RANCANG BANGUN MESIN PENGGILING JAGUNG DUA FUNGSI DENGAN CARA MANUAL DAN MEKANIS PDF

Preview

Summary

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 21 RANCANG BANGUN MESIN PENGGILING JAGUNG DUA FUNGSI DENGAN CARA MANUAL DAN MEKANIS Hendra Pangalima1),Evi Sunarti Antu 2), Yunita Djamalu 2) 1) Mahasiswa Politeknik Gorontalo, Kampus Puncak Desa Panggulo Bone Bolango 2) Tim Pengajar pada Departemen Mesin ...

Description

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG)

21

RANCANG BANGUN MESIN PENGGILING JAGUNG DUA FUNGSI DENGAN CARA MANUAL DAN MEKANIS Hendra Pangalima1),Evi Sunarti Antu 2), Yunita Djamalu 2) 1)

2)

Mahasiswa Politeknik Gorontalo, Kampus Puncak Desa Panggulo Bone Bolango Tim Pengajar pada Departemen Mesin dan Peralatan Pertanian, Politeknik Gorontalo

Abstrak Jagung merupakan salah satu pangan strategis yang bernilai ekonomi karena kedudukannya sebagai salah satu sumber karbohidrat. Di Indonesia jagung merupakan komoditi tanaman pangan terpenting kedua setelah padi. Dimana biji jagung sering kali digunakan sebagai campuran beras dengan cara biji jagung dihancurkan terlebih dahulu menjadi butiran lebih kecil melalui proses penggilingan. Untuk itu dibutuhkan suatu alat yang mampu melakukan proses penggilingan dengan hasil yang baik dan praktis. Tujuan pembuatan alat ini untuk menghasilkan suatu alat penggiling biji jagung yang mudah digunakan. Mesin penggiling jagung ini mempunyai dua cara pengoperasian yakni dengan cara manual dan mekanis. Pada mesin penggiling jagung ini menggunakan motor bensin 5.5 PK. Motor bensin ini yang berfungsi sebagai sumber tenaga utama pada pengoperasian mesin penggiling jagung. Kapasitas efektif dari mesin penggiling jagung ini apabila menggunakan motor bensin yaitu 11 kg/jam dan di giling dengan tiga kali proses penggilingan untuk mendapatkan hasil beras jagung. Sedangkan pada pengoperasian dengan cara manual yaitu menggunakan tuas/handel manual dengan cara di putar sehingga jagung pipil dapat tergiling hingga menjadi beras jagung. Kapasitas efektif mesin penggiling jagung apa bila menggunakan penggerak manual/handel ini adalah 4 kg/jam dan di giling dengan tiga kali proses penggilingan untuk mendapatkan hasil beras jagung. Mesin penggiling jagung pada intinya berfungsi untuk menjadikan jagung pipil menjadi beras jagung. Kata Kunci : Rancang Bangun, Jagung, Penggiling

I. PENDAHULUAN Jagung merupakan salah satu pangan strategis yang bernilai ekonomi karena kedudukannya sebagai salah satu sumber karbohidrat. Di Indonesia jagung merupakan komoditi tanaman pangan terpenting kedua setelah padi. Berdasarkan data Biro Pusat Statistik, produksi jagung nasional tahun 2004 adalah 11,35 juta ton pipilan kering dan tahun 2005 diperkirakan produksi ini menjadi sebesar 12,01 juta ton atau

ISSN 2502-485X

meningkat sebanyak 788 ribu ton (7,02 persen) dibandingkan denan produk tahun 2004 (BPS, 2005). Jagung banyak dimanfaatkan sebagai makanan pokok, jagung juga dimanfaatkan dalam kondisi muda maupun kering. Untuk kebutuhan industri pakan, pangan dan industri lainnya umumnya digunakan jagung kering sebagai bahan bakunya. Teknologi dalam pertanian adalah segala sesuatu yang dapat memudahkan pekerjaan dan menghasilkan

Volume 1, Nomor 1, Mei 2016

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) output yang lebih baik. Pembangunan tanpa teknologi ialah hal yang mustahil. Keduanya berjalan saling mengikat, dalam pembangunan tentu akan sangat berbeda dalam segi kepraktisan maupun hasil bangunan apabila industri tersebut mengadopsi teknologi dibandingkan ia memakai cara tradisional. Sehingga penggunaan mesins penggiling jagung sangatlah membantu karena lebih efisien, menghemat waktu dan tenaga. Untuk mendapatkan mutu jagung yang baik dan bermutu tinggi tidaklah mudah. Hal ini disebabkan oleh penanganan panen yang kurang tepat, kurang efisien, boros waktu dan tenaga kadangkala hasilnya masih kurang baik. Demikian pula pada proses penggilingannya yang kurang tepat dapat menghasilkan mutu jagung yang kurang baik atau rusak dan lain sebagainya. Peluang untuk meningkatkan produktivitas dan mutu jagung melalui sentuhan teknologi mekanisasi pertanian dalam penanganan panen masih cukup terbuka melalui pemanfaatan potensi yang ada dapat dimanfaatkan secara optimal. Mesin penggiling jagung untuk menunjang pembangunan, dan tentunya banyak alat lainnya. Dan dapat mengurangi pengunaan tenaga manusia dengan dimensi yang kompak maka alat ini diharapkan dapat membantu mempercepat proses kerja dan penghematan dapat dilakukan. Salah satu kendala dalam mendapatkan hasil gilingan yang berfariasi adalah pengunaan mesin giling jagung yang belum sesuai dengan biaya operasi. Teknologi penggilingan jagung selama ini di dapatkan dari mesin yang bekerja dengan prisip tumbukan (hammer mill). Metode ini paling sering di gunakan, ada yang kapasitas besar 2-2,5 ton/jam.dan berkapasitas kecil 300450kg/jam jadi mesin ini dapat di katakan efektif. Walaupun begitu mesin ini ada beberapa kelemahan yaitu hasil gilingan yang bervariasi lama sekali didapatkan,

ISSN 2502-485X

22 saringan seringkali tersumbat, dan daya yang dibutuhkan yakni kapasitas yang besar (mesin/alat yang besar) dengan muatan penuh komponen-komponen di dalamnya terdiri dari besi sering patah, ini sangat menghambat produksi sehingga tidak menguntungkan. II. LANDASAN TEORI Tanaman Jagung Tanaman Jagung (Zea Mays L) diduga berasal dari Meksiko Selatan kemudian menyebar keseluruh dunia (Efendi, 1985). Di Indonesia daerahdaerah penghasil utama tanaman jagung adalah Jawa Tengah, Jawa Barat, Jawa Timur, Madura, D.I.Yogyakarta, NTT, Sulawesi Utara, Gorontalo, Sulawesi Selatan dan Maluku (Annonimous, 2005). Jagung yang terbanyak ditanam di Indonesia dalah jagung tipe mutiara, misalnya jagung arjuna dan tipe setengah mutiara, misalnya jagung harapan dan pioneer-2. Disamping itu terdapat juga jagung berondong, jagung gigi kuda serta jagung manis. Menurut sifatnya, jagung dibedakan sebagai berikut : (Purwono dan Hartono Rudi. 2010). 1. Menurut warna butir jagung : putih, kuning, merah dan sebagian berwarna ungu. 2. Menurut bentuk butiran jagung : butir gepeng dan bulat 3. Menurut konsistensi biji : biji butir keras (flint) dan biji lunak. Kadar protein, lemak, phospor, dan tiamin lebih tinggi di dalam jagung bahkan aktivitas vitamin A jagung kuning menunjukkan kadar tinggi, sedangkan beras tidak mengandung vitamin A. Sebaliknya perbandingan kadar Ca terhadap P di dalam jagung terlalu rendah sehingga tidak mendukung penyerapan Ca di dalam usus.Jagung memiliki rasa yang lebih enak karena kadar pati yang hanya 10-11% tapi dengan kadar gula (5-6%) yang lebih tinggi. Namun demikian jagung

Volume 1, Nomor 1, Mei 2016

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) memerlukan unsure hara lebih banyak terutama unsur N,yaitu sebesar 150-300 kg N yang hanya membutuhkan 70 kg N, Sehingga tanaman jagung dapat digolongkan sebagai tanaman yang rakus. Mesin Penggiling Mesin penggiling jagung mesin yang berfungsi untuk menghancurkan butiran jagung menjadi beras jagung, yang terdiri dari hopper unit penggiling, bagian pengeluaran hasil dan digerakkan oleh motor penggerak. Dalam proses penggilingan, ukuran bahan diperkecil dengan mengayak bahan tersebut.

Gambar 1. Alat Penggiling Jagung

Penghancuran dilakukan dengan penerapan gaya tekan dan gaya pengguntingan yang akhirnya menyebabkan bahan pecah, melepaskan sebagian besar energi yang digunakan sebagai panas. Mesin untuk penghancuran beroperasi pada umunya baik secara tekanan penggilingan ataupun pengasatan atau juga dengan penggilingan dengan menggabungkan gaya pukulan dan gaya gunting. Peralatan penghancur zat padat dibagi atas mesin pemecah, mesin penggiling, mesin ultra halus, dan mesin pemotong.  Mesin pemecah bertugas melakukan kerja berat memecah bongkahbongkah besar menjadi kepingankepingan kecil.  Mesin penggiling memperkecil lagi umpan hasil pecahan menjadi serbuk.

ISSN 2502-485X



23 Mesin pemotong menghasilkan partikel yang ukuran dan bentuknya tertentu.

Tujuan dari pemecahan dan penggilingan yaitu untuk menghasilkan partikel-partikel kecil dari yang lebih besar. Salah satu efisiensi operasi adalah yang didasarkan atas energi yang diperlukan untuk membuat permukaan tambahan. Luas permukaan satu satuan massa partikel sangat besar dengan diperkecilnya ukuran partikel. Istilah penggiling atau mesin giling diberikan berbagai jenis mesin pemecah, pemangkas dan dengan tugas menengah, hasil mesin pemecah biasanya dilakukan ke dalam mesin giling, dimana umpan yang digiling sampai menjadi serbuk atau tepung. Mesin-mesin pemecah, penggiling, dan pemotong tidak dapat diharapkan akan beroperasi dengan baik kecuali kalau ukuran umpan cocok dan umpan itu masuk dengan laju yang seragam. Dalam beberapa masalah pengecilan, bahan umpan itu terlalau sulit pecah dengan kompresi, impact dan atrisi. Dalam hal ini, umpan harus dipotong menjadi partikel-partikel dengan dimensi tertentu. Persyaratan ini bisa dipengaruhi oleh piranti yang memotong, merajang, atau merobek umpan itu menjadi produk dengan karakteristik yang dikehendaki. Perencanaan Sistem Transmisi Pulli dan Sabuk – V Elemen mesin yang biasa digunakan untuk memindahkan gaya serta putaran yang berasal dari motor adalah Vbelt. Beberapa alternative pertimbangan yaitu daya dan putaran yang digunakan relative kecil sehingga dengan V-belt cukup mampu untuk memindahkan gaya dan putaran yang dipakai tersebut. Dari segi ketersediaan di pasaran, V-belt banyak tersedia dan murah serta menguntungkan dan untuk segi

Volume 1, Nomor 1, Mei 2016

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) kenyamanan penggunaan V-belt tidak menghasilkan bunyi bising. V-belt terbuat dari karet dengan inti dari bahan tetoron atau bahan sejenis. Penampang V-belt berbentuk trapesium. V-belt dibelitkan disekeliling alur luar pulli yang juga berbentuk V. Bagian sabuk yang membelit pulli akan mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah. V-belt dipakai untuk menghubungkan poros-poros yang sejajar dengan arah putaran yang sama. Daya yang dipindahkan dapat ditingkatkan dengan mengatur V-belt pada posisi sebelah menyebelah. Jarak sumbu antar poros harus sebesar 1,5 sampai 2,0 kali diameter pulli besar. Putaran dari pulli yang memiliki kecepatan sudut akan memberikan efek berupa kecepatan linier pada V-belt.

24 Sumber : Sularso, hal 166 Sehingga kecepatan linier untuk V-belt dirumuskan sebagai berikut: v 

 d

pulli

 n pulli

60000

Keterangan : v = kecepatan linier V-belt (m/s) = diameter pulli (mm) d pulli

n pulli

= putaran pulli (rpm)

Sumber : Wayan Berata, hal 166

Menghitung Panjang Sabuk Panjang sabuk yang melingkari pulli dihitung dengan rumus: 2      (d pulli2  d pulli1 )  L  2C  d pulli2  d pulli1 .     4.C  2    

Gambar 2. Tipe-tipe Sabuk

Menghitung Kecepatan Linier Sabuk – V Karena V-belt pada umumnya dipakai untuk menurunkan putaran, maka perbandingan yang dipakai adalah perbandingan reduksi i (i > 1). Perbandingan yang terjadi dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan : L = panjang sabuk (mm) C = jarak poros (mm) Sumber : Wayan Berata, hal 178

n1 R 1  2 i n2 R1 u Gambar.3 Skema Belt Dan Pulli

Keterangan : n1

n2 R1

R

2

= kecepatan pulli kecil (rpm) = kecepatan pulli besar (rpm) = radius pulli kecil (mm) = radius pulli besar (mm)

ISSN 2502-485X

Volume 1, Nomor 1, Mei 2016

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) Menghitung Jarak Antara Poros (C) Jarak poros C dapat dirumuskan sebagai berikut: C

b  b 2  8(R2  R1 ) 2 4

Sumber : A. Deutschman, hal 670 Keterangan:

b  L(R1  R2 ) Sumber : A. Deutschman, hal 666

Menghitung Putaran Motor Dari perbandingan antara kecepatan pulli kecil dan pulli besar yang setara dengan perbandingan diameter pulli besar dan pulli kecil, maka dapat dirumuskan sebagai berikut: R R

2 1



n1 n2

Keterangan : = radius pulli kecil (mm) R1 = radius pulli besar (mm) R2 Sumber : A. Deutschman, hal 666

Menghitung Gaya Tarik pada V-belt Bila V-belt dalam keadaan diam atau tidak meneruskan momen, maka tegangan di seluruh panjang V-belt adalah sama. Tegangan ini disebut tegangan awal. Bila V-belt mulai bekerja meneruskan momen, maka tegangan akan bertambah pada sisi tarik dan berkurang pada sisi kendor. Jika besar gaya pada sisi tarik dan sisi kendor berturut-turut adalah F 1 dan

ISSN 2502-485X

25 F2

Fe

(Kg), maka besar gaya tarik efektif (Kg) untuk menggerak pulli adalah :

F e  F1  F 2 Sumber : Sularso, hal 171 Bila kita ingin memperkirakan tegangan pada V-belt, dapat digunakan rasio antara 1:3 dan 1:5, untuk saat ini dipilih rasio 1 : 5. F1  5 F2

Keterangan : F1 dan F 2 = gaya pada belt (Kg) Sumber : Deutschman, hal 660

Menghitung Torsi pada Pulli Torsi yang dihitung adalah torsi yang bekerja pada pulli sebagai fungsi waktu. Dirumuskan sebagai berikut:  D pulli T  F .  2

  

Keterangan : T = Torsi F = gaya keliling yang timbul (kg) = diameter pulli (mm) D pulli Sumber : A. Deutschman, hal 660 Perencanaan Poros Dilihat dari fungsinya poros merupakan elemen utama dalam meneruskan daya dan putaran. Sebagian besar mekanisme yang mentransmisikan daya dilakukan melalui putaran dan hanya poros yang dapat melakukan mekanisme tersebut. Klasifikasi poros antara lain adalah:

Volume 1, Nomor 1, Mei 2016

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 1. Shaft adalah poros yang ikut berputar memindahkan daya dari mesin ke mekanisme yang digerakkan. 2. Axle adalah poros yang tetap dan mekanismenya yang berputar pada poros tersebut yang juga berfungsi sebagai pendukung. 3. Spindle adalah poros yang pendek yang terdapat pada mesin perkakas dan aman terhadap momen bending 4. Line Shaft (poros transmisi) adalah suatu poros yang langsung berhubungan dengan mekanisme yang digerakkan dan berfungsi memindahkan daya dari poros penggerak ke mekanisme tersebut. 5. Jack Shaft adalah poros yang pendek yang biasanya dipakai pada dongkrak mobil. 6. Flexible Shaft adalah poros yang berfungsi memindahkan daya dari dua mekanisme, dimana perputaran poros membentuk sudut poros yang lain. Perhitungan yang dilakukan dalam perencanaan poros adalah menentukan:

26 Keterangan: N = angka keamanan untuk bahan Syp = tegangan luluh bahan (lb/in²)  max = tegangan geser maximum Sumber : A. Deutschman, hal 339

Torsi Poros, T p (Lb.In) Tp 

Keterangan : N = daya yang terjadi pada silinder (Hp) n = putaran motor (rpm) Sumber : A. Deutschman, hal 340

Diameter Poros, Dp (Rpm) D 3p 

Gaya-gaya yang bekerja pada poros, F (kg)

F r  Ft tan  Keterangan : F = (F + F ) / F = gaya radial yang bekerja pada poros (kg) F = gaya tangensial yang bekerja pada poros (kg)  = celah tekanan () Sumber : A. Deutschman, hal 338 Tegangan Geser Maksimum

 max 

ISSN 2502-485X

0 .5 Syp N

63000  N n

16 M 2  Tp 2 ( . max )

Keterangan :

 max Tp M

= tegangan geser maksimum (lb/in²) = torsi poros (lbin) = momen maksimum poros (lb.in)

Sumber : A. Deutschman, hal 341

Perencanaan Pasak Pasak adalah bagian dari elemen mesin yang berguna untuk menjaga hubungan putaran relatif antara poros penggerak dan poros yang digerakkan. Tipe-tipe dari pasak memiliki spesifikasi yang tergantung pada torsi transmisi yang

Volume 1, Nomor 1, Mei 2016

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) terjadi oleh beban yang bekerja, seperti beban statis, beban bervariasi dan beban bolak-balik

27 Maka didapat dimensi pasak sebagai berikut: W

= maksimum lebar pasak (mm) = Maksimum Tinggi Pasak (Mm)

H

Tegangan Ijin Pasak,Ssyp (Kg/Mm²)

Gambar 4. Penampang pasak

Tipe-tipe pasak yang umum digunakan antara lain: 1. Pasak datar segi empat (standart square keys) 2. Pasak datar standart (standart flat keys) 3. Pasak bidang lingkaran (woodruff keys) 4. Pasak Bintang (splines) 5. Pasak tirus (tapered keys) Pasak yang sering digunakan di dalam suatu perencanaan adalah pasak datar segi empat (standart square keys), yaitu pasak memanjang yang paling sering digunakan, yang mana pasak ini memiliki dimensi lebar (W) dan tinggi (H) yang sama, dan tinggi pasak tersebut separuh bagian terbenam kedalam poros dan separuh lagi masuk kedalam hubungan. Perumusan-perumusan yang dipakai dalam perencanaan pasak, antara lain: Penentuan Dimensi Dan Tipe Pasak Diporos Harus Diketahui Besaran-Besaran Sebagai Berikut: Diketahui:

D p = diameter poros

Tipe pasak yang direncanakan = persegi (square)

ISSN 2502-485X

S Syp

= 0.58 x Syp

Keterangan: Syp = tegangan luluh bahan (psi) Sumber : Wayan Barata, hal 47 Gaya yang terjadi pada pasak, F Karena posisi gaya yang terjadi pasak tidak diketahui secara tepat diasumsikan gaya tersebut beraksi diameter poros terluar.  2 .T p F    D p 

(kg). pada maka pada

   

Keterangan : = torsi pada poros Tp (kg.mm) = diameter poros (mm)

Dp

Panjang Pasak Yang Menerima Gaya Kompresi,Lc (Mm) 4 .Tp W . L . Dp Lc





Syp N



4 . Tp   W 

. Dp

.

Syp N

  

Keterangan: Tp = torsi yang terjadi pada poros (kg/mm)

Volume 1, Nomor 1, Mei 2016

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) Dp W L Syp N

= Diameter poros (mm) = lebar pasak (mm) = panjang pasak (mm) = tegangan luluh bahan (kg/mm²) = angka keamanan untuk bahan pasak

sumber : A. Deutchman, hal 367

Luas Pasak Yang Menerima Gaya Kompresi, Ac (Mm²)

A c  0 , 5 .W . L Keterangan : W = maksimum lebar pasak (mm) L = panjang pasak akibat gaya kompresi (mm) Sumber : A. Deutchman, hal 368

Tegangan kompresi yang diijinkan,Sc (kg/mm²)

Sc 

F Ac

28 2 .Tp

Ls 

W . Dp .

Syp N

Keterangan: Tp = torsi yang terjadi pada poros (kg/mm) Dp = Diameter poros (mm) W = lebar pasak (mm) L = panjang pasak (mm) Syp = tegangan luluh bahan (kg/mm²) N = angka keamanan untuk bahan Pasak Sumber : Wayan Barata, hal 48

Luasan pasak yang menerima gaya geser

A

s

 W .L

c

Keterangan : W = maksimum lebar pasak (mm) Lc = panjang pasak akibat gaya kompresi (mm) Sumber : A. Deutchman, hal 366

Tegangan geser yang diijinkan Keterangan: F = gaya yang terjadi pada poros (kg) Ac = luasan pasak yang menerima gaya kompresi (mm²) Sumber : A. Deutchman, hal 369

Panjang pasak yang menerima gaya geser, Ls (mm) 2 .Tp Syp  W . L . Dp N

ISSN 2502-485X

Ss 

F As

Keterangan: F = gaya yang terjadi pada poros (kg) As = luasan pasak yang menerima gaya kompresi (mm²) Sumber : A. Deutchman, hal 366

Volume 1, Nomor 1, Mei 2016

Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG)

29

Panjang pasak minimum Untuk mencegah hubungan dari kerusakan pada poros menggunakan pasak jenis datar, maka panjang hubungan setidaknya 25% lebih besar dari diameter poros dan panjang pasak minimum setidaknya sekitar 25% lebih besar dari diameter poros. Sehingga panjang pasak minimum dapat ditentukan sebagai berikut:

Perumusan yang dipakai dalam perencanaan bantalan bola (ball bearing) yaitu: Penentuan dimensi dan beban yang bekerja pada bantalan harus diketahui besaran-besaran sebagai berikut:

Lmin  D p  25%.D p

Bantalan rencana = seri bantalan 02 single row deep groove ball bearing Maka didapat: 1.Bearing bore, d (mm) 2.Outside diameter, D (mm) 3.Max flliet radius, f (mm) 4.Lebar, B (mm) 5.Beban statis dasar,C0(kg) 6.Beban dinamis dasar, C (kg)

Bantalan Gelinding (Rolling Bearing) Bantalan adalah elemen yang berfungsi menumpu poros berbeban, sehingg...