BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian Umum Mesin Pemipil Jagung

BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengertian Umum Mesin Pemipil Jagung
Mesin pemipil jagung merupakan mesin yang berfungsi sebagai perontok dan
pemisah antara biji jagung dengan tongkol dalam jumlah yang banyak dan secara
kontinyu. Mesin ini menggunakan motor bensin sebagai sumber tenaganya, dan
menggerakkan mata pemipil agar bisa memipil jagung.Mesin pemipil jagung ini
dilengkapi hopper masukan jagung untuk kapasitas ± 5 kg yang terbuat dari
galvalum agar bahan tidak berkarat untuk menjaga kebersihan dari jagung
tersebut.
Kini mesin pemipil jagung banyak dibutuhkan petani jagung dan industri
kecil menengah. Proses pemipilan umunya masih dengan menggunakan tenaga
manusia yang akan memakan waktu dan tenaga yang banyak. Mesin pemipil
jagung ini untuk memudahkan dan mempercepat proses pemisahan antara tongkol
jangung dengan biji jagung setelah proses pengeringan.
2.2 Prinsip Kerja Mesin Pemipil Jagung
Motor bensin di hidupkan pada putaran kerjanya yang di hubungkan dengan
puli yang lebih kecil dari puli poros pemipil agar putaran poros pemipil lebih
rendah. Kemudian meneruskan putaran menuju
poros
pemipil
dengan
mengunakan v-belt. Putaran puli pemipil di teruskan ke poros blower dengan
perbandingan puli yang lebih kecil supaya putaran blower lebih cepat dari pada
putaran pemipil.
Dalam pemipilan jagung dimasukan pada hopper kemudian jagung turun
karena getaran mesin ke tabung pemipil dan di rontokan oleh mata pemipil
dengan sudut kemiringan ± 19º. Mata pemipil akan memindahkan tongkol jagung
menuju bagian output. Biji jagung dan tongkol jagung akan berpisah di karenakan
bagian tabung bawah di buat saringan. Biji jagung yang bercampur dengan
kotoran akan jatuh ke bagian output biji jagung. Sebelum memasuki daerah output
biji jagung yang bercampur kotoran akan di hisap oleh blower sehingga biji
jagung keluar dalam keadaan bersih alur jagung seperti Gambar 2. 1 di bawah ini
4
5
Gambar 2.1 Alur bahan mesin pemipil jagung
2.3 Konsep Perencanaan Sistem Transmisi
Pada perancangan suatu kontruksi hendaknya mempunyai suatu konsep
perencanaan. Untuk itu konsep perencanaan ini akan membahas dasar-dasar teori
yang akan dijadikan pedoman dalam perancangan. Pada perancangan ini bagian
elemen alat yang akan direncanakan atau diperhitungkan adalah :
1. Motor
2. Daya Penggerak
3. Puli
4. Sabuk V-Belt
5. Mata Pemipil
2.3.1 Motor
Motor adalah suatu komponen utama dari sebuah kontruksi permesinan
yang berfungsi sebagai penggerak. Gerakan yang dihasilkan oleh motor adalah
sebuah putaran poros. Komponen lain yang dihubungkan dengan poros motor
adalah pulley ataupun roda gigi yang kemudian dihubungkan dengan sabuk
ataupun rantai. Menurut jenisnya motor terbagi menjadi 2 yaitu motor bakar
dan motor listrik.
Motor bakar dibedakan menjadi 2 jenis yaitu motor bensin dan motor
diesel.Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses
pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder (internal combustion
6
engine). Motor bakar bensin dilengkapi dengan busi dan karburator yang
membedakanya dengan motor diesel .
Motor listrik adalah motor yang berputar karena adanya sumber daya
listrik yang menghidupkan stator elektromotor sehingga menyebabkan
terjadinya medan magnet dan memicu rotor untuk berputar. Sumber tenaga dari
motor listrik adalah listrik dari PLN. Motor listrik di bagi menjadi beberapa
tipe dengan kebutuhan daya sesuai yang di butuhkan.
2.3.2 Daya Penggerak
Secara umum daya diartikan sebagai kemampuan yang dibutuhkan untuk
melakukan kerja, yang dinyatakan dalam satuan Nm/s, Watt, ataupun HP.
Untuk menentukan harga daya perlu memperhatikan beberapa hal yang
mempengaruhinya, diantaranya adalah harga gaya, torsi, kecepatan putar dan
berat yang bekerja pada mekanisme tersebut.
Berikut adalah rumus untuk mencari harga daya, gaya, torsi, kecepatan
putar dan berat:
a. Mencari harga daya ( P ):
Berdasarkan besar usaha atau energi tiap satuan waktu, daya
dirumuskan:
P=
...............……………………………….……………….……(2.1)
Dimana :
P
= Daya (watt)
w
= Usaha (joule)
t
= Waktu (second)
Berdasarkan
gaya
yang
bekerja
dan
kecepatan,
maka
daya
dapat
dihitung dengan rumus:
P = F . V ........................................................................................(2.2)
Dimana:
P = Daya (Watt)
7
F = Gaya (N)
V = Kecepatan linier (m/s)
Berdasarkan torsi yang bekerja :
P = T . ω .......................................................................................... (2.3)
......…….............................................................................(2.4)
T = I . α ............................................................................................ (2.5)
Dimana:
T
= Torsi (N.m)
ώ
= Kecepatan Sudut (Rad/s)
n
= Kecepatan (rpm)
I
= Momen inersia (kg.m³)
α
= Percepatan sudut ( Rad/det² )
Berdasarkan putaran poros :
p
=
..................................................................................... (2.6)
Dimana:
n
= Putaran poros (rpm)
T
= Torsi (kg.m)
P
= Daya (watt)
b. Mencari harga gaya ( F )
Gaya adalah suatu besaran yang menyebabkan benda bergerak.
F
= m . a ( N atau kg.m/s2) …................................................. (2.7)
Dimana:
F
= Gaya ( N atau kg.m/s2)
m
= Massa (kg)
a
= Percepatan (m/s2)
8
c. Mencari harga berat ( W )
Berat suatu benda adalah gaya gravitasi yang bekerja pada benda itu.
W = m . g (N atau kg.m/s2) ....................................................... (2.8)
Dimana:
W
= Berat (N atau kg.m/s2)
m
= Massa (kg)
g
= Percepatan gravitasi 10 m/s2
d. Mencari harga torsi ( T )
Besarnya torsi merupakan hasil perkalian gaya dengan jarak terhadap
sumbu:
T = F.r .......................................................................................... (2.9)
Dimana:
T
= Torsi (N.m)
F = Gaya (N)
r
= Jarak terhadap sumbu (m)
2.3.3 Puli
Gambar 2.2 Puli ( R.S Khurmi ,2002)
Puli merupakan salah satu elemen dalam mesin yang berfungsi sebagai
alat yang meneruskan daya dari satu poros ke poros yang lain dengan
menggunakan
sabuk
seperti
Gambar
2.2.
Puli
menurut
bahan
pembuatannya dapat digolongkan sebagai berikut :
a.Puli baja cor (Cast Steel Pulley)
Puli baja cor (Cast Steel Pulley) adalah puli yang terbuat
dari
lembaran baja yang dipres yang mempunyai kekuatan yang besar seta
9
bersifat tahan lama. Puli ini lebih ringan 40-60% jika dibandingkan
dengan puli besi cor (cast iron) yang mempunyai kapasitas yang sama dan
digerakan dengan kecepatan yang sama.
b. Puli dari kayu (Wooden Pulley)
Puli dari kayu mempunyai berat yang lebih ringan dan mempunyai
koefisien gesek yang tinggi daripada puli yang terbuat dari cast iron. Puli
ini beratnya 2/3 lebih ringan dari berat puli cast iron yang memiliki
ukuran yang sama
c. Puli besi cor (Cast Iron Pulley)
Puli secara umum terbuat dari cast iron, karena harganya yang lebih
murah. Puli yang digunakan pada motor dan kompresor ini adalah terbuat
dari cast iron.
2.3.4 Mata Pemipil
Mata Pemipil adalah bagian terpenting dalam mesin pemipil jagung.
Mata pemipil tersebut diutamakan dalam kekuatan merontok biji jagung dan
keamanan terhadap biji jagung, oleh sebab itu bahan mata pemipil yang
dipilih adalah Stainless steel , dengan ketebalan pada tabung 1 mm ,ø 10cm
dan panjang 2cm untuk mata pemipil. Alasan pemilihan bahan tersebut
tahan tahan karat
2.3.5 Sabuk
Sabuk berfungsi sebagai alat yang meneruskan daya dari satu poros ke
poros yang lain melalui dua puli dengan kecepatan rotasi sama maupun
berbeda.
1. Tipe sabuk
a. Sabuk rata (Flat belt)
Sabuk yang digunakan untuk mentransmisikan daya yang sedang, jarak
puli yang jauh dan tidak boleh lebih dari 10 meter.
10
b. Sabuk V (V-belt)
Sabuk yang digunakan untuk mentransmisikan daya dalam jumlah
yang besar dan dengan jarak yang dekat antara satu puli dengan yang
lainya
c. Sabuk Bulat (Circular belt)
Sabuk yang digunakan untuk mentransmisikan daya dalam jumlah
besar dan jarak puli satu dengan puli yang lain tidak boleh lebih dari 5
meter.
2. Bahan sabuk
Bahan yang digunakan dalam pembuatan sabuk harus memenuhi syaratsyarat sebagai berikut:
a. Kuat
b. Fleksibel
c. Tahan lama
d. Koefisien gesek tinggi
Berdasarkan hal tersebut , maka sabuk dapat dibedakan sebagai berikut :
a. Sabuk kulit (Leather belt )
b. Sabuk katun atau fiber (Catton or Fabrics belt )
c. Sabuk karet (Rubber belt)
2.4 Perencanaan Puli dan Sabuk
1. Perbandingan kecepatan
Perbandingan antara kecepatan puli penggerak dengan puli pengikut
ditulis dengan persamaan sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002)
.................................................................................... (2.10)
Keterangan :
D1 = Diameter puli penggerak (mm)
D2 = Diameter puli pengikut (mm)
N1 = Kecepatan puli penggerak (rpm)
N2 = Kecepatan puli pengikut (rpm)
11
2. Kecepatan linier sabuk
Kecepatan linier sabuk dapat ditulis dengan matematis sebagai
berikut
(Khurmi, R.S., 2002)
........................................................................................ (2.11)
Keterangan :
V = Kecepatan linier sabuk (m/s)
d = Diameter puli pengikut (mm)
N = Putaran puli pengikut (rpm)
3. Panjang Sabuk
Panjang sabuk adalah panjang total dari sabuk yang digunakan untuk
menghubungkan puli penggerak dengan puli pengikut. Dalam
perancangan ini digunakan sabuk terbuka seperti Gambar 2.3 di bawah
ini
Gambar 2.3 Panjang sabuk dan sudut kontak pada sabuk terbuka
( Khurmi, R.S., 2002)
Persamaan panjang total sabuk terbuka dapat ditulis sebagai berikut
(Khurmi,
R.S., 2002):
L=(
)
(
(
)
) ............................................................ (2.12)
Keterangan :
L = Panjang total sabuk (mm)
X = Jarak titik pusat puli penggerak dengan puli pengikut (mm)
r1 = Jari-jari puli kecil (mm)
r2 = Jari-jari puli besar (mm)
12
4. Perbandingan tegangan pada sisi kencang dan sisi kendor
Persamaan perbandingan tegangan antara sisi kencang dengan sisi
kendor dapat ditulis sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002):
= µ.Ѳ.cosec.β …………………………………………(2.13)
2,3 log
Keterangan :
T1 = Tegangan tight side sabuk (N)
T2 = Tegangan slack side sabuk (N
μ = Koefisien gesek
θ = Sudut kontak (rad)
β = Sudut alur puli (o)
5. Sudut kerja puli (α)
Persamaan sudut kerja puli dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut
: (Khurmi, R.S., 2002)
Sin α =
(
)
(untuk sabuk terbuka) ............................................... (2.14)
Sudut kontak puli:
Θ = (180-2a)
rad (untuk sabuk terbuka)........................................ (2.15)
6. Daya yang ditransmisikan oleh sabuk
Persamaan daya yang dipindahkan oleh sabuk dapat ditulis dengan
persamaan sebagai berikut (Khurmi, R.S., 2002):
P = (T1 – T2) . v.n...............................................................................(2.16)
Keterangan :
P = Daya yang dipindahkan oleh sabuk (W)
T1 = Tegangan tight side sabuk(N)
T2 = Tegangan slack side sabuk (N)
v
= Kecepatan sabuk (m/s)
n
= Banyak sabuk
13
6