Analisa Pembebanan pada Bilah Pengaduk dan Poros Utama pada Mesin Pencampur Pupuk Majemuk dengan Software SOLIDWORKS
Suherman 1* , Ilmi 2 , Didy Suharlan 3 , Muchsin Harahap 4 , Ali Sai’in 5
1 Prodi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara, Medan Indonesia, Jl. Kapten Muchtar Basri No.3, Glugur Darat II, Kec. Medan Tim., Kota Medan, Sumatera Utara 20238
2 Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara, Medan Indonesia, Jl. Dr. T. Mansyur No. 9, Kel. Padang Bulan, Medan-Indonesia 20155
3 Prodi Teknik Mesin Politeknik Tanjungbalai, Medan Indonesia, Jl. Sei Raja, Kec. Sei Tualang Raso, Kota Tanjung Balai, Sumatera Utara 21331
4 Program Studi Pendidikan Teknik  Elektro, Universitas Negeri Medan, Jalan Willem Iskandar Pasar V Medan Estate, Medan-Indonesia 5 Prodi D3 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Semarang, Jl. Prof. Sudarto, Tembalang, Kec. Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275
*E-mail: suherman@umsu.ac.id
Diajukan: 17-11-2023; Diterima: 23-04-2024; Dipublikasi: 29-04-2024

## Abstrak
Mesin pencampur ( mixer ) pupuk majemuk adalah jenis mesin yang digunakan untuk memproduksi pupuk majemuk. Pupuk  ini  terdiri  dari  campuran  pupuk  humus,  kotoran  hewan,  dan  tanah  humus.  Mesin  ini  sangat  penting  dalam penggunaannya  sebagai  pencampur  bahan  pupuk  yang  berbeda  jenis,  sehingga  menghasilkan  campuran  yang homogen.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  mendisain  mesin  pencampur  pupuk  yang  dapat  digunakan  oleh  Indusri kecil dan menengah maupun kelompok tani. Perancangan ini, mempertimbangkan faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan  pada  komponen  utama,  seperti  poros  penggerak,  bilah  pencampur,  sistem  transmisi  sabuk,  rangka  mesin, dan lain-lain. Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap, yaitu tahap simulasi pembebanan pada poros penggerak dan bilah pengaduk untuk mengetahui faktor keamanan. Tahap kedua adalah perhitungan-perhitungan dalam disain pada komponen utama  mesin. Pada tahap akhir, dilakukan proses pembuatan  mesin dan uji coba. Perancangan  mesin  ini dilakukan simulasi menggunakan software SOLIDWORKS 20. Hasil simulasi dengan SOLIDWORK menunjukkan nilai FOS ( Factor of Safety ) minimal 2,98 pada bilah pengaduk dan poros utama telah memenuhi factor keamanan. Hasil uji coba mesin pencampur pupuk ini memiliki kapasitas 950 kg/jam
Kata kunci: Kompos; kotoran hewan; mesin pencampur; pupuk majemuk; SOLIDWORKS

## Abstract
A  compound  fertilizer  mixing  machine  (mixer)  is  a  type  of  machine  used  to  produce  compound  fertilizer.  This fertilizer consists of humus fertilizer, animal manure, and humus soil. This machine is essential in its  use as a mixer of different fertilizer ingredients to produce a homogeneous mixture. This research aims to design a fertilizer mixing machine  that  small  and  medium  industries  and  farmer  groups  can  use.  In  this  design,  consider  the  factors  that influence  the  strength  of  the  main  components,  such  as  the  drive  shaft,  mixing  blade,  belt  transmission  system, machine  frame,  etc.  This  research  was  carried  out  in  three  stages,  namely  the  load  simulation  stage  on  the  drive shaft  and  stirrer  blade,  to  determine  the  safety  factor.  The  second  stage  is  calculations  in  the  design  of  the  main components  of  the  machine.  In  the  final  stage,  the  process  of  making  the  machine  and  testing  is  carried  out.  The design of this machine was simulated using SOLIDWORKS 20 software. The simulation results using SOLIDWORKS showed a minimum FOS (Factor of Safety) value of 2.98 on the stirrer blade and that the main shaft met the safety factor. The test results of this fertilizer mixing machine have a capacity of 950 kg/hour.

## Keywords: Compost; animal waste; mixing machine; compound fertilizer; SOLIDWORKS

## 1. Pendahuluan
Saat  ini,  seluruh  dunia  termasuk  Pemerintah  Indonesia  selalu  mengkampanyekan  pertanian  ramah  lingkungan  dan berkelanjutan.  Namun,  hingga  kini  masih  terkendala,  terutama  terkait  penyediaan  material  organik  yang  baik,  seperti pupuk  dan  pestisida,  baik  dalam  jumlah  maupun  kesinambungan.  Permasalahannya  bukan  pada  ketersediaan  bahan baku  organik  dimaksud,  tetapi  lebih  pada  proses  pengolahan  yang  lama  dan  kurang  efisien.  Selain  itu, landscap dan pertanian  juga  memberikan  limbah  yang  cukup  besar,  berupa  sisa  biomassa  yang  tidak  termanfaatkan.  Penangangan
yang paling umum saat ini dilakukan petani adalah dengan membakar biomassa tersebut. Sejatinya membakar biomassa justru  memberikan  dampak  negative  terhadap  lingkungan  seperti  pemanasan  global  [1].  Sampah  dan  limbah  organik, sangat  potensial  untuk  diubah  menjadi  pupuk  organik  (Gambar  1),  dengan  menggunakan  teknologi  yang  tepat  dan ramah lingkungan [2].
Pupuk  majemuk  adalah  jenis  pupuk  yang  mengandung  beberapa  unsur  hara  yang  diperlukan  oleh  tanaman  dalam satu kemasan. Pupuk ini dirancang untuk memberikan nutrisi yang lengkap dan seimbang kepada tanaman. Unsur hara utama  dalam  pupuk  majemuk  meliputi  nitrogen  (N),  fosfor  (P),  dan  kalium  (K),  tetapi  juga  dapat  mencakup  unsur mikro seperti magnesium (Mg), kalsium (Ca), dan sulfur (S), tergantung pada kebutuhan tanaman. Penggunaan pupuk majemuk memiliki beberapa keunggulan, termasuk kemudahan dalam aplikasi dan pengukuran dosis yang tepat. Jenis- jenis pupuk majemuk dapat bervariasi sesuai dengan jenis tanaman dan kondisi tanah. Lebih lanjut penggunaan pupuk majemuk lebih efisien dibanding dengan pupuk tunggal [3].
Gambar 1. a) Daun kering dan b) Kotoran hewan sebagai sumber pupuk
Penggunaan pupuk majemuk juga bisa dikombinasikan dengan pupuk kandang, dimana menunjukkan pertumbuhan yang  baik pada tanaman cabai  [4]. Selain  itu pupuk  majemuk  juga  bisa dikombinasikan dengan pupuk tunggal dalam pemupukan  tanaman  terung  [5].  Kombinasi  pupuk  anorganik,  organik  dan  pupuk  hayati  telah  meningkatkan  produksi tanaman  pangan  [6].  Penggunaan  pupuk  majemuk  bertujuan  mengurangi  penggunaan  pupuk  kimia  yang  berdampak buruk terhadap kesuburan tanah dan kerusakan lingkungan [7].
Dalam  rapat  terbatas,  Presiden  mengintruksikan  untuk  mengurangi  ketergantungan  penggunaan  pupuk  kimia  dan meningkatkan  penggunaan  pupuk  organik.  Lebih  lanjut  presiden  meminta  untuk  menghidupkan  kembali  produsen pupuk organik skala mikro dan kecil. Lebih lanjut presiden meminta agar memberikan pelatihan-pelatihan kepada para petani dan komunitas serta membangun pola pikir mengenai pupuk organik [8].
A
B
Gambar 2. Proses pengomposan daun dan pembuatan pupuk majemuk [9]
Hal  ini  diatas  dapat  diatasi  dengan  penggunaan  pupuk  organic  dan  mengurangi  penggunaan  pupuk  kimia  yang diproduksi oleh Kelompok Tani atau Industri Kecil Menengah (IKM) yang berasal dari daun sisa landscape dan kotoran hewan.  Akan  tetapi  ada  beberapa  kendala  yang  dihadapi  yang  menghambat  dalam  produksi  pupuk  majemuk  yaitu pengetahuan  cara  pembuatan  dan  penerapan  teknologi  tepat  guna.  Secara  singkat  proses  pembuatan  pupuk  majemuk dimulai dari proses pengomposan hingga pencampuran  beberapa  jenis pupuk dengan  menggunakan  mesin pencampur sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.
Saat ini  mesin pengaduk kompos telah  banyak dirancang oleh  banyak peneliti  lain (Tabel 1), akan tetapi sebagian besar  berfungsi  sebagai  pengaduk  kompos  yang  memiliki  kapasitas  yang  kecil.  Oleh  karena  itu  perlu  diteliti  Mesin pencampur pupuk majemuk yang berfungsi khusus sebagai pencampur berbagai jenis bahan (humus, tanah dan kotoran hewan-KOHE)  dan  mesin  sejenis  belum  diteliti  oleh  peneliti  lain.  Lebih  lanjut,  tujuan  perancangan  ini  adalah memberikan  informasi  kepada  kelompok  petani  dan  IKM  dalam  pembuatan  mesin  pencampur  pupuk  majemuk.  Pada Tabel 1 disajikan spesifikasi mesin, jenis bahan  yang diaduk dan sistem transimisi yang telah dirancang oleh beberapa perancang.

## Tabel 1. Tinjauan mesin pengaduk kompos
Spesifikasi mesin Kapasitas Jenis bahan Perancang Penggerak mesin bensin, transmisi sabuk v, sumbu horizontal 40 kg/ 3 menit Kompos Ardiansyah [10] Penggerak mesin bensin, transmisi sabuk v, sumbu horizontal 50 kg/ jam Serbuk kayu, tanah dan sekam Edwin dkk [11] Penggerak mesin diesel, transmisi sabuk v, sumbu horizontal 0,2 -0,3 m 3 /jam Kotoran sapi Darmanto [12] Penggerak motor listrik, transmisi sabuk v, sumbu horizontal 0,4 -0,5 m 3 /menit Kotoran sapi Senen dkk [13] Penggerak motor listrik ¼ HP, transmisi sabuk v, sumbu horizontal 5 kg Kotoran hewan, tanah dan sekam padi Pratama [14] Penggerak mesin bensin 6 PK, transmisi sabuk v, sumbu horizontal 500 kg/jam Kotoran sapi Suhartoyo [15]
Pada  penelitian  ini  dilakukan  perancangan  dan  pembuatan  mesin  pembuat  pupuk  majemuk  dari  campuran  dari berbagai jenis bahan dari humus daun, tanah dan kotoran hewan. Perancangan meliputi disain dan simulasi pembebaban menggunakan software SOLIDWORK. Perhitungan - perhitungan beban yang dikenai pada komponen utama dilakukan untuk  memperhitungkan  batas  keamanan  setiap  komponen  utama  pada  mesin.  Mesin  pencampur  pupuk  kompos  yang telah selesai dibuat dan selanjutnya diujicoba untuk mengetahui keandalan dan kapasitas produksi.

## 2. Material dan metodologi

## 2.1 Desain Mesin
Perancangan  mesin  pembuat  pupuk  majemuk  menggunakan software SOLIDWORKS  20,  dimana  beberapa komponen  utama  seperti  rangka,  wadah mixer ,  sistem  transmisi  sabuk  V,  pisau  pengaduk,  bantalan, hopper didesain sedemikian  rupa.  Selain  itu  pada  tahap  perancangan  juga  dilakukan  simulasi  pembebanan  pada  pisau  pengaduk  dan poros  penggerak  agar  diketahui  faktor  keamanannya.  Adapun  hasil  desain  mesin  pencampur  pupuk  majemuk sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Dimensi komponen utama mesin pengaduk pupuk

## 2.2 Perhitungan Komponen Utama Mesin
Mesin pembuat pupuk majemuk berfungsi sebagai pencampur pupuk humus, tanah dan kotoran hewan. Rangka dan tangki pada mesin ini harus mampu menahan massa dari bahan yang akan dicampur. Selain itu, agar semua bahan dapat dicampur  dengan  baik,  poros  dan  pisau  pengaduk  harus  mampu  menahan  beban-beban  yang  dikenainya.  Dalam perancangan  ini ada beberapa komponen utama  yang akan diperhitungkan seperti daya  mesin, diameter poros, ukuran bantalan,  ukuran  sabuk,  diameter  puli  penggerak  dan  digerakkan  dan  lain-lain.  Perhitungan  daya  rencana  (P d )  dapat digunakan persamaan (1) [21].
𝑃 𝑑 = 𝑓 𝑐 . 𝑃 (𝑘𝑊) (1)
dimana  daya penggerak  mesin ( 𝑃 ) dan 𝑓 𝑐 merupakan faktor koreksi. Untuk menghitung  momen puntir ( 𝑇 )  pada  poros dihitung dengan Persamaan (2).
𝑇 = 9.74  × 10 5 × 𝑃 𝑑 𝑛 1 (𝑘𝑔. 𝑚𝑚) (2)
Tegangan  geser  yang  diizinkan  ( 𝜏 𝛼 )  dapat  dihitung  dengan  berdasarkan  bahan  yang  telah  dipilih,  oleh  karena  itu tegangan geser bahan dihitung dengan Persamaan (3)
𝜏 𝑎 = 𝜏 𝐵 𝑠𝑓 1 × 𝑠𝑓 2 (3)
Kekuatan  tarik  bahan  poros  ( 𝜏 𝐵 )  dipilih  dengan  bahan  poros  S45C-D,  dimana 𝑠𝑓 1 merupakan  faktor  keamanan  pada poros  untuk  bahan  S-C  dan  faktor  kekerasan  pada  poros  dilambangkan  dengan  simbol 𝑠𝑓 2 .  Sularso  dan  Suga  [21] menyebutkan,  Diameter  poros  ( 𝑑 𝑠 )  dihitung  dengan  mempertimbangkan  beberapa  faktor  seperti  momen  puntir  ( 𝑇 ), faktor koreksi dengan momen putir ( 𝑘 𝑡 ) serta faktor koreksi dengan beban lentur ( 𝐶 𝑏 ). Dengan demikian, diameter ( 𝑑 𝑠 ) poros dapat diperhitungkan dengan Persamaan (4).
𝑑 𝑠 = [ 5.1 𝜏 𝑎 . 𝑘 𝑡 . 𝐶 𝑏 . 𝑇] 1/3 (4)
Selanjutnya, tegangan geser pada poros dihitung dengan persamaan (5).
𝜏 = 5.1 × 𝑇 (𝑑 𝑠 ) 3 (5)
Dalam desain poros, faktor keamanan menjadi sangat penting, di mana tegangan geser harus memenuhi kondisi 𝜏 ≤ 𝜏 𝛼 . Oleh  karena  itu,  pada  mesin  pembuat  pupuk  majemuk,  kecepatan  putaran  mesin  tidak  boleh  terlalu  tinggi.  Untuk mengatasi  hal  ini, reducer ditambahkan  untuk  mengurangi  kecepatan  putaran  poros  mesin,  sehingga  kecepatan  poros penggerak  pisau  pencampur  menjadi  lebih  rendah.  Selain  itu,  putaran  poros  penggerak  juga  disesuaikan  dengan perbandingan diameter puli. Kecepatan putaran puli penggerak dan yang digerakkan dihitung menggunakan Persamaan (6).
𝑛 2 = 𝑛 1 . 𝑑 1 𝑑 2 (6)
dimana  putaran  poros  puli  yang  digerakkan  ( 𝑛 2 )  dan  putaran  puli  yang  penggerak  ( 𝑛 1 ),  dan  diameter  puli  penggerak ( 𝑑 1 ). Selanjutnya diameter puli yang digerakkan ( 𝑑 2 ). Putaran pada poros penggerak mesin di transmisi  melalui sabuk (belt) jenis V belt . Untuk menghitung kecepatan linear sabuk ( 𝑣 ) digunakan Persamaan (7).
𝑣 = 𝜋. 𝑑 𝑝 . 𝑛 60  × 1000 (7)
Putaran  pada  mesin  penggerak  ( 𝑛 )  dan  diameter  puli  yang  digerakkan  ( 𝑑 𝑝 ).  Panjang  keliling  sabuk  ( 𝐿 )  dihitung  agar sesuai  dan  disarankan  tidak  boleh  terlalu  longgar,  karena  massa  pupuk  cukup  besar  sehingga  bisa  terjadi slip pada sabuk.  Untuk  menghitung  panjang  keliling  sabuk  dengan  mempertimbangkan  jarak  antar  poros  dan  diameter  puli sebagaimana Persamaan (8).
𝐿 = 2(𝑐) 𝜋 2 (𝑑 𝑝 + 𝐷 𝑝 ) + 1 4. 𝑐 (𝐷 𝑝 − 𝑑 𝑝 ) 2 (8)
Diameter  puli  yang  penggerak  ( 𝐷 𝑝 )  dan  jarak  antar  kedua  poros  ( 𝑐 ),  lebih  lanjut,  jarak  antar  poros  ( 𝑐 )  dapat diperhitungkan dengan Persamaan (9).
𝑐 = 𝑏 + √𝑏 2 − 8(𝐷 𝑝 − 𝑑 𝑝 ) 8 (9)
Sudut kontak pada sabuk didapatkan dengan menggunakan Persamaan (10).
∅ = 180 0 − 57(𝐷 𝑝 − 𝑑 𝑝 ) 𝑐 (10)
Dengan  mempertimbangkan  beban-beban  yang diterapkan, kritikalitas umur dan keandalan  bantalan  menjadi esensial, terutama  pada  komponen  seperti  bantalan  ( bearing ).  Dalam  konteks  mesin  pencampur  pupuk,  bantalan  ( bearing ) berperan sebagai penopang utama untuk menanggung bobot pupuk, poros, dan pisau pengaduk. Berbagai  jenis  beban, seperti beban ekivalen dinamis dan beban radial, menjadi aspek yang perlu dipertimbangkan secara serius. Nilai beban radial pada mesin pencampur pupuk dapat dihitung sesuai Persamaan (11) [21].
𝐹 𝑟 = 102. 𝑃 𝑉 (11)
Dimana  beban  ( 𝑃 )  dalam  kg  dan 𝑃 𝑟 merupakan  besarnya  beban  ekivalen  dinamis  pada  bantalan  dengan memperhitungkan  besar  beban  radial  ( 𝐹 𝑟 )  dan factor beban  radial  ( 𝑦 )  sedangkan  beban  aksial  ( 𝐹 𝑎 )  yang  mengenai bantalan.
𝑃 𝑟 = 𝑥. 𝑣. 𝐹 𝑟 + 𝑦. 𝐹 𝑎 (12)
Faktor kecepatan harus dihitung sebelum menghitung umur bantalan. Faktor kecepatan dihitung dengan menggunakan Persamaan (13).
𝑓 𝑛 = (33.3/𝑛) 1/3 (13)
Untuk menghitung volume bak pencampur dapat menggunakan Persamaan (14).
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑡𝑎𝑏𝑢𝑛𝑔 = 𝜋. 𝑟 2 . 𝐿 (14)
Dengan 𝑟 adalah jari-jari bak dan 𝐿 adalah panjang tabung dan volume balok dapat dihitung dengan Persamaan (15).
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑏𝑎𝑙𝑜𝑘 = 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔  × 𝑙𝑒𝑏𝑎𝑟  × 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖
(15)

## 3. Hasil dan pembahasan
3.1 Hasil Perancangan Mesin
Mesin pencampur (mixer) pupuk majemuk dan bagian utama  mesin  seperti ditunjukkan pada  Gambar 3. Mesin  ini terdiri dari beberapa komponen utama seperti rangka (bagian 1), pillow block bearing (bagian 2), wadah mixer (bagian 3), bearing  fleng (bagian  4), hopper (bagian  5),  rangka hopper (bagian  6), gear  box  reducer (bagian  7),  motor  bakar (bagian  8), set  pully V  (bagian  9),  v belt (bagian  10),  poros  pengaduk  (bagian  11),  baut  M10  (bagian  12),  baut  M12 (bagian 13).
Gambar 3. Dimensi komponen utama mesin pencampur pupuk majemuk

## 3.2 Cara kerja mesin dan Komponen Utama
Mesin ini dilengkapi dengan penggerak  mesin bensin dengan daya maksimum 6 HP untuk mengerakkan puli kecil. Daya dan putaran dari mesin diteruskan melalui sabuk V ke puli besar berukuran 5 inchi untuk mengurangi putarannya (gambar 4). Puli besar ini dihubungkan ke gear box reducer yang memiliki perbandingan putaran (60:1).
Gambar 4. Hasil perancangan mesin pencampur pupuk majemuk
Putaran  dari  mesin  direduksi  sehingga  pada  putaran  poros  penggerak  berkurang  secara  signifikan.  Poros  ini dihubungkan  dengan  pisau  pengaduk  berbentuk  plat  berbentuk  lingkaran  sejumlah  2  buah  dan  berbentuk  pelat  yang berfungsi  sebagai  pengaduk  kompos,  kotoran  hewan  dan  tanah  humus  agar  tercampur  secara  sempurna.  Pemasukan pupuk dilakukan dengan memiringkan wadah mixer , setelah pupuk dimasukkan selanjutnya wadah mixer dikembalikan ke  posisi  semula.  Setelah  pupuk  sudah  tercampur  secara  sempurna,  selanjutnya  pupuk  kembali  dijatuhkan  melalui hopper output dan pupuk siap untuk dikemas.

## 3.3 Simulasi
Pada Gambar 5, meshing merupakan proses membagi model atau benda menjadi beberapa elemen yang dibatasi oleh suatu boundary . Tipe mesh yang digunakan adalah solid  mesh . Simulasi stress  analysis dilakukan untuk mendapatkan hasil pembebanan statik berupa von mises stress dan Factor of Safety (FOS) dan displacement , hal ini dilakukan untuk mengetahui keberhasilan dari perancangan yang telah dibuat.
No Komponen Keterangan Jumlah 1 Unit Rangka UMP 50 mm x 50 mm x 5 mm 1 2 Pillow Block Bearing 32 mm 2 3 Wadah Mixser BCR 5 mm 1 5 Hopper Output Plate BCR 2 mm 1 6 Rangka Hopper Siku 25 mm x 25 mm  x 3 mm 1 7 Gearbox Reducer WPS 60 1 8 Motor Bakar BBM Gasoline Engine GX 6 HP 1 10 V- Belt V- Belt Karet Pully 1 11 Poros Pengaduk Poros 32 SS 1 12 B18.2.3.2M - Formed Hex Screw , M10 x 1,5 x 20 - 20 WN 12
13 B18.2.3.6M - Heavy Hex Bolt , M12 x 1,75 x 55 - 30 N 7 Bearing , Flange MNT, 1-1/2* SHFT, STL 2 5967K88 4 9 Set Pully Penggerak dan Penerus 3 Inch 1

## Gambar 6. Von mises stress
Gambar  6  menunjukkan  poros  pengaduk  diberi  beban  dengan  3060  N  karena  kapasitas  bak  pengaduk  mesin pengaduk  kompos  sebesar  312  kgf.  Menunjukkan  Hasil  ketika  poros  pengaduk  diberi  beban  3060  N  maka  poros tersebut masih dalam keadaan aman ketika disimulasikan dengan software SOLIDWORKS. Desain poros pengaduk ini memiliki tegangan terbesar senilai 208.230 MPa terjadi pada  sambungan antara poros penggerak dengan  batang daun pengaduk di bagian tengah, sedangkan terkecil senilai 20.800 MPa terjadi pada batang poros penggerak penerus.

## Gambar 7. Hasil FOS
Gambar  7  memperlihatkan  disain  poros  pengaduk  menunjukkan  nilai  FOS  minimal  dan  maksimal.  Nilai  terkecil adalah 2.980 yang artinya disain poros pengaduk aman dengan diberi beban statis sebesar 3060 N (312 kgf). Nilai FOS
terkecil  ada  pada  area  merah,  yaitu  pada  batang  daun  pengaduk  dan  hampir  diseluruh  batang  penghubung  poros pengaduk. Sedangkan nilai FOS terbesar berada pada batang tempat poros pully penerus putaran dari motor penggerak, sebesar  5.91.  Faktor  Keamanan  ( Factor  of  Safety /FOS/SF)  adalah  patokan  utama  yang  digunakan  dalam  menentukan kualitas produk. Nilai FOS  minimal kurang dari 1, maka produk kualitas jelek, tidak aman, cendrung membahayakan, sebaliknya jika nilai FOS lebih dari 1 maka produk tersebut berkualitas baik aman dan layak digunakan.
Gambar 8. Perubahan bentuk ( Displacement )
Gambar 8 memperlihatkan benda poros pengaduk mengalami lengkungan ini terjadi apabila beban 3060 N diberikan secara tiba-tiba, sehingga jika diaduk perlahan-lahan maka poros pengaduk tetap tidak akan melengkung. Displacement adalah  perubahan  bentuk  pada  benda  yang  dikenai  gaya.  Bagian  yang  paling  melengkung  dari  benda  poros  pengaduk adalah  daerah  berwarna  paling  merah  sebesar  2,72  mm  pada  daun  pengaduk,  dan  bagian  paling  lurus  adalah  bagian berwarna biru pada batang poros pengaduk.

## 3.4 Mesin pengaduk
Mesin pencampur pupuk majemuk berfungsi  sebagai  mesin pencampur berbagai  jenis pupuk dengan perbandingan 30%  humus  daun,  30%  kotoran  dan  hewan  dan  40%  tanah  humus  (Gambar  9).  Proses  ini  pencampuran  dilakukan beberapa  waktu  hingga  seluruh  campuran  tercampur  secara  sempurna.  Setelah  seluruh  bahan  tercampur  secara homogen, tahap selanjutnya pupuk sudah bisa dikemas.  Uji coba dilakukan 3-5 kali perulangan setelah mesin ini telah selesai dibuat untuk memperoleh data kapasitas mesin.

## 3.5 Kapasitas Mesin Pencampur
Karena  bentuk  bak  pencampur  terdiri  dari  2  bagian  1  bagian  berbentuk  setengah  silinder  dan  1  bagian  berbentuk balok  (Tabel  2).  Maka  setelah  dihitung  volume  total  bak  penampung  adalah  0,274  m 3 jika  terisi  penuh.  Total  massa yang bisa dicampur dengan mempertimbangkan massa jenis ketiga bahan yang akan dicampur. Massa jenis humus daun adalah  640  kg/m 3 ,  massa  jenis  tanah  humus  1.370  kg/m 3 dan  massa  jenis  kotoran  hewan  1.350  kg/  m 3 .  Dari  hasil perhitungan  dan  uji  coba  diperoleh  data  kapasitas  mesin  ini  adalah  sebesar  157  kg/proses.  Untuk  mendapatkan campuran  homogen  dibutuhkan  waktu  10  menit  sehingga  diperoleh  kapasitas  mesin  adalah  950  kg/jam.  Hasil  ini tergantung  kadar  air  dari  masing-masing  bahan  (humus  daun,  tanah  dan  KOHE).  Hasil  penelitian  ini  jauh  tinggi sebagaimana  yang  dilaporkan  Ardiansyah  dkk  [10]  dan  Edwin  dkk  [11]  yaitu  kapasitas  mesinnya  masing-masing sebesar 40 kg/jam dan 50 kg/jam. Adapun komponen utama dan spesifikasi mesin ditabulasi pada Tabel 3.

## Tabel 3 . Hasil perancangan komponen utama mesin
Nama Komponen Spesifikasi Daya motor bensin P: 6 HP, n 1 : 1430 rpm Poros utama
bahan S45 C-D; σB: 60 kg/mm 2 ; d s :32 mm;  n 2 : 106 rpm; τa: 8,24 kg/mm 2
Gear box / reducer Rasio putaran 40:1 Sabuk Tipe v belt ; A1; L: 754 mm; θ: 175 o ; v sabuk 0,011 m/s
Diameter pulley
D p : 127 mm dan dk: 76 mm Jarak antar poros 613 mm Bantalan Jenis bantalan gelinding, di: 15 mm; D: 32mm; kg, JIS 6002; Volume tabung pencampur 0,249649 m 3 Kapasitas 950 kg/ jam
Pada  rancangan  mesin  menggunakan  sistem  transmisi  sabuk  tipe  V  dimana  sebagian  besar  mesin  sejenis menggunakan  sistem  transmisi  sejenis  sebagaimana  rancangan  beberapa  peneliti  [10-12,  14].  Sistem  transmisi  sabuk memiliki  kelemahan  seperti  hanya  cocok  untuk  beban  ringan  [16],  sehingga  ketika  mesin  harus  bekerja  pada  beban besar mengakibatkan terjadinya slip pada sabuk. Tabel 3 menunjukkan diameter poros utama hasil perancangan sebesar 32  mm  dimana  hasil  ini  mirip  dengan  hasil  rancangan  Faujiah  dan  Mardiyansyah  [17]  yaitu  sebesar  32  mm  dimana poros utama untuk pengaduk pada mesin pansit labu.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  perancangan  mesin  pencampur  pupuk  majemuk,  dapat  disimpulkan  bahwa  simulasi  menggunakan SOLIDWORKS  menunjukkan  nilai  FOS  minimal  sebesar  2.9  pada  bilah  pengaduk  dan  poros  utama.  Hal  ini menunjukkan bahwa desain tersebut memiliki keamanan yang memadai. Namun, ditemukan bahwa massa pupuk yang terlalu  besar  dapat  meningkatkan  risiko  kerusakan  pada  bagian  pelat  pengaduk,  terutama  pada  pelat  pengaduk lingkaran.  Mesin  pencampur  pupuk  majemuk  ini  memiliki  kapasitas  produksi  sebesar  950  kg/jam  dengan  volume tabung sebesar 0.249649 m 3 . Dengan demikian, mesin ini dirancang untuk dapat menghasilkan pupuk majemuk dalam jumlah yang cukup besar dalam satu waktu operasional.
Meskipun  mesin  pencampur  pupuk  majemuk  memiliki  kapasitas  produksi  yang  cukup  besar,  namun  terdapat beberapa kekurangan  yang perlu diperhatikan. Salah  satunya adalah kerentanan terhadap kerusakan pada bagian pelat
pengaduk,  terutama  saat  menerima  beban  dari  massa  pupuk  yang  berlebihan.  Lebih  lanjut  ketika  menerapkan  beban penuh, sabuk akan mengalami slip sehingga akan mengganggu  kinerja mesin. Dengan memperhatikan batasan-batasan ini, perlu dilakukan pemeliharaan yang rutin dan penyesuaian desain agar mesin dapat beroperasi secara optimal.
Mesin pencampur pupuk majemuk memiliki kapasitas besar, namun rentan terhadap kerusakan pada pelat pengaduk saat menerima beban berlebihan. Penggunaan sistem transmisi rantai disarankan untuk menghindari terjadinya slip pada sistem  transmisi  sabuk  saat  beban  maksimum  diterapkan.  Dengan  memperbaiki  kekurangan  yang  ada  dan mengoptimalkan  kinerjanya  melalui  riset-riset  masa  depan,  mesin  pencampur  pupuk  majemuk  dapat  menjadi  lebih efektif  dan  efisien  untuk  meningkatkan  produksi  pupuk  majemuk  sehingga  bisa  memenuhi  kebutuhan  industri pertanian.

## Ucapan Terimakasih
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  Universitas  Muhammadiyah  Sumatera  Utara  yang  telah  memberikan  Dana untuk kegiatan penelitian ini tahun 2023.

## Daftar Pustaka
[1] Wahyudi, J., Emisi Gas Rumah Kaca (GRK) dari Pembakaran Terbuka Sampah Rumah Tangga Menggunakan Model  IPCC.  Jurnal  Litbang:  Media  Informasi  Penelitian,  Pengembangan  Dan  IPTEK.  Juni  2019;  15(1):  pp. 65-76.
[2] Murdiono,  A., Al Qomaru,  N. F., dan  Rosyadi, N. F. Pengolahan Pupuk Organik dari  Limbah Pertanian  dan Peternakan  Menggunakan  Metode  Pengomposan  di  Desa  Tenggiring,  Kecamatan  Sambeng,  Kabupaten Lamongan. Jurnal Graha Pengabdian. 2021; 3(4): pp. 306-315.
[3] Saputra,  J.,  Ardika,  R.,  dan  Wijaya,  T.,  Respon  Pertumbuhan  Tanaman  Karet  ( Hevea  Brasiliensis )  Belum Menghasilkan  Terhadap  Pemberian  Pupuk  Majemuk  Tablet. Indonesian Journal of Natural Rubber Research. April 2017; 35(1): pp. 49-58.
[4] Pakerti, W.  A.,  Widjajanto, D.    dan  Fuskhah,  E., Pengaruh  Kombinasi Pupuk  Kandang  dan Pupuk  Majemuk Serta Dosis Arang Sekam pada Pertumbuhan dan Produksi Cabai Rawit Hibrida ( Capsicum Annum L. ). Jurnal Agrotech. Juni 2021; 11(1): pp. 27-35.
[5] Pramono, W. J., Uji Efisiensi Pupuk Majemuk dan Pupuk Tunggal Terhadap Pertumbuhan dan Hasil Tanaman Terung ( Solanum Melongena, L ) pada Tanah Gambut dan Mineral. Indonesia: Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau; 2016.
[6] Rosadi,  A. H.,  Kebijakan Pemupukan Berimbang untuk Meningkatkan Ketersediaan Pangan Nasional. Jurnal Pangan. Maret 2015; 24(1): pp. 1-14.
[7] Marwantika,  A.  I.,  Pembuatan  Pupuk  Organik  Sebagai  Upaya  Pengurangan  Ketergantungan  Petani  terhadap pupuk  kimia  di  Dusun  Sidowayah,  Desa  Candimulyo,  Kecamatan  Dolopo,  Kabupaten  Madiun.  InEJ: Indonesian Engagement Journal. Juni 2020; 1(1): pp. 17-28.
[8] BPMI  Setpres,  Dorong  Penggunaan  Pupuk  Organik,  Presiden  Minta  Mentan  Sesuaikan  Aturan  Pupuk Subsidi," ed. Jakarta: Sekretariat Presiden RI, 2023, p. 1.
[9] Ilmi,  I.,  Suherman,  S.,  Sari,  Y.  A.,  Dilham,  A.,  dan  Diana,  V.  E.,  Produksi  Kompos  Dari  Limbah  Kebun Binatang Medan. Unri Conference Series: Community Engagement. 2023, vol. 5, pp. 255-263.
[10] Ardiansyah,  F.,  Rijanto,  A.,  dan  Dyah,  A.  I.,  Rancang  Bangun  Alat  Pengaduk  Pupuk  Organik.  Prosiding Seminar Nasional Teknik (Semastek). 2022; 1(1); pp. 238-241.
[11] Edwin,  Andrianto,  K.,  dan  Junizar,  D.,  Rancang  Bangun  Mesin  Pengaduk  Pupuk  Kompos.  Indonesia: Politeknik Manufaktur Negeri; 2021.
[12] Darmanto, S., Rancang Bangun Mesin Pengolah Pupuk Kotoran Sapi. TRAKSI. 2013; 13(1).
[13] Senen, S. dan Darmanto, S. D. S., Rancang Bangun Mesin Pengolah Kotoran Sapi. INFO. 2017; 16(1): pp. 9- 12.
[14] Pratama,  A.  E.,  Suarbawa,  I.,  dan  Suherman,  I.  K.,  Rancang  Bangun  Alat  Pengaduk  Pupuk  Organik  dengan Penggerak Motor Listrik dengan Kapasitas 5 kg. Indonesia: Politeknik Negeri Bali; 2022.
[15] Ahmar, A. S., Rekayasa Mesin Pengaduk untuk Pembuatan Pupuk Kandang Kotoran Sapi Guna Meningkatkan Kesejahteraan UKM Peternak Sapi. Panrannuangku Jurnal Pengabdian Masyarakat. 2021; 1(2): pp. 63-70.
[16] K. Sularso dan Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: PT Pradnya Paramita; 2004.
[17] F. Faujiyah dan Y. Mardiansyah, "Rancang Bangun Poros Pengaduk pada Pengembangan Mesin PENGADUK Adonan Pangsit Labu. Jurnal TEDC. 2021; 15(1): pp. 32-36.