## RANCANG BANGUN MESIN PENCACAH SPONS

## Yunita Djamalu
Politeknik Gorontalo E-mail : naura@poligon.ac.id

## ABSTRAK
Perencanaan  mesin  pencacah  spons  ini  merupakan  salah  satu  upaya  penerapan  teknologi  tepat  guna, untuk membantu masyarakat dalam meningkatkan taraf hidupnya yaitu dengan jalan menggunakan bahan-bahan yang sudah tidak dimanfaatkan lagi (di buang) seperti halnya spons dari sisa mebeler yang telah tidak terpakai. Selain itu juga secara tidak langsung kita juga turut serta dalam  menjaga kelestarian alam dengan  mengurangi sampah dari jenis spons.
Konstruksi  mesin  pencacah  spons  ini  terbagi  dari,  hoper  sebagai  tempat  masukan  spons,  sistem  pisau pencacah yang terdiri dari poros, pisau gerak, serta pisau penahan. Sedangkan untuk sistem penggeraknya terdiri dari motor penggerak, pulley, belt, pasak, bantalan.
Dari hasil perancangan mesin pencacah spons didapatkan kapasitas pencacah 2,25 kg/ jam , dengan putaran pisau  pencacah  1050  rpm,  daya  motor  penggerak  1  HP  menggunakan  motor  listrik.  Dengan  mesin  ini,  proses pencacahan  spons  bisa  dilakukan  dengan  sederhana  dan  mudah,  serta  waktu  proses,  yaitu  waktu  pencacahan menjadi lebih singkat. Dengan waktu proses yang lebih singkat, maka laju produksi per satuan waktu menjadi lebih besar.
Kata kunci : spons, rancang bangun mesin, pencacahan.

## ABSTRACT
This planning of sponge chopping machine represent one precise adjustment of technology effort utilizes, to help the citizen to raise their live standard that is which way use the unused substance, as the furniture waste. Be sides that indirectly we participate in preserve the nature by means decrease the kind of sponge waste.
This  sponge  chopping  machine  construction  divided  in, consisted  of hoper  as  the  inlet  of  the  sponge, chopping knife system divided in shaft, moving knife, and the resist knife. Exactly this movement system divided moving motor, pulley, belt, keys, bearing.
The  result  of  sponge  chopping  machine  is was found  the  chopping  capacity of 2.25  kg/ hours ,  round  of chopping  knife of 1050  rpm,  moving  energy  motor  1  HP  used  electro  motor.  Mechanically  this,  the  sponge chopping  process  become became simple  and  easily,  and  process  time,  that  is was chopping  time  become briefer. With briefer process time, hence accelerating production per set of time become was bigger.
Keywords : sponge, planning build system, chopping.

## I. Pendahuluan
Pada  saat  ini  banyak  perusahaan  meubel berlomba–lomba  menciptakan  suatu  produk  yang berpenampilan  moderen  juga  elegan,  terutama produk  kursi  baik  sofa  maupun  kursi  ruang  tamu. Kita  tahu  bahwa  bahan  baku  untuk  pembuatan kursi  sofa  ialah  kayu,  kain  sofa  dan  spons.  Dalam hal  ini,  apabila  kita  berkunjung  ke  tempat pembuatan  kursi  sofa  maupun  kursi  ruang  tamu, disana kita akan menemukan banyak sisa potongan –  potongan  spons  yang  tidak  terpakai  dengan ukuran yang berbeda – beda dan biasanya itu akan menjadi sampah. Spons adalah salah satu
bahan  baku  yang  paling  sulit  terurai  oleh  alam. Apabila jumlah sisa potongan – potongan sepon ini semakin banyak dan tidak ada proses daur ulang, maka tentu saja dapat merusak kelestarian alam.
Untuk mengatasi permasalahan diatas, maka dibutuhkan  teknologi  yang  benar  –  benar  mampu mendaur ulang sisa potongan–potongan spons yang nantinya  menjadi  suatu  produk  yang  dapat digunakan  kembali  untuk  kebutuhan  furniture dengan  mengaplikasikan  Teknologi  Tepat  Guna (TTG),  sehingga  diharapkan  dapat  mengurangi jumlah  sepon  yang  dibuang,  maka  itu  akan memperlambat terjadinya kerusakan alam.

## II. Bahan dan Metode
II.1. Mesin Pencacah Spons
Mesin  pencacah  spons  merupakan  suatu mekanisme  yang  terdiri  dari  banyak  komponen yang akan bekerja secara bersama-sama dalam satu proses  pencacahan  spons.  Pada  saat  sekarang pencacahan  spons  masih  banyak  dilakukan  secara tradisional.
Dengan  berkembangnya  cara  berpikir manusia  maka  diupayakan  suatu  alat  yang  dapat membantu  mempercepat  proses  pencacahan  spons. Mesin  pencacah  spons  ini  sengaja  dibuat  untuk mengefisiensi waktu dan tenaga kerja mempercepat proses  pencacahan  spons  dan  diharapkan  dapat mencapai  suatu  kecepatan  proses  produksi  yang optimal.
Gambar 1. Mesin Pencacah Spons

## II.2. Perencanaan Elemen Mesin
Seperti  yang  telah  diketahui,  komponen elemen  mesin  pada  mesin  pencacah  spons  adalah puli, v-belt, pasak, bantalan, poros, pisau pencacah, roda gigi dan motor listrik.
II.2.1. Puli dan v-belt
Elemen mesin yang biasa digunakan untuk memindahkan  gaya  serta  putaran  yang  berasal dari motor adalah V-belt .
 Menghitung Kecepatan Linier Sabuk – V
u i R R n n 1 1 2 2 1    … 1) 60000 pulli pulli n d v     … 2)
 Menghitung Panjang Sabuk
 
                         C d d d d C L pulli pulli pulli pulli . 4 ) ( 2 . 2 2 1 2 1 2  … 3)
 Menghitung Jarak Antara Poros (C) 4 ) ( 8 2 1 2 2 R R b b C     ... 4) 2 1 1 2 n n R
R  … 5)
 Menghitung Gaya Tarik pada V-belt 2 1 F F F e   … 6)
5 2 1 
F F … 7)
II.2.2. Poros Poros  merupakan  elemen  utama  dalam meneruskan  daya  dan  putaran.  Sebagian  besar mekanisme  yang  mentransmisikan  daya  dilakukan melalui  putaran  dan  hanya  poros  yang  dapat melakukan mekanisme tersebut.
 Gaya-gaya yang bekerja pada poros, F (kg)
 tan t r F
F  ... 8)  Tegangan geser maksimum
Syp N 5 . 0 max 
 ... 9)
II.2.3. Pasak
Pasak  adalah  bagian  dari  elemen  mesin yang  berguna  untuk  menjaga  hubungan  putaran relatif  antara  poros  penggerak  dan  poros  yang digerakkan.
 Gaya yang terjadi pada pasak, F (kg).
         p p D T F . 2 … 10)
 Panjang pasak yang menerima gaya kompresi, Lc (mm)
       N Syp Dp W Tp Lc . . . 4 … 11)  Luas  pasak  yang  menerima  gaya  kompresi, Ac (mm²)
L W A c . . 5 , 0
 … 12)
 Tegangan kompresi yang diijinkan,Sc (kg/mm²)
c c A F S  … 13)
 Panjang  pasak  yang  menerima  gaya  geser,Ls (mm)
… 14)
 Luasan pasak yang menerima gaya geser
c s L W A .  … 15) N Syp Dp W Tp L s . . . 2 

##  Tegangan geser yang diijinkan
s s A F S  … 16)
II.2.4. Bantalan Gelinding
 Beban ekuivalen yang bekerja pada bantalan
) . . . ( a r F Y F V X P   ... 17)
Beban  ekuivalen  pembanding  yang  bekerja  pada bantalan
r F V P .  ... 18)
Lama pemakaian bantalan
) . 60 ( 10 6 10 n P c L b h         ... 19)
II.2.5. Roda Gigi Lurus Roda  gigi  adalah  salah  satu  bagian terpenting dari suatu mesin, dimana berguna untuk mentranmisikan daya dan putaran poros penggerak keporos yang digerakkan.
 Jarak Center (c)
2 2 1 d d c   ... 20)
Nt d M  ... 21)
d Nt P  ... 22)
 Perbandingan Kecepatan
g p g p p g Nt Nt d d n n rv   
… 23)
 Torsi Yang Terjadi
Np Hp
T . 63000  ... 24)  Gaya Radial
 sin Ft Fr  ... 25)
 Perhitungan Lebar Gigi
12 . . n d
Vp   ... 26)  Beban Dinamis (Fd) ) ( 600 600 lb Ft Vp Fd   ... 27) ) ( 1200 1200 lb Ft Vp Fd   ... 28)
 Perhitungan Lebar Gigi
k q d Fd b . .  (in)                    ... 29)  Perhitungan Jarak Poros
2 2 1 d d c   (in)              ... 30)  Perhitungan Kekuatan
g T L K K K Sat Sad . .  ... 31)
III.

## Hasil dan Pembahasan
III.1. Perencanaan Pulley dan V-Belt Perencanaan  Diameter  Pulli  Pada  Silinder Utama.
Data -  data yang diketahui :
 Motor yang digunaka = motor listrik
 Putaran maksimum    = 1400 rpm
 Putaran pulli yang penggerak, 3 n = 1050 rpm
 Daya maksimum, N    = 1 HP
4 n = 1400 rpm 4 D =  75 mm 3 n = 1050 rpm 3 D =  ?
Gambar 2. Perencanaan susunan pulli dan V-belt pada silinder
utama
 Penetapan diameter pulli V-belt
) 02 . 0 1 )( 75 ( 1050 1400 3   D  3 D 102 mm  100 mm
 Kecepatan keliling pulli penggerak
60000 1050 100 14 . 3 3    V  3 V 5,4 s m  Gaya keliling yang timbul 4 , 5 1 102   F  F 18,89 kg
 Penerapan V-belt
2 12 7 . 0 2 cm kg K    = 16.8 2 cm kg  Luasan penampang belt 2 8 . 16 89 , 18 cm kg kg  = 1,13 cm²
Maka,
                           ) 445 ( 4 100 75 2 14 , 3 100 75 ) 445 ( 2 2 L  Jumlah putaran V-belt rps mm s m L V U 568 , 4 1000 95 , 1181 4 , 5      Umur belt m fat base x U N H        max ) . . 3600 (   operasi V-belt = 104,721 2 cm kg Maka, 8 7 104,721 90 ) 1 568 , 4 3600 ( 10          H
= 180,98  jam kerja
 Lebar pulli
) 5 , 12 2 ( 20 ) 1 1 ( 3 4      pulli pulli B B
= 25 mm  Sudut kontak V-belt pada pulli
o 37 ,
183  
 Torsi yang terjadi pada pulli
T = 944,5 kg mm

## Perencanaan Pulli Pengerak
 Lebar pulli
) 5 , 12 2 ( 20 ) 1 1 ( 2 1      pulli pulli B B
= 25 mm
 Sudut kontak V-belt pada pulli
o 77 , 176  
 Torsi yang terjadi pada pulli T = 697,3  kg mm

## III.2. Perencanaan Poros
Dalam perhitungan poros diperlukan data- data sebagai berikut:
 Daya (N)              = 1  Hp
 Diameter poros (Dp)  = 25 mm = 0,984 in
 Putaran (n) = 1050 rpm  Sudut kontak V-belt (  )  = 183, 37   Faktor tarikan (  )       = 0.7
 Berat Pulli         = 157 gr = 0,157 kg = 0,339 lb
 Gaya keliling yang timbul (F) = 18,89 kg
 Panjang poros total = 405 mm = 15, 944 in
 Sudut  yang  dibentuk  pulli  dengan  sumbu vertical = 40 
 Maka, Gaya radial yang terjadi pada poros
Fr = 26,98 kg Fr = 58,4117 lb
 Tegangan bahan maksimum, max  (psi) Dalam pembuatan
poros ini direncanakan  menggunakan  bahan  AISI  1040
CD didapat syp = 88000 psi , N = 2.5
= 17600 psi
 Torsi poros, Tp (lb.in)
= 60 lbin
 Tegangan tarik pada pulli
lb F 17 , 10 2  lb F 85 , 50 1  02 , 61  d F lb
Perhitungan gaya – gaya yang terjadi pada poros
Gambar 3. Gaya – gaya yang terjadi pada poros engkol
Q = Berat total pisau potong
Q = 1050 gr = 1,05 kg = 2,27 lb Gambar 4. Reaksi gaya arah horizontal lb R A 08 , 19  𝑅 𝐵 = 44,55 𝑙𝑏

##  Momen Terbesar
lbin M 95 , 320   Pengecekan Tegangan Pada Poros
2 max / 15 , 1747 in lb   Syarat poros aman Syp s   747,15  ≤ 17600 𝑝𝑠𝑖 ≈ AMAN

## III.3. Perencanaan Pasak
Dalam perhitungan dan perencanaan pasak ini  menggunakan  pasak  datar  segi  empat  (square key) dengan data sebagai berikut :
 Bahan  pasak  yang  direncanakan  AISI  1020 CD, BHN = 156, Syp = 66000 psi
 Diameter poros (Dp) = 25 mm    = 0.984 in
 Lebar (w)            = 4  mm = 0,157 in
 Tinggi (h)            = 4  mm = 0,157 in
 Panjang pasak (L)     = 40 mm = 1,574 in
 Torsi (T) = 60 lb in
 Angka keamanan(N) = 2.5
Perhitungan gaya dan tegangan  yang terjadi pada pasak
 Gaya yang terjadi akibat torsi
F = 121,95  lb
 Ditinjau dari tegangan geser
s S = 493,5  lb/in²
Syarat pasak aman s S ≤ syp S 15312 5 , 493   AMAN
 Ditinjau dari tegangan kompresi
9 , 986  c S lb/in²
Syarat pasak aman c S ≤ syp S 15312 9 , 986   AMAN

## III.4. Perencanaan Bantalan
Bantalan  yang direncanakan adalah single row  deep  grove  ball  bearing seri  2,  data  yang diketahui :
Diameter dalam (Dp) = 25 mm = 0.98 in Dari tabel 9-1 Deustman didapat : Lebar ( B)                         = 15 mm = 0,5906 in Beban statis dasar (Co)     = 1560 Beban dinamis dasar (C)   = 2420 Max  fillet  radius  (f)  =  .039Putaran  maksium  (n) = 1050 rpm Gaya radial (Fr)                 = 58,4117 lb  Daya yang hilang (akibat gesekkan)
= 0,0186 = 1,86 x 10 -2 H P
 Umur bantalan = 1128552,2 jam ≈ 1,128 x 10 6 jam
III.5. Menentukan Kapasitas Pencacahan Menentukan Kapasitas Pencacahan Secara Teoritis
Data-data yang digunakan :
 Putaran poros utama (n)      = 1050 rpm
 Jumlah mata pisau potong  = 14
 Lebar mata pisau potong     = 30 mm
 Panjang mata pisau potong   = 60 mm
 Diameter poros (D P )             = 25 mm
 Volume pemotongan 1 kali putaran = PxLxT
Dimana :   P = Panjang pisau tetap
L = Jarak antar pisau tetap
T = Lebar pisau tetap V = 50 . 45 . 20 = 60000 mm 3
Asumsi : Koefisien pemakanan (  ) = 0.5
= 0,242 mg           (1 gr = 1000 mg)
= 0,000242 gr
Maka, berat jenis spons  = 0,000000242 3 mm gr = 2,42x10 -7 3 mm gr Kecepatan Keliling (Vp) = n Dp    = 82425
menit mm
Kapasitas pencacahan secara teoritis = 𝑉𝑝 × (𝑇𝑒𝑏𝑎𝑙 𝑚𝑎𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑖𝑠𝑎𝑢 𝑝𝑜𝑡𝑜𝑛𝑔 × ∑ 𝑚𝑎𝑡𝑎 𝑝𝑖𝑠𝑎𝑢 𝑝𝑜𝑡𝑜𝑛𝑔) × 𝑡𝑒𝑏𝑎𝑙 𝑠𝑝𝑜𝑛𝑠 × 𝛼 × 𝛽𝑗
= 3.65 jam kg

## Kapasitas Pencacahan Hasil Uji Coba.
Pengujian  dengan  3  buah  potongan  spons didapat  berat  keseluruhan  150  gr    dengan  waktu  4 menit
Kapasitas pencacahan = 2,25
jam kg
IV. Kesimpulan o Motor penggerak yang dipakai
 Motor listrik single phase
 Putaran maksimum motor = 1400 rpm
 Daya maksimum motor       = 1 HP o Pulley dan V-Belt
Pulli Pada Silinder Utama:
 Putaran pulley 4 = 1400 rpm
 Putaran pulley 3 = 1050 rpm
 Diameter pulley 4 = 75 mm
 Diameter pulley 3 = 100 mm
 Tipe V-Belt yang digunakan = Tipe B o Pulli pada Motor Penggerak:
 Putaran pulley 1= 1400 rpm
 Putaran pulley 2= 1050 rpm
 Diameter Pulley 1=76 mm
 Diameter pulley 2= 100 mm
 Tipe V-Belt yang digunakan= Tipe B
o Poros
 Bahan  = AISI 1040 CD
 Diameter poros  = 0.984 in = 25 mm
 Panjang poros  = 15.944 in = 405 mm
o Pasak
 Bahan   = AISI 1020 CD
 Jenis pasak = Segi empat ( Square key )
 Gaya yang terjadi akibat torsi= 121.95 lb
 Tegangan geser = 493.5 lb/in²
 Tegangan kompresi = 986.9 lb/in²
o Bantalan
 Jenis bantalan = single row deep grove ball
o
 Diameter dalam bantalan
= 0.98 in = 25 mm
 Lebar bantalan
= 0.5906 in = 15 mm
 Daya yang hilang
= 1.86  10 -2 Hp  Umur bantalan  = 1128552.2 jam
o Kapasitas Pencacahan spons
 Kapasitas pencacahan secara teoriti
= 3.65 jam kg
 Kapasitas pencacahan hasil uji coba
= 2.25 jam kg

## Daftar Pustaka
A. D. Deutcsman, “ Machine Design Theory and Practice “, Macmilan Publishing, New York, 1975. G. Takeshi Sato, N. Sugiarto H, “ Menggambar Mesin Menurut Standar ISO “, PT. PRADNYA PARAMITA, Jakarta, 1992 Skripsi, Edi Santoso. “ Perancanaan dan Rancang Bangun Alat Perajang Tembakau Dengan Mata Pisau Silinder Alur ”, Surabaya, 2007. Sularso, Ir., Kiyokatsu Suga, “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Mesin ”, PT. PRADNYA PARAMITA, Jakarta, 1997. Wayan Berata, “ Elemen Mesin I dan II “, Jurusan Teknik Mesin, F T I ITS, Surabaya, 1986. Skripsi, Umngelo Rusdiansyah. “ Perancanaan Kincir Angin Sumbu Horizontal Tipe Multi Blade ”, Surabaya, 2007.