## Perencanaan Daya Dan Perbedaan Jenis Bantalan (Bearing) Pada Mesin Pengupas Kulit Kacang Tanah Kapasitas 60 Kg/Jam
Richard A. M. Napitupulu 1,* , Charles S.P. Manurung 1 , Suriady Sihombing 1 , Pardingatan Sipayung 2
1 Dosen Program Studi Teknik Mesin, Universitas HKBP Nommensen, Medan
2 Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin, Universitas HKBP Nommensen, Medan
*richard_alf@yahoo.com

## Abstract
Appropriate  technology  is  technology  that  is  right  on  target  to  be  used  and developed  by  the  community.  The  development  of  technology  aims  to  ease  human work. The  Indonesian  state, with the majority of its population working  as farmers, really  needs  appropriate  technological  innovation  to  increase  agricultural productivity.  In  this  case,  the  author  highlights  the  low  productivity  of  peanut farmers  in  Indonesia.  On  the  other  hand,  the  level  of  peanut  demand  is  increasing from year to year, but consumer demand cannot be met due to low domestic peanut production.  Therefore,  this  study  aims  to  determine  the  power  and  bearing maintenance on peanut shell peeling machines using an electric motor, which uses a Tachometer measuring instrument and is carried out at the Production Laboratory of HKBP  Nommensen  University  Medan  located  at  JL.  Sutomo  No.  4  Medan.  The peanut  shell peeling machine  is made horizontally  with 1  shaft  and 40 peeling  rods transmitted  by  a  V-belt  and  pulley  using  an  electric  motor  that  functions  to  peel peanuts  to  separate  the  seeds  from  the  shell.  By  designing  and  designing  a  peanut shell peeling machine, the bearing life used in the peanut peeler machine is 3440.78 and 909.86 hours at a rotation speed of 1382 rpm and 58623.94 and 20877.55 hours at a  rotation  speed of 795.7 rpm. The faster the engine  speed,  the  enumeration load received by the bearing will be lighter, the slower the engine speed, the heavier the enumeration  load  received  by  the  bearing.  The  production  capacity  that  can  be produced by this peanut shell peeling machine is 60 kg / hour with a peeling force of 51,012  and  AC  motor  power  of  1  Hp  with  a  rotation  of  2930  rpm. Keywords : Peeler, peanuts, increase the amount of production.

## 1. PENDAHULUAN
Negara  Indonesia  dengan  mayoritas  penduduknya  yang  berprofesi  sebagai petani,  sangat  membutuhkan  inovasi  teknologi  tepat  guna  untuk  meningkatkan produktifitas pertanian. Dalam hal ini, peneliti menyoroti rendahnya produktifitas para petani  kacang  tanah  di  Indonesia  [1].  Disisi  lain  tingkat  kebutuhan  kacang  tanah semakin  meningkat  dari  tahun  ke  tahun  namun  permintaan  konsumen    tidak    dapat terpenuhi  akibat  rendahnya  produksi kacang tanah dalam negeri [2].
Pengupasan  kacang  kulit  kacang  tanah  adalah  salah  satu  kegiatan  pasca panen  dalam   pengolahan   kacang   tanah   menjadi   suatu   produk   makanan [3]. Pada  kenyataan  selama  ini,  bahwa  sebagian  besar  petani  kacang  tanah  pasca  panen masih  menggunakan  cara  yang    sangat    tradisional    untuk    memisahkan    biji    kacang tanah  dengan  kulitnya,  yaitu  dengan  cara  memukul-mukul  kacang    tanah    tersebut [4],[5],[6]. Pada pengupasan  secara manual,  para    petani    memerlukan    waktu    5
jam  untuk  menghasilkan  biji  kacang  tanah  sebanyak  50-70  kg  [7],  [8].  Itupun membutuhkan  ±  4-5  orang  tenaga  kerja,  yaitu  tetangga  samping  rumah,  sanak saudaranya,  maupun  kuli.  Setiap  tenaga  kerja  tersebut  mempunyai  tugas  masing- masing. Biasanya 2 orang laki-laki bertugas memukul-mukul atau menggeblok kacang hijaunya,  sedangkan  2-3  perempuan  yang  memisahkan  biji      kacang      tanah      dengan kulitnya  dengan    cara      diayak  menggunakan  tampa  [9].  Setelah  pengupasan  kulit kacang tanah selesai,  biji  kacang  tanah  segera  diberikan  ke  pengepul untuk dijual. Oleh  karena  itu,    dirancangkannya  mesin  pengupas  kulit  kacang  tanah  agar memudahkan petani untuk memisahkan biji kacang tanah dengan kulitnya.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN

## 2.1. Perhitungan Daya
Perhitungan  daya  yang  dibutuhkan  oleh  mesin  pengupas  kulit  kacang  tanah, daya  untuk  momen  inersia  dan  menghitung  daya  kerugian  bantalan/bearing menggunakan  data-data  yang  sudah  di  dapat.  Perhitungan  ini  bertujuan  untuk mendapatkan mekanisme yang optimal dengan memperhatikan data yang telah didapat dari studi literatur dan observasi langsung.
Besarnya  daya  yang  dipakai  untuk  mengupas  kacang  hijau,  dipengaruhi    oleh besarnya  gaya  kupas,  dan  kecepatan  kupas. Maka besarnya daya dapat dirumuskan sebagai berikut:
P 1 = F .v.z .................................................(1) Daya  momen  inersia  adalah  daya  yang  dibutuhkan  karena  adanya  momen inersia. Untuk mendapatkan daya tersebut maka harus diketahui dulu besarnya : momen inersia, kecepatan sudut dan percepatan sudut, serta besarnya torsi.
Maka    secara    momen    inersia    silinder    berongga  tersebut  bila  dinyatakan dalam massa total m , jari-jari luar r 2 , dan jari-jari dalam r 1 , menjadi:
…………………..(2)
Sehingga untuk silinder pejal berjari-jari r ( r 1 = 0 dan r 2 = r ) momen inersianya dapat dicari menggunakan rumus sebagai berikut :
I =    m.r²…………………………………..(3)
Sebuah benda yang berputar, misalnya pulley, maka akan ada kecepatan sudut dan percepatan sudut, yang secara matematis dapat dirumuskan:
ω = atau     ᾳ = …………………(4)
Besarnya torsi dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:
T = I . ᾳ   .....................................................(5)
Daya  karena  momen  inersia  Setelah  torsi  dan  putaran  (rpm)  diketahui  maka selanjutnya dapat diketahui besarnya dengan rumus:
P₂ = T . ω  …………………………………(6)

## 2.2 Persamaan – Persamaan dalam Perhitungan
Akibat  adanya  gesekan  ini,  akan  menyebabkan  kehilangan  daya,  secara pendekatan kehilangan daya tersebut dapat dihitung dengan rumus:
ƒHP = …………………….(7)
dimana: fHP = Daya yang hilang karena gesekan (Hp).
Dengan asumsi putaran konstan, maka prediksi umur bearing(dinyatakan dalam jam) dapat ditulis dengan persamaan:
)ᵇ x ………………………..(8)
dimana : L 10 h = Umur bearing (jam kerja).
Dalam kenyataannya bearing biasanya menerima beban kombinasi antara beban radial dan beban aksial, serta pada suatu kondisi ring dalam yang tetap sedangkan ring luarnya yang berputar. Sehimgga persamaan beban eqivalen (P) setelah adanya koreksi tersebut, menjadi:
P = (V.X.Fᵣ) + (Y.Fᾳ)………………………(9)
dimana : P = beban ekivalen (lbf)

## 2.2 Desain Instalasi Mesin Pengupas Kulit Kacang Tanah.
Adapun desain alat mesin pengupas kulit kacang tanah yang dirancang pada penelitian ini seperti gambar dibawah ini.
Gambar 1. Gambar Instalasi Mesin Pengupas Kulit Kacang Tanah

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1  Hasil Penelitian.
Dari hasil penelitian mengenai perhitungan gaya dan daya yang dibutuhkan pada mesin,  bearing/bantalan  pada  mesin  pengupas  kulit  kacang  tanah,  agar  diperoleh  hasil pengupasan  yang  maksimal,  maka  kecepatan  putaran  poros  pengupas  direncanakan sebesar 2930 rpm  795,7 rpm.
Besarnya  daya  yang  dipakai  untuk  mengupas  kacang  tanah  dipengaruhi  oleh besarnya  gaya  kupas,  kecepatan  kupas, dan  jumlah  pisau  dan  dapat  dilihat  pada  tabel berikut.
Tabel 1. Data pengujian gaya atau beban pada kacang tanah.
N0 Percobaan Gaya kupas (Kgf) 1 I 5,1 2 II 5,3 Rata-rata 5,2
Hasil dari pengujian massa pada kacang tanah diatas, dapat diketahui gaya atau beban  sebesar  5,2  kgf  (didapat  dari  rata-rata  gaya  kupas  x  gravitasi  =  5,2  x  9,81). Setelah  massa  atau  beban  diketahui  sebesar  51,012  kgf,  maka  besarnya  gaya  dalam satuan Newton adalah 51,012 N.
Besarnya  gaya  kupas  (F)  didapat  dari  percobaan  sebesar  51,012  N,  maka besarnya  nilai  torsi  dapat  diketahui:  dimana  r  adalah  jari-jari  pulley  yang  digerakkan didapat dari perhitungan Juan Hutahean dengan diameter 265 mm, jadi r = 13,5 mm = 0.0135 m.
T = F · r = 51,012 N  · 0,0135 m= 0.688662 Nm/mm 2
Setelah  torsi  (T)  diketahui  maka    kecepatan  sudut  (m)dapat  dicari  dengan rumus:
Setelah  torsi  (T)  dan  kecepatan  sudut  (m)  diketahui,  maka besarnya daya dapat dicari dengan rumus:
P = T · m = 0,688662 Nm . 144,649  rad⁄s = 99,6 Watt = 1.3 Hp
Dari data yang diambil dari lapangan maka langkah awal yaitu menghitung umur bearing ,  menghitung  beban  yang  diterima bearing, dan  menentukan  perawatan  pada bearing.
1. Perhitungan Umur Bearing  Pada Putaran 1382 Rpm.
Dalam menghitung umur bearing dengan keandalan 90% hal yang perlu dilakukan adalah menghitung beban yang diterima oleh bearing. Rumus untuk menghitung beban saat pengupas kacang adalah  :
Poros dan pemecah kacang tanah mempunyai berat senilai 6,7 kg,  dan berat pulley
2,7 kg jadi beban total yang diterima oleh Bearing adalah :
• Bantalan GHB P205
= 0,0853 + 6,7 + 2,7 = 9,4853 kg / m
• Bantalan 44610
= 0,0632 + 6,7 + 2,7 = 9,4632 kg/m
• Bantalan Gelinding
F = m. g = 9,4853 kg/m . 9,8 m/s = 92,955 kg.m/s
F =  92,955 N = 0,092955 KN
• Bantalan 44610
F = m.g = 9,4632 kg/m . 9,8 m/s = 92,939 kg.m/s
F = 92,939 N = 0,092939 KN
2. Perhitungan Umur Bearing  Pada Putaran 735,7 Rpm.
Dalam menghitung umur bearing dengan keandalan 90% hal yang perlu dilakukan adalah menghitung beban yang diterima oleh bearing. Rumus untuk menghitung beban saat pengupas kacang adalah  :
Poros  dan  pemecah  kacang  tanah  mempunyai  berat  senilai  6,7  kg,    dan  berat pulley 2,7 kg jadi beban total yang diterima oleh Bearing adalah :
• Bantalan 44610
= 0,0632 + 6,7 + 2,7 = 9,4632 kg/m
• Bantalan Gelinding
=0,0853 + 6,7 + 2,7 =  9,4853 kg/m
• Bantalan 44610
F = m. g = 9,4632 kg/m . 9,8 m/s = 92,739 kg.m/s F =  92,739 N  = 0,092739 KN
• Bantalan gelinding
F = m. g = 9,4853 kg/m.9,8 m/s = 92,955 kg.m/s

## F =  92,955 N

## F = 0,092955 KN
Jenis  bearing  yang  digunakan  adalah  GHB  P205, single  row  cylindrical roller       bearings .
Kapasitas nominal dinamis (C)                = 44 kN = 4489,79 kg
Kapasitas nominal Statis (Co)                  = 36,55 kN = 3729,59 kg
Putaran Motor Penggerak = 2930 rpm Putaran poros  pada gelinding = 1382 rpm
Putaran poros  pada bantalan luncur = 795.5 rpm Beban aksial                                    = Fa = Co .  0,056= 3729 .0,056= 208,824 kg
Beban radial =
Tabel 2. Hasil Gaya Yang Diterima Bearing.
Putaran mesin (rpm) Gaya pada Bantalan  Gelinding Gaya pada Bantalan  Luncur 2930 92,955 N 92,939 N 795,7 92,955 N 92,939 N
Gambar 2. Grafik Putaran Mesin Versus Gaya Yang Diterima Bearing.
Dari  grafik  pengujian  b earing ini  mampu  beroperasi  dengan  baik  saat  pengupasan kacang tanah tanpa adanya kendala. Dengan kata lain bearing dapat bekerja pada gaya dan putaran pada saat pengipasan. Pada putaran 2930 rpm dan putaran 795,7 diperoleh gaya pada bantalan gelinding 92,955 N dan gaya pada bantalan luncur adalah  92,939 N. Dan  disimpulkan  semakin  cepat  putaran mesin  maka  beban  pengupasan  yang  diterima bearing akan semakin ringan, semakin lambat putaran mesin maka akan semakin berat beban  pengupasan  yang diterima bearing.
Tabel 3. Hasil Umur Pakai Bearing.
N0 Putaran Mesin (rpm) Umur Pakai Pada Bearing (jam) Gaya
Bantalan Gelinding Bantalan Luncur 1 1382 3440,78 909,86 2 795,7 58623.94 20877,55
Gambar 3. Grafik Putaran Mesin Versus Waktu Umur Bearing.
Dari  grafik  pengujian  b earing ini  mampu  beroperasi  dengan  baik  saat  pengupasan kacang  tanah  tanpa  adanya  kendala. Dimana  pada putaran 1382 rpm dan putaran  795,7 diperoleh  umur  pemakaian  bantalan  gelinding adalah 3440,78  jam  dan  58623.94  jam. Sedangkan umur pemakaian pada bantalan luncur adalah 909,86 jam dan 20877,55 jam . Didapat kesimpulan bahwa dengan semakin cepat putaran mesin maka umur pemakaian bearing akan semakin cepat dan sebaliknya  semakin lambat putaran mesin maka  umur pemakaian bearing akan semakin lama.

## 3.2. Pembahasan
Dari  hasil  perancangan  dan  pengolahan  data,  pelumasan  pada  bearing  terutama dimaksud untuk mengurangi gesekan dan keausan antara elemen gelinding dan sangkar, membawa  keluar  panas  yang  terjadi,  mencegah  korosi,  dan  menghindari  masuknya debu.
Pelumasan  gemuk  lebih  disukai  karena  penyekatnya  lebih  sederhana,  dan  semua gemuk  yang  bermutu  baik  dapat  memberikan  umur  panjang.  Cara  yang  umum  untuk penggemukan  adalah  dengan  mengisi  bagian  dalam  bantalan  dengan  gemuk  sebanyak mungkin, pengisian gemuk yang agak berlebihan tidak menjadi keberatan.
Pelumasan  minyak  merupakan  cara  yang  berguna  untuk  kecepatan  tinggi  atau temperatur  tinggi,  yang  paling  populer  diantaranya  adalah  pelumasan  celup.  Hal  yang
W ak tu
mendasari  pemilihan  pelumas  adalah  kisaran  suhu,  kecepatan  putaran,dan  pengaruh lingkungan.

## 4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian maka dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Umur  bearing  yang  digunakan  pada  mesin  pengupas  kacang  tanah  adalah  3440,78 jam  dan  909,86  jam  pada  kecepatan  putaran  1382  rpm  dan  58623,94  dan  20877,55 jam pada kecepatan putaran 795,7 rpm.
2. Semakin  cepat  putaran  mesin  maka  beban  pengupasan  yang  diterima  bearing  akan semakin  ringan,  semakin  lambat  putaran  mesin  maka  akan  semakin  berat  beban pengupasan  yang diterima bearing.
3. Hal  yang mendasari  pemilihan  pelumas  adalah  kisaran  suhu,  kecepatan  putaran,dan pengaruh lingkungan.
4. Kapasitas  produksi  yang  mampu  dihasilkan  oleh  mesin pengupas  kulit  kacang tanah  ini sebesar 60  kg/jam denga gaya pengupas sebesar 51,012 N dan daya motor AC  sebesar 1 Hp dengan putaran 2930 rpm.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  R.  Yuniar, Jembatan  Emas  Ketahanan  Pangan-Perspektif  Komunikasi .  Yayasan Pustaka Obor Indonesia, 2022.
[2]  B. Winarso, “Kebijakan pengembangan komoditas tanaman pangan dalam mendukung program master plan percepatan dan perluasan pembangunan ekonomi Indonesia (MP3EI) studi kasus di Propinsi Gorontalo,” J. Penelit. Pertan. Terap. , vol. 13, no. 2, 2013.
[3]  S. Hariyadi and D. M. Purnama, “Perencanaan Mesin Pemilah Dan Pengupas Kulit Kacang Tanah Dengan Corong Screen Berkapasitas 150 Kg/Jam,” Wahana Tek. , vol. 7, no. 2, pp. 143–163, 2018.
[4]  A. Sutejo and A. R. Prayoga, “Rancang Bangun Alat Pengupas Kulit Ari Kacang Tanah (Arachis hypogaea) Tipe Engkol,” J. Keteknikan Pertan. , vol. 26, no. 2, 2012.
[5]  I. Muhammad, “Rancang Bangun Alat Pengupas Kulit Ari Kacang Tanah Untuk Pembuatan Kacang Asin Menggunakan Motor Listrik,” 2020.
[6]  I. Ferdiansyah, B. Wiryono, and K. Karyanik, “Analisis Performansi Mesin Pengupas Kacang Tanah Terhadap Diameter Polong Kacang Tanah Menggunakan Penggerak Motor Listrik,” Protech Biosyst. J. , vol. 2, no. 2, pp. 65–74, 2022.
[7]  R. Tahapali, R. Djafar, and Y. Djamalu, “Modifikasi Mesin Pengupas Kulit Kacang Tanah,” J. Teknol. Pertan. Gorontalo JTPG , vol. 4, no. 2, pp. 78–82, 2019.
[8]  J. HUTAHAEAN, “ANALISA HASIL PENGUPASAN KULIT KACANG TANAH DENGAN MENGGUNAKAN MESIN MODEL IMPACT ROTARY,” 2023.
[9]  R. T. Tampaty, “PERANCANGAN MESIN PENGUPAS KULIT KACANG TANAH BERKAPASITAS 20 KG/JAM,” presented at the Prosiding SoBAT (Seminar Sosial Politik, Bisnis, Akuntansi dan Teknik) Universitas Sangga Buana YPKP, LPPM Universitas Sangga Buana YPKP, 2019, pp. 300–310.
[10] R. C. Hibbeler, Engineering mechanics: dynamics . Pearson Educación, 2004.
[11] A. D. Deutschman, W. J. Michels, and C. E. Wilson, “Machine design: theory and practice,” No Title , 1975.
[12] N. L. Antara, “Organic Waste Chopper Tool Design Using Autodesk Inventor 2015 Software,” Log. J. Ranc. Bangun Dan Teknol. , vol. 19, no. 2, pp. 68–77, 2019.