Rancang Bangun Alat Pemipil Jagung

Mesin Pemipil Jagung merupakan alat yang dirancang untuk memisahkan biji jagung dari tongkol secara mekanis menggunakan sistem pemipilan berputar. Mesin memanfaatkan motor sebagai sumber tenaga yang diteruskan melalui sistem transmisi untuk menggerakkan silinder pemipil. Rancangan ini bertujuan mempercepat proses pemipilan, mengurangi pekerjaan manual, serta meningkatkan efisiensi waktu dan tenaga.

Judul Proyek: Rancang Bangun Alat Pemipil Jagung
Perancang: Zakaria Simamora

Mesin ini berfokus pada perancangan dan pengembangan Mesin Pemipil Jagung yang digunakan untuk memisahkan biji jagung dari tongkol melalui mekanisme pemipilan berbasis putaran. Mesin dirancang menggunakan sistem putar (rotary) yang digerakkan oleh motor sebagai sumber tenaga utama. Penggunaan sistem tersebut bertujuan untuk mempercepat proses pemipilan serta meningkatkan efisiensi waktu dan tenaga dibandingkan dengan proses pemisahan biji jagung secara manual.

Komponen Utama Mesin Pemipil Jagung

Mesin Pemipil Jagung terdiri atas beberapa komponen utama, yaitu corong pemasukan (hopper input), silinder pemipil, poros pemipil, motor penggerak, puli dan sabuk-V, rangka mesin, serta saluran keluaran biji jagung. Setiap komponen memiliki fungsi yang saling mendukung dalam proses pemipilan.

1. Corong Pemasukan (Hopper Input)

Corong pemasukan berfungsi sebagai tempat memasukkan dan menampung jagung untuk sementara sebelum dialirkan menuju ruang pemipilan. Corong dirancang dengan tinggi 0,31 m, luas penampang atas 0,088 m², dan luas penampang bawah 0,0538 m².

2. Silinder Pemipil

Silinder pemipil merupakan komponen utama yang berfungsi untuk memisahkan biji jagung dari tongkol melalui gerakan berputar. Silinder memiliki diameter 0,0762 m atau 3 inci, dengan jari-jari 0,0381 m, dan dirancang untuk beroperasi pada kecepatan sekitar 1.500 rpm.

3. Poros Pemipil

Poros pemipil berfungsi untuk meneruskan gerakan putar dari sistem transmisi menuju silinder pemipil. Poros menerima torsi dari motor penggerak sehingga silinder dapat berputar selama proses pemipilan berlangsung.

4. Motor Penggerak

Motor penggerak berfungsi sebagai sumber tenaga utama mesin. Motor yang digunakan memiliki daya sebesar 6,5 HP dengan kecepatan putaran sekitar 3.600 rpm.

5. Puli dan Sabuk-V (Pulley dan V-Belt)

Puli dan sabuk-V berfungsi untuk meneruskan tenaga putar dari motor menuju poros pemipil. Sistem transmisi ini juga berfungsi untuk menurunkan kecepatan putaran motor agar sesuai dengan kebutuhan putaran silinder pemipil.

6. Rangka Mesin

Rangka mesin berfungsi sebagai struktur utama yang menopang seluruh komponen agar tetap berada pada posisi yang stabil selama mesin dioperasikan. Konstruksi rangka juga membantu menjaga keseimbangan mesin selama proses pemipilan berlangsung.

7. Saluran Keluaran Biji Jagung (Outlet)

Saluran keluaran berfungsi sebagai jalur keluarnya hasil pemipilan. Biji jagung yang telah terpisah dari tongkol diarahkan melalui bagian ini menuju tempat penampungan.

Analisis dan Hasil Perhitungan

Analisis perhitungan dilakukan untuk mengetahui kesesuaian dimensi dan spesifikasi komponen utama pada Mesin Pemipil Jagung. Data dasar yang digunakan meliputi dimensi corong pemasukan, massa jagung yang diuji, waktu pemipilan, daya dan putaran motor, serta diameter dan putaran silinder pemipil.

1. Perhitungan Kapasitas Corong Pemasukan

Perhitungan kapasitas corong dilakukan untuk mengetahui volume jagung yang dapat ditampung sebelum memasuki ruang pemipilan. Corong memiliki tinggi 0,31 m, ukuran penampang atas 40 cm × 22 cm, dan ukuran penampang bawah 22,8 cm × 23,6 cm.

Diketahui:

H = 0,31 m
A₁ = 40 cm × 22 cm = 0,088 m²
A₂ = 22,8 cm × 23,6 cm = 0,0538 m²

Rumus kapasitas corong:

Vh = 1/3 × H × (A₁ + A₂ + √(A₁ × A₂))

Perhitungan:

Vh = 0,1033 × (0,088 + 0,0538 + 0,0688)

Vh = 0,1033 × 0,2106

Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh:

Vh ≈ 0,02176 m³

atau:

Vh ≈ 21,76 liter

Dengan demikian, corong pemasukan memiliki kapasitas tampung sekitar 21,76 liter sebelum jagung dialirkan menuju ruang pemipilan.

2. Perhitungan Kapasitas Kerja Mesin

Kapasitas kerja mesin dihitung berdasarkan jumlah jagung yang dapat diproses dalam periode waktu tertentu. Dalam pengujian digunakan jagung sebanyak 10 kg dengan waktu pemipilan selama 3 menit atau 180 detik.

Diketahui:

m = 10 kg
t = 180 detik

Rumus kapasitas kerja:

Q = (m/t) × 3.600

Perhitungan:

Q = (10/180) × 3.600

Q = 0,0556 × 3.600

Q = 200 kg/jam

Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, kapasitas kerja Mesin Pemipil Jagung diperkirakan mencapai 200 kg/jam pada kondisi pengujian 10 kg jagung dengan waktu pemipilan selama 3 menit.

3. Perhitungan Kecepatan Keliling Silinder Pemipil

Kecepatan keliling silinder dihitung untuk mengetahui kecepatan permukaan silinder selama proses pemipilan. Silinder memiliki diameter 0,0762 m dan dirancang beroperasi pada kecepatan 1.500 rpm.

Diketahui:

D = 0,0762 m
n = 1.500 rpm

Rumus:

v = (π × D × n)/60

Perhitungan:

v = (3,14 × 0,0762 × 1.500)/60

v = 358,83/60

v = 5,98 m/s

Berdasarkan hasil perhitungan, kecepatan keliling silinder pemipil adalah sekitar 5,98 m/s. Kecepatan tersebut berperan dalam menghasilkan gesekan dan tekanan pada tongkol sehingga biji jagung dapat terlepas.

4. Perhitungan Gaya Pemipilan

Perhitungan gaya dilakukan menggunakan massa jagung sebesar 10 kg sebagai pendekatan terhadap beban selama proses pengujian.

Diketahui:

m = 10 kg
g = 9,81 m/s²

Rumus:

F = m × g

Perhitungan:

F = 10 × 9,81

F = 98,1 N

Berdasarkan hasil perhitungan, gaya beban yang digunakan dalam analisis pemipilan adalah sebesar 98,1 N. Nilai tersebut selanjutnya digunakan sebagai dasar untuk menghitung torsi pada poros pemipil.

5. Perhitungan Torsi pada Poros Pemipil

Torsi dihitung berdasarkan gaya pemipilan dan jari-jari silinder pemipil.

Diketahui:

F = 98,1 N
r = 0,0381 m

Rumus:

T = F × r

Perhitungan:

T = 98,1 × 0,0381

T = 3,74 N·m

Berdasarkan hasil perhitungan, torsi pada poros pemipil adalah sekitar 3,74 N·m. Nilai tersebut digunakan sebagai dasar analisis momen puntir yang diperlukan untuk memutar silinder pemipil dengan pendekatan beban jagung sebesar 10 kg.

6. Perhitungan Kebutuhan Daya Motor

Kebutuhan daya minimum dihitung berdasarkan nilai torsi dan kecepatan putaran silinder pemipil.

Diketahui:

T = 3,74 N·m
n = 1.500 rpm

Rumus:

P = (2 × π × n × T)/60

Perhitungan:

P = (2 × 3,14 × 1.500 × 3,74)/60

Berdasarkan hasil perhitungan, diperoleh:

P = 587,13 W

atau sekitar:

P = 0,79 HP

Dengan demikian, daya minimum yang dibutuhkan untuk memutar silinder pemipil adalah sekitar 587,13 W atau 0,79 HP. Motor penggerak yang digunakan dalam rancangan memiliki daya sebesar 6,5 HP, sehingga daya motor yang dipilih berada di atas kebutuhan daya minimum berdasarkan hasil perhitungan.

7. Perhitungan Rasio Puli dan Sabuk-V

Sistem transmisi puli dan sabuk-V digunakan untuk meneruskan tenaga dari motor penggerak menuju poros pemipil sekaligus menyesuaikan kecepatan putaran.

Diketahui:

n₁ = 3.600 rpm
n₂ = 1.500 rpm

Rumus:

i = n₁/n₂

Perhitungan:

i = 3.600/1.500

i = 2,4

Berdasarkan hasil perhitungan tersebut, rasio transmisi yang dibutuhkan adalah sekitar 2,4 : 1. Artinya, putaran motor sebesar 3.600 rpm perlu direduksi sekitar 2,4 kali agar silinder pemipil dapat bekerja pada kecepatan sekitar 1.500 rpm.

Ringkasan Hasil Perhitungan

Berdasarkan hasil analisis perancangan, diperoleh kapasitas corong pemasukan sekitar 21,76 liter dan kapasitas kerja mesin sekitar 200 kg/jam. Silinder pemipil dirancang beroperasi pada kecepatan 1.500 rpm dengan kecepatan keliling sekitar 5,98 m/s.

Dengan pendekatan beban jagung sebesar 10 kg, diperoleh gaya sebesar 98,1 N dan torsi pada poros sebesar 3,74 N·m. Kebutuhan daya minimum untuk menggerakkan silinder pemipil berdasarkan hasil perhitungan adalah sekitar 587,13 W atau 0,79 HP.

Motor penggerak yang digunakan dalam rancangan memiliki daya sebesar 6,5 HP dengan kecepatan putaran sekitar 3.600 rpm. Sistem transmisi puli dan sabuk-V menggunakan rasio sekitar 2,4 : 1 untuk menghasilkan kecepatan putaran silinder pemipil sekitar 1.500 rpm.