Vol. 4, No. 1, Maret 2019 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

## Perancangan Mesin Perajang Singkong
Mustamin 1) , Muhammad Hasbi 2) , Al Ichlas Imran 3)
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Unuversitas Halu Oleo
2 ʾ 3 Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A. Makadompit, Kampus Hijau Bumi Tridarma Andounohu, Kendari 93232 E-mail : rajanardin@gmail.com

## Abstrak
Adapun tujuan dari penelitian adalah untuk mengetahui desain poros, mengetahui puli dan sabuk yang akan dipakai serta untuk mengetahui desain mata  pisau mesin perajang singkong. Adapun prosedur dalam desain perajang singkong dengan menggunakan  Autocad adalah menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan; perencanaan.  Daya  dengan  menghitung  momen  inersia  total,  menghitung  percepatan  motor,  menghitung kecepatan  sudut  putaran;  perencanaan  poros  dengan  cara  menghitung  momen  puntir,  menghitung  tegangan geser yang diijinkan, menghitung diameter poros dan menghitung tegangan geser yang diterima; perencanaan sabuk dan  puli  yaitu  menghitung  kecepatan linear sabuk dan  menghitung  panjang sabuk serta perencanaan. Mata pisau yaitu menghitung kekuatan tekan, menghitung kekuatan geser dan menghitung setiap gaya pisau kemudian mengambar alat perajang singkong. Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan dalam penelitian ini maka  dapat  ditarik  kesimpulan  yaitu:  Daya  motor  penggerak  pada  pengirs  singkong  sebesar 0,698 kW , Tegangan  geser  yang  terjadi  pada  poros  yaitu 1.648  N/mm 2 ,  panjang  sabuk  yang  dibutuhkan  adalah 1513,409 mm dengan  jarak  sumbu  poros 634,689 mm serta  Kekuatan  tekan  pada  pisau  pengiris  yaitu 1,206 N dengan tegangan geser 0,0038 N/mm 2 .
Kata kunci : Momen puntir, tegangan geser, daya, motor penggerak, poros, pulley dan sabuk.

## Abstract
The purpose of the study was to determine the shaft design,  knowing the pulleys and belts to be used and to determine the design of the blade of the cassava chopper machine. The procedure in the design of cassava chopper by using autocad is to prepare the tools and materials to be used; Power planning by calculating the total moment of inertia, calculating the acceleration of the motor, calculating the speed of the rotation angle; Axle planning by calculating the torque moment, calculating the allowable shear stress, calculating the shaft diameter and calculating the shear stress received; Belt and Puli planning is calculating the linear velocity of the belt and calculating the length of the belt and the planning of the Blade which is calculating the compressive strength,  calculating  the  shear  strength  and  calculating  each  blade  style  then  drawing  a  cassava  chopper. Based on the results of the analysis and discussion in this study it can be concluded that the driving motor power in cassava delivery is 0.698 kW, the shear stress that occurs on the shaft is 1.648 N/mm 2 , the required belt length is 1513.409 mm with distance axle axis 634.689 mm and compressive strength on the slicing knife are 1.206 N with shear stress 0.0038 N / mm 2 .
Keywords: Twisting moment, shear stress, power, drive motor, shaft, pulley, belt.

## 1. Pendahuluan
Di Kabupaten Muna  bidang  Agrobisnis merupakan ladang  usaha  yang  cukup memberikan prospek yang menggembirakan bagi  masyarakat.  Bidang  ini  tidak  hanya meliputi  hal-hal  yang  berkaitan  dengan pertanian  sebelum  panen, tetapi yang justru lebih berkembang adalah industri
pengolahan  hasil-hasil  pertanian  (pasca panen). Satu hal  yang  perlu  kita perhatikan disini  adalah  bahwa  bidang  ini  ternyata dikuasai  oleh  industri  kecil  dan  menengah yang  sebenarnya  adalah  industri  rumah tangga.
Hasil pertanian penduduk Desa Baluara, Kecamatan  Batu  Kara,  Kabupataen  Muna yaitu  jagung,  pisang,  singkong  dan  masih
banyak  jenis  tanaman  lainnya.  Singkong merupakan  sebagian  hasil  pertanian  yang memiliki nilai jual sangat baik ketika di olah sebagai  keripik.  Sekarang  ini  banyak dijumpai  penjual  keripik  singkong  yang umumnya  dibuat  atau dikerjakan  dirumah- rumah sebagai industri rumah tangga.
Atas  dasar  itulah,  penulis  menanggap perlunya merancang mesin perajang singkong  yang  lebih  sederhana  dan  hasil produksi lebih maksimal. Maka penulis akan merancang  mesin  perajang  singkong  yang digerakan  oleh  yang  berupa  mesin  motor bensin.

## 2. Teori Dasar

## Desain Mesin
Kata  desain  menurut  para  pendapat Sachari  (2005).  Awalnya  merupakan  kata baru  peng-indonesia-an  dari  kata  desing (bahasa inggris), istilah ini melengkapai kata ‘rancang/rancangan/merancang’ yang dinilai  kurang  mengepresikan  keilmuan, keluasan,  dan  kewibawaan  profesi.  Sejalan dengan itu kalangan insinyiur menggunakan istilah “rancang bangun”, sebagai pengganti istilah  desain.  Namun  dikalangan  keilmuan seni  rupa,  istilah  ‘desain’  tetap  secara konsisten dan formal di pergunakan (Sularso dan Suga, 2002).
Perhitungan Volume Singkong Rata-Rata Menggunakan Rumus Kerucut

## Terpancung
Kerucut  merupakan  salah  satu  bagian dari kelompok bangun ruang sisi lengkung. Kerucut  merupakan  bangunan  ruang  sisi lengkung yang mempunyai dua sisi yaitu sisi alas  dan  selimut.  Kerucut  terpancung merupakan  kerucut  tegak  yang  ujung atasnya  dipotong.  Penggunakaan  kerucut terpancung untuk mencari volume singkong disesabkan singkong yang berbentuk tabung nanun  tidak  sama  besar  antara  ujung  dan pangkal  singkong.  Untuk  mencari  volume kerucut terpancung menggunakan rumus :
V s = 1 3 × π × L(R 2 + r 2 + R × r) .       . . (1)
Dimana :
V s = Volume singkong rata-rata (mm) r = Jari jari singkong (besar) (mm) r = Jari-jari singkong (kecil) (mm) L s = Panjang singkong rata-rata (mm)
Massa Singkong (M s )
Massa singkong dapat diketahui menggunakan  rumus  massa  jenis  yaitu: (Hafizh, 2014).
ρ  = m V . . . . . … … … . . . . . . . . . . ..   . . . . . . . . . . (2)
Dimana : ρ = Massa jenis (kg/m 3 ) m = Massa singkong (kg) v = Volume (m 3 )

## Kapasitas Mesin Perajang
Kapasitas mesin perajang dapat dihitung dngan rumus : (Hafizh, 2014)
Q s = Q m s . . . . . . . . ..              . . . . . . . . ..    . . . . (3)
Q s = Jumlah perajangan (buah/menit) Q = Kapasitas mesin (kg/menit) m s = Massa singkong (kg)

## Kecepatan Putaran Mata Pisau
Kecepatan  putaran  mata  pisau  dapat dihitung dengan: (Ade, 2009).
n 2 = d 1 × n 1 d 2 . . . . . . . . . . … … …    . . . . . . . . . (4)
Dimana :
n 2 = Kecepatan putar mata pisau (rpm) d 1 = Diameter puli kecil (mm) n 1 = Kecepatan putar motor (rpm) d 2 = Diameter puli besar (mm)

## Menghitung Daya Motor
Menghitung  daya  motor  dengan  rumus sebagai berikut: (Ade, 2009)
Vol. 4, No. 1, Maret 2019 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
P = I  ×  α  ×  ω … … …                  … … . . (5)
Dimana:
I = Momen inersia (kg/mm 2 ) α = Percepatan motor berputar dalam kondisi konstan (rad/s)
ω = Kecepatan sudut putar (rad/s)

## Menentukan Momen Inersia
Momen  inersia  merupakan  ukuran besarnya  kecenderungan  berotasi  yang ditentukan oleh keadaan benda atau partikel penyusunnya.  Hukum  inersia  biasa  juga disebut  dengan  hukum  newton  I  “jika resultan gaya yang bekerja pada benda yang sama  dengan  nol,  maka  benda  yang  mula- mula  diam  akan  tetap  diam  (Sularso  dan Suga,  2002).  Benda  yang  mula-mula bergerak  lurus  beraturan  akan  tetap  lurus beraturan  dengan  kecepatan  tetap”.  Rumus inersia menggunakan rumus:
I = 1 32 × ρ × d × l . . . . . . ..  . . . . . . . . . . . . . . (6)
Dimana : I = Momen inersia (kg/mm) ρ = Massa jenis bahan (kg/mm 3 ) d = Diameter (mm) l = Panjang (mm)

## Perencanaan Mata Pisau
Pada  perencanaan  mata  pisau  harus diketahui  gaya  yang  bekerja  pada  mata pisau,  untuk  setiap  gaya  pada  pisau  dapat dihitung menggunakan rumus. (Ade, 2009)
F tot = F x  ∑ mata pisau . ..             . . . . (7)
F = Gaya (N)
∑ mata pisau = Jumlah mata pisau yang akan digunakan (buah)
3. Metodologi Penelitian
Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam mendesain perajang singkong adalah sebagai berikut:
1. Mistar 2. Perangkat lunak yaitu Software Inventor
3. Komputer  dengan  spesifikasi processor core 2 duo dan RAM 4 Giga.

## Prosedur Penelitian
Adapun prosedur dalam desain perajang singkong  dengan  menggunakan  autocad adalah sebagai berikut:
1. Menyiapkan  alat  dan  bahan  yang  akan digunakan
2. Perencanaan daya
a. Menghitung momen inersia total
b. Menghitung percepatan motor
c. Menghitung kecepatan sudut putaran
3. Perencanaan poros
a. Menghitung momen puntir
b. Menghitung tegangan geser yang di ijinkan
c. Menghitung diameter poros
d. Menghitung tegangan geser yang diterima
4. Perencanaan sabuk dan pulley
a. Menghitung kecepatan linear sabuk
b. Menghitung panjang sabuk
5. Perencanaan mata pisau
a. Menghitung kekuatan tekan
b. Menghitung kekuatan geser
c. Menghitung setiap gaya pisau
6. Mengambar alat perajang singkong.
Gambar Desain Alat Perajang Singkong
Vol. 4, No. 1, Maret 2019 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Gambar 1. Rancangan alat perajang singkong
Keterangan alat:
1. Dudukan motor bensin 5,5 PK
2. Sabuk V-belt
3. Saluran keluar perajang singkong
4. Poros perajang singkong
5. Rangka perajang singkong
6. Piringan mata pisau
7. Mata pisau
8. Corong masukan perajang singkong
4. Analisa Mesin Perajang Singkong
Untuk  menghitung  volume  singkong rata-rata (V s ) Gambar 2. Kerucut Terpancung
Volume singkong rata-rata dapat diketahui  menggunakan  rumus  kerucut terpancung persamaan (1)
V s = 1 3 × π × L(R 2 + r 2 + R × r) V s = 1 3 × 3,14 × 219,3 mm (50,5 mm) 2 +
(25,3 mm) 2 + 50,5 mm  × 25,3 mm)
V s = 256388,904 mm 3 = 0,000256 m 3
Massa Singkong (m s ) Massa singkong dapat diketahui menggunakan persamaan (2)
ρ  = m
v Dimana massa jenis ( ρ) singkong pada tabel massa jenis bahan merupakan tanaman jenis umbi-umbian yaitu 769 kg/m 3 .
Massa singkong dihitung menggunakan rumus berikut :
m s = ρ . v s m s =  769 kg m 3 x 0,000256 m 3
m s = 0,197 kg = 197 g Jumlah  singkong  untuk  kapasitas  150 kg/jam  (Q s ).  Kapasitas  mesin  150  kg/jam apabila  dikonversi  ke-menit  maka  menjadi: Q = 150 : 60 menit = 2,5 kg/menit, dengan menggunakan persamaan (3)
Q s = Q m s Q s = 2,5 kg/menit 0,197 kg
Q s = 12,69  buah/menit ≈ 13 Jadi  jumlah  singkong  yang  mampu dirajang  oleh  mesin  perajang  singkong dengan  kapasitas  150  kg/jam  adalah sebanyak 13 buah/menit.

## Daya Motor
Analisa perhitungan daya motor penggerak, kecepatan putaran yang
ditransmisikan  dapat dihitung  dengan persamaan (4)
n 2 = d 1 × n 1 d 2 n 2 = 53,77 mm  ×  1600 rpm 327,14 mm n 2 = 262,982 rpm
Untuk menghitung daya motor menggunakan persamaan (5)
P = I x α x ω
Dimana : I = Momen inersia (kg/mm 2 ) α = Percepatan kondisi konstan (rad/s) ω = Kecepatan sudut putar (rad/s) Menentukan momen inersia pada poros dengan persamaan (6)
I ps = 1 32 × ρ × d × l I ps = 1 32 × 7,85 x 10 −6 kg mm 3 ⁄ × 20 mm  × 560 mm I ps = 2,744  ×    10 −3 kg mm ⁄
Momen inersia puli penggerak :
I pk = 1 32 ×  7,85x10 −6 ×  327,17 mm ×  20 mm I ps = 1,603  ×   10 −3 kg mm 2 ⁄ Momen inersia puli motor :
I mr = 1 32 × ρ × d × xl I mr = 1 32 ×  7,85x10 −6 ×  53,77 mm ×  20 mm I mr = 0,2635  × 10 −3 kg mm 2 ⁄
Momen inersia total :
I tot =  2,744 × 10 −3 kg mm 2 +1,603  ×   10 −3 kg mm 2 +0,2635  ×   10 −3 kg mm 2 I tot =  4,61 x 10 −3 kg mm 2
Menentukan  besar  percepatan  motor berputar  pada  kondisi  konstan (α) ,  waktu yang  dibutuhkan  agar  motor  berputar  pada kondisi konstan ditetapkan selama 5 detik.
α = 2  ×  π  ×  n/60 5
α = 2  × 3,14  ×  262,982 rpm /60 s 5
α = 5,505 rad/s
Dengan kecepatan sudut putaran :
ω = 2  ×  π  × n 60
ω = 2  ×  3,14  ×  262,982 rpm 60 ω = 27,525 rad/s
Sehingga daya penggerak tanpa beban :
P = 4,61  × x 10 −3 kg mm 2 ⁄ ×  5,505 rad s × (27,525 rad s ) P = 0,698 kW Perencanaan Poros
Daya yang ditransmisikan
P d = F c ×  P P d = 1,0  ×  0,698 kW
P d = 0,698 kW Momen puntir rencana
T = 9,74 × 10 5 P d n 1 T = 9,74 × 10 5 0,698 kW
262,982 rpm
T =  2585,165  kg. mm
Bahan poros Dalam  penelitian,  bahan  batang  poros yang  akan  digunakan  terbuat  dari  bahan batang baja difini dingin, S45 C-D, kekuatan tarik σ b = 60 kg/mm 2
Tegangan geser yang di ijinkan :
τ a = τ B (Sf 1 ×   sf 2 ) τ a = 60 (6,0  ×  2,0) τ a = 5 kg/mm 2
Diameter poros
d s =   [ 5,1 τ a K t ×   C b ×  T] 1 3 ⁄
Vol. 4, No. 1, Maret 2019 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
d s =   [ 5,1 5 kg/mm 2 1,0 ×  1,2 × 2585,165 kg/mm] 1 3 ⁄

## =  18,236 mm
Untuk tegangan geser yang diterima oleh poros dapat dihitung menggunakan rumus :
τ = 5,1  ×  T d s 3
τ = 5,1  ×  2585,165  kg. mm (20 mm) 3
τ = 1,648 kg mm 2

## Perencanaa Sistem Transmisi Sabuk dan Puli
Jarak  poros  antara  puli  kecil  dan  besar ditetapkan 470 mm.
n 2 = d 1 × n 1 d 2
n 2 = 53,77 mm  ×  1600 rpm
327,14 mm
n 2 = 262,982 rpm Diameter  puli  di  atas  merupakan diameter  puli  luar,  untuk  menentukan diameter nominal puli : d = d − t = 53,77 mm − 20,5 mm = 33,27 mm D = D − t = 327,14 mm − 20,5 mm = 306,64 mm
Kecepatan  linear  sabuk  dapat  dihitung dengan persamaan :
v = π  ×  d  ×  n1
60  ×  1000
v = 3,14  ×  33,27 mm  ×  1600 rpm 60  ×  1000
v = 2,786 m/s
Panjang sabuk rencana dapat dihitung :
L = 2C + π 2 (d + D) + 1 4C (D − d) 2
L = 2x470  + 3,14 2 (33,27  + 306,64 mm) + 1 4x470 (306,64 − 33,27) 2

## L = 1513,409 mm
Jarak sumbu poros dapat dihitung :
c = b +   √b 2 − 8(D − d) 2
8 Dimana  nilai  b  =  2597,627  mm,  dan c = 634,689 mm
Perencanaan Mata Pisau
ρ = m V Dimana, v =  π × r 2 × t v =  3,14 × (100 mm) 2 × 0,5 mm v =  15700 mm 3 = 0,0000157 m 3
Untuk perhitungan massa digunakan rumus berikut :
m = ρ × V m =  7850 kg m 3 × 0,0000157 m 3 m = 0,123 kg
Kekuatan tekan : ω = m  ×  g ω = 0,123 kg  ×  9,81 m/s 2 ω = 1,206 N
Tegangan Geser :
σ = ω A σ = 1,206 N 3,14  ×   (10 mm) 2 σ = 0,0038 N/mm 2
Gaya setiap pisau, dihitung dengan dengan persamaan (7) yaitu:
F tot = F  ×   ∑ mata pisau
F tot = 1,207N  ×  4 buah F tot = 4,828 N/buah
Vol. 4, No. 1, Maret 2019 e-ISSN: 2502-8944 ENTHALPY-Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin

## Gambar 3. Desain mata pisau

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis dan pembahasan  dalam  penelitian  ini,  maka dapat  ditarik  beberapa  kesimpulan  sebagai berikut :
1. Daya  motor  penggerak  pada  pengirs singkong sebesar 0,698 kW.
2. Tegangan  geser  yang  terjadi  pada  poros yaitu sebesar 1,648 N/mm 2 .
3. Panjang sabuk yang dibutuhkan 1513,409 mm,  dengan  jarak  sumbu  poros  sebesar 634,689 mm.
4. Kekuatan  tekan  pada  pisau  pengiris sebesar  1,206  N  dengan  tegangan  geser 0,0038 N/mm 2 .

## Saran
Saran  yang  dapat  disampaikan  setelah melakukan  analisa  sabuk,  puli  dan  pisau pengiris  pada  mesin  perajang  singkong adalah  membuat  alat  mesin  perajang singkong  sesuai  dengan  analisa  yang  telah dilakukan  agar  dapat  digunakan  dipasaran, terutama  pada  daerah  yang  berpotensi mengembangkan usaha keripik singkong.
Daftar Pustaka
Ade,  C.  S.,  2009. Karya  Akhir.  Mesin
Pengiris  Ubi/Keripik  Kapasitas  30 kg/jam , 1 - 14.
Hafizh,  A.  P.,  2014. Perancangan  Mesin Perajang  Singkong  Dengan  Kapasitas 150 kg/jam . Artikel Skripsi , 1-13. Robert, L. M., 2004. Elemen-Elemen Mesin dalam Perancangan Mekanis. Yogyakarta: Penerbit Andi. Sularso,  dan  Suga,  K.,  2002. Dasar
Perencanaan  dan  Pemilihan  Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramitha.