## Manutech :
Jurnal Teknologi Manufaktur
Vol. 15, No. 02, (2023) p-ISSN: 2089-5550
e-ISSN : 2621-3397

## Perancangan Mesin Pengupas Sabut Kelapa
Gita Zahwa Azzahra 1 , Ilham Okta Putra 2, Yuliarman 3 , Zulhendri 4 , Yuli Yetri 5*
1,2,3,4,5 Politeknik Negeri Padang, Padang Email: yuliyetri@pnp.ac.id
Received : 11 Juli 2022; Received in revised form : 6 Juni 2023; Accepted : 27 Desember 2023

## Abstract
Coconut  is  a  major  crop  in  Indonesia.  The  coconut  peeling  process  consists  of  several  stages, namely the stripping of coir and coconut shells. These processes use manual tools, so it takes a long time and  requires  manpower.  To  overcome  this  problem,  the  authors  design  and  analyze  a  coconut  husk peeling machine in which the separation process does not mix with peeled coconut husk and is a safe machine  to  use.  while  working.  This  machine  uses  an  automatic  system  so  it  does  not  require  extra human  labor.  The  Coconut  Coir  Peeler  Machine  is  driven  by  an  electric  motor.  An  electric  motor  that rotates the blade shaft by transmitting power to the shaft through pulleys and belts so that the paring blade rotates. The engine capacity is 1.5 HP, the rotation speed is 1,400 rpm. The transmission system pulley is a drive pulley with a diameter (d1) = 4 inches and a driven pulley (d2) = 8 inches with a Type A Belt.  The  paring  knife  used  is  a  flat  triangular  knife  that  is  circularly  arranged  like  a  thread  with  50 pieces. on the blade pipe, where the diameter of the blade pipe is 100 mm and the blade height is 40mm.
Keywords: Coconut, Blade, Peeler, Shaft, Coir.

## Abstrak
Kelapa  Merupakan  hasil  bumi yang  besar  di Indonesia.  Proses  pengupasan  kelapa  terdiri  dari beberapa  tahapan,  yaitu  pengupasan  sabut  dan  batok  kelapa.  Proses-proses  ini  menggunakan  alat manual,  sehingga  memakan  waktu  yang  lama  dan  membutuhkan  tenaga  manusia.Untuk  mangatasi masalah tersebut maka penulis  merancang dan menganalisa mesin pengupas sabut kelapa yang mana mesin  ini  proses  pemisahannya  tidak  bercampur  dengan  sabut  kelapa  yang  telah  dikupas  dan  mesin yang  aman  digunakan  saat  bekerja.  Mesin  ini  menggunakan  sistem  otomatis  sehingga  tidak membutuhkan tenaga manusia yang extra. Mesin Pengupas Sabut Kelapa digerakkan oleh motor listrik. Motor Listrik yang memutar poros mata pisau dengan cara mentranmisikan daya ke poros melalui puli dan  sabuk  sehingga  mata  pisau  pengupas  berputar.  Kapasitas  mesin  yaitu,  daya  1,5  HP  kecepatan putaran 1.400 rpm. Puli sistem transmisi adalah puli penggerak dengan diameter (d 1 ) = 4 inchi dan puli yang  digerakkan  (d 2 )  =  8  inchi  dengan  Sabuk  Tipe  A.  Pisau  pengupas  yang  digunakan  adalah  pisau berbentuk segitiga pipih yang melingkar tersusun seperti ulir dengan mata pisau 50 buah diletakan pada pipa pisau, dimana diameter pipa mata pisau 100 mm dan tinggi mata pisau 40mm.
Kata Kunci: Kelapa, Mata Pisau, Pengupas, Poros, Sabut.

## 1. PENDAHULUAN
Kelapa  merupakan  salah  satu  hasil  bumi  yang  terbilang  besar  di  Indonesia.  Tanaman  kelapa merupakan tanaman serbaguna yang memiliki nilai ekonomi tinggi [1]. Setiap bagian dari buah kelapa dapat  dimanfaatkan  [2].  Terutama  daging  buah  kelapa  bisa  digunakan  sebagai  bahan  baku  minyak goreng. Hal ini menyebabkan kebutuhan kelapa terus meningkat, oleh karena itu produksi kelapa juga perlu ditingkatkan.
Selama ini pengusaha menengah kebawah atau pengusaha kecil mengeluhkan proses produksi pengupasan kelapa karena pengupasan buah kelapa ini masih menggunakan alat yang manual sehingga memakan waktu cukup lama dan memerlukan tenaga manusia yang cukup tinggi [3]. Proses pengupasan
buah  kelapa  terdiri  dari  beberapa  tahapan,  yaitu  proses  pengupasan  sabut  kelapa  dan  proses pengupasan batok kelapa. Dalam penelitian yang dilakukan pada petani kelapa di daerah Rowo Terate, Malang  Selatan  diketahui  proses  ini  masih  dikerjakan  dengan  menggunakan  linggis  atau  kayu  yang berujung runcing dengan posisi alat vertikal yang ditancapkan di tanah kurang lebih dengan ketinggian alat  80cm  dari  permukaan  tanah.  Oleh  karena  itu  penulis  ingin  merancang  dan  menganalisa  mesin pengupas  sabut  kelapa  yang  mana  proses  pemisahannya  tidak  bercampur  dengan  sabut  kelapa  yang dikupas,  mesin  yang  aman  digunakan  dan  dapat  mengurangi  kecelakaan  kerja  dan  mesin  yang menggunakan otomosi sehingga tidak membutuhkan tenaga manusia yang extra.
Mesin  pengupas  sabut  kelapa  yang  penulis  rancang  terdiri  dari  Hopper,  yang  membantu pengguna mesin untuk memasukan kelapa tanpa perlu memasukanya secara langsung, ada juga mesin yang  penulis  rancang  menggunakan  Mata  Pisau  Khusus  yang  membantu  kelapa  yang  telah  di  kupas keluar dari mesin sehingga pengguna mesin tidak perlu susah payah untuk mengambilnya, penulis juga merancang  Penutup  mata  pisau  yang  bisa  di  buka  tutup  agar  bisa  merawat  ketajaman  dan  juga mengurangi  terjadinya  kecelakan  kerja  saat  mesin  di  operasikan  dan  mesin  yang  penulis  rancang menggunakan speed reducer dengan motor penggerrak menggunakan daya 4.2 HP dengan kecepatan 1400 RPM.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode penelitian dilakukan dalam beberapa tahapan. Seperti dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Metode dan Tahapan Perancangan Mesin Pengupas Sabut Kelapa No. Metode Tahapan 1. Studi literatur 2. Menganalisa prinsip kerja mesin - Analisis prinsip kerja mesin pengupas sabut kelapa 3. 4. Perhitungan komponen mesin pengupas sabut kelapa
Kesimpulan
- Menentukan komponen-komponen mesin pengupas sabut kelapa - Menentukan gaya yang bekerja pada mesin - Mengetahui perhitungan daya motor - Membuat perhitungan belt dan puli - Menentukan besar pasak - Membuat perhitungan perancangan poros mata pisau - Membuat ukuran hopper

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Komposisi dari komponen buah kelapa adalah sabut 35%, daging 28%, air 25% dan tempurung 12%  [4].
Dengan demikian sabut kelapa merupakan komponen hasil dengan persentase terbesar. [5] serat sabut kelapa  dapat  dibedakan  berdasarkan  ukuran  dan  pemanfaatannya  yakni: Mat/Yarn  fibre merupakan serat  panjang  dan  halus  (cocok  untuk  pembuatan  tikar,  permadani  dan  tali). Bristle  fibre merupakan serat  kasar  (untuk  pembuatan  sapu  dan  bahan  kerajinan). Mattres merupakan  serat  pendek  (sebagai bahan  pengisi spring  bed dan  jok  mobil).  Ekspor  kelapa  dan  sabut  kelapa  Indonesia  sangat  prospektif untuk ditingkatkan [6].

## 3.1 Prinsip Kerja Mesin Pengupas Sabut Kelapa
prinsip  kerja  mesin  pengupas  sabut  Kelapa  ini  sesuai  dengan  tujuan  menghasilkan  produksi kelapa  yang  terkupas  bersih.  Mesin  pengupas  sabut  kelapa  dirancang  untuk  mengurangi  kontak disaat  mesin  sedang  beroperasi.  Komponen  yang  menggerakan  mesin  yaitu  Motor  listrik  yang
nantinya  akan  memutar  poros  mata  pisau  dengan  cara  mentransmisikan  daya  ke  poros  utama melalui  puli  dan  sabuk.  Untuk  menghasilkan  kapasitas  pengupasan  yang  direncanakan  maka diperlukan  mata  pisau  yang  spiral,  dinamis  dan  statis.  Mesin  pengupas  sabut  kelapa  ini menggunakan  dua  poros  utama  dimana  tiap  poros  utama  menggunakan  mata  pisau  yang berurutan  membentuk  sebuah  spiral  yang  berfungsi  untuk  meneruskan  kelapa  yang  terkupas hingga  jatuh  kebawah,  sedangkan  mata  pisau  statis  terdiri  dari  50  buah  dengan  2  poros  sebagai assnya. Bentuk mesin pengupas kelapa bisa dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Mesin Pengupas Sabut Kelapa [9][10]
3.2 Perhitungan Komponen Mesin Pengupas Sabut Kelapa
a. Gaya pengupasan sabut kelapa Diameter Kelapa = 16 cm =160 mm
Diameter mata pisau =10 cm = 100mm Massa kelapa = 2 kg Koefisien gesek kelapa = 0.35 Gaya-gaya yang bekerja pada mata pisau dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Gaya Yang Bekerja Pada Mata Pisau

## 1. Gaya Tarik
Hasil dari perhitungan gaya Tarik dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Pengujian Tarik Sabut Kelapa
Ft = 0,024 t = 24 kg g = 9,81 m/s = 24 x 9,81 = 235,4 N

## 2. Gaya total
Gaya yang terjadi pada pisau pengupas sabut kelapa jika beban mengenai ujung dari 10 lilitan mata pisau pada pengupas 1 F1 = 235,4 x 10 = 2354 N Gaya yang terjadi pada pisau pengupas 2 jika beban mengenai ujung dari 10 lilitan mata pisau
F2 = 235,4 x 10 = 2.354 N
F total   = F1 + F2
= 2.354 + 2.354  = 4.708 N

## Torsi yang bekerja pada pisau
T = Torsi F = Gaya r = Jari Jari poros mata pisau (0.90 m) T = F x r = 4708 N x 0.9 m = 4.237,2 Nm
b. Perhitungan daya motor
Q
= kapasitas m = massa n = kecepatan putaran mata pisau p = daya pd = daya rencana
𝑛 = 𝑄 𝑚 × 60
𝑛 = 6000 2  × 60 𝑛 = 50 Rpm P = 𝑇 × 𝑑× 𝑛 60 = 4.237,2 × 0.16 × 50 60 = 564,96 watt
Menghitung faktor koreksi Daya dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Faktor koreksi Daya [7]
𝑃𝑑 =  𝑝 × 𝑓𝑐 𝑃𝑑 = 564,96 watt x 1,5 = 847.44𝑤𝑎𝑡𝑡 1 𝐻𝑝 =  746 = 847.44 746 = 1.2 𝐻𝑝
Jadi daya motor yang digunakan untuk memutar mesin pengupas sabut kelapa adalah sebesar 1.5 HP dikarenakan 1.2 Hp tidak ada di jual pasaran.
Daya yang ditransmisikan Fc Daya rata-rata yang di perlukan 1,2 – 2,0 Daya maksimum yang di perlukan 0,8 – 1,2 Daya normal 1,0 – 1,5
c. Perhitungan belt dan puli
Data yang diketahui untuk perancangan puli dan sabuk adalah : n1   = putaran puli penggerak, direncanakan 1400 rpm d1  = diameter puli penggerak, direncanakan 4 inchi = 101,6 mm i = angka reduksi (i > 1), direncanakan 2
C = jarak antar sumbu poros, direncanakan 750 mm
1. Menentukan putaran dan diameter puli yang digerakkan
𝑛1 𝑛2 = 𝐷2 𝐷1 = i (1)
𝑛2 = 𝑛1 𝑖 (2)
2. Menentukan Kecepatan Tangensial Sabuk (V) V = π d1 n 1 60 x 1000 (3)
3. Menentukan Panjang Sabuk (L)
L = 𝜋( r1 + r2) + 2C +  ( (r1− r2) 2 C ) (4)
4. Menentukan Ukuran Penampang Sabuk Lebar : 12,5 mm Tebal : 9 mm Sudut α : 40 
Pemilihan sabuk dapat dilakukan dengan melihat Diagram pada  Gambar 4.
Gambar 4. Diagram pemilihan sabuk
[8]

## 5. Menentukan sudut kontak
θ = 180 O − 57  ( d2−d1 C ) (5)

## 6. Menentukan luas penampang sabuk
Luas  penampang  sabuk  dihitung  menggunakan  rumus  (6)  dengan  mencari  “X” menggunakan rumus (7) lalu mencari nilai “a” menggunakan rumus (8).
A              = a+b 2 x t (6)
tan 20  = x t (7)
a     = b – 2x (8) Gambar 4. Daya Rencana
7. Menentukan tegangan pada sabuk
Untuk  mencari  gaya  yang  dapat  dipindahkan  oleh  sabuk  dapat  menggunakan Persamaan  (9),  Untuk  mencari  gaya  tegang  maksimum  pada  sabuk  sama  dengan penjumlahan  dari  tegangan  sabuk  pada  sisi  yang  tegang  (T 1 )  dengan  tegangan sentrifuga l  sabuk,  seperti  Persamaan  (10),  Sedangkan  untuk  nilai  Tmax  dapat  juga dengan menggunakan Persamaan (11)
P = (T 1 – T 2 ) V (9) T max = T 1 + Tc (10) T max = A x σ (11)
Untuk nilai Tc (tegangan sabuk sentrifugal ) dapat dihitung dengan rumus (12), dengan mengetahui data-data di atas maka sesuai dengan Persamaan (13) maka nilai T1 dapat dihitung
Tc = m x v g m = A x L x ρ (12)
T max = T 1 + Tc (13)

## d. Pasak
Untuk menghitung pasak digunakan rumus (14), Menghitung panjang pasak dengan rumus (15) bahan pasak yang digunakan adalah ST 37, maka untuk τg adalah 37 kg/mm 2 .
F = 2 x Mp d (14)
l= F τg x b (15)
e. Perhitungan perancangan poros mata pisau Bisa dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5. Free Body Diagram Poros Mata Pisau
Cara  menghitung  perancangan  poros  mata  pisau  adalah  dengan  mengetahui  gaya-gaya  yang bekerja pada poros utama dengan menggunakan rumus (16) , (17), (18) F 1 = F. Puli
= ( T1 + T2 ) × g (16) F 2 = F. mata pisau (17) F 3 = F. Gear
(18)
setelah itu menentukan momen bengkok :
∑MA = 0      + -F1 × 30 + RA × 0 + F2 × 120 - RB × 2000 + F3 × 280 = 0
∑MB = 0       + F3 × 40 + RB × 0 + F2 × 120 +  RA × 240 - F1 × 2070   = 0
Bidang Momen :        + x = 0 ; M C = F 1 × 0 = 0
Momen  puntir  dengan  menggunakan  rumus  (19),  Momen  puntir  equivalen  (20),  Menentukan diameter poros dengan rumus (21)
Mp = P W = 𝑑𝑎𝑦𝑎 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑏𝑢𝑡 𝑘𝑒𝑙𝑎𝑝𝑎 𝑘𝑒𝑐𝑒𝑝𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑠𝑢𝑑𝑢𝑡 (19)
M peq = √(Km x Mb) 2 +   (Kt x Mp) 2 (20)
d = √ 16  x Mpeq τmaks x π 3 (21)

## e. Hopper
Hopper adalah tempat awal masuknya kelapa yang akan diproses , hopper di desain berbentuk piramida  yang  terpacung  agar  mudah  mengalirkan  kelapa,  perencanaan hopper bisa  dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Dimensi Hopper
Karena bentuk hopper memiliki lekuk berbeda, maka untuk mencari volume ( 𝒱 ) hopper akan dibagi menjadi 3 bagian dengan rumus volume tiap bagian (22),(23),(24) dan didapat rumus hopper keseluruhan dengan rumus (25) V 1 = P × l × h (23)
V 2 = 1 3 h(A 1 + A 2 √A 1 × A 2 ) (24)
V 3 = P × l × h (25)
V k = V 1 + V 2 + V 3 (26)

## 4.   SIMPULAN
Perancangan  pengembangan  mesin  pengupas  sabut  ini  telah  sesuai  dengan  standar  yaitu melakukan  pemilihan  material  dan  komponen  mesin  pengupas  sabut  kelapa  yang  sesuai  dengan keinginan  industri  dan  masyarakat  petani  kelapa  yang  ada  di  Indonesia.  Adapun  keinginan  tersebut adalah sparepart mudah  didapat  dipasaran  dan  harga  relatif  terjangkau.  Hasil  pengembangan  mesin pengupas  kelapa  yang  didapat,  pisau  pengupas  yang  digunakan  pada  mesin  adalah  pisau  berbentuk kerucut  yang  melingkar  tersusun  seperti  ulir  atau  silindris  dengan  jumlah  mata  pisau  50  buah  yang diletakan  pada  pipa  pisau.  Dimana  diameter  mata  pisau  10  mm  dan  tinggi  200mm,  pisau  penghantar yang digunakan adalah pisau berbentuk pipih dengan jumlah mata pisau 50 buah yang diletakan pada
pipa  pisau.  Dimana  tinggi  mata  pisau  40  mm,  motor  yang  digunakan  motor  listrik  daya  1,5  HP  dan putaran 1400 rpm, sproket yang digunakan 16 dan 33 untuk sproket pisau pengupas, 16 dan 42 untuk pisau penghantar.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Putera, P., Intan, A., Mustaqim, F., & Ramadhan, P. (2019). Rancang Bangun Mesin Pengupas Sabut Kelapa. Agroteknika , 2 (1), 31-40.
[2].  Santosa,  Hadi,  Yuliati  Yuliati,  and  Ig  Jaka  Mulyana.  "Alat  Pengupas  Sabut  Kelapa Asimetrik." Prosiding SENIATI (2019): 264-269.
[3].  Ramadan,  Moh. Perancangan  konstruksi  Mesin  Pengupas  Batok  Kelapa .  Diss.  Institut  Teknologi Nasional Malang, 2018.
[4].   Grinwood B E 1960 coconut palm products: Their processing in developing countries (Rome:FAO)
[5].   Banzon, Julian A., and Jose R. Velasco. " Coconut: production and utilization ." (1982).
[6].  Pakasi, Caroline Betsy Diana. "PENGEMBANGAN KELAPA SEBAGAI KOMODITI UNGGULAN DAERAH SULAWESI  UTARA  DENGAN  PENDEKATAN  KLASTER  INDUSTRI COCONUT  DEVELOPMENT  AS  AN ADVANTAGE  COMMODITY  AT  NORTH  SULAWESI  PROVINCIAL  WITH  INDUSTRY  CLUSTER APPROACH." Seminar Nasional: Menggagas Kebangkitan . 2013.
[7].  faktor-faktor Koreksi Daya yang Akan Ditransmisikan Faktor-faktor Koreksi (Sularso,04:7)
[8].  https://www.academia.edu/25479904/_SABUK_DAN_RANTAI
[9]. Leo  M.  T,  Febri  P,  Muhammad  I,”  Rancang  Bangun  Mesin  Pengupas  Sabut  Kelapa  Menggunakan Variasi Roller Blade,” Jurnal Teknologi Rekayasa Teknik Mesin (JTRAIN), Prima & Ivanto, Vol. 3, No. 1, 2022: 104-108.
[10]. Febri Prima*, Bryan Anthony Japri, Eddy Kurniawan, Gita Suryani Lubis, Muhammad Ivanto, Wivina Diah  Ivontianti,  Eva  Pramuni  Oktaviani,”  PERANCANGAN  ALAT  PENGUPAS  SABUT  KELAPA MENGGUNAKAN  METODE  VDI  2221”,  Journal  of  Industrial  &  Quality  Engineering  (Inaque)  Vol.  9 No.2 Agustus 2021 : 133-144.