Perancangan Mesin Dyno Mill sebagai Penggiling Bahan Baku Cat Yulia Widhianti1.
Nursalam Baharudin Mustofa2, 1,2,Sekolah Tinggi Teknologi Duta Bangsa ywidhianti@gmail.
Abstrak Perusahaan cat memiliki banyak permintaan untuk memenuhi perusahaan manufaktur otomotif untuk bermacam-macam cat yang akan digunakan untuk hasil produk otomotifnya.
Mesin Dyno mill adalah mesin untuk mengiling bahan baku cat.
suatu perusahan memiliki mesin dyno mill berkapasitas 7 kg.
Kapasitas ini hanya dapat memenuhi kebutuhan produk roda 4 dan tidak dapat memenuhi permintaan untuk roda 2.
Dengan demikian diperlukan peningkatan kapasitas mesin dyno mill dari 7 kg menjadi 10 kg agar permintaan dari manufaktur otomotif dapat terpenuhi secara optimal.
Perancangan mesin Dyno mill ini menghasilkan putaran poros penggiling 740,5 rpm dengan diameter 27,6 mm.
Poros mesin penggiling cat terdiri dari poros utama dengan pisau penggiling.
Poros ini menggunakan baja S45C.
Dengan diameter 180 mm.
Ukuan puli yang digunakan yaitu 220 mm dan 440 mm dengan putaran motor 1481 rpm menjadi 740,5 rpm pada putaran poros Keyword: Mesin Dyno mill.
Bahan baku cat.
Gaya Penggiling PENDAHULUAN Mesin mill adalah alat untuk menggilang (Adi Nugroho & Khumaidi Usman, 2.
sedangkan mesin Dyno mill adalah alat untuk menggiling bahan baku cat yang terdiri dari resin, solvent, dan bahan baku bubuk .
itam dan puti.
Perusahaan cat memiliki banyak permintaan untuk memenuhi perusahaan manufaktur otomotif untuk bermacam-macam cat yang akan digunakan untuk hasil produk otomotifnya.
Perusahaan penyedia cat untuk perusahaan otomotif tempat penelitian ini dilakukan tidak dapat memenuhi semua kebutuhan yang diperlukan dikarenakan mesin dyno mill yang sudah dimilikinya hanya berkapasitas 7 kg.
Kapasitas ini hanya dapat memenuhi kebutuhan produk roda 4 dan tidak dapat memenuhi permintaan untuk roda 2.
Dengan demikian diperlukan peningkatan kapasitas mesin dyno mill dari 7 kg menjadi 10 kg agar permintaan dari manufaktur otomotif dapat terpenuhi secara optimal.
Berdasarkan pada latar belakang di atas permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikutL Bagaimana merancang mesin dyno mill untuk memenuhi permintaan produsen otomotif secara efektif? Dan Bagaimana penentuan dan perhitungan komponen-komponen mesin ini dilakukan?.
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah meningkatkan kapasitas proses penggilingan bahan baku cat dan mendapatkan hasil penggilingan bahan baku cat yang sangat halus.
II.
METODE
Secara umum metodologi penelitian dalam merancang mesin penggiling bahan baku cat ini ditunjukkan pada gambar 1 berikut Gambar.
1 Diagram alir Konsep Perancangan Konsep perancangan yang dibuat harus memenuhi dengan standart material yang sudah ditetapkan dan mudah dalam pengaplikasiannya dan memenuhi dengan kebutuhan Perusahaan (Nanang Tawaf, n.
Dari segi material yang digunakan serta kekuatan meterial yang digunakan.
Evaluasiperancangan mestinya sesuai dengan perancangan dan perhitungan yang sudah dilakukan penelitian terlabih dahulu.
Kriteria Pearancangan Mesin Perlu ditetapkan kriteria yang harus dipenuhi pada perancangan ini yang akan membantu perancang dalam memutuskan alternatif perancangan mana yang optimal (Affandi, 2.
Utamanya adalah memperbesar manfaat dan mengurangi kerugian di perusahaan.
Kriteria-kriteria perancangan yang perlu diperhatikan.
Keamanan relatif yang melampui syarat-syarat yang Unjuk kerja .
ingkat di mana konsep perancangan melebihi syarat-syaratny.
Kemudahan dalam pembuatan.
Kemudahan perbaikan atau penggantian komponen.
Kemudahan operasi.
Biaya awal yang murah.
Biaya pengoperasian & perawatan yg murah.
Ukuran yg kecil & berat yg rendah.
Kebisingan & getaran yg rendah.
operasi yg halus/lancar.
Penggunaan bahan yg siap sedia & komponen yg siap beli.
Penggunaan yg hati-hati baik terhadap bagian-bagian yg Gambar.
3 Pisau penggiling Secara umum penggiling bahan baku cat ini dirancang dengan beban maksimum 10 kg, dengan daya 30 kW atau setara 000 W, kapasitas tabung mesin ini disesuaikan dengan kebutuhan.
Berdasarkan proses tersebut, maka di ambil di ketahui hasil pengukuran pisau peggiling dengan diameter 180 mm atau jari 90 mm, putaran motor .
sebesar 1481 rpm, daya yang bekerja adalah:
Menentukan Torsi Motor Data yang diketahui:
P = 30 kW = 30000 W n = 1481 rpm f = 50 Hz V = 380 V .
Fas.
Maka.
O = 2A/60 = 2 x 3,14 x 1481 = 155,01Nm Maka.
T = P/O = 30000/.
,01 )=193,54 Nm Jadi, torsi motor adalah 193,54 Nm.
Dimana: P = Daya Motor (Wat.
n = Putaran Motor .
f = Frekuensi (H.
V = Tegangan (Vol.
O = Kecepatan Sudut .
T = Torsi Motor (N.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Komponen-Komponen Mesin yang Dirancang Gambar.
2 Mesin penggiling bahan baku cat Keterangan gambar:
Rangka mesin Pompa cat Tangki Pipa Tabung penggiling Tutup body Bak penampung Analisis Gaya Penggiling Bahan Baku Cat Gaya penggiling adalah besarnya gaya yang dibutuhkan blade yang berdiameter 180 mm untuk menghaluskan bahan baku cat dengan daya tampung di dalam tabung yaitu 10 kg, sebelum bahan baku cat tersebut menjadi halus yang ideal, bahan baku cat masih memiliki kekasaran sampai 30 () Jari-jari blade/pisau .
90 mm .
Tingkat penggiling dalam 1 pas .
x sirkulasi penggiling yang ada pada tabung turun menjadi 20 () mikron dan diperlukan berkali sirkulasi penggilingn cat untuk mendapatkan hasil sampai 5 () mikron dan memiliki rata-rata penggilingan dalam 10 kg memerlukan waktu 70 menit.
Jadi dapat dihitung gaya yang di alami tiap pisau penggiling untuk menghancurkan bahan baku .
Analisis Perancangan Poros Adapun data yang diperlukan untuk perancangan poros penggiling, adalah sebagai berikut: Daya yang ditransmisikan :
30 kW dan Putaran poros : 1481 rpm Menentukan diameter poros.
Bahan poros S45C .
Kekuatan tarik bahan poros (E.
= 58 kg/ycoyco2 Faktor keamanan (Sf.
untuk bahan S-C adalah 6 Faktor pengaruh (Sf.
= 2 Untuk mencari tegangan tarik yang diijinkan (E) dengan cara kekuatan tarik bahan poros (E.
dengan faktor koreksi.
yuayca = E_B/(AnSfA_1 x AnSfA_2 ) = 58/.
=4,8 kg/Anmm A^2 Pemeriksaan poros terhadap tegangan geser Dalam perancangan penggilingan bahan baku cat di perlukan pisau pengiling untuk menghancurkan menjadi menjadi kehalusan yang ideal, diketahui berat pisau sebesar 3,4 kg dengan panjang poros 800 mm.
Data yang diketahui adalah :
W1 = W2 = W3 = 3,4 kg = 34 N L = 800 mm i= yaycy yccycy Dp = 440 mm Jadi, diameter puli poros penggiling yaitu 440 mm.
Dimana :
i = Angka perbandingan n1 = Putaran poros motor .
n2 = Putaran poros .
Dp = Diameter puli poros .
dp = Diameter puli motor .
Gambar.
4 Diagram momen lentur
EN MB = 0
RA .
Ae w1 .
Ae w2 .
Ae w3 .
= 0
RA =
= 51 N
Jadi total semua beban torsi dalam pengilingan sebesar 51 N.
Menentukan momen lentur:
EN MA = 0
MA = 0
ME = RA .
Ae w1 .
= 51 .
Ae 34 .
= 136 N mm Menentukan diameter poros Data yang diketahui :
T = 193,54 x 103 N.
yua = 4,8 kg/mm2 = 48 N/mm2 Maka.
T = yua x A/16 x d3 Dimana: T = Torsi Motor (N.
E = tegangan (N/mm.
d = diameter poros .
3 16 ycu 193,54 ycu 103 d= Oo 48 ycu 3,14 = 27,6 mm Jadi, diameter poros adalah 27,6 mm atau jari-jari 13,8 mm.
Analisis Ukuran Puli Mesin penggiling bahan baku cat memiliki sistem transmisi dari puli sabuk-V.
Putaran yang direduksi oleh sistem transmisi, yaitu dari dengan diameter puli penggerak Dp = 220 mm memiliki kecepatan 1481 rpm.
Perancangan transmisi disesuaikan dengan penggunaan jenis motor penggerak dengan i = 2 : 1.
Data yang diketahui:
i=2:1 n1 = 1481 rpm dp = 220 mm Menentukan putaran pada poros penggiling ycu1 ycu2 Analisis Perancangan Transmisi Sabuk-V Dalam mesin penggiling bahan baku cat ini, sabuk-V digunakan untuk meneruskan putaran dari motor ke poros penggiling sekaligus untuk mereduksi putaran motor.
Kecepatan sabuk .
Data yang diketahui adalah dp = 220 mm dan n1 = 1481 Maka:
yuU yccycy.
ycu1 60 ycu 1000 3,14 ycu 220 ycu 1481 60 ycu 1000 = 17,05 yco/yccyceycycnyco Jadi hasil kecepatan pada puli dengan diameter 220 mm adalah 17,05 m/detik.
Dimana : v = Kecepatan sabuk .
/deti.
dp = Diameter puli motor .
n1 = Putaran motor .
Panjang Sabuk (L) Data yang diketahui adalah:
C = 880 mm.
Dp = 440 mm.
dp = 220 mm Maka :
L = 2C
yuU .
aycy yccyc.
4ya )yaycy yccyc.
= 2796,39 ycoyco Dimana : L = Panjang sabuk .
C = Jarak sumbu .
Dp = Diameter puli poros .
dp = Diameter puli motor .
Perhitungan lainnya adalah sudut kontak Data yang diketahui:
Dp = 440 mm dp = 220 mm C = 880 mm Maka :
57 yaycyOeyccycy = 1800 - ya = 165,750 Dimana : yuE = Sudut kontak .
C = Jarak sumbu .
Dp = Diameter puli poros .
dp = Diameter puli motor .
Jumlah sabuk (N) = 3 buah.
ycu2 n2 = 740,5 rpm Jadi, putaran pada poros penggiling yaitu 740,5 rpm.
Menentukan diameter puli poros penggiling Merancang Tabung Penggiling Tabung penggiling merupakan bagian part yang digunakan untuk wadah pemprosesan bahan baku cat yang akan siap digiling dengan dimensi alat berdiameter luar 250 mm, dimeter dalam 240 mm.
Panjang tabung 350 mm.
Ukuran tabung di sesuaikan dengan kapasiatas 10 kg cat yang ada di dalam Bahan yang di gunakan tabung ini menggunakan material SSIC.
Spesikasi material tersebut sebagai berikut, silikon karbida keramik sifat material tetap konstan hingga suhu di atas 1400 A Modulus Young yang tinggi > 400 GPa memastikan stabilitas dimensi yang sangat baik.
Sifat sifat material ini membuat silikon karbida didesain untuk digunakan sebagai bahan konstruksi.
Karbida silikon tahan terhadap korosi, abrasi dan erosi sehingga minim keausan gesekan.
Komponen digunakan dalam pabrik kimia, pabrik.
Data yang diketahui: d = 240 mm dan h = 350 mm Maka.
A = yuU .
= 3,14 x 1202 = 45216 mm2 = 0,045 m2 Maka.
V=Axh = 45216 x 350 = 15825600 mm3 = 0,0158 m3 Jadi.
Volume tabung penggiling yaitu 0,0158 m3 Dimana : V = Volume .
d = Diameter tabung .
h = Tinggi tabung .
r = jari-jari tabung .
A = Luas penampang .
Diamter Luar (D) = 250 mm dan terbuat dari material SSIC Kekuatan tarik bahan (E.
= 2,8 x 102 N/mm2 Faktor keamanan (Sf.
untuk bahan S-C adalah 6 Faktor pengaruh (Sf.
= 2 Tabung tegangan kerja:
Data yang diketahui: P = 30 kW.
D = 250 mm.
h = 350 mm Sf1 = 6.
Sf2 = 2 Maka, yuak = ycE.
ya 2Ea 30 ycu 250 = 10,7 ycA/ycoyco2 Tegangan yang diijinkan adalah:
yuai : SSIC = yuayca ycIyce1 ycIyce2 = 35,7 ycA/ycoyco2 Jika yuai > yuak atau 35,7 N/mm2 > 10,7 N/mm2 maka tabung Merancang Tabung Penggiling Sebagai penampung bahan baku cat yang telah siap untuk digiling dengan diameter 1140 mm, tinggi 980 mm,jarak roda dengan lantai 130 mm, tebal 3 mm dengan bahan stainless steel SUS 304 dan bodem 3 mm.
Gambar.
4 Tangki Dasar perancangan :
V=Axt A .
uas ala.
= 1.
186 mm2 t (Tingg.
= 980 mm A = A x 3,14 x 11402 = 1.
186 mm2 V=Axt = 1.
186 x 980 = 999.
280 mm3 = 9.
997,8 m 3 Tebal dinding tabung tangki = 3 mm terbuat dari baja SUS Menentukan Bak Penampung Bak ini berfungsi sebagai penambung saat pembersihan tabung untuk membersihkan cat yang ada didalam tabung dengan menggunakan thiner bersih, dengan cara mensirkulasi terus menerus sampai cat yang ada di dalam bener bersih, agar tidak merubah warna cat yang akan di giling selanjutnya.
Dengan ukuran 720 mm x 656 mm Tinggi 100 mm x 50 menggunakan bahan stainless steel.
Tebal 5 mm V = P x L x T = 720 x 656 x 100 = 47.
000 mm 3 Daya pompa Pompa ini merupakan pendorong bahan baku cat untuk masuk kedalam tabung penggiling dengan kapasitas masuk tabung 0,14 lt/mnt dengan grafitasi 9,8 memilki A = massa jenis 0,99 m3 dengan P = tekanan 2 bar ( 2000 N/m 2 = 20 kg N/m2 ) Dimana :
Q = kapasitas .
3/mn.
g = grafitasi .
/s.
A = massa jenis .
P = tekanan (Kg.
N/m.
H = Head .
Data yang diketahui : Q = 0,14 lt/mnt.
g = 9,8 m/s2.
A = 0,99
P = 20 Kg N/m2 Maka.
P = A .
H = P/(A.
= 20/.
,99.
= 2,06 m H = 10 % (H) 2,06 m = 4,3 m Kerugian gesek di asumsikan: 4,3 m .
10 % dari total head.
IV.
KESIMPULAN
Dari target perancangan mesin penggiling bahan baku cat sebagai berikut:
Putaran poros penggiling 740,5 rpm dengan diameter 27,6 Poros mesin penggiling cat terdiri dari poros utama dengan pisau penggiling.
Poros ini menggunakan baja S45C.
Dengan diameter 180 mm.
Ukuan puli yang digunakan yaitu 220 mm dan 440 mm dengan putaran motor 1481 rpm menjadi 740,5 rpm pada putaran poros Kapasitas cat 10 kg dalam tabung penggiling.
Perubahan kehalusan bahan baku cat dari 30 .
menajadi 5 .
Dengan daya motor 30 kW dan putaran poros 1481 rpm.
Kapasitas produksi penggiling cat adalah 10 kg/70 menit.
Tabung berdiameter 250 mm dengan diameter dalam 240 mm.
Spesifikasi mesin dengan dimensi yang nyaman bagi operator dan mudah disesuaikan dengan ruang kerja berdimensi panjang 1370 mm x lebar 850 mm x tinggi 1520 Bak penampung memiliki panjang 850 mm x lebar 656 mm x tinggi 100 mm.
Pada rangka mesin penggiling di gunakan profil L dengan ukuran 40 x 40 x 3 mm.
profil L ini di golongkan kedalam baja S30C ini unuk kontruksi mesin penggiling bahan baku
REFERENSI