13

BAB III

PERENCANAAN DAN GAMBAR

3.1 Diagram Alir Proses Perancangan

Diagram alir adalah suatu gambaran utama yang dipergunakan untuk dasar

dalam bertindak. Seperti halnya pada perancangan diperlukan suatu diagram alir

yang bertujuan untuk mempermudah dalam pelaksanaan proses perancangan.

Proses perancangan rangka mesin perontok padi terlihat pada diagram

sebagai berikut :

Gagal

Berhasil

Gambar 3.1 Diagram alir proses perencanaan dan gambar

Mulai

Pembelian Komponen Dan

Peralatan

Kesimpulan

Perhitungan

Perakitan

Proses Pembuatan

Gambar Sketsa

Selesai

Analisa Dan

Perbaikan

Uji Kinerja

Studi Literatur

14

Memulai mengerjakan proyek akhir dengan melakukan studi literatur

tentang perontok padi, setelah melakukan studi literature ini kemudian melakukan

perencanaan mekanikal, dengan demikian dapat dilakukan sketsa prototipe dan

pemilihan material bahan dan komponennya. Setelah melakukan sketsa kemudian

menggambar global secara 3D, jika disetujui maka kemudian menggambar detail

bagian-bagian prototipe secara 2D untuk dipakai pada proses produksi. Setelah

desain disetujui dan komponen terkumpul maka sudah dapat melakukan proses

pembuatan, setelah rangka selesai dibuat maka komponen pendukung lainnya

dapat dipasangkan. Setelah semua terpasang maka dapat dilakukan uji prototipe,

jika sudah sesuai yang diinginkan maka memulai mengerjakan laporan, jika masih

terjadi error maka harus menganalisa ulang pada perancangan mekanikal. Setelah

semua selesai maka mendapatkan hasil prototipe dan laporan.

3.2 Bagian-Bagian Mesin Perontok Padi

Mesin ini mempunyai bagian utama sebagai berikut :

Keterangan =

1. Penyangga mesin perontok padi. 5. Tutup Silinder Perontok.

2. Motor bensin. 6. Silinder Perontok.

3. V-Belt. 7. Roda.

4. Pulley transmisi.

Gambar 3.2 Desain rancangan 3D mesin perontok padi

15

3.3 Prinsip Kerja Mesin Perontok Padi

Prinsip keja mesin perontok padi adalah dengan memukul bagian tangkai

padi (jerami) sehingga bulir-bulir padi akan terlepas/rontok. Setelah itu

padi/gabah tersebut akan masuk kedalam tempat yang telah disiapkan.

Cara kerja mesin perontok padi ini adalah menggunakan tenaga dari motor

bensin. Daya dari motor bensin ini kemudian ditransmisikan dengan pulley dan

sabuk menuju pulley bagian atas, pada pulley atas memakai perbandingan

diameter pulley untuk mengatur kecepatan putaran yang dihasilkan. Putaran dari

pulley akan diteruskan dengan poros yang akan memutarkan silinder dan gigi

perontok.

3.4 Perencanaan Konstruksi

Dalam pembuatan mesin perontok padi, rangka merupakan bagian yang

penting untuk menopang semua komponen. Oleh karena itu, rangka harus

didesain sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil konstruksi yang kuat dan

aman.

Gambar 3.3 Konstruksi rangka mesin perontok padi

3.4.1 Perencanaan rangka bagian atas

Perhitungan perencanaan rangka bagian atas adalah sebagai berikut:

Data-data yang diketahui antara lain:

- Massa 1 buah poros silinder perontok = 11 kg

- Massa 1 buah pulley = 0,5 kg

- Massa 2 buah bearing = 0,5 kg

- Massa 1 buah chasing = 8 kg

16

Massa total = 11 kg + 0,5 kg + 0,5 kg + 8 kg

= 20 kg . 9,8 m/s2

= 196 N

Konstruksi rangka bagian atas ditunjukkan pada gambar 3.4.

Gambar 3.4 Konstruksi rangka bagian atas.

1. Analisa pada batang A-B

Gaya yang bekerja pada batang dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Gaya yang bekerja pada batang A-B.

a. Kesetimbangan gaya luar.

∑Fx = 0 RAx = 0

∑Fy = 0 RAy + RBy = 0,36 N/mm . 550 mm

= RAy + RBy = 198 N

∑MA = 0 0,36 N/mm . 550 mm . 550 mm/2 – RBy . 550 mm = 0

RBy = 99 N

RAy = 198 N - RBy

= 198 N – 99 N

= 99 N

A B

0,36 N/mm

550 mm

A

B

550 mm

x

x

RAx

RAy RBy

17

b. Persamaan kesetimbangan gaya dalam potongan x-x.

Gambar 3.6 Reaksi gaya dalam potongan x-x.

Potongan kanan (BA)

Nx = 0

Vx = 99 N + 0,36 N/mm . x

Mx = 99 N . x 0,36 N/mm . x . (x/2)

c. Nilai gaya dalam.

Tabel 3.1 Kesetimbangan gaya dalam titik B A rangka bagian atas.

Potongan Posisi Titik Gaya Dalam

Gaya Normal Gaya Geser Moment Lentur

x-x

(BA)

x = 0 B NB = 0 VB= 99 N MB = 0

x = 275 A NA = 0 VA= 99 N MA = 13612,5 N.mm

d. Diagram gaya dalam.

Diagram NFD, SFD dan BMD seperti terlihat pada Gambar 3.7.

NFD

SFD

BMD

Gambar 3.7 NFD, SFD dan BMD

Nx

Mx

Vx

x

99 N 99 N

13612,5 N.mm

RBy = 99 N

B

A B

+

0,36 N/mm

+ +

18

2. Tegangan pada rangka.

Rangka yang dipakai pada mesin poles poros engkol ini adalah besi

hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm, dapat dilihat pada gambar

3.8.

b b’

l’

l

Gambar 3.8 Penampang besi hollow

a. Momen inersia ( I )

I= t

I= 3

I= 3

I= 3

I= 3 x 34314,56

I= 102943,7 mm4

b. Jarak titik berat ( y )

Y = = = = 7,22 mm

c. Momen maksimum ( Mmax ) = 13612,5 N.mm

d. Faktor keamanan (Sf) = 3

e. Tegangan yield pada st37 (σy) = 240 N/mm2 (karena Sf = 3)

Maka Tegangan tarik ijin (σijin) = = 80 N/mm2

f. Tegangan tarik rangka (σ)=

19

=

= 0,95 N/mm2

Data hasil karena σijin > σ maka pemilihan rangka dengan bahan besi

hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm aman untuk menahan

beban.

3.4.2 Perencanaan rangka bagian bawah (dudukan motor)

Perhitungan gaya yang bekerja pada rangka bagian bawah (dudukan

motor) adalah sebagai berikut:

Data-data yang diketahui yaitu:

- Massa 1 buah motor bensin = 15 kg

- Massa 1 buah pulley = 0,3 kg

Massa total = 15 kg + 0,3 kg

= 15,3 kg

= 15,3 kg . 9,8 m/s2

= 153 N/mm

Rangka bagian bawah dapat dilihat pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Rangka bagian bawah mesin perontok padi

1. Analisa pada batang A-B

Gaya yang bekerja pada batang dapat dilihat pada Gambar 3.10.

550 mm B A

20

v

Gambar 3.10 Gaya yang bekerja pada batang A-B

a. Kesetimbangan gaya luar.

∑Fx = 0 RAx = 0

∑Fy = 0 RAy + RBy = 153 N

∑MA = 0 -RBy . 550 + 153 . 275

RBy = 76,5 N

RAy = 76,5 N

b. Kesetimbangan gaya dalam potongan x-x.

Gambar 3.11 Reaksi gaya dalam potongan x-x

Potongan kanan (BC)

Nx = 0

Vx = -76,5

Mx = 76,5 . x

c. Kesetimbangan gaya dalam potongan y-y.

Gambar 3.12 Reaksi gaya dalam potongan y-y

A

C

B

153 N

275 mm 275 mm

Nx

Mx

RBy = 76,5 N

B

x

y

y

x

x

RAx

RAy

RBx

Vx

Nx

Mx

RBy = 76,5 N

B

x

Vx

153 N 275 mm

21

Potongan kanan (CA)

Nx = 0

Vx = -76,5 + 153 = 76,5

Mx = 76,5 . x + (-153) . (x-275)

= 0

d. Nilai gaya dalam.

Tabel 3.2 Kesetimbangan gaya dalam pada potongan keseluruhan.

Potongan Jarak Titik Gaya Normal Gaya Geser Momen Lentur

x-x

(BC)

X = 0 B NB = 0 VB = -76,5 N MB = 0 Nmm

X = 275 C NC = 0 VC = -76,5 N MC = -21037,5

Nmm

y-y

(CA)

X = 275 C NC = 0 VC = 76,5 N MC = 21037,5

Nmm

X = 550 A NA = 0 VA = 76,5 N MA = 0 Nmm

e. Diagram gaya dalam.

Diagram NFD, SFD dan BMD seperti terlihat pada Gambar 3.13.

NFD

SFD

BMD

Gambar 3.13 NFD, SFD dan BMD

2. Tegangan pada rangka.

Rangka yang dipakai pada mesin poles poros engkol ini adalah besi

hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm, dapat dilihat pada gambar

3.14.

+

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

-

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

=

76,5 N

-76,5 N

21037,5 Nmm

A B C

22

b b’

l’

l

Gambar 3.14 Penampang besi hollow

e. Momen inersia ( I )

I= t

I= 3

I= 3

I= 3

I= 3 x 34314,56

I= 102943,7

f. Jarak titik berat ( y )

Y = = = = 7,22 mm

g. Momen maksimum ( Mmax ) = 21037,5 N.mm

h. Faktor keamanan (Sf) = 3

i. Tegangan yield pada st37 (σy) = 240 N/mm2 (karena Sf = 3)

Maka Tegangan tarik ijin (σijin) = = 80 N/mm2

j. Tegangan tarik rangka (σ)=

23

=

= 1,47 N/mm2

Data hasil karena σijin > σ maka pemilihan rangka dengan bahan besi

hollow ST 37 dengan dimensi 40 mm x 40 mm x 3 mm aman untuk menahan

beban.

3.5 Perencanaan Pengelasan

Perhitungan berdasarkan tipe pengelasan seperti pada Gambar 3.15 di

bawah ini.

Gambar 3.15 Bentuk pengelasan

Dari data hasil perhitungan diatas diambil beban terberat untuk dilakukan

perhitungan yaitu :

Data : b = 34 mm e = 550 mm t = 0,707 s

l = 40 mm P = 196 N

- safety factor = 4

= = 92,5 N/mm2

- Throat area (A)

A = t( 2 l + b)

= 0,707s (2×40+34)

= 80,6 s

- Gaya geser langsung

= =

24

= N/mm2

- Menghitung momen bending (M)

M = P×e = 196×550 = 107800 N.mm

- Section modulus (Z)

Z =

=

= 0,707 s (1360+385,3)

= 1233,92 s mm3

- Bending stress

M = = = N/mm2

- Resultan dari gaya geser maksimum

=

92,5 =

92,5 =

92,5 =

92,5 =

t =

= 0,47 mm

Jadi tebal pengelasannya sebesar 0,50 mm.