## Manutech :

## Jurnal Teknologi Manufaktur
Vol. 16, No. 01, (2024)   p-ISSN : 2089-5550       e-ISSN : 2621-3397

## Perancangan Mesin Pencacah Biji Jagung Dengan Mata Pisau Sebagai Pemecah
Nasirwan 1 , Zaki Fadhlurrahman 2 , Tri Wahyu Widodo 3 , Yazmendra Rosa 4 , Yuli Yetri 5* 1,2,3,4,5 Politeknik Negeri Padang, Padang
* Email: yuliyetri@pnp.ac.id
Received : 29 April 2024; Received in revised form : 15 Juni 2024; Accepted : 27 Juni 2024

## Abstract
The corn grain chopping machine has been designed with a knife blade as a breaker. This designed machine will be used to  process agricultural products. The machine design process begins with stages, namely data processing, drawing sketches, calculations, and drawing with solidwork. It is planned that the driving force for the corn seed chopper machine will be to use an electric motor with 4 HP power and 2800 Rpm rotation with specifications for length 890 mm, width 420 mm, height 757 mm. The capacity of the corn grain chopper machine is 213 kg/hour using a shaft made of ST-37 steel and a direct transmission system and the bearings used are 1 inch in size. The way this chopping machine works is by utilizing the rotation of the electric motor to rotate the blade as a breaker and relying on the machine's cutting speed of 2800 rpm which makes the work process fast. The resulting corn fragments come out of the output hole provided and then enter the container provided. The specifications of the design results are obtained in accordance with the original plan.
Keywords : Corn, chopping machine, electric motor, knife

## Abstrak
Telah selesai dirancang mesin pencacah biji jagung dengan mata pisau sebagai pemecah. Mesin yang dirancang ini akan digunakan untuk mengolah hasil pertanian. Proses perancangan mesin ini dawali dengan  tahapan  yaitu  pengolahan  data,  menggambar  sketsa,  perhitungan,  dan  menggambar  dengan solidwork . Direncanakan tenaga penggerak mesin pencacah biji jagung menggunakan motor listrik dengan daya 4 HP dan putaran 2800 Rpm dengan  spesifikasi ukuran panjang 890 mm, lebar 420 mm, tinggi 757 mm. Kapasitas mesin pencacah biji jagung adalah 213 kg/jam menggunakan poros berbahan baja ST-37 dan  sistem  transmisi  secara  langsung  serta bearing yang  digunakan  berukuran  1  inch.  Cara  kerja  dari mesin  pencacah  ini  adalah  memanfaatkan  putaran  dari  motor  listrik  agar  dapat  memutar  mata  pisau sebagai  pemecahnya  dan  mengandalkan  kecepatan  potong  mesin  2800  rpm  yang  membuat  proses pengerjaan menjadi cepat. Hasil pecahan jagung tersebut ke luar dari lubang output yang telah disediakan kemudian  masuk  ke  dalam  wadah  yang  disediakan.  Spesifikasi  dari  hasil  rancangan  diperoleh  sesuai dengan perencanaan semula.
Kata kunci : Perancangan, Mesin Pencacah, Biji Jagung

## 1. PENDAHULUAN
Pengolahan biji jagung menjadi jagung halus atau tepung jagung telah banyak dilakukan dengan menggunakan berbagai metode untuk memperoleh hasil yang baik dengan hasil yang maksimal. Namun perkembangan  teknologi  masih  terus  dilakukan  untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimal,  baik  dari  segi proses, kualitas hasil baik, mekanisme yang sederhana agar mudah dalam perawatan, energi yang relatif kecil,  bahkan  yang  lebih  penting  dapat  digunakan  oleh  petani  skala  kecil.  Seiring  dengan  kemajuan teknologi  tepat  guna  banyak  ditemukan  alat-alat  teknologi  yang  diciptakan  untuk  mengolah  hasil pertanian, hal ini disebabkan oleh meningkatnya hasil tani sehingga timbullah pemikiran untuk  mengolah hasil tani tersebut sebelum dipasarkan, tujuannya tidak lain untuk  meringankan dalam pekerjaan. Oleh
karena  itu,  dibutuhkan  mesin  pencacah  biji  jagung  yang  dapat  membantu  pekerjaan  para  peternak maupun petani jagung itu sendiri.
Saat ini produksi jagung Indonesia tahun 2020 adalah 29,02 juta ton. Secara nasional, provinsi dengan  produksi  jagung  terbesar  yakni  Jawa  Timur  menyumbang  23,16%  terhadap  produksi  jagung nasional tahun 2020. Harga jagung tingkat produsen tahun 2020 tercatat Rp 4.888,- per kg, konsumen perdesaan Rp.7.223,- per kg menunjukkan pola peningkatan selama periode 2018- 2020. Sementara harga rata-rata bulanan jagung dipasar internasional akhir tahun 2020 sampai Mei 2021 terpantau mengalami lonjakan yang tinggi. Rata-rata harganya tahun 2021 sampai bulan Mei mencapai USD 259,68 per ton [1].
Agar produksi jangung tersebut tidak menumpuk, maka perlu dicarikan alternatif untuk merubah bentuk menjadi lebih halus dengan bantuan mesin pencacah/penggiling. Ada beberapa macam atau jenis mesin penggiling biji jagung yang sudah banyak dikenal di masyarakat. Berdasarkan penelusuran literatur beberapa  jenis  mesin  penggiling  yang  sudah  ada  masing-masing  memiliki  kelebihan  dan  kekurangan. Seperti  Pardiansyah  Azmi,  (2019)  membuat  mesin  pemecah  biji  jagung  untuk  pakan  ternak  sistem mekanik menggunakan motor lisrik ½ HP, ternyata hasil cacahannya masih kasar [2]. Bagita Oktariawan A.S, (2019) membuat mesin penggiling jagung kering untuk pembuatan dodol jagung menggunakan motor listrik ½ HP dengan panjang rangka 600 mm, lebar 450 mm dan tinggi 500 mm [3],  hasil pengilingan tidak merata dan kurang halus, saringan sering kali tersumbat, dan waktu yang dibutuhkan bervariasi. serta masih ada beberapa kendala lainnya, sehingga diperlukan penyempurnaan. Selain itu, juga masih ada alat pencacah biji jagung dengan menggunakan tenaga manusia atau manual.
Berdasarkan  hal  di  atas  merasa  perlu  untuk  membuat  desain  baru  untuk  meminimalkan kekurangan alat tersebut.  Rancanganbangun alat yang ditawarkan berbeda dengan yang sudah ada, dari beberapa penelitian yang sudah ada tidak ada yang menggunakan tombol switch on/off. Selain itu mesin ini dapat mencacah biji jagung dengan waktu yang cepat. Maka dari itu mesin ini dirasa sangat cocok dan sesuai kebutuhan. Rancang bangun mesin pencacah biji jagung, selain pinsip penggunaan alat yang sangat mudah  juga  diharapkan  memberikan  efek  positif  untuk  petani  kecil  karena  cepat  dalam  proses penggilingnya dibandingkan  dengan  proses  penggiling menggunakan tangan,  sehingga  alat ini  menjadi solusi bagi yang masih menggunakan tenaga manual.

## 2. METODE PENELITIAN
Tahapan aktifitas dalam proses perancangan dapat dilihat diagram alir pada Gambar 1.  Diagram alir proses pembuatan rancangan ini diawali dari studi literatur. Studi literatur bertujuan untuk mencari dan mengumpulkan referensi atau materi yang berkaitan dengan mesin pencacah biji jagung tersebut. Langkah  berikutnya  yaitu  proses  perancangan  dan  perhitungan  alat  yang  direncanakan.  Proses  ini bertujuan untuk menentukan kapasitas mesin, menentukan daya motor (perhitungan torsi, perhitungan daya  mesin  dan  perhitungan  putaran  mesin),  menentukan  diameter  poros,  menentukan bearing yang dipakai (menghitung  faktor  kecepatan, ekuivalen dinamis, faktor umur, dan umur bearing).
Selanjutnya adalah pembuatan desain alat dengan menggunakan aplikasi solidworks 2020. Desain gambar dibuat  sesuai dengan  ukuran  yang  telah  ditetapkan  pada  perhitungan  awal.  Setelah  selesai  proses pembuatan desain alat, maka dilakukan pengamatan apakah ukuran dari desain alat sudah sesuai dengan perhitungan  pada  perancangan  di  awal,  jika  belum  sesuai  maka  akan  dilakukan  perhitungan  dan perancangan ulang dan membuat kembali desain yang sesuai dengan ukurannya. Tapi  jika  sesuai  dengan perhitungan  dan  perancangannya,  langkah  selanjutnya  bisa  dikerjakan  yaitu  pembuatan  alat  yang membutuhkan.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Perancangan diawali dengan perhitungan komponen, dan kapasitas  mesin.

## 3.1 Perhitungan kapasitas mesin [7]
a. Volume hopper seperti pada Gambar 2 dapat dicari dengan rumus persamaan sebagai  berikut:
V hopper = 1 3 t . ( A + B + √𝐴. 𝐵 )
Diket:      a   =   lebar atas = 16 cm b   =   panjang atas = 19 cm c   =   tinggi = 34 cm d   =   lebar bawah = 6 cm e   =   panjang bawah = 9 cm
A   =   luasan atas
=   a x b
=   304 cm 2
B   =   luasan bawah
=   d x e =   54 cm 2 V hopper = 1 3 t . ( A +   B + √𝐴. 𝐵 ) = 1 3 34 cm . ( 304 cm 2 + 54 cm 2 + √304.54 ) =   11,3 cm. (486,12 cm 2 ) =   5491 cm 3
=   5,491 dm 3 = 5,491 liter
Jadi, volume hooper yang didapat yaitu 5,491 dm 3 , karena kepadatan jagung = 0,72 gr/ml maka 1 liter jagung yaitu 0,72 kg., maka massa diperoleh  = 5,491 x 0,72 = 3.95 kg
Gambar 2. Hopper
b.  Kapasitas mesin pencacah biji jagung Volume tergiling dalam hal ini adalah jumlah pisau pencacah yang menyentuh biji jagung. Pisau penggiling berjumlah  4  buah.  Volume  yang  tercacah  pada  tiap  pisau  pencacah  adalah  lebar  biji  jagung  0,008  m, panjang pisau 0,055 m, tebal pisau 0,004 m [8].
1. Mencari volume pada   kapasitas mesin
V   =   (P . L . T) V   =   (0,055 m. 0,008 m. 0,004 m) V   =   1,7  x 10 -6 m 3
2. Sehingga kapasitas mesin Q   =    V. ρ. n Q   =    1,7  x 10 -6 m 3 . 721 kg/m 3 . 2800 rpm Q   =   3,55 kg/menit = 213  kg/jam

## 3.2 Gaya Potong Pisau
a. Tegangan geser jagung dapat dicari menggunakan gaya terbesar yaitu 15,68.N.
Tegangan geser yang didapat ialah 0,1650 N/mm².
b. Gaya potong pisau pada mesin ( 𝐹 2 ) menggunakan persamaan A2  =   luas bidang potong =   (Diameter jagung x jari-jari pisau)
=   11 mm x 135 mm
=   1.485 𝑚𝑚 2 𝜏 𝑔 =  0,1650 𝑁 / 𝑚𝑚 2 maka: 𝐹 2 = 𝜏 g . 𝐴 2 =    0.1650 N/mm 2 . 1.485 mm 2 =   245 N

## 3.3 Perencanaan Daya [8]
Pada  motor  listrik  sudah  diketahui  daya  mesin  dan  kecepatan  mesin.  Torsi  pada  mesin  motor  belum diketahui maka untuk menghitung nilai torsi menggunakan perhitungan sebagai berikut:
a. Perhitungan Torsi
Diketahui: n               : 2800 rpm HP             : 2982 watt Konstanta:5252 (nilai keten konstanta untuk daya motor dalam satuan HP) [8]
T = 5252.𝐻𝑃 𝑛 T = 5252 .  2982 2800 = 5593 𝑁𝑚𝑚
b. Menentukan Percepatan Sudut  ( ω ) n  = 2800 rpm 𝜔 =  2 . 𝜋 . 𝑛 ⁄ 60 s = 2 × 3,14 ×2800 rpm/60 s =  293 𝑟𝑎𝑑 / 𝑠
c. Daya Rencana (Pd)
Daya Rencana menggunakan persamaan: Pd = 1,0 × 2,982 kW = 2,982 kW

## 3.4   Perhitungan Poros [8]
Poros yang akan dihitung adalah poros sebagai penghubung antara motor dan pisau. Untuk bahan  pembuatan  poros  dipilih  baja  ST-37  karena  baja  karbon  ST-37  cocok  digunakan  untuk
kontruksi mesin  dengan  kekuatan  tarik  37  kg/mm 2 .  Untuk  perencanaan  poros  ditentukan  dahulu momen, dan tegangan geser, sebagai berikut [11]:
a. Momen Rencana (T)
Momen Rencana dapat dicari dengan menggunakan persamaan: T  = 9,74×10 5 . 2,982/2800 = 1037 kg.mm
b. Tegangan Geser
Tegangan Geser dapat dicari dengan menggunakan persamaan Dimana 𝝈 𝑩 = 37 𝑘𝑔 / 𝑚𝑚 ² 𝑺𝒇 𝟏 = 6,0 𝑺𝒇 𝟐 =  2,0 𝜏 𝒂 = 𝝈 𝑩 𝑺𝒇 𝟏 × 𝑺𝒇 𝟐 𝜏 𝒂 =         37 kg/mm²
6,0 × 2,0 =    3,08 kg/mm² c.  Dari  hasil  perhitungan  di  atas,  maka  diperoleh  rumus  untuk                           diameter poros  yang  dapat  dicari menggunakan persamaan.
d s = [ 5,1 𝐾𝑡 . 𝐶𝑏 . 𝑇 ] 1/3 ra d s = [ 5,1 . 1,5 . 2 . 1037 ] 1/3 3,08
d s = 3 √ 5151 𝑚𝑚 3 = 17 mm Jadi,  karena bearing yang  banyak  dipasaran  adalah bearing 25  mm,  maka  poros  yang  digunakan adalah poros dengan diameter 25 mm.
3.5 Perencanaan Bearing [8] Diameter dalam bantalan (diameter poros) = (d) = 25 mm Diameter Luar Bantalan (D) = 62 mm Lebar Bantalan (B) = 17 mm
Kapasitas normal Dinamis     Spesifik (C) = 790 kg Kapasitas normal Statis Spesifik (Co)  =  530  kg Fa = Diabaikan Fr=Beban Radial (Kg) = Berat Poros + Mata Pisau = 2 kg + 0,5 Kg  =  2,5 Kg
Dalam perhitungan bantalan dapat digunakan persamaan sebagai berikut [12]: a. Menghitung faktor kecepatan ( fn )
Dalam menghitung faktor kecepatan dapat digunakan pada persamaan.
fn = [ 33.3 𝑛 ] 1/3 = [ 33.3 2800 ] 1 3 fn      = 0.22 b . Menghitung beban ekuivalen   dinamis (P). Dalam menghitung beban ekuivalen dinamis dapat digunakan pada persamaan:
P = X 0 .V. Fr + Y 0 .Fa P = 0,6 x 1 x 2,5 + 0 P  = 1,5 kg
c. Menghitung faktor umur ( fh )
Dalam menghitung faktor umur dapat digunakan pada persamaan:
𝑓ℎ = 𝑓𝑛 𝑐 𝑝 = 0,22 790 𝑘𝑔 1,5 𝑘𝑔 = 115 d. Menghitung umur bantalan (Lh) [9] Dalam menghitung umur bantalan dapat digunakan pada persamaan:
𝐿ℎ = 500𝑓ℎ 3 𝐿ℎ = 500 𝑥 115 3 𝐿ℎ = 500 𝑥 1.520.870 𝐿ℎ = 760.437.500 𝑗𝑎𝑚 Dimisalkan pemakaian bantalan
1 hari =    6 jam 1 minggu  =    7 hari 1 bulan =   30 hari
1 tahun        =   12 bulan =   760.437.500 jam
Dari  hasil  perhitungan  diperoleh  gambar Assembly Pencacah  Biji  Jagung  seperti  pada  Gambar  3,  dan bagian komponennya disajikan pada Tabel 1.
Gambar 3. Assembly Mesin Pencacah Biji Jagung
Tabel 1. Bagian-bagian Mesin No Nama Bagian 1.  Kerangka mesin 2.  Rumah pencacah 3.  Rumah pencacah 4.  Hooper 5.  Tutup hooper 6.  Motor 7.  Mata pisau 8.  Bearing 9.  Saringan 10.  Corong bawah 11.  Tutup rumah pencacah 12.  Kedudukan saringan 13.  Poros
14.  Pengatur Masuk

## 3.6  Prinsip Kerja Mesin Pencacah Biji Jagung
Mesin pemecah biji jagung adalah alat yang digunakan untuk memecah biji jagung agar menjadi ukuran  yang  lebih  kecil  sehingga  dapat  dikonsumsi  ternak  yang  masih  kecil  [11-12].  Prinsip  kerja  dari mesin pemecah jagung ini adalah pertama memanfaatkan putaran dari motor listrik agar dapat memutar mata pisau                     sebagai pemecahnya. Kedua mengandalkan kecepatan potong mesin. Hasil dari perhitungan diperoleh kecepatan mesin 2800 rpm. Kecepatan ini yang membuat proses pengerjaan menjadi cepat. Kemudian jagung  y a ng   s ud a h   t e r ca c ah   tersebut  keluar  dari  lubang  output  yang  telah disediakan dan selanjutnya masuk ke dalam wadah yang disediakan.

## 4. SIMPULAN
Hasil  perhitungan  dan  perancangan  mesin  pencacah  biji  jagung  dengan  motor  listrik  sebagai penggerak di atas dapat disimpulkan bahwa mesin ini memiliki tenaga 4 Hp dan putaran maksimal 2800 rpm untuk menggerakkan poros dan mata pisau dengan kapasitas 213 kg/jam. Ukuran kontruksi rangka yang menggunakan besi siku berukuran 40 mm × 40 mm, dengan ukuran rangka 670 mm x 390 mm x 640 mm. Prinsip kerja mesin yakni daya motor akan ditransmisikan langsung  ke poros sehingga menggerakkan poros yang terpasang pisau pencacah yang berjumlah 4 sisi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Wieta B. Komalasari, (2021). “ Analisis Kinerja Perdagangan jagung ” Jakarta: Pusat Data dan Sistem Informasi Pertanian Sekretariat Jenderal Kementerian Pertanian 2021, 10.
[2]. Pardiansah Azmi. (2019) “Rancang Bangun Mesin Pemecah Biji Jagung Untuk Pakan Ternak Sistem Mekanik”, Mataram. Universitas Muhammadiyah Mataram.
[3]. Bagita Oktariawan A.S . (2019) “Rancang Bangun Alat Penggiling Biji Jagung Kering Untuk Pembuatan dodol”, Mataram. Universitas Muhammadiyah Mataram.
[4]. Febriyoko, (2022). “ Macam-Macam Mesin Pemecah Biji Jagung ” , Lampung. Universitas Lampung. [5]. Daryanto.(2000). “ Perancang Teknik Mesin ”, Jakarta: Erlangga. [6]. Darmawan, H.(2004). “ Dasar Perancangan Teknik ” , Bandung: Institut Teknologi Bandung [7]. Ismail, Y. W. (2018). “Aplikasi Motor Listrik Sebagai Pemotong Kayu Dengan Pengaturan Kecepatan Berbasis PWM”, Jurnal Edukasi Elektro, vol. 2. pp. 8-15.
[8]. Sularso  &  Suga,  (1997).  Dasar  Perencanaan  dan  Pemilihan  Elemen  Mesin.  PT.  Pradnya  Paramita. Jakarta
[9]. N.  Evalina  and  A.  A.  Zulfikar,  (2018). “ Pengaturan  Kecepatan  Putaran  Motor Induksi  3  Fasa Menggunakan Programmable logic controller ” , J. Electr. Technol . , vol. 3, no.2, pp. 73 – 80. [10]. Khurmi, R. S.; Gupta, J. K. A. (2005 ). “ Textbook of machine design ” . Eurasia, 2005. [11]. Mott, Robert L. Tang, John. “ Machine elements in mechanical design ”, UpperSaddle River: Pearson Prentice Hall, 2004.
[12]. Fattah,  F.  (2017). “ Rancang  Bangun  Alat  Pengayak  Pasir  Otomatis ”, Jurnal Teknik Mesin , pp. 10-11