gambar 12. Puli .....................................................................................................15 Gambar 13. Sabuk ..................................................................................................15 Gambar 14. Bantalan ..............................................................................................15 Gambar 15. Corong Masukan ................................................................................16 Gambar 16. Corong Keluaran ................................................................................16 Gambar 17. Tutup Keluaran Tabung .....................................................................17 Gambar 18. Poros Transmisi ..................................................................................17 Gambar 19. Pasak...................................................................................................18 Gambar 20. FBD Poros Pengaduk ........................................................................25 Gambar 21. Rangkaian Puli ...................................................................................29 Gambar 22. Perbandingan Puli ..............................................................................29 Gambar 23. Rangkaian Sabuk Terbuka .................................................................31 Gambar 24. Penampang Sabuk-V ..........................................................................31 Gambar 25. Pasak Benam Persegi ........................................................................40 Gambar 26. Grafik Break Even Point ....................................................................52
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Biaya Material .........................................................................................47 Tabel 2. Daya Peralatan yang Digunakan .............................................................49
xiii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kakao merupakan salah satu komoditas perkebunan yang peranannya cukup penting bagi perekonomian nasional, khususnya sebagai penyedia lapangan kerja, sumber pendapatan, dan devisa negara karena berorientasi ekspor. Di samping itu, kakao berperan dalam mendorong pengembangan wilayah dan pengembangan Agroindustri dan Agrobisnis. Menurut Gunadi (2005), perkebunan kakao telah dapat menyediakan lapangan kerja dan sumber pendapatan bagi sekitar 900.000 kepala keluarga petani serta memberi sumbangan devisa terbesar ketiga setelah perkebunan karet dan sawit. Ditinjau dari segi produksinya, Indonesia menempati posisi ketiga di dunia setelah Pantai Gading dan Ghana dengan jumlah 779.400 ton (Ditjen Perkebunan Deptan, 2006). Menurut Kristanto (2012), areal perkebunan kakao Indonesia tercatat 1.167.046 (ha) di mana sebagian besar (92,6%) dikelola oleh rakyat selebihnya (3,3%) Perkebunan Negara dan 4,1% Perkebunan Besar Swasta. Meskipun sebagian besar lahan dikelola oleh rakyat, namun produknya tidak diolah secara baik, sehingga mutu produk (biji kakao) menjadi rendah. Akibatnya harga kakao Indonesia yang diekspor ke Amerika Serikat dikenai diskon US$ 90 – 150/ton. Hal ini akan merugikan petani secara ekonomis. Kerugian lebih besar dari sisi moral yaitu menurunnya spirit dalam budidaya tanaman kakao yang menyebabkan lesunya Agrobisnis dan Agroindustri. Dari segi kualitas, kakao Indonesia tidak kalah dengan kakao dunia asal dilakukan proses pascapanen dengan baik (fermentasi), bahkan memiliki keunggulan yaitu tidak mudah meleleh sehingga cocok untuk blending (Kristanto, 2012).
1
Akan
tetapi,
petani
kakao
tidak
melakukan
fermentasi
karena
memerlukan waktu hingga 6 hari, justru biji kakao langsung dijemur demi mempersingkat waktu proses. Ini sesuai dengan informasi yang diperoleh dari daerah sentra kakao (Kabupaten Asahan). Berdasarkan uraian dan informasi di atas, penulis berkeinginan untuk membuat satu unit mesin pencuci biji kakao yang dapat mencuci (menghilangkan) zat lendir ( pulp) yang mesin pencuci biji kakao yang dapat mencuci (menghilangkan) zat lendir ( pulp) menyelimuti biji dengan bersih tanpa fermentasi. Dengan demikian, waktu proses pencucian menjadi singkat, biji kakao bersih, karena bersih maka waktu pengeringan menjadi pendek, mutu sesuai standar ekspor, dan harga menjadi lebih tinggi. Manfaat jangka panjang adanya mesin ini adalah petani menjadi bergairah untuk tetap membudidayakan tanaman kakao karena prospek ekonomisnya menjanjikan. Bagi industri teknologi tepat guna, mesin ini bisa dikembangkan atau diperbanyak untuk dimanfaatkan oleh petani kakao di daerah lain.
B.
Perumusan Masalah
Sebagaimana diuraikan di atas, bahwa sebagian besar petani kakao dalam melakukan pencucian biji kakao harus melalui tahapan fermentasi selama enam hari atau bahkan langsung dijemur di bawah panas matahari. Dua tindakan pasca panen seperti diuraikan di atas mengandung konsekuensi negatif yaitu waktu proses lama, tenaga relatif besar dan kualitas biji kakao rendah. Akibat lanjut kondisi ini adalah menurunnya harga jual biji kakao, yang mengakibatkan pendapatan petani juga menurun. Telah diketahui bersama bahwa biji kakao dari petani dibeli oleh pedagang besar untuk diekspor. Jika biji kakao kurang bersih atau berkualitas rendah tentu harga menjadi rendah yang berakibat merugikan petani itu sendiri. Kondisi ini akan berubah menjadi lebih baik jika terdapat alat atau mesin yang dapat mencuci biji kakao dalam waktu singkat dengan jumlah besar yang dimiliki petani biji kakao.
2
C. Batasan Pembahasan
Batasan-batasan yang akan dibahas antara lain : 1. Prinsip kerja mesin pencuci biji kakao tipe rotary dalam; 2. Perhitungan komponen-komponen utama yang akan digunakan; 3. Gambar assembling dan detail mesin tersebut; 4. Menentukan kapasitas hasil produksi; dan 5. Biaya yang diperlukan.
D. Tujuan Tugas Akhir
Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini dibagi menjadi dua jenis, yaitu: a. Tujuan Umum 1. Untuk pengembangan ilmu dan menerapkannya dalam bentuk perancangan dan penelitian; 2. Sebagai syarat penyelesaian program pendidikan Diploma 3 di Politeknik Negeri Medan. b. Tujuan Khusus 1. Membuat mesin pencuci biji kakao yang dapat mencuci secara cepat, bersih dan kapasitas lebih besar dari kapasitas pencucian secara manual; 2. Membantu para petani kakao untuk menghemat waktu dan tenaga pekerja/petani dalam proses pencucian biji kakao.
E. Manfaat Tugas Akhir
Penulisan laporan ini diharapkan bermanfaat bagi : 1.
Pihak produsen, pembuatan mesin-mesin pertanian agar kiranya menjadi pegangan dalam memproduksi mesin pencuci biji kakao.
2.
Masyarakat, khususnya petani kakao agar terbantu dengan adanya rancangan mesin ini untuk meningkatkan kualitas biji kakao.
3.
Koperasi, mengadakan mesin pemroses sederhana yang bisa dipasarkan kepada masyarakat dengan harga terjangkau.
3
4.
Semua pihak yang ingin mengetahui dan mempelajari cara membuat mesin pencuci biji kakao.
F.
Metode Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam penyusunan tugas akhir adalah: 1.
Pengumpulan data primer, yaitu: a) Mengukur diameter biji kakao; b) Menimbang bobot biji kakao; c) Mengamati secara visual bentuk, warna dan kematangan buah.
2.
Pengumpulan data sekunder, yaitu: a) Mempelajari buku-buku yang berkaitan dengan kakao; b) Mempelajari buku-buku tentang perancangan mesin.
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. Analisis Situasi
Salah satu sentra penghasil kakao di Sumatera Utara berada di Kabupaten Asahan. Terdapat beberapa perkebunan yang menghasilkan berbagai jenis komoditas ekspor, yang paling besar adalah kelapa sawit, karet, kemudian kakao. Luas lahan kebun kakao 5.773,71 Ha menghasilkan 5.789, 86 ton/tahun yang merupakan 9,28% dari luas wilayah Kabupaten Asahan sebesar 62.225,30 Ha. Dari luas lahan kebun kakao tersebut, sebagian besar (52%) dikelola oleh masyarakat dalam bentuk kebun-kebun kecil. Masyarakat pemilik kebun kecil ini merupakan bagian kecil yaitu 3% dari total penduduk Kabupaten Asahan yang berjumlah 674.521 jiwa (BPS Kabupaten Asahan dalam angka, 2012). Tiap kepala keluarga petani kakao memiliki lahan rata-rata seluas 1,2 Ha dengan hasil panen 1.203,3 kg/tahun. Pendapatan petani dengan harga Rp 20.000/kg untuk mutu biji kakao sedang adalah Rp 24.066.000/tahun. Pendapatan ini bisa ditingkatkan jika mutu biji kakao juga dapat ditingkatkan. Penanganan pascapanen kakao (proses pembersihan dan pengeringan) dilakukan dengan sangat sederhana. Pembersihan biji dari pulp (lendir kakao) yang menyelimutinya yang berlangsung di masyarakat selama ini adalah dengan cara meletakkan biji kakao dalam bak anyaman bambu besar kemudian ditutup kain goni dan dibiarkan dalam kondisi tersebut selama 4 hari (fermentasi). Kemudian, biji dicuci dengan air dengan cara diaduk-aduk sampai pulp larut dari bijinya. Cara lain yang dilakukan oleh sebagian kecil petani adalah mencuci biji dalam mesin cuci pakaian. Tentu saja cara ini tidak tepat sasaran atau tidak tepat guna. Cara yang paling banyak dilakukan oleh petani justru biji kakao langsung dijemur dibawah panas matahari sehingga pulp yang menyelimuti biji menjadi kering dan lengket menempel pada bijinya. Cara-cara inilah yang menyebabkan kualitas biji kakao menjadi rendah sehingga harga kakao yang diterima petani menjadi lebih kecil dibanding dengan
5
harga kakao kualitas standar. Padahal jika ditinjau dari jumlah, produk biji kakao cukup baik dan memiliki peluang bisnis yang sangat terbuka dengan permintaan yang terus meningkat dari negara tetangga seperti Singapura dan Malaysia. Selain itu, Amerika Serikat, Brazilia, dan negara-negara Eropa juga mengimpor dari Indonesia. Oleh karena itu, peluang untuk meningkatkan pendapatan menjadi semakin besar, ditaambah lagi harga kakao di pasar Internasional sedang tinggi mencapai US$ 300 cent/kg. Untuk membantu masyarakat petani kakao mencapai percepatan kesejahteraan, maka dirancanglah mesin pencuci biji kakao tanpa fermentasi, bentuknya sederhana dan mudah dibangun sehingga masyarakat yang memiliki bengkel mesin bubut dapat mengembangkan mesin ini bagi masyarakat petani kakao.
B. Tinjauan Umum Tanaman Kakao
Tanaman kakao termasuk dalam genus theobroma, dengan nama latin Theobroma cacao . Dalam bahasa Yunani Theos berarti Dewa, sedang Broma
berarti makanan atau santapan. Jadi dengan kata lain, Theobroma berarti makanan para dewa. Nama cacao sendiri berasal dari bahasa Aztek, bangsa Indian yang tinggal di daerah Amazona dan Meksiko Selata. Pada itu biji kakao sangat berharga sekali, terutama bagi suku bangsa Aztek. Biji kakao selain dipergunakan sebagai minuman, juga sebagai pangganti alat pembayaran yang sah. Jadi, hampir berfungsi sebagai uang, misalnya untuk kerajaan dapat juga dibayar dengan biji kakao. Pada waktu orang-orang Spanyol mulai menguasai daerah Meksiko yaitu tahun 1526, mereka tidak menjumpai barang-barang berharga seperti emas atau permata, tetapi hanya mendapatkan biji-biji kakao yang tersimpan dalam gudanggudang penduduk asli.
Mulai saat itulah orang-orang Spanyol mengenal
minuman Kakao campur gula yang ternyata mempunyai rasa nikmat tersendiri, sehingga mereka mulai menyebarkannya ke negara-negara Eropa. Tanaman kakao pertama kali masuk ke Indonesia pada tahun 1560 ke daerah Sulawesi dibawa
6
oleh orang-orang Spanyol. Jenis yang pertama masuk adalah jenis Criollo Venezuella yang didatangkan dari Filipina. Jenis Criollo ini terkenal dengan rasanya yang enak, tetapi daya hasil produksi relatif rendah dan kurang tahan terhadap hama penyakit. Oleh karena itu, pada tahun 1880 didatangkan lagi jenis Forastero dari Venezuella. Jenis ini walaupun rasanya kurang enak dibanding Criollo, tetapi daya hasil produksinya relatif lebih tinggi dan lebih tahan terhadap hama dan penyakit. Tahun 1888 masuk lagi ke Indonesia, jenis Criollo dari Venezuella yang kemudian dikenal dengan nama Java Criollo . Jenis ini nantinya merupakan nenek moyang dari kebun Trintario Djati Runggo yang ada sekarang. Sejalan dengan pengembangan tanaman kakao di Indonesia, maka usahausaha pemuliaan mulai dirintis yaitu pada tahun 1912 yang dipelopori oleh Dr. C.J.J. Van Hall dengan mengunakan metode seleksi pemilihan pohon induk. Penyeleksian pohon induk mula-mula dilakukan terhadap hasil bastar Trinitario (yang merupakan hasil pembastaran alami antara jenis Cariollo dan Forastero) di kebun percobaan Jati Runggo. Kemudian penyeleksian untuk jenis Forastero dilakukan di kebun Percobaan Getas. Seleksi lain juga pernah dilakukan di kebun Siloewok, Sawangan pada tahun
1925,
tetapi
kurang
memberikan
hasil
yang
menggembirakan.
Pengembangan tanaman kakao melalui pemuliaan sampai sekarang tetap dilakukan yaitu di Balai Penelitian Perkebunan Jember di Kebun Percobaan Kaliwining yang menangani kakao mulia (Finecacao) dan Kakao bulk (bulk cacao). Sedangkan di Balai Penelitian Perkebunan Medan menangani pemuliaan kakao bulk. Warna buah kakao sangat beragam, tetapi pada dasarnya hanya ada dua macam warna. Buah yang ketika muda berwarna hijau, jika sudah masak akan berwarna kuning. Kulit buah tebal tetapi lunak, memiliki alur dalam dan alur dangkal yang letaknya berselang seling. Ukuran buah juga beragam dari panjang 10 cm hingga 20 cm dan diameternya 6 – 7 cm. Sedangkan biji kakao berwarna cokelat berbentuk bulat lonjong tebal 1 cm panjang 1,5 cm dan lebar 1,2 cm, memiliki bau khas
7
Biji kakao diselimuti lendir berwarna putih yang disebut pulp. Jika pulp tidak dibuang akan dapat mempengaruhi warna dan rasa kakao yang akibatnya akan menurunkan kualitas kakao itu sendiri.
Gambar 1. Buah dan Biji Kakao
C. Penanganan Biji Kakao Setelah Panen 1. Fermentasi
Merupakan kegiatan untuk melepas lendir dari permukaan kulit biji untuk menghasilkan biji kakao dengan mutu dan aroma yang baik. Cara yang dilakukan petani adalah menempatkan biji kakao hasil kupasan dari buah ke dalam bak lalu ditutup kain goni atau daun pisang dan dibiarkan selama 4 hari. Masa pembiaran atau pemeraman 4 hari adalah waktu yang cukup bagi pelepasan lendir ( pulp) dari biji kakao.
Gambar 2. Proses Fermentasi Biji Kakao
8
2. Pencucian Biji Kakao
Pencucian adalah proses pembersihan biji kakao dari lendir dengan air bersih sampai biji kakao menjadi kesat (tidak licin). Ada beberapa metode pencucian biji kakao, antara lain sebagai berikut: 1. Metode Pencucian Manual Metode pencucian manual yang dilakukan oleh para petani yakni mencuci biji kakao dengan proses pencucian menggunakan keranjang bambu maupun ember plastik. Biji kakao dimasukkan ke dalam wadah, kemudian biji kakao diaduk dengan dua tangan secara terus menerus di bawah air yang mengalir. Lalu biji kakao disaring.
Gambar 3. Pencucian Biji Kakao Manual
2. Metode Pencucian Bersamaan dengan Proses Fermentasi Metode ini dilakukan setelah biji kakao difermentasi selama ± 6-7 hari. Biji kakao yang telah difermentasi dicuci di dalam wadah fermentasi dengan mengalirkan air secara terus menerus dan diaduk dengan batang kayu.
Gambar 4. Pencucian Biji Kakao Sekaligus Fermentasi
9
3. Pengeringan
Sebelum dikeringkan, biji yang telah difermentasikan mengalami proses pencucian (washed ). Namun, ada juga pengolahan tanpa pencucian (unwashed ). Biji yang lebih dulu mengalami pencucian biasanya kulit biji yang tipis sehingga rapuh dan mudah terkelupas. Biji tanpa pencucian memiliki rendemen yang tinggi dan kulitnya tidak rapuh. Pengeringan biji, baik yang melalui proses pencucian maupun tanpa pencucian, dapat dilaksanakan dengan sinar matahari atau pengering buatan. Dengan sinar matahari dibutuhkan waktu 6 hari sampai biji menjadi benar-benar kering. Dengan pengering buatan pengeringan biji
° selama 32 jam dengan pembalikan
berlangsung pada temperature 65-68 biji setiap 3 jam.
Gambar 5. Biji Kakao yang Dikeringkan
10
BAB III MESIN YANG DIBANGUN
A. Gambar Mesin Pencuci Biji Kakao 8 3
12 2 11
6
1
4 10
7
5
9
Gambar 6. Mesin Pencuci Biji Kakao Keterangan : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Rangka Mesin Motor listrik Tabung Pencuci Poros dan Pengaduk Puli Sabuk
7. 8. 9. 10. 11. 12.
Bantalan Corong Masukan Corong Keluaran Tutup Keluaran Tabung Poros transmisi Pasak
11
B. Bagian-Bagian Mesin 1. Rangka Mesin
Rangka merupakan komponen dari mesin pencuci yang berfungsi sebagai dudukan bagi komponen lain dan penahan beban dari komponen lainnya. Rangka mesin dibuat dari profil “L” berukuran 50 x 50 x 5 mm. Rangka mesin dibuat dengan sambungan las dan sambungan baut. Sambungan las dinilai lebih solid dan pelaksanaannya lebih mudah dan sambungan baut dinilai lebih efisien dan efektif dalam pembongkaran ulang atau perawatan pada rangka..
Gambar 7. Rangka Mesin 2. Motor listrik
Motor merupakan sumber tenaga penggerak awal dari rancang bangun mesin pencuci biji kakao. Mesin listrik yang digunakan adalah mesin dengan daya 5 HP dan putaran 1440 rpm.
Gambar 8. Motor Listrik 12
3. Tabung Pencuci
Tabung pencuci adalah tempat dimana biji kakao mengalami proses pencucian dengan cara diputar-putar oleh sudu-sudu pengaduk yang terangkai pada poros pengaduk. Tabung pencuci dibuat dari baja plat ST 37 yang memiliki tebal 3 mm dan dirolling sehingga berbentuk silinder. Pada sisi atas dibuat lubang persegi untuk memasukkan biji kakao dan pada bagian bawah dibuat lubang persegi panjang untuk mengeluarkan biji kakao hasil cucian. Pada sisi kanan dan kiri tabung ditutup menggunakan plat tebal 3 mm dan pemasangan dilakukan dengan menggunakan sambungan mur dan baut. Hal ini bertujuan untuk memudahkan pemasangan pengaduk dan poros pengaduk, serta untuk mempermudah perawatan dan perbaikan.
Gambar 9. Tabung Pencuci
4. Pengaduk dan Poros Pengaduk
Pengaduk merupakan komponen yang berfungsi mengaduk-aduk biji kakao di dalam tabung agar biji kakao tersebut bergesekan dengan biji kakao lainnya. Pengaduk dibuat dari plat baja. Sedangkan sirip pengaduknya terbuat dari busa karet. Plat baja dan busa karet disatukan menggunakan sambungan mur dan baut. Pengaduk dipasang pada poros dengan sambungan las.
13
Gambar 10. Pengaduk Poros terbuat dari baja pejal ST 37 dengan diameter 38,1 mm dan panjang 833 mm. Poros ini berfungsi sebagai transmisi putaran dan daya dari motor, serta sebagai tempat dudukan batang pengaduk.
Gambar 11. Poros Pengaduk
5. Puli
Puli merupakan komponen yang berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran yang dihasilkan dari motor listrik yang selanjutnya akan diteruskan ke puli berikutnya, setelah itu memutarkan poros pengaduk.
14
Gambar 12. Puli 6. Sabuk
Sabuk adalah komponen mesin yang berfungsi memindahkan daya dari motor listrik ke puli. Jenis sabuk yang dipilih adalah sabuk – V tipe A. Dibandingkan dengan transmisi roda gigi atau rantai, sabuk – V bekerja lebih halus dan tak bersuara.
Gambar 13. Sabuk 7. Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang mampu menumpu poros berbeban, sehingga putaran dapat berlangsung secara halus dan tak bersuara. Bantalan harus cukup kokoh untuk menghubungkan poros dengan elemen mesin lainnya. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka kinerja seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya.
Gambar 14. Bantalan
15
8. Corong Masukan
Corong masukan adalah komponen yang berfungsi sebagai saluran masuk bagi biji kakao yang akan dicuci. Bentuk dari corong masukan dibuat berbentuk trapesium. Ukuran corong masukan disesuaikan dengan ukuran tabung pencuci tanpa ada perhitungan. Corong masukan dibuat dari baja plat tebal 2 mm dan disambung dengan sambungan las.
Gambar 15. Corong Masukan 9. Corong Keluaran
Corong keluaran berfungsi untuk menampung biji kakao yang sudah selesai dicuci, dan mengalirkan air cucian. Corong keluaran ini dibuat dari baja tebal 2 mm. Ukuran dari corong keluaran dibuat sedikit lebih panjang dari lubang keluaran yang dibuat pada tabung pencuci.
Gambar 16. Corong Keluaran
10. Tutup Keluaran Tabung
Tutup keluaran tabung adalah komponen yang berfungsi menahan biji kakao agar tidak jatuh keluar saat proses pencucian sedang berlangsung. Tutup
16
keluaran tabung dibuat dari plat baja tebal 3 mm. Pada tutup keluaran tabung dibuat lubang-lubang berdiameter 4 mm dengan jumlah disesuaikan dengan luas permukaan tutup keluaran tabung. Lubang ini berfungsi sebagai saluran keluar air kotor hasil pencucian. Jadi air akan senantiasa keluar bersamaan dengan lendir kakao. Apabila air yang keluar sudah bersih (tidak berlendir) maka menunjukkan bahwasanya biji kakao sudah bersih dan proses pencucian telah selesai.
Gambar 17. Tutup Keluaran Tabung
11. Poros Transmisi
Poros transmisi adalah komponen yang berfungsi untuk menghantarkan daya dan putaran dari motor listrik. Pada mesin ini poros transmisi berfungsi sebagai penghubung antara 2 puli yang akan dijadikan sebagai pengubah kecepatan dari motor listrik ke puli dan akan mempengaruhi kecepatan putaran pada poros pengaduk. Kedua puli yang akan dihubungkan dengan poros ini akan berfungsi seperti recuder speed yaitu mengubah kecepatan.
Gambar 18. Poros Transmisi
17
12. Pasak
Pasak adalah bagian mesin yang menyambung poros dengan elemen lain seperti roda gigi dan puli. Pasak pada mesin ini berfungsi sebagai penghubung antara poros dan puli. Dengan adanya pasak maka gerakan relatif antara poros dan puli dapat dicegah. Posisi pasak dipasang pararel terhadap axis. Jenis pasak yang akan digunakan yaitu pasak benam penampang persegi.
Gambar 19. Pasak C. Dimensi Mesin
Yang dimaksud dimensi mesin adalah ukuran utama mesin berdasarkan sumbu koordinat tiga dimensi yang meliputi : 1. Tinggi total mesin, dirancang setinggi 1200 mm, yang disesuaikan dengan tinggi rata-rata operator yaitu ± 160 cm. Diperhitungkan bahwa dengan tinggi operator tersebut akan sanggup menuangkan biji kakao ke dalam tabung pencuci. 2. Panjang mesin
total dirancang 1014 mm. Total dari panjang mesin ini
diharapkan tidak mengambil banyak tempat. Panjang mesin total merupakan panjang rangka dari sisi sebelah kanan rangka hingga sebelah kiri rangka. 3. Lebar mesin adalah 628 mm. Lebar dari mesin ini juga diharapkan tidak mengambil banyak tempat.
D. Prinsip Kerja Mesin Pencuci Biji Kakao
Prinsip kerja mesin pencuci biji kakao ini adalah suatu prinsip kerja dimana daya dan putaran dari motor penggerak diubah menjadi daya dan putaran mekanis pada poros dan poros pengaduk pencuci pada tabung yang diisikan biji kakao, dan dengan gaya yang bekerja dengan poros pengaduk pencuci mengakibatkan permukaan biji kakao yang berlendir bergesekan dengan poros pengaduk pencuci, air, dinding tabung dan antara biji kakao itu sendiri sehingga
18
lendir pada permukaan biji kakao tersebut terlepas (tercuci) dan menghasilkan biji kakao yang telah bersih dari lendir. Proses kerjanya adalah sebagai berikut: Biji kakao serta air dimasukkan kedalam tabung melalui corong masuk dimana perbandingan biji kakao dengan air adalah 50% : 50%. Ketika poros pengaduk pencuci diputarkan oleh putaran motor listrik (penggerak) dan dengan adanya perbandingan diameter puli maka akan mensirkulasikan biji kakao dengan air sehingga terjadi gesekan antara biji kakao, poros pengaduk pencuci, air dan antara biji kakao itu sendiri. Dalam rancangan ini terdapat pengaliran air secara berkesinambungan yang menggantikan air yang sudah kotor dan menandakan bahwa biji kakao yang dicuci sudah dalam keadaan bersih yaitu ketika air pencucianya sudah jernih dan tidak kotor lagi. Agar pensirkulasian dapat berjalan dengan merata maka pengaduk dipasang sepanjang poros dengan jarak yang sama. Waktu yang diperkirakan untuk mencuci biji kakao hingga bersih adalah 10-15 menit dalam sekali proses pencucian. Setelah itu tutup bawah tabung dibuka untuk mengeluarkan biji kakao yang telah bersih melalui saluran pembuangan dan menampungnya di satu wadah. Kemudian dilanjutkan dengan proses pengeringan dengan bantuan sinar matahari ataupun dengan cara lainnya.
19
BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN MESIN
A. Perhitungan Komponen Utama Mesin 1. Tabung Pencuci
Kapasitas dari mesin yang dirancang adalah [100 kg/jam]. Dimana panjang tabung yang direncanakan adalah 600 [mm]. Untuk menghitung volume biji kakao diperlukan massa jenis kakao (ρ kakao). Untuk mengetahui massa jenis biji kakao maka dilakukan percobaan dengan memasukkan biji kakao ke dalam gelas ukur yang berisi air sebanyak 1 liter, biji kakao dimasukan sampai volume air bertambah sebesar 1 liter . Setelah itu biji kakao dikeluarkan lalu ditimbang dan beratnya adalah 0,65 kg,
/dm].
maka diperoleh massa jenisnya sebesar 0,65 [kg
Pada proses pencucian biji kakao, volume yang dipakai adalah ¾ volume tabung. Dimana dalam 1 kali proses perbandingan antara volume biii kakao dan volume air adalah 1:1. Volume biji kakao dalam 1 kali proses adalah 25 kg, maka:
kapasitas rancangan n = volume biji kakao dalam 1 kali proses Dimana: n = banyaknya proses pencucian per jam
[kg] = 4 kali n = 100 25 [kg] Jadi waktu yang dibutuhkan dalam 1 kali proses:
T = 60 [menit] n T = 60 [menit] 4 = 15 menit biji kakao dalam 1 kali proses volume biji kakao [liter] = volume massa jenis biji kakao 20
= 0,6525[kg[kg] ⁄dm³] = 38,46 dm = 38,46 [liter] air dalam 1 kali proses volume air [liter] = volume massa jenis air 25 [kg] = 1[kg/dm³] = 25 dm = 25 [liter] Volume total 1 kali proses = Volume kakao + Volume air = 38,46 liter + 25 liter = 63,46 [liter] Volume yang akan dimasukkan kedalam tabung adalah 63,46 liter yang merupakan
¾ bagian dari volume tabung.
Volume total 1 kali proses =
¾ (Volume tabung)
Volume total 1 kali proses =
¾ ( π × d × t)
¾ (, × d × 600 mm) .
Volume total 1 kali proses =
d2 =
.,.
d = 423,85 [mm] d = 424 mm Maka ukuran tabung yang dipakai adalah : ø 425 mm × 600 mm.
2. Pengaduk
Tangkai pengaduk dibuat dari pelat baja ST 37 berukuran 150 × 120 × 5 [mm] dan sudu pengaduk dari busa karet berukuran 150 × 70 × 5 [mm].
b = 37 [kg/
mm] = 362,97 [N/mm]. 21
Pengaduk menerima beban berubah maka faktor keamanan diambil = 4.
] , [/ b = = 90,74 [N/mm ] Gaya yang membebani pengaduk akibat biji kakao dan air:
F=A×ρ×v² Dimana: F = Gaya yang membebani pengaduk akibat biji kakao dan air [N] A = Luas penampang pengaduk [mm2] ρ = Massa jenis air [kg/m3]
v = Kecepatan putaran [m/s]
ρ = 1000 [kg/
m] (diambil ρ karena lebih berat dari biji kakao)
Atot = A pelat + A busa karet = (25,4 × 120) mm2 + (150 × 70) mm2 = (3048) mm2 + (10500) mm2 = 13548 mm2 = 0,013548
v=
[m]
× ×
π
Dimana : v = Kecepatan pengaduk [m/s] n = Putaran pengaduk [rpm] D = Diameter yang dilalui pengaduk [m]
22
D = Diameter tabung – jarak pengaduk terhadap dinding D = 425 mm – 3,45 mm = 421,55 [mm].
v = π ×60D × n v = 3,14×0,4215560m ×120 rpm = 2,65 [m/ ]
s
F = A × ρ × v²
m × 1000 kg/m × 2,65 m/s F = 95,14 kgm/s = 95,14 [N] F = 0,013548
Momen akibat gaya yang bekerja pada pengaduk : M = F × l .................................................. (Khurmi, Machine Design, 1979: 10) Dimana : M = momen [Nmm] F = gaya [N] l = jarak tegak lurus [mm] M =F×l = 95,14 N × 190 mm = 18076,79 [Nmm]
b =
............................................. ( Niemann, Elemen Mesin, 1994: 44)
Dimana : M b = Momen bengkok W b = Momen tahanan bengkok
× bh = × W b =
2
....................................... ( Niemann, Elemen Mesin, 1994: 44)
b
23
6Mb h = σb×b 618076,79 Nmm h = 90,74 N⁄mm² × 150 mm
h = 7,97 mm
2
h = 2,82 [mm] ≈ 3 [mm] Lebar busa karet yang dihasilkan dari perhitungan adalah 3 [mm], sementara lebar busa karet yang direncanakan adalah 70 [mm], maka lebar pengaduk yang direncanakan aman, karena lebih besar dari lebar yang dibutuhkan.
3. Poros Pengaduk
Pada perancangan ini poros yang digunakan adalah ST 37 dan dirancang putaran poros 120 rpm. Diasumsikan pada putaran tersebut lendir biji kakao akan terlepas dari biji kakao.
σ
b max =
37 [kg/
mm] = 362,97 [N/mm]
Dimana faktor keamanan untuk bahan steel berbeban berubah-ubah adalah 4. Maka :
b
= ] , [/ b
b
=
= 90,74
[N/mm]
n = 120 rpm (putaran yang direncanakan pada poros) Maka torsi pada poros didapat :
× ......................................... (Khurmi, Machine Design, 1979: 513) × π × × = 296,83 [Nm] T= × × T=
24
Gaya akibat beban sudu pada poros :
Gambar 20. FBD FBD Poros Pengaduk Dimana : F1 = F2 = F3 = 3 × Fmasing-masing sudu Gaya (F) dari masing-masing sudu :
F = A × ρ × v² Dimana : F = Gaya dari masing-masing sudu [N] A = Luas pelat dan luas poros pengaduk [mm2] ρ = Massa jenis air [kg/m3]
v = kecepatan putaran pengaduk [m/s]
F = A × ρ × v²
m × 1000 kg/m × 2,65 m/s F = 95,14 kgm/s = 95,14 [N] F = 0,013548
ΣMA = 0 (-RB × 833 mm) + (F3 × 606 mm) + (F 2 × 454 mm) + (F1 × 302 mm) = 0 F1 = F2 = F3 = 285,42 N (-RB × 833 mm) + (285,42 N × 606 mm) + (285,42 N × 454 mm) + (285,42 N × 302 mm) = 0 (-RB × 833 mm) + (172964,52 Nmm) + (129580,68 Nmm) + (86196,84 Nmm) =0 25
833 mm × RB = 388742,04 Nmm
Nmm RB = 388742,04 833 mm RB = 466,677 N
ΣMB
=0
RA + RB = F1+F2+F3 = F1+F2+F3 – RB RB = (285,42 N × 3) – 466,677 466,677 N RA = 389,583 [N] Momen lentur di tinjau dari titik RA : MA = RA × 0 = 389,583 N × 0 = 0 MB = RB × 0 = 466,677 N × 0 = 0 MC = RA × 60 mm = 389,583 N × 302 mm = 117654,066 Nmm MD = (RA × 454 mm) – (F (F1 × 192) = (389,583 N × 454 mm) – (285,42 (285,42 N × 192 mm) = (176870,682 Nmm) – (54800,64 (54800,64 Nmm) = 122070,042 Nmm ME = (RA × 606 mm) – (F (F1 × 304 mm) – (F (F2 × 152 mm) = (389,583 N × 606 mm) – (285,42 (285,42 N × 304 mm) – (285,42 (285,42 N × 152 mm) = (236087,298 Nmm) – (86767,68 (86767,68 Nmm) – (43383,84 (43383,84 Nmm) = 105935,778 Nmm
Dari analisa momen di atas, maka didapat momen terbesar terletak di titik D yaitu 122070,042 [Nmm] atau 122,07 [Nm]. Mbe = ½ {Mb +
√ T Mb} .............. (Khurmi, Machine Design, 1979: 517)
Mbe = Momen bengkok terbesar [Nmm] Mb = Momen bengkok [Nmm]
26
T
= Torsi yang terjadi pada poros [Nmm]
√ T Mb} = ½ {122,07 Nm + 296,83 Nm 122,07 Nm } = ½ {122,07 Nm + 88108,05 88108,05 Nm 14901,08 Nm} = ½ {122,07 Nm + 103009,135 103009,135 Nm}
Maka Mbe = ½ {Mb +
= ½ {122,07 Nm + 320,95 Nm} = ½ {443,02 Nm} = 221,51 Nm = 221510 Nmm
Te =
.................................. (Khurmi, Machine Design, 1979: 517) √ T Mb ..................................
Dimana : Te
= Torsi ekuivalen [Nmm]
T
= Torsi yang terjadi pada poros [Nmm]
Mb
= Momen bengkok [Nmm]
√ T Mb = 296,83 Nm 122,07 Nm } = 88108,05 88108,05 Nm 14901,08 Nm} = 103009,135 103009,135 Nm}
Te =
= 320,95 Nm = 320950 Nmm
Maka untuk mencari diameter poros :
b =
Dimana :
b
= Tegangan bengkok [N/mm [ N/mm2]
Mbe = Momen bengkok terbesar [Nmm] Wb
= Momen tahanan bengkok [mm3]
27
b =
mm = π
90,74 N/
mm = 221510 , d = ,221510 / × , d = 24888,76 mm 90,74 N/
d = 24,88 mm ≈ 25 mm Maka, diameter poros yang dipilih 25 mm.
.................................................. (Khurmi, Machine Design, 1979: 10) p = Dimana :
p = tegangan puntir Te = torsi equivalent Wp = momen tahanan puntir
p = 0,5 × b p = 0,5 × 90,74 N/mm = 45,37 N/mm p = 45,37 N/mm = × 45,37 N/mm = , × ³ 45,37 N⁄mm ² × d³= 1634584,928 mm π
d³ = 36027,88 mm³ d = 33,03 mm
28
Diameter dari hasil perhitungan beban puntir lebih besar daripada diameter hasil perhitungan beban bengkok, maka diameter yang dipilih adalah diameter dari hasil perhitungan beban puntir yaitu 33,03 [mm] tetapi diameter yang kami rencanakan adalah 1,5” = 38,1 [mm]. Dengan demikian, diameter poros pengaduk yang direncanakan aman.
4. Puli dan Sabuk
Pada rancangan ini puli dan sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya dari motor penggerak ke puli berikutnya. Dalam hal ini rangkaian sabuk diperlukan untuk mereduser/mengurangi putaran yang sampai ke puli berikutnya menjadi sebesar 360 rpm karena perbandingan pada puli D1 dengan D2 adalah 1:4, dan perbandingan antara puli D3 dengan D4 adalah 1:3 maka akan menghasilkan putaran 120 rpm pada poros pencuci. Dengan mengabaikan terjadinya selip maka putaran motor diketahui 1440 rpm dan putaran yang harus masuk ke rangkaian puli D1 dengan D2 adalah 360 rpm. Puli pada motor ditentukan sebesar 3’’ atau sama dengan 76,2 mm.
Gambar 21. Rangkaian Puli
Gambar 22. Perbandingan Puli
29
D2 > d1
v= v π.n.d =π.n.d n.d = n.d d₂= n₁ n₂× d₁ 76,2 mm d₂ = 1440 rpm× 360 rpm d = 304,8 mm d = 12 inchi 2
Pada puli D3 dan D4 rangkaian kedua :
n= n (360 rpm), Sehingga dapat dicari diameter puli D : n.d= n.d d = . . , d = d= 101,6 mm d= 4 inchi Putaran
3
Jarak sumbu (C) antara diameter puli motor dengan puli yaitu 325 mm. Untuk sementara harga ini dapat dipergunakan untuk memperhitungkan panjang sabuk yang diperlukan. Panjang sabuk antara puli D1 dan puli D2 :
² (Sularso, Elemen Mesin, 1997: 170) L=2C d d₂ ₂−₁ 304,876,2² L=2 325 3,14 76,2304,8 2 4325 L = 650 1,57 381 52257,96 1300 L = 1288,37 mm π
...........
30
L = 50,72 inchi L = 51 inchi
Panjang sabuk antara puli D3 dan puli D4 :
−² (Sularso, Elemen Mesin, 1997: 170) L=2C d d 304,8101,6² 101,6304,8 L=2 400 3,14 2 4400 L = 800 1,57 406.4 41290 1600 L = 1463,85 mm π
..........
L = 57,6 inchi L = 58 inchi
Gambar 23. Rangkaian Sabuk Terbuka
Sabuk yang direncanakan pada mesin ini adalah jenis sabuk-V dengan tipe A.
Gambar 24. Penampang Sabuk-V
31
Perhitungan untuk sabuk pada rangkaian puli 1 dan 2:
= x
Tan 20o =
x
x = tan 20o × 9 mm = 3,276 [mm]
y = b – (2x) dimana : x = 3,276 [mm] t = Tebal sabuk ; 9 [mm] y = Lebar bagian bawah sabuk b = Lebar bagian atas sabuk ; 12,5 [mm] y = b – (2x) y = 12,5 mm – ( 2 × 3,276) = 12,5 mm – 6,552 mm = 5,948 [mm]. Luas sabuk = Luas trapesium
y+ × t , +, × 9 mm = , × 9 mm = =
= 9,224 mm × 9 mm = 83,016 [mm2]
sin α =
− ......................................... (Khurmi, Machine Design, 1979: 734) ×
32
Dimana : R 1 = Jari-jari puli yang digerakkan [mm] R 2 = Jari-jari puli penggerak [mm] C = Jarak kedua poros puli [mm]
sin α =
−
, −, , = =
sin α = 0,352 α = 20,59o. θ2 = 180o – 2α
= 180o – 2 (20,59o) = 180o – 41,18o = 138,82o = 2,423 rad
T1 = T – Tc ............................................. ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732) Tc = m × v 2 ............................................ ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732) m = A × l × ρ ........................................ ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732)
Dimana : m = Massa sabuk perpanjangan [m] l = Panjang [m] ρ = Massa jenis air [kg/m3]
A = Luas sabuk [m2] m =A×l×ρ m = 462,26 . 10-6 m2 × 1000 kg/m3. m = 0,462 kg
33
massa sabuk per 1 meter = 0,462 kg/m
Tc = m ×
v
Dimana : Tc = Tegangan sentrifugal [N] m = Massa sabuk v = Kecepatan sabuk [m/s]
v = π×d×n 60 rpm v = 3,14×0,0762×1440 60 = 5,745 m⁄s Tc = m ×
v
= 0,462 kg/m × (5,745 m/s)2 = 0,462 kg/m × 33,01 m2/s2 = 15,248 [kg m/s2]
T = × A ................................................ (Khurmi, Machine Design, 1979: 732) Dimana : T = Tegangan sabuk maksimum [N]
= Tegangan tarik untuk sabuk V
A = Luas sabuk [mm2]
= Tegangan tarik sabuk untuk sabuk V yang dirancang
T yang dipilih = 1 N/mm2 (terbuat dari bahan rubber)
T=
× A
= 1 N/mm2 × 462,26 mm2 = 462,26 [N]
34
T1 = T – Tc Dimana : T1 = Tegangan pada sabuk kencang [N] T = Tegangan sabuk maksimum [N] Tc = Tegangan sentrifugal [N]
T1 = T – Tc = 462,26 N – 15,248 N = 447,012 [N]
2,3 log
= µ × θ × cosec β ................. ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732)
Dimana : µ = Koefisien gesek θ = Sudutkontak,
θ=180 2,(sin= ) T1 = Tegangan pada sabuk kencang [N] T2 = Tegangan pada sabuk kendor [N]
= µ × θ × cosec β 2,3 log = 0,3 × 2,423 × cosec 20 2,3 log = 0,3 × 2,423 × 2,924 2,3 log = 2,125 , log = , log = 0,924 = 10 2,3 log
o
0,924
35
= 8,393
T2 =
, [] ,
T2 = 53,26 [N]
Perhitungan untuk sabuk pada rangkaian puli 3 dan 4:
= x
Tan 20o =
x
x = tan 20o × 9 mm = 3,276 [mm]
y = b – (2x) dimana : x = 3,276 [mm] t = Tebal sabuk ; 9 [mm] y = Lebar bagian bawah sabuk b = Lebar bagian atas sabuk ; 12,5 [mm] y = b – (2x) y = 12,5 mm – ( 2 × 3,276) = 12,5 mm – 6,552 mm = 5,948 [mm].
Luas sabuk = Luas trapesium
y+ × t , +, × 9 mm = , × 9 mm = =
36
= 9,224 mm × 9 mm = 83,016 [mm2]
sin α =
− ......................................... (Khurmi, Machine Design, 1979: 734) ×
Dimana : R 3 = Jari-jari puli yang digerakkan [mm] R 4 = Jari-jari puli penggerak [mm] C = Jarak kedua poros puli [mm]
sin α =
−
, −, , = =
sin α = 0,254 α = 14,71o. θ2 = 180o – 2α
= 180o – 2 (14,71o) = 180o – 29,42o = 150,58o = 2,628 rad
T1 = T – Tc ............................................. ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732) Tc = m × v 2 ............................................ ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732) m = A × l × ρ ........................................ ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732)
Dimana : m = Massa sabuk perpanjangan [m] l = Panjang [m] ρ = Massa jenis air [kg/m3]
A = Luas sabuk [m2]
37
m = A× l× ρ
m = 462,26 . 10-6 m2 × 1000 kg/m3. m = 0,462 kg massa sabuk per 1 meter = 0,462 kg/m
Tc = m ×
v
Dimana : Tc = Tegangan sentrifugal [N] m = Massa sabuk v = Kecepatan sabuk [m/s]
v = π×d×n 60 360 rpm v = 3,14× 0,1016× 60 = 1,914 m⁄s Tc = m ×
v
= 0,462 kg/m × (1,914 m/s)2 = 0,462 kg/m × 3,66 m2/s2 = 1,691 [kg m/s2]
T = × A ................................................ (Khurmi, Machine Design, 1979: 732) Dimana : T = Tegangan sabuk maksimum [N]
= Tegangan tarik untuk sabuk V
A = Luas sabuk [mm2]
= Tegangan tarik sabuk untuk sabuk V yang dirancang
T yang dipilih = 1 N/mm2 (terbuat dari bahan rubber)
38
T=
× A
= 1 N/mm2 × 462,26 mm2 = 462,26 [N] T1 = T – Tc Dimana : T1 = Tegangan pada sabuk kencang [N] T = Tegangan sabuk maksimum [N] Tc = Tegangan sentrifugal [N]
T1 = T – Tc = 462,26 N – 1,691 N = 460,57 [N]
2,3 log
= µ × θ × cosec β ................. ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732)
Dimana : µ = Koefisien gesek θ = Sudutkontak,
θ=180 2,(sin= ) T1 = Tegangan pada sabuk kencang [N] T2 = Tegangan pada sabuk kendor [N]
= µ × θ × cosec β 2,3 log = 0,3 × 2,628 × cosec 20 2,3 log = 0,3 × 2,628 × 2,924 2,3 log = 2,305 2,3 log
o
39
= , , log = 1,002 = 10 = 10,05 log
1,002
T2 =
, [] ,
T2 = 45,83 [N]
5. Penentuan Daya Motor
Ptot = Pcuci + P poros + P puli Dimana : P poros = Daya akibat berat pengaduk tanpa beban biji kakao dan air [W] Pcuci = Daya untuk mencuci biji kakao [W] P puli = Daya untuk memutar puli [W]
P
a. Daya tanpa beban biji kakao dan air ( )
= = µ
40
Dimana : f
= Gaya Gesek [N]
RN = Gaya Reaksi Normal [N]
= Koefisien Gesek
volume poros = A x L A = Luas penampang poros [mm2] L = Panjang poros [mm] Dimana : π
A = 4 × d² L = panjang poros = 833 [mm] Maka :
× d × = ×38,1 ×833 = ×1451,61×833
Vporos =
= 949696,49 [mm3]
Vporos = 0,00094969649 [m] = 0,94969649 [dm³] besi = 7850 [kg⁄m³] besi = 7,85 [kg⁄dm³] Wp =Vp× besi Dimana : Wp = Beban poros [kg] Vp = Volume poros [mm3] ρ = Massa jenis besi [kg/dm3]
41
Wp =Vp×besi =0,94969649 dm³ × 7,85kg⁄dm³ =7,455 [kg] Volume pengaduk Plat berukuran 120 × 25,4 × 5 [mm] dan busa karet berukuran 150 x 70 x 5 mm
= Vplat Vporos = p×l×t p×l ×t = 120 × 25,4 × 5 150 × 70 × 5 =15240 mm 52500 mm = 67740 [mm] Vpengaduk = 0,06774 [dm ] Wpengaduk = 0,06774 dm³ × 7,85 [kg⁄dm³] V pengaduk
= 0,53 [kg] Jumlah pengaduk ada 9 buah, maka :
Wpengaduk total = 0,53 kg× 9 = 4,79 kg Wtotal = Wporos + Wpengaduk = 7,455 kg + 4,79 kg = 12,245 kg
Ubah ke Newton Wtotal = 12,245 kg × 9,81 m/s2 = 120,123 [N]
porosbearing =0,25 = µ
Dimana : f
= Gaya gesek [N]
RN = Gaya normal [N] µ
= Koefisien gesek antara poros dan bearing
42
f=.RN = 0,25 × Wtotal = 0,25 × 120,123 [N] = 30,03 [N]
T =f×Rpengaduk = 30,03 N × 190 mm =5705,84 [Nmm] P1
=T×ω
Dimana : P1 = Daya akibat poros dan pengaduk tanpa beban air dan biji kakao [W] T = Torsi pengaduk [Nmm] ɷ = Kecepatan sudut [rpm]
P = T × 2π × 60n s 120 = 5705,84 Nmm × 2 3,14 × 60 s = 71665,38 [Nmm⁄s] = 71,6654 [Nm⁄s] = 71,6654 [Watt] ₂
b. Daya Dengan Beban Untuk Mencuci Biji Kakao dan Air (P )
₂
P untuk beban (air + biji kakao) P2
=T×ω
Dimana : P2 = Daya akibat poros dan pengaduk dengan beban air dan biji kakao [W] T = Torsi pengaduk [Nmm] ɷ = Kecepatan sudut [rpm]
T =F×R Dimana : 43
R = Panjang pengaduk F = Gaya yang terjadi pada pengaduk
= 95,14 N × 9 jumlah pengaduk = 856,26 [N] Maka :
T=F×R T = 856,26 N× 190 mm T=162689,4 Nmm n = putaran pengaduk = 120 rpm
P₂=T×2π × n 120 P =162689,4 Nmm×2 3,14× 60 s P₂ = 2043378,864 [Nmm⁄s] P₂ = 2043,379 [Nm⁄s] P₂=2043,379 [Watt] c. Perhitungan Daya ke-3 Daya 3 (P3) = (T1 – T2) V ................ (Khurmi, Machine Design, 1979:732) Daya yang dibutuhkan untuk memutar rangkaian puli I: T1 = 447,012 N T2 = 53,26 N
v =
× × ....................... (Khurmi, Machine Design, 1979:733)
Dimana : v = Kecepatan putaran [m/s] D = Diameter puli-1 [m] N = Putaran motor [rpm]
v = 3,14 × 0,0762 m ×
= 5,745 [m/s].
44
P3 = (T1 - T2 ) V P3 = (447,012 N – 53,26 N) × 5,745 m/s P3 = 393,752 N × 5,745 m/s P3 = 2262,11 N m/s P3 = 2262,11 [Watt]
Daya yang dibutuhkan untuk memutar rangkaian puli II: T1 = 460,57 N T2 = 45,83 N
v =
× × ....................... (Khurmi, Machine Design, 1979:733)
Dimana : v = Kecepatan putaran [m/s] D = Diameter puli-1 [m] N = Putaran motor [rpm]
v = 3,14 × 0,1016 m ×
= 1,914 [m/s]. P3 = (T1 - T2 ) V P3 = (460,57 N – 45,83 N) × 1,914 m/s P3 = 414,74 N × 1,914 m/s P3 = 793,812 N m/s P3 = 793,812 [Watt] Daya yang dibutuhkan kedua rangkaian puli: P3 rata-rata =
,+,
= 1527,961 [Watt]
Jadi total daya yang dibutuhkan adalah : P1 + P2 + P3 =
71,6654 [W]+ 2043,379 [W] + 1527,961 [W]
= 3643,0054 [W] Daya motor yang dibutuhkan adalah 3643,0054 [W]. 45
Daya motor yang direncanakan yaitu :
P = × P .......................................................(Sularso, Elemen Mesin, 1978:7) Dimana : Pd = daya rencana (KW) f c = faktor koreksi = 1 (lihat Lampiran 1)
P = daya hasil perhitungan
Pd = 1 × 3643,0054 Watt = 3643,0054 Watt Hasil dari perhitungan untuk daya motor sebesar 3643,0054 Watt, maka daya motor yang digunakan sebesar 3730 Watt = 5 Hp.
6. Perancangan Pasak
Gambar 25. Pasak Benam Persegi a. Pasak Untuk Poros Antar Puli Bahan poros ST 37 Diameter poros (D) = 1,5’’ = 38,1 mm
-
Tegangan bengkok maksimal :
σ x = 37 kg/mm = 362,97 N/mm -
Tegangan bengkok yang diizinkan :
, / σ = , / σ = σ = 181,5 N/mm 46
-
Tegangan puntir poros yang diizinkan :
τ = 0,5 σ τ = 0,5 (181,5 N/mm) τ = 90,75 N/mm -
Lebar pasak :
w = (38,1 mm) w = D
w = 9,53 mm
-
Tinggi pasak :
w t = (9,53 mm) t=
t = 6,35 mm
-
Besar torsi ( T ) :
τ = = D T = τ . T = 90,75 N/
mm. . 38,1 mm
T = 984988,65 Nmm
-
Besar gaya : T = F.R F=
47
F=
, ,
F = 51705,44 N
-
Panjang pasak ( L ) :
a)
τ = = . L=
L=
.
, , . , /
L = 59,78 mm
b)
σ = = . L=
L=
.
, , . , /
L = 89,72 mm
Jadi ukuran pasak yang digunakan : Lebar pasak (w) = 9,53 mm Tinggi pasak (t) = 6,35 mm Panjang pasak (L) = 89,72 mm
b. Pasak untuk poros pengaduk Bahan poros ST 37 Diameter poros (D) = 1’’ = 25,4 mm
-
Tegangan bengkok maksimal :
σ x = 37 kg/mm = 362,97 N/mm 48
-
Tegangan bengkok yang diizinkan :
, / σ =
, / σ = σ = 181,5 N/mm -
Tegangan puntir poros yang diizinkan :
τ = 0,5 σ τ = 0,5 (181,5 N/mm) τ = 90,75 N/mm -
Lebar pasak :
w = (25,4 mm) w = D
w = 6,35 mm
-
Tinggi pasak
w t = (6,35 mm) t=
t = 4,23 mm
-
Besar torsi ( T ) :
τ = = T = τ . D 49
T = 90,75 N/
mm. . 25,4 mm
T = 291848,49 Nmm
-
Besar gaya : T = F.R F= F=
, ,
F = 22980,19 N
-
Panjang pasak ( L ) : a)
τ = = . L= L=
.
, , . , /
L = 39,88 mm
b)
σ = = . L= . , L= , . , / L = 59,86 mm
Jadi ukuran pasak yang digunakan : Lebar pasak (w) = 6,35 mm Tinggi pasak (t) = 4,23 mm Panjang pasak (L) = 59,86 mm
50
7. Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang mampu menumpu poros berbeban, sehingga putaran dapat berlangsung secara halus, dan tak bersuara. Bantalan harus cukup kokoh untuk menghubungkan poros serta elemen mesin lainnya. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka kinerja seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya. Sesuai dengan diameter poros hasil perhitungan maka dipilih bantalan tipe P 205 (Lampiran 4), dengan penyesuaian pada tabel maka diperoleh : C = 1100 [Kg] Co = 730 [Kg] Dari free body diagaram (FBD) diperoleh beban radial maksimum yang diterima bantalan adalah : Fr = R A = 408,8 [N] = 40,88 [Kg]
P = x.Fr + Y.Fa ............................................. (Sularso, Elemen Mesin, 1997: 35) Dimana : P = Beban ekuivalen dinamis bantalan [N] V = faktor rotasi x = Faktor beban radial Y = Faktor beban aksial Fa = Beban aksial [kg] Fr = Beban radial [kg] Untuk menghitung beban ekivalen dinamis bantalan adalah : P = x . V . Fr . + Y . Fa Karena gaya aksial yang diterima bantalan sangat kecil, maka gaya aksial bantalan dapat diabaikan sehingga beban ekuivalen dinamis bantalan adalah : P = x . V . Fr Dimana : V = 1, x = 0,56, Y = 1 Maka : P = x . V . Fr
51
= 0,56 . 1 . 40,88 [kg] = 22,89 [kg]
Faktor kecepatan untuk bantalan bola adalah :
f = f . CP / , f = .......................................... (Sularso, Elemen Mesin, 1997: 136) n
f n = Faktor kecepatan bantalan bola C = Beban nominal dinamis spesifik bantalan [kg] P = Beban ekuivalen dinamis [kg]
33,3 f = ( n ) 33,3 = ( 360 ) = 0,45
Faktor umur bantalan : f h = f n
....................................................... (Sularso, Elemen Mesin, 1997: 136)
f h = Faktor umur f n = Faktor kecepatan bantalan bola C = Beban nominal dinamis [kg] P = Beban [kg] f h = f n
= 0,45
,
= 21,63
52
Umur nominal bantalan : Lh = 500 . f h3 = 500 . 21,633 = 5059872,373 [jam]
Sesuai dengan diameter poros yang direncanakan pada pengaduk maka bantalan yang direncanakan adalah bantalan tipe P 206, dengan penyesuaian pada tabel maka diperoleh : C = 1530 [Kg] Co = 1050 [kg] Dari free body diagaram (FBD) diperoleh beban radial maksimum yang diterima bantalan adalah : Fr = R A = 588 [ N] = 58,8 [Kg]
P = x.Fr + Y.Fa ............................................. (Sularso, Elemen Mesin, 1997: 35) Dimana : P = Beban ekuivalen dinamis bantalan [N] V = faktor rotasi x = Faktor beban radial Y = Faktor beban aksial Fa = Beban aksial [kg] Fr = Beban radial [kg]
Untuk menghitung beban ekivalen dinamis bantalan adalah : P = x . V . Fr . + Y . Fa Karena gaya aksial yang diterima bantalan sangat kecil, maka gaya aksial bantalan dapat diabaikan sehingga beban ekuivalen dinamis bantalan adalah : P = x . V . Fr Dimana : V = 1, x = 0,56, Y = 1
53
Maka : P = x . V . Fr = 0,56 . 1 . 58,8 [kg] = 32,93 [kg]
Faktor kecepatan untuk bantalan bola adalah :
f = f . CP / , f = .......................................... (Sularso, Elemen Mesin, 1997: 136) n
f n = Faktor kecepatan bantalan bola C = Beban nominal dinamis spesifik bantalan [kg] P = Beban ekuivalen dinamis [kg]
33,3 f = ( n ) 33,3 = ( 120 ) = 0,28
Faktor umur bantalan : f h = f n
....................................................... (Sularso, Elemen Mesin, 1997: 136)
f h = Faktor umur f n = Faktor kecepatan bantalan bola C = Beban nominal dinamis [kg] P = Beban [kg]
f h = f n
= 0,28
, 54
= 9,35 Umur nominal bantalan : Lh = 500 . f h3 = 500 . 9,353 = 408700,188 [jam]
B. Analisa Biaya Tujuan dari pembahasan ini adalah untuk mengetahui biaya produksi dalam perencanaan yang nantinya dapat berguna untuk melihat harga jual dari mesin ini dan untuk sebagian bahan masukan bagi perancang lain yang ingin merancang alat yang sama. Adapun perhitungan biaya yang dilakukan antara lain: 1. Biaya Material
BANYAKNYA
Tabel 1. Biaya Material NAMA BARANG @
JUMLAH
9 pcs
Plat 120 × 25,4 × 5 mm
4000
36.000
1 lembar
Busa karet 1000 mm × 1000 mm
50.000
50.000
500.000
Tabung ST 37 1
mm, t=3 mm,p=600 mm
500.000
4 set
Baut 10 + ring
250
1.000
6 set
Baut 12 + ring
1.000
6.000
12 set
Baut 14 + ring
1.500
18.000
1 unit
Mesin gerinda
180.000
180.000
2 set
Engsel bubut
6.000
12.000
1
Mata gerinda
5.000
5.000
10 buah
Mur M12
485
4.000
10 buah
Plat M10
150
1.500
15 set
Baut dan mur M8
600
9.000
ø425
55
× 35 6 set
Baut dan mur M6 × 15
500
3.000
1 kaleng
thinner
-
14.000
1
Kuas 2”
-
10.000
1
Kuas 1 “
-
6.000
1 kaleng
Cat minyak Hammerton
-
65.000
2 batang
Profil L 50 × 50 × 5m
225.000
450.000
1 lembar
plat
-
120.000
6 set
Baut 14 + ring
1.500
9.000
16 set
Baut 12 + ring
600
9.500
10 set
Baut 10 + ring
400
4.000
1 kotak
Kawat las E6013
-
115.000
2 unit
Pully 12”
96.000
192.000
1 unit
Pully 4”
-
65.000
1 unit
Pully 3”
-
50.000
1 batang
Baja pejal Ø 2” × 1m
20.000
20.000
1 batang
Baja pejal Ø 1,5” × 0,5 m
13.000
13.000
2
Sabuk A40
50.000
100.000
1 set
Motor 5 HP
-
Jumlah
1.800.000 3.868.000
Dari tabel diperoleh: Biaya material = Rp 3.868.000
56
2. Biaya Pembuatan
Biaya pembuatan yang dimaksud adalah upah tenaga kerja untuk membuat mesin pencuci biji kakao ditambah dengan listrik yang dipakai selama proses pembuatan mesin ini. Upah tenaga kerja didapat dari upah minimum per hari dikalikan dengan jumlah hari kerja pembuatan, sedangkan biaya listrik didapat dari daya peralatan yag dikalikan dengan lama pemakaian alat. Upah perhari didapat dari upah minimum regional Sumatera Utara tahun 2014 sebesar Rp. 1.800.000,- per bulan dengan jumlah kerja maksimum 8 jam per hari. Jumlah jam pembuatan mesin ini dari awal sampai selesai memerlukan waktu 12 hari. Daya peralatan, lama pemakaian dan daya pemakaian listrik diketahui dari masing-masing peralatan yang digunakan, tertera pada table di bawah ini: Jenis mesin
Tabel 2. Daya Peralatan yang Digunakan Daya Lama pemakaian
Daya terpakai
Mesin Bubut
3 KW
12 jam
36 KWH
Mesin Bor
2,9 KW
5 jam
14,5 KWH
7 jam
2,6 KWH
Mesin
Gerinda 0,375 KW
Tangan Mesin Las
75 KW
10 jam
750 KW
Mesin Scrap
3 KW
4 jam
12 KWH
Total
816 KWH
Biaya listrik yang terpakai adalah total dari pemakaian dikalikan dengan biaya dari perusahaan listrik (tarif listrik), sebesar Rp 1.250,Maka biaya listrik = 816 KWH × Rp 1.250,= Rp 1.020.000,Upah tenaga kerja = Upah per hari × jumlah hari kerja
57
= Rp 1.800.000 30 × 12 hari kerja = Rp 720.000,Tenaga kerja yang mengerjakan mesin ini sebanyak 5 orang, maka jumlah total upah tenaga kerja sebanyak Rp 3.600.000,Dari perhitungan material dan biaya pembuatan dapat ditentuka biaya keseluruhan dari mesin ini: Biaya keseluruhan = Biaya material + Upah pembuatan + Biaya listrik = Rp 3.868.000 + Rp 3.600.000 + Rp 1.020.000 = Rp 8.488.000,-
3. Analisa Titik Impas (Break Even Point)
Analisa titik impas (BEP) adalah suatu teknik analisa untuk mempelajari hubungan atara biaya tetap, biaya variabel, keuntungan dan volume kegiatan. Masalah break even muncul apabila suatu perusahaan di samping mempunyai biaya variabel juga mempunyai biaya tetap. Besarnya biaya totalitas akan berubah-ubah sesuai dengan perubahan biaya volume produksi. Sedangkan biaya tetap secara totalitas tidak mengalami perubahan meskipun ada perubahan volume produksi. Adapun yang termasuk biaya variabel adalah bahan bahan mentah, upah buruh langsung dan komisi penjualan. Sedangkan yang termasuk biaya tetap pada umumnya adalah modal awal untuk mendirikan pabrik, membeli mesin-mesin produksi dan lain-lain. Berhubungan dengan itu sangatlah penting bagi para pembeli yang ingin membeli mesin ini untuk mengetahui volume produksi atau volume kegiatan untuk menutupi modal awal pembelian mesin ini. Dalam hal ini volume penjualan, penghasilannya tetap sama dengan biaya totalnya. Sehingga pengusaha tidak mendapatkan kerugian atau keuntungan yang disebut juga dengan Break Even Point (BEP). Pendekatan Aljabar
Untuk menganilisa titik impas berlaku rumus:
58
Q = PFC V dimana: P = harga jual per kg V = biaya variabel per kg (biaya bahan baku, listrik dan upah tenaga kerja) FC = biaya tetap atau harga alat Q = jumlah/kuantitas produk yang dihasilkan dan dijual Adapun break even point (titik impas) mesin ini adalah: a. Biaya tetap Rp 8.488.000, b. Biaya variabel Rp 10.000,c. Harga jual Rp 12.000,d. Kapasitas produksi maksimum 100 kg/jam Maka
y = −y = − = 4244 kg
Sementara, dalam satu kali proses pencucian menghasilkan 25 kg/15 menit biji kakao bersih. Maka banyaknya proses yang dilakukan untuk mencuci biji kakao yang dihasilkan adalah: n=
= 169,76 ≈ kali proses pencucian. Jadi, apabila mesin bekerja selama 1 jam/hari, maka jumlah kakao yang dihasilkan sebanyak = 4 kali (60 menit/15 menit) × jumlah kakao dalam satu kali proses (25 kg) = 100 kg/hari. Untuk mengembalikan biaya tetap (harga beli alat) alat harus mencuci biji kakao sebanyak 4244 kg. Angka ini dapat dicapai dalam jangka waktu 43 hari.
59
Gambar 26. Grafik Break Even Point
60
BAB V PERAWATAN MESIN
A. Perawatan Mesin
Perawatan adalah suatu kombinasi dari semua tindakan yang dilakukan dalam mempertahan atau mengembalikan dan menjaga fasilitas maupun komponen-komponen suatu peralatan atau mesin pada kondisi yang diijinkan atau diterima, sehingga diharapkan dapat memberikan keuntungan yang optimal. Hal ini dilatar belakangi dibutuhkannya kesiapan peralatan yang maksimal untuk melakukan proses kerja yang baik, dalam hal ini adalah proses pencucian biji kakao. Adapun tujuan utama dilakukannya pemeliharaan dan perawatan pada mesin pencuci biji kakao ini, antara lain : 1. Agar semua mesin dan peralatan dalam kondisi yang siap pakai secara optimal untuk menjamin kelancaran proses mesin. 2. Menghindari terjadinya kerusakan yang berat dan memperpanjang daya tahan mesin. 3. Agar mesin dapat dioperasikan dengan baik sehingga yang diinginkan dapat tercapai. 4. Untuk menjamin keselamatan personil dan penggunaan fasilitas sehingga operator mesin dapat bekerja secara optimal. 5. Untuk mengetahui kerusakan secara dini, sehingga kerusakan secara mendadak dapat dihindari. Perawatan peralatan atau mesin dapat dibagi dalam dua kelompok, yaitu perawatan terencana dan perawatan yang tidak terencana. Perawatan terencana dapat dibagi dua, yaitu : 1. Perawatan pencegahan ( Preventive Maintenance) Yaitu jenis perawatan yang dilakukan dengan jangka waktu tertentu, maksudnya adalah untuk meniadakan kemungkinan terjadinya gangguan, kemacetan ataupun kerusakan. 61
Adapun kegiatan perawatan yang dilakukan adalah : a. Inspeksi b. Penyetelan c. Pemberian pelumas 2. Perawatan korektif (corective maintenance) Yaitu perawatan yang bertujuan mengembalikan mesin pada keadaan standart yang diperlukan. Hal ini dapat berupa reparasi atau pembongkaran. Perawatan
tidak
terencana
adalah
perawatan
yang
hanya
dilakukan apabila mesin sama sekali tidak berfungsi sama sekali yang dikarenakan adanya kerusakan sehingga tidak mungkin untuk dioperasikan lagi.
B. Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin 1. Motor Listrik
Perawatan yang perlu dilakukan untuk motor listrik adalah memperhatikan daya, tegangan dan arus yang dihasilkan apakah masih layak untuk digunakan atau tidak. Dan juga melihat putaran pada motor listrik yang mampu berputar sesuai spesifikasi pada motor atau tidak.
2. Bantalan
Dalam perawatan bantalan ini yang perlu dilakukan adalah mengenai pelumasan. Dimana fungsi dari pelumasan ini untuk mengurangi gesekan dan keausan antara elemen gelinding sangkat, membawa keluar panas yang terjadi, mencegah korosi dan menghindari masuknya debu. Cara pelumasan yang dilakukan adalah dengan pemberian gemuk, yaitu dengan mengisinya kebagian dalam bantalan. Apabila bantalan mengalami kerusakan yang besar maka harus diganti secepatnya untuk menghindari kerusakan pada bagian lain.
62
3. Pencuci Biji Kakao
Perawatan yang dilakukan untuk pencuci biji kakao adalah menjaga kebersihan bagian corong masuk biji kakao, dalam tabung, kipas pengaduk, dan corong keluaran biji kakao. Untuk itu setelah pemakaian mesin sebaiknya bagian corong masuk biji kakao, dalam tabung, kipas pengaduk, dan corong keluaran biji kakao dibersihkan dengan cara disiram dengan air bersih.
4. Perbaikan Mesin
Adapun perbaikan yang dilakukan hanya sebatas penggantian dari bantalan yang rusak serta komponen-komponen yang lain yang mengalami kerusakan yang besar sehingga harus diganti dengan yang baru untuk menghindari kerusakan pada bagian-bagian yang saling berhubungan.
63
BAB VI PENUTUP
A. Simpulan
Setelah merancang bangun dan melakukan penelitian terhadap “Mesin
Pencuci Biji Kakao Tipe Rotary Dalam Kapasitas 100 Kg/Jam” maka penulis dapat menarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Mesin pencuci biji kakao ini merupakan salah satu alat pertanian yang mendukung proses pengolahan biji kakao oleh petani kakao. 2. Adapun spesifikasi mesin, yaitu: -
Dimensi : 985 [mm] x 360 [mm] x 1165 [mm]
-
Kapasitas : 100 kg biji kakao/jam
-
Motor listrik 5 [HP]
-
Putaran sudu : 120 rpm
-
Perbandingan massa = 50% kakao : 50% air
3. Biaya yang dibutuhkan dalam pembuatan mesin pencuci biji kakao ini adalah : Rp 8.488.000,B. Saran
Adapun saran yang dapat penulis berikan, antara lain adalah : 1. Berikan pelumas pada bagian-bagian mesin yang bergerak seperti bantalan; 2. Ganti komponen mesin bila terjadi kerusakan guna untuk menghindari kerusakan lebih fatal; 3. Periksa mesin penggerak sebelum dihidupkan. Cek semua instalasi seperti kabel penghubung dan stop kontak; 4. Bersihkan mesin setiap selesai menggunakannya. Membersihkan mesin merupakan salah satu usaha pemeliharaan mesin yang penting; 5. Bagi yang ingin membahas dan mengalami masalah yang sama perlu diperhatikan: putaran poros pengaduk dan kombinasi jenis pengadukannya.
64
View more...
Comments
