## PERANCANGAN MESIN PENCACAH TUMBUHAN NILAM DENGAN MENGGUNAKAN PISAU PLANER
Hilda Porawati*, Darmuji**
*Program Studi Teknik Mesin Politeknik Jambi
**Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Jambi
*email: hildaporawati@politeknikjambi.ac.id **email: darmuji@politeknikjambi.ac.id

## ABSTRAK
Peningkatan kapasitas produksi menjadi peranan penting dalam meningkatkan ekonomi petani tumbuhan nilam.  Mesin  pencacah  tumbuhan nilam  memiliki  komponen  utama  yaitu motor  bakar, sistem  transmisi tunggal, poros, dudukan pisau serta pisau pencacah.  Analisis teknik meliputi perencanaan daya rencana, siste  transmisi,  poros  serta  fabrikasi.  Hasil  perancangan  mesin  pencacah  tumbuhan  nilam  di  dapatkan bahwa mesin penggerak menggunakan motor bensin dengan daya 5,5 menghasilkan daya output maksimal 4,101 kW. Diameter pulley mesin penggerak adalah 76,2 mm, dan diameter pulley poros adalah 176,8 mm dengan jarak antar sumbu poros adalah 500 mm. Pulley motor penggerak dan pulley poros pisau pencacah di  hubungkan  dengan  menggunakan  V-Belt  jenis  A54.  Dimensi  pisau  planer  yang  digunakan  adalah 300x30x3  mm.  Perancangan  rangka  menggunakan  besi  siku  40  x  40  mm  dengan  dimensi  mesin 800x800x500 mm.
Kata kunci : Mesin Pencacah, Tumbuhan Nilam, Planer

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Tumbuhan  nilam  merupakan  bahan  baku  dalam  pembuatan  cairan  pembunuh  serangga, kosmetik,  parfum,  dan  obat-obatan.  Petani  tumbuhan  nilam  dapat  dijumpai  di  Desa  Muara Medak,  Kecamatan  Bayung  Lencir,  Kabupaten  Musi  Banyuasin  di  daerah  Provinsi  Sumatera Selatan. Berdasarkan hasil survei yang telah di lakukan, petani tumbuhan nilam di daerah tersebut belum  memiliki  peralatan  mesin  produksi  untuk  menunjang  hasil  produksi.  Metode  yang digunakan  menggunakan  cara  tradisional  dalam  proses  pencacahan  tumbuhan  nilam  adalah dengan diiris/potong menggunakan parang. Cara tradisional dalam pencacahan tumbuhan nilam tersebut  hanya  mampu  menghasilakan  kapasitas  produksi  ±20  kg/jam.  Teknologi  permesinan dalam  peningkatan  kapasitas  produksi  sangat  di  butuhkan  oleh  pelaku  usaha  mandiri,  karena tenaga mesin memiliki kapasitas produksi yang lebih baik dibandingkan dengan menggunakan metode tradisional (Arief et al., 2015).
Mesin penggerak yang di gunakan pada mesin produksi diantaranya motor listrik dan motor bakar. (Anggraeni & Latief, 2018; Hanafie et al., 2016) membuat mesin pencacah rumput dengan menggunakan  motor  listrik  dengan  daya  900  watt.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa penggunaan  motor  listrik  kurang  efisien  dari  segi  penggunaan  energi  listrik  terhadap  hasil pencacahan yang hanya 75kg/jam. Penggunaan motor bakar khususnya motor bensin dilakukan oleh (Sugandi et al., 2016). Daya mesin motor bensin yang di gunakan memiliki daya 5,5 HP. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan motor bakar memiliki daya putar yang besar serta dapat digunakan pada area ladang yang tidak terdapat aliran listrik PLN. (Sari & Achmad, 2018). (Ramadhan dan Adif, 2018)membuat rancang bangun mesin pencacah tumbuhan nilam dengan menggunakan mata pisau berjumlah 4 buah yang dipasang vertikal terhadap sumbu poros. Kapasitas  produksi  yang  dihasilkan  alat  tersebut  mencapai  90kg/jam.  (Hamarung  &  Jasman, 2019)  melaporkan  bahwa  penggunaan  mata  pisu  berjumlah  4  dapat  meningkatkan  kapasitas
produksi. Hal tersebut dikarenakan frekuensi pemotongan semakin besar dibandingkan dengan penggunaan mata pisau berjumlah 2 buah.

## 1.2. Tujuan Penelitian
Kriteria keterbaruan dari perancangan ini adalah kapasitas mesin pencacah tumbuhan nilam yang  direncanakan  adalah  100kg/jam  dengan  mekanisme  pencacahan  menggunakan  pisau berputar secara radial dengan menggunakan pisau pencacah jenis mata pisau planer sebanyak 4 buah. Mesin penggerak adalah motor bensin dengan daya 5.5 HP.

## 3. METODE PENELITIAN

## 3.1. Diagram Alir Penelitian
Diagram alir yang digunakan dalam perancangan mesin pencacah tumbuhan nilam dapat di lihat pada Gambar 1.
Gambar  1. Diagram Alir Penelitian

## 3.2. Perancangan Daya Rencana
Mesin penggerak digolongkan menjadi 3 jenis yaitu motor bakar, motor listrik dan turbin. Daya rencana yang akan dihasilkan oleh mesin pencacah tumbuhan nilam dengan menggunakan motor bensin sebagai mesin penggerak, maka daya rencana dapat dihitung dari persamaan 1:
P fc P d . = (Pers. 1)
dimana: Pd  = daya rencana (kW) P = daya output motor penggerak (kW) fc   = faktor koreksi
Faktor koreksi berdasarkan ASME dapat dilihat pada Tabel 1.

## Tabel 1. Faktor koreksi ASME
No fc Keterangan 1 1,0 Jika beban dikenakkan secara halus
2 1,0 – 1,5  Jika terjadi sedikit tumbukan atau kejutan
3 1,5 - 3 Jika belum dikenakkan kejutan atau tumbukan besar

## 3.3. Perancangan Daya Poros
Perencanaan daya yang di transmisikan serta momen puntir dari motor penggerak ke poros pencacah dapat  dihitung dengan menggunakan persamaan 2 dan 3:
( )( ) 102 60 2 1000 1 n T
P d  = .......................................................................................... (Pers. 2)
sehingga
       = 1 5 10 74 . 9
n P T d .................................................................................................. (Pers. 3)
dimana: Pd  = daya rencana (kW) T   = torsi, (kg.mm) n 1 = putaran mesin (rpm)

## 3.4. Perencanaan Diameter Poros
Dalam  menentukan  diameter  poros,  maka  terdapat  beberapa  aspek  yang  harus dipertimbangkan diantaranya: tegangan geser, kekuatan tarik bahan, momen puntir serta beban lentur. Perencanaan diameter poros dapat ditentukan dari persamaan 4 dan 5 serta faktor koreksi pada Tabel 2.
( ) 2 1 sf sf b a
 = 
 .....................................................................................................................(Pers. 4)
= a  tegangan geser yang diizinkan (kg/mm 2 ) = b  kekuatan tarik bahan (kg/mm 2 )
Sf 1 = faktor keamanan dipilih harga 6,0 Sf 2 = tegangan geser yang diizinkan untuk bagian poros yang diberi pasak 1,3 - 3,0
3 1 1 . 5                  = T C K d b t a s  ...........................................................................................(Pers. 5)

## Tabel 2. Faktor Koreksi Jenis Pembebanan
No Jenis Pembebanan C b K t
1 Poros Tetap
a. Beban Perlahan
b. Beban tiba-tiba 1 .0 1.5 – 2.0 1.0 1.5 – 2.0 2 Poros yang Berputar
a. Beban tumbukan secara halus
b. Beban tumbukan / kejutan ringan
c. Beban tumbukan / kejutan berat 1.2 1.2 – 1.75 1.75 – 2.3 1.0 1.0 – 1.5 1.5 – 3.0
Sumber : Sularso 2004.

## 3.5. Perancangan Sistem Transmisi
Sistem transmisi tunggal dengan sepasang pulley poros mesin penggerak dan pulley poros pisau  planer  di  hubungkan  dengan  menggunakan  sabuk V-belt .  Perbandingan  sistem  transmisi tunggal dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 6.
2 2 1 1 D N d n =
...................................................................................................................... (Pers. 6)
dimana: n 1 = putaran poros mesin penggerak (rpm) N 2 = putaran poros pisau planer (rpm) d 1 = diameter pulley mesin penggerak (mm) D 2 = diameter pulley poros pisau planer (mm)
Selanjutnya,  penentuan  panjang  keliling V-belt pada  Gambar  2  dapat  dihitung  dengan menggunakan persamaan 6.
2 ) ( 4 1 ) ( 2 2 p p p p p p b d D C d D C L − + + + = 
...........................................................................(Pers. 7)
dimana:
L b = panjang sabuk (mm) C p = jarak antar pusat poros (mm) d p = diameter pulley mesin penggerak (mm) D p = diameter pulley poros pisau planer (mm)
Gambar  1. Sistem Transmisi Tunggal

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Karakteristik Batang Nilam
Tumbuhan nilam memiliki karakteristik morfologi batang dengan tinggi tanaman 34  – 84 cm dengan diameter batang 6.9 – 14,9 cm (Haryudin dan Suhsti, 2014)

## 4.2. Dimensi Rangka Mesin Pencacah Tumbuhan Nilam
Minimalisasi  ukuran  rangka  mesin  pencacah  nilam  merupakan  sebuah  kebutuhan  petani dalam  efisiensi  tempat  pencacahan  tumbuhan  nilam.  Dimensi  rangka  yang  di  buat  adalah 800x800x500mm. Material yang digunakan adalah besi siku dengan lebar 40mm dan memiliki ketebalan 3 mm. Dimensi rangka pencacah tumbuhan nilam dapat di lihat pada Gambar 3 .
Untuk keamanan pengguna dalam proses pencacahan tumbuhan nilam, di buatlah cover atas yang  dilengkapi  dengan  saluran  masuk,  engsel,  serta  pengunci  pada  bagian  ujung  penutup. Diameter cover penutup adalah 240 mm terhadap sumbu poros pisau planer. Selanjutnya, cover bawah digunakan sebagai penampung hasil cacahan tumbuhan nilam yang di lengkapi dengan saluran  keluar  dengan  kemiringan  saluran  keluar  74 ⁰ .  Saluran  masuk  dan  keluar  dari  mesin pencacah tumbuhan nilam dapat di lihat pada Gambar 4 dan Gambar 5.
(a)
(b)
(c)
Gambar  2. Dimensi Rangka (a) Tampak atas, (b) Tampak Depan, (c) Tampak Samping.
Gambar  3. Design Cover Atas
Gambar  4. Design Cover Bawah

## 4.3. Poros dan Dudukan Pisau Planer
(a) (b)
Gambar  5. Poros dan dudukan pisau planer (a) Tampak Samping, (b) Tampak Atas

## 4.4. Pisau Planer
Gambar 7 menunjukkan bahwa dimensi dari pisau planer yang terbuat dari material HSS 18% Kaisar dengan dimensi 300x30x3mm. Pemilihan mata pisau jenis planer di karenakan dalam pengoperasian jangka waktu lama, jenis mata pisau planer memiliki ketahanan ketajaman pisau lebih tahan lama di bandingan dengan pisau dengan material besi.
Gambar  6. Dimensi Pisau Planer

## 4.5. Desain Rancangan
Komponen    utama  dalam  pembuatan  rancang  bangun  mesin  pencacah  tumbuhan  nilam adalah rangka, cover body , rangka, poros dan dudukan pisau planer, transmisi tunggal serta mesin penggerak. Cover body menggunakan material besi plat dengan ketebalan 2 mm.  Mesin pencacah tumbuhan nilam  dilengkapi  dengan  pisau  planer  dengan  jumlah  4  buah  yang  di pasang  secara horizontal.  Putaran  mesin  penggerak  dan  putaran  poros  pisau  di  ukur  dengan  menggunakan tachometer. Desain rangka 3D alat pencacah tumbuhan nilam dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar  7. Desain alat pencacah tumbuhan nilam.
Keterangan :
1. Cover Atas
2. Pulley
3. Saluran Keluar
4. V-Belt
5. Motor Penggerak
6. Saluran Masuk
7. Dudukan Mata Pisau
8. Poros
9. Bearing
10. Rangka

## 4.6. Mekanisme Mesin
Gambar  8. Diagram blok mekanisme mesin pencacah
Gambar 9 menunjukkan bahwa kerja mesin pencacah tumbuhan nilam menggunakan mesin motor bakar bensin dengan daya 5.5 HP. Sistem transmisi yang di gunakan adalah tipe transmisi tunggal yaitu sepasang pulley yang di hubungkan oleh V-belt . pulley 1 di pasang pada poros mesin penggerak sedangkan pulley 2 di pasang pada poros pisau planer. Putaran pulley 1 ditransmisikan oleh V-belt untuk memutar pulley 2. Putaran pulley 2 di teruskan melaui poros sehingga pisau pencacah tumbuhan nilam dapat berputar. Selanjutnya mata pisau planer memotong tumbuhan nilam  yang  telah  dimasukkan  melalui  saluran  masuk.  Ukuran  hasil  cacahan  di  atur  dengan penyetelan jarak gap potong untuk memperoleh hasil potongan yang diinginkan. Hasil cacahan akan terlontar keluar melalui saluran keluar mesin pencacah tumbuhan nilam.

## 4.7. Kapasitas Mesin Pencacah
Dalam mencacah 1 batang tumbuhan nilam, dengan hasil cacahan ±20-30 mm diperlukan asumsi putaran poros mata pisau sekitar 42 kali pemotongan. Setiap putaran poros mata pisau planer terjadi 4 kali pemotongan dikarenakan terdapat 4 buah mata pisau pencacah. Oleh sebab itu, kapasitas mesin pencacah tumbuhan nilam dapat dihitung dengan persamaan : Kapasitas yang direncanakan:
jam kg Q 100 =
menit kg m menit kg m t m Q / 66 , 1 60 100 = = =
......................................................................................................(Pers. 8)

## 4.8. Daya Rencana
Spesifikasi motor penggerak memiliki daya 5,5 Hp dengan output maksimum ( n 1 = 4000 rpm). Sehingga, daya rencana yang dihasilkan adalah :
P fc P d . = Didapat,
.................................................................................................................(Pers. 9)
kW
P d 101 . 4 . 2 , 1 = kW P d 92 . 4 =

## 4.9. Sistem transmisi
Mesin pencacah tumbuhan nilam menggunakan sistem transmisi tunggal dengan diameter pulley  motor  penggerak  ( d 1 =  76,2  mm)  dan  diameter  pulley  poros  adalah  ( D 2 =  176.8  mm) dengan putaran poros mesin penggerak adalah ( n 1 = 4000 rpm). Sehingga putaran poros pisau pencacah adalah:
rpm mm mm N 1724 8 , 176 4000 . 2 , 76 2 = =
Berdasarkan  perhitungan  daya  rencana  dan  putaran  pulley  poros  pisau  pencacah  maka berdasarkan diagram pada Gambar 11, jenis V-belt yang dipilih adalah tipe A. Gambar sabuk V- belt dan pulley yang di gunakan dapat dilihat pada Gambar 9 dan Gambar 10.
Gambar  9. Diagram pemilihan sabuk V-Belt
Jarak sumbu poros pulley motor penggerak dengan pulley poros pisau planer adalah 500 mm, maka panjang keliling sabuk tipe A adalah :
mm L L 1402,3 ) 2 , 76 8 , 176 ( 500 4 1 ) 8 , 176 2 , 76 ( 2 500 2 2 = −  + + +  = 
Dari  hasil  perhitungan  diatas,  panjang v-belt yang  dibutuhkan  adalah  1402,3  mm. Berdasarkan standar jenis v-belt tipe A, maka tipe v-belt yang digunakan adalah tipe A54.

## 4.10. Daya Poros
Daya  rencana  pada  motor  penggerak P d adalah  4.92 kW, maka  momen  puntir  poros  ( T ) yang di transmisikan adalah:
mm kg
T T . 1198
4000 92 , 4 10 74 , 9 5 =        =
4.11. Diameter poros
( ) 2 2 358 , 5 3 , 1 0 , 6 8 , 41
mm kg mm kg a a =  =  
Faktor  koreksi  momen  puntir  ( K t )  seharga  1,5  sedangkan  jika  diperkirakan  tidak  terjadi pembebanan lentur maka, maka factor koreksi beban lentur ( C b ) seharga 1,0. Sehingga dimater poros pisau pencacah adalah :
mm d mm kg mm kg d s s 95 , 11 . 1198 0 , 1 5 , 1 358 , 5 1 , 5 3 1 2 =
               =
Berdasarkan  perhitungan  diatas  di  dapatkan  hasil  perencanaan  diameter  poros  mesin pencacah  yang  aman  dalam  aplikasi  pemindah  daya  dari  mesin  penggerak  adalah  11,95  mm. Pembuatan poros saling berhubungan dengan jenis bearing yang akan digunakan. Pada penelitian ini, jenis bearing yang digunakan adalah bearing duduk UCP 201-08.

## 4.12. Fabrikasi Mesin Pencacah Tumbuhan Nilam
Gambar  10. Mesin Pencacah Tumbuhan Nilam (A, B), Hasil Cacahan (C, D)
A B C D
Fabrikasi mesin pencacah tumbuhan nilam disesuaikan dengan dimensi pada Gambar 3-6 dan penyusunan komponen sesuai dengan Gambar 8. Beban mesin pencacah seperti motor bensin, cover, unit poros ditopang dengan menggunakan besi siku ukuran 40x40mm. Penggunaan mesin pencacah  di  area  ladang,  pemasangan  4  buah  roda  pada  alas  rangka  bertujuan  untuk mempermudah  dalam pemindahan alat  dari  satu tempat  ke  tempat  yang lain.  Rancang  bangun mesin pencacah tumbuhan nilam ditunjukkan pada Gambar 11.(a) dan 11.(b). Kapasitas aktual berdsarkan hasil pengujian adalah ±120 kg/jam dengan variasi hasil cacahan sekitar 20 – 30mm.

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1. Kesimpulan
Rancang bangun mesin pencacah tumbuhan nilam dengan menggunakan mata pisau planer telah  dilakukan  dalam  meningkatkan  kapasitas  produksi  petani  tumbuhan  nilam.  Dari  hasil penelitian dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Mesin pencacah tumbuhan nilam memiliki dimensi keseluruhan 800x800x500 cm.
2. Mata  pisau  yang  di  gunakan  adalah  jenis  mata  pisau  planer  dengan  dimensi 300x30x3mm dan berjumlah 4 buah.
3. Kecepatan putaran mesin penggerak adalah 4000 rpm sedangkan putaran poros pisau planer sebesar 1724 rpm menghasilkan kapasitas cacahan ±120 kg/jam.

## 5.2. Saran
Saran  untuk  penelitian  selanjutnya  adalah  dilakukan  variasi  jumlah  mata  pisau  serta putaran motor dan penggunaan mata pisau dengan jenis mata pisau yang berbeda.

## DAFTAR PUSTAKA
Anggraeni, N. D., & Latief, A. E. (2018). Rancang Bangun Mesin Pencacah Plastik Tipe Gunting. Jurnal Rekayasa Hijau , 2 (2), 185–190. https://doi.org/10.26760/jrh.v2i2.2397
Arief, S., Mesin, J., Teknik, F., & Hasanuddin, U. (2015). Rancang bangun mesin pencacah rumput gajah . Snttm Xiv , 7–8.
Hamarung, M. A., & Jasman, J. (2019). Pengaruh Kemiringan dan Jumlah Pisau Pencacah terhadap Kinerja Mesin Pencacah Rumput untuk Kompos . 3 (2), 53–59.
Hanafie, A., Studi, P., Industri, T., Teknik, F., Islam, U., Studi, P., Mesin, T., Teknik, F., & Islam, U. (2016). RANCANG BANGUN MESIN PENCACAH RUMPUT UNTUK . 11 (April), 3–6.
Sari, N., & Achmad, M. (2018). UJI KINERJA DAN ANALISIS BIAYA MESIN PENCACAH PAKAN TERNAK ( CHOPPER ) ( Performance Test and Cost Analysis of Chopper Machines ) . 11 (2).
Sugandi, W. K., Yusuf, A., Saukat, M., Studi, P., Pertanian, T., & Padjajaran, U. (2016). Jurnal Ilmiah Rekayasa Pertanian dan Biosistem, Vol.4, No. 1, Maret 2016 . 4 (1), 200–206.
Ramadhan, M. I. A, Adif, M. 2018. Rancang Bangun dan Uji Kinerja Mesin Pencacah Tumbuhan Nilam . Politeknik Jambi.