ANALISIS PERANCANGAN TRAKTOR RINGAN (LIGHT TRACTOR) SATU RODA UNTUK LAHAN SAWAH
RICKY HARIANJA
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Perancangan Traktor Ringan (Light Tractor) Satu Roda untuk Lahan Sawah adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juni 2014 Ricky Harianja NIM F14070119
ii
ABSTRAK RICKY HARIANJA. Analisis Perancangan Traktor Ringan (Light Tractor) Satu Roda Untuk Lahan Sawah. Dibimbing oleh RADITE PRAEKO AGUS SETIAWAN Traktor ringan (light tractor) digunakan untuk pemupukan, penyemprotan, dan penyiangan. Mekanisasi dengan mesin atau traktor konvensional tidak bisa dilakukan karena tidak adanya lapisan keras (hard pan) pada lahan sawah sehingga diperlukan sebuah inovasi mesin yang dapat memudahkan perawatan dan mempersingkat waktu pada proses perawatan tanaman padi sawah. Light tractor harus memiliki bobot yang ringan dan konstruksi yang kuat, oleh karena itu diperlukan suatu analisis pembebanan statik untuk perhitungannya. Analisis pembebanan statik menggunakan perangkat lunak Solidworks 2014. Analisis pembebanan statik dilakukan dengan memberikan pembebanan merata sebesar 750 N terhadap rangka utama sesuai dengan berat badan manusia rata-rata, pada dudukan mesin dikenai pembebanan merata sebesar 200 N, dan pada roda traksi dikenai beban terpusat sebesar 700 N. Adapun nilai tegangan Von Mises maksimum pada rangka utama yang dihasilkan yaitu sebesar 19.37 MPa, pada dudukan mesin sebesar 85.80 MPa, dan pada roda traksi sebesar 186 MPa. Simulasi menggunakan material berupa baja campuran jenis AISI 5140 yang memiliki nilai tegangan luluh sebesar 293 MPa. Kata kunci:
analisis pembebanan statik, tegangan Von Mises, rangka utama, dudukan motor, roda traksi, Solidworks 2014
ABSTRACT RICKY HARIANJA. Design Analysis of Light Tractor (Single wheel) for Rice Field. Supervised by RADITE PRAEKO AGUS SETIAWAN Light tractor works for fertilization, spraying, and weeding. Rice crops treatment can spend a lot of time and effort, besides that, the conventional tractor couldn’t be done because of the lack of the hard layer. So we need a machine that can simplify the maintenance and shorten time treatment on the rice crops. Static loading analysis using Solidworks 2014. According to average human body weight, the analysis performed by delivering a centralized force of 750 N to main frame. Whereas machine holder were given force evenly of 200 N, and traction wheel were given concentrated load of 700 N. The Von Mises maximum stress value produced on main frame are equal to 19.37 MPa, Von Mises maximum stress value on machine holder are equal to 85.80 MPa, and maximum stress value on traction wheel is equal to 186 MPa. Materials constructions are made of AISI 5140 alloy steel with yield strength value are equal to 293 MPa. Keywords:
static loading analysis, main frame, machine holder, traction wheel, Solidworks
iii
ANALISIS PERANCANGAN TRAKTOR RINGAN (LIGHT TRACTOR) SATU RODA UNTUK LAHAN SAWAH
RICKY HARIANJA
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014
iv Judul Skripsi : Analisis Perancangan Traktor Ringan (Light Tractor) Satu Roda untuk Lahan Sawah Nama : Ricky Harianja NIM : F14070119
Disetujui oleh
Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr. Ir. Desrial, M.Eng Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
v
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2014 ini adalah Traktor Ringan, dengan judul Analisis Perancangan Traktor Ringan (Light Tractor) Satu Roda untuk Lahan Sawah. Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr selaku pembimbing yang memiliki kelapangan dan kesabaran yang besar dalam mengarahkan saya selama ini serta Bapak Dr. Ir. I Wayan Astika, MS selaku koordinator mayor S1 Departemen Teknik Mesin dan Biosistem yang telah banyak memberi dorongan, menambah inspirasi, dan banyak membantu dari segi mental hingga selesainya tugas akhir ini. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Ir. Sugiyono, M.App.Sc, Ibu Ratna beserta staf Fakultas Teknologi Pertanian, dan Bapak Nandang beserta staf UPT AAK Departemen Teknik Mesin dan Biosistem yang telah membantu, memberikan motivasi, dan pencerahan selama mengerjakan tugas akhir. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada bapak, ibu, kakak, keluarga, dan rekan-rekan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem atas segala motivasi, doa, dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor,
Juni 2014
Ricky Harianja
vi
DAFTAR ISI DAFTAR ISI
vi
DAFTAR TABEL
vii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Teori Von mises
3
Analisis Kekuatan Bahan Terhadap Beban Mekanis
4
Faktor Keamanan (Safety Factor)
5
METODE PENELITIAN
6
Waktu dan Tempat Penelitian
6
Bahan dan Alat
6
Pemodelan Traktor Ringan
6
Rancangan Fungsional
8
Rancangan Struktural
8
Rangka Utama
8
Motor (Honda GX160)
9
Dudukan motor
9
Pulley
10
Gear Box
10
Roda Traksi
11
Rangka Aplikator Pupuk (Rangka Hopper)
11
Aplikator Pupuk (Bagian Hopper)
12
Rangka Slider
12
Slider
13
vii Perbedaan Antara Model 1 dan Model 2 Guna Kepentingan Analisis
14
Pemilihan Material
14
Analisis Pembebanan Statik
15
Tumpuan Mati, Gaya Pembebanan, dan Jenis Pembebanan
16
HASIL DAN PEMBAHASAN
18
Simulasi Perhitungan Bobot Traktor
18
Bobot Rangka Utama Model 1
18
Bobot Dudukan Motor Model 1
18
Bobot Roda Traksi Model 1
19
Analisis Static Case pada Desain Traktor Ringan Model 1
20
Tegangan Von Mises pada Rangka Utama Model 1
20
Displacement pada Rangka Utama Model 1
21
Tegangan Von Mises pada Dudukan Motor Model 1
21
Displacement pada Dudukan Motor Model 1
22
Tegangan Von Mises pada Roda Traksi Model 1
22
Displacement pada Roda Traksi Model 1
23
Analisis Static Case pada Desain Traktor Ringan Model 2
24
Tegangan Von Mises pada Rangka Utama Model 2
24
Displacement pada Rangka Utama Model 2
25
Tegangan Von Mises pada Dudukan Motor Model 2
26
Displacement pada Dudukan Motor Model 2
27
Tegangan Von Mises pada Roda Traksi Model 2
28
Displacement pada Roda Traksi Model 2
28
SIMPULAN DAN SARAN
29
Simpulan
29
Saran
29
DAFTAR PUSTAKA
30
RIWAYAT HIDUP
33
viii
DAFTAR TABEL Tabel 1 Rancangan fungsional Tabel 2 Data material penyusun dan ketebalan komponen Tabel 3 Komposisi AISI 5140 Tabel 4 Karakteristik material baja AISI 5140 Tabel 5 Fixtures dan loads pada rangka utama Tabel 6 Fixtures dan loads pada dudukan motor Tabel 7 Fixtures dan loads pada roda traksi Tabel 8 Bobot traktor ringan Tabel 9 Fixture dan loads pada rangka utama model 2 Tabel 10 Fixture dan loads pada dudukan rangka model 2
8 14 14 15 16 16 17 20 24 26
DAFTAR GAMBAR Gambar 1 Kurva tegangan-regangan material ulet dan material getas Gambar 2 Diagram alir penelitian Gambar 3 Rangka Utama Gambar 4 Motor Honda GX160 Gambar 5 Dudukan Motor Gambar 6 Pulley penggerak Gambar 7 Pulley transmisi Gambar 8 Gear Box Gambar 9 Roda Traksi Gambar 10 Rangka hopper Gambar 11 Hopper Gambar 12 Rangka Slider Gambar 13 Slider Gambar 14 Penamaan komponen traktor ringan (Light Tractor) Gambar 15 Hasil simulasi bobot rangka utama model 1 Gambar 16 Hasil simulasi bobot dudukan motor model 1 Gambar 17 Hasil simulasi bobot roda traksi model 1 Gambar 18 Hasil simulasi rangka utama model 2 Gambar 19 Tampilan tegangan Von Mises rangka utama model 1 Gambar 20 Tampilan besaran displacement rangka utama model 1 Gambar 21 Tampilan Tegangan Von Mises dudukan motor model 1 Gambar 22 Tampilan besaran displacement dudukan motor model 1 Gambar 23 Tampilan tegangan Von Mises roda traksi model 1 Gambar 24 Tampilan besaran displacement roda traksi model 1 Gambar 25 Tampilan tegangan Von Mises rangka utama model 2 Gambar 26 Tampilan besaran displacement rangka utama model 2 Gambar 27 Tampilan Tegangan Von Mises dudukan motor model 2 Gambar 28 Tampilan besaran displacement dudukan motor model 2 Gambar 29 Tampilan tegangan Von Mises roda traksi model 2 Gambar 30 Tampilan besaran displacement roda traksi model 2
4 7 9 9 10 10 10 11 11 12 12 12 13 13 18 18 19 19 20 21 21 22 23 23 25 25 27 27 28 29
ix
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Spesifikasi Motor Honda Tipe GX160 Lampiran 2 Perhitungan Bobot pada Pembebanan (Arah gaya sumbu –Z) Lampiran 3 Assembly Traktor Ringan Lampiran 4 Gambar Teknik Rangka Utama Lampiran 5 Gambar Teknik Motor Honda Tipe GX160 Lampiran 6 Gambar Teknik Dudukan Motor Lampiran 7 Gambar Teknik Pulley Lampiran 8 Gambar Teknik Gear Box Lampiran 9 Gambar Teknik Roda Traksi Lampiran 10 Gambar Teknik Rangka Hopper Lampiran 11 Gambar Teknik Hopper Lampiran 12 Gambar Teknik Rangka Slider Lampiran 13 Gambar Teknik Slider Lampiran 14 Gambar Teknik Pegas Penekan
31 32 33 34 35 36 37 39 40 41 42 43 44 45
PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia yang terletak di daerah tropis memiliki potensi besar di bidang pertanian. Namun, banyak kendala yang menyebabkan pertanian di Indonesia berkembang begitu lambat. Penggunaan peralatan tradisional atau bahkan masih menggunakan tangan menyebabkan efisiensi dan efektifitas pelaksanaan pekerjaan tanaman pertanian berjalan lambat. Salah satu sektor pertanian yang dinilai cukup potensial untuk dikelola secara profesional adalah sawah dengan komoditasnya padi sawah. Selain karena lahan persawahan di Indonesia yang cukup luas, padi (beras) juga merupakan makanan pokok bagi masyarakat di Indonesia pada umumnya yang harganya meningkat sejak sepuluh tahun terakhir ini. Pada lahan sawah biasanya tidak hanya padi yang tumbuh subur, ada juga tanaman lain yang tumbuh disekitarnya. Tanaman yang tumbuh disekitar tanaman padi selain tanaman padi itu sendiri yang keberadaannya mengganggu tanaman padi disebut sebagai gulma (tanaman pengganggu). Pengendalian gulma padi sawah oleh para petani di Indonesia pada umumnya masih menggunakan cara manual. Cara manual yaitu dengan cara mencabut gulma dengan tangan. Dengan cara ini tentu akan merepotkan para petani karena tenaga yang dibutuhkan tidaklah sedikit dan juga waktu pengerjaan yang dibutuhkan juga cukup lama, apalagi bila lahan persawahan yang dikerjakan cukup luas. Mekanisasi sangat dibutuhkan untuk meningkatkan efisiensi, efektifitas, dan produktifitas komoditas pertanian. Penerapan mekanisasi pada bidang pertanian bukanlah hal yang mudah. Berbagai faktor perlu diperhatikan seperti biaya, kinerja alat yang akan diperkenalkan, dan faktor sawah di Indonesia yang kebanyakan tidak terkonsolidasi sehingga tidak memiliki lapisan tanah keras (hard pan) yang mengakibatkan penggunaan traktor atau mesin konvensional mengalami kendala di lahan sawah. Oleh karena itu, diperlukan mesin pertanian (traktor) yang ringan tetapi dengan material yang kuat agar mesin pertanian tersebut dapat beroperasi pada lahan sawah yang ada di Indonesia. Pada saat ini mulai bermunculan penelitian mengenai alat dan mesin perawatan tanaman padi sawah. Alat yang dirancang pada penelitian ini berbasis pada traktor ringan (light tractor) yang karakteristiknya disesuaikan sehingga dapat dioperasikan pada lahan persawahan di Indonesia. Light tractor merupakan traktor pemeliharaan tanaman yang digunakan untuk penyiangan, penyemprotan, dan pemupukan dengan waktu kerja yang lebih cepat daripada pengerjaan secara manual dan juga memiliki berat alat yang rendah sehingga dalam pengoperasiannya tidak ada kendala terutama pada saat perpindahan alur perawatan tanaman. Traktor ringan untuk perawatan tanaman padi sawah harus memiliki bobot yang ringan namun kuat karena traktor akan mendapatkan beban tarik, beban angkut, dan beban tekan. Beberapa faktor yang diperlukan pada analisis perancangan traktor ringan (light tractor) diantaranya bobot pengemudi, kondisi lintasan, berat motor yang digunakan, getaran yang dihasilkan dari motor, beban angkat, dan beban tarik yang dilakukan oleh traktor. Namun, untuk kepentingan
2 analisis statik yang diperlukan cukup bobot pengemudi dan bobot motor yang digunakan. Saat ini telah dilakukan penelitian mengenai traktor ringan. Namun, penelitian yang dilakukan belum mendapatkan hasil yang memuaskan karena terkendala pada desain, analisis perancangan, dan pemilihan material yang belum tepat. Perumusan Masalah Traktor ringan (Litor) yang telah dirancang memerlukan adanya analisis struktur untuk mengevaluasi konstruksinya. Struktur rangka yang dirancang sedemikian rupa untuk dapat menahan beban dari komponen-komponen mesin, beban operator, dan juga kondisi lintasan traktor ringan ini akan dioperasikan belum mendapatkan hasil yang maksimal. Lalu desain traktor ringan seperti apa yang memenuhi kriteria desain? Apakah material yang digunakan sudah memenuhi kriteria apabila dilakukan pengujian atau analisis static case? Apakah desain ini sudah layak untuk masuk pada tahapan proses pembuatan alat? Tujuan Penelitian
Mengetahui analisis pembebanan statik pada struktur rangka utama, dudukan motor, dan roda traksi yang akan dipakai pada struktur desain dengan menggunakan perangkat lunak Solidworks 2014. Memperoleh bentuk konstruksi traktor ringan yang ringan dan kuat sebagai traktor pemeliharaan tanaman untuk padi sawah. Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan sebuah desain traktor sederhana berbobot ringan yang dapat dioperasikan dengan mudah di lapangan sehingga dapat menarik minat para petani untuk bermigrasi dari pertanian dengan sistem konvensional ke pertanian dengan sistem mekanis pada produksi pertanian walaupun dengan kapasitas lahan yang tidak terlalu luas. Diharapkan dari perancangan traktor ringan ini akan ada pengembangan baik berupa perbaikan desain, analisis, maupun konstruksi alat lebih lanjut sehingga menghasilkan alat perawatan tanaman padi yang lebih baik. Ruang Lingkup Penelitian Meskipun banyak permasalahan mengenai perancangan traktor ringan ini namun penelitian ini hanya dibatasi pada: Analisis struktur dari rangka utama, dudukan motor, dan roda traksi yang akan dipakai dengan menggunakan perangkat lunak Solidworks 2014. Menganalisa pembebanan statik pada titik-titik daerah pembebanan akibat bobot pengemudi, bobot motor, dan komponen-komponen penyusun traktor ringan.
3
TINJAUAN PUSTAKA Teori Von mises Von Mises (1913) menyatakan bahwa akan terjadi luluh bilamana tegangan normal itu tidak tergantung dari orientasi atau sudut θ (invariant) dari kedua tegangan J2 yang melampaui harga kritis.
Dimana:
:
Untuk mengetahui evaluasi tetapan k dan menghubungkannya dengan tegangan luluh dalam uji tarik uniaksial maka:
Subtitusi persamaan (2.3) dalam persamaan (2.2) maka akan menghasilkan bentuk kriteria luluh Von Mises :
Dari persamaan (2.4) dapat diduga bahwa peristiwa luluh akan terjadi apabila selisih tegangan pada sisi kanan persamaan melampaui tegangan luluh dalam uji tarik uniaksial σ0. Untuk mengidentifikasi tetapan k dalam persamaan (2.1), perlihatkan keadaan tegangan dalam geser murni, seperti dalam uji puntir, dimana :
Sehingga k menggambarkan tegangan luluh dalam keadaan tegangan geser murni (puntir). Kriteria Von Mises menyatakan bahwa tegangan luluh pada puntiran akan lebih kecil daripada tegangan uniaksial, sesuai dengan:
Kriteria luluh Von Mises menyatakan bahwa luluh tidak tergantung pada
4 tegangan normal atau tegangan geser tertentu, melainkan tergantung dari fungsi ketiga harga tegangan geser utama. Kriteria luluh didasarkan atas selisih tegangan normal σ1 - σ2 dan sebagainya, maka kriteria tersebut tidak bergantung pada komponen tegangan hidrostatik. Karena kriteria luluh Von Mises melibatkan suku pangkat dua, hasilnya tidak tergantung dari tanda tegangan individual. Semula Von Mises mengusulkan kriteria ini karena matematikanya sederhana. Setelah itu, Hencky (1924) menunjukan bahwa persamaan (2.4) setara dengan perumpamaan bahwa luluh itu terjadi bilamana energi distorsi mencapai suatu harga kritis. Energi distorsi adalah bagian energi regangan total per volume satuan yang diperlukan untuk menyatakan perubahan bentuk yang berlainan dengan energi-energi perubahan volume. Analisis Kekuatan Bahan Terhadap Beban Mekanis Analisis kekuatan bahan menunjukkan kemampuan struktur material tertentu dalam menerima gaya yang dikenakan. Kegagalan pada suatu elemen mesin dapat terjadi dalam berbagai wujud seperti misalnya yielding, retak, patah, scoring, pitting, korosi, aus, dan lain-lain. Faktor yang menyebabkan kegagalan suatu bahan juga bermacam-macam seperti kesalahan desain, beban operasional, kesalahan perawatan, kecacatan material, temperatur, lingkungan, dan waktu. Para ahli dapat mempertimbangkan berbagai aspek penyebab kegagalan pada perancangan sehingga kegagalan tidak akan terjadi selama masih dalam umur teknisnya.
Gambar 1 Kurva tegangan-regangan material ulet dan material getas Gambar 1 menunjukkan kurva tegangan-regangan pada spesimen material ulet (ductile) dan material getas (brittle). Terlihat fenomena yielding pada material ulet, sedangkan pada material getas terlihat mengalami kegagalan statik yaitu patah. Peristiwa patah terjadi tanpa adanya yielding yang signifikan. Jadi dapat disimpulkan bahwa tingkat kegagalan untuk material ulet akan dibatasi oleh kekuatan yielding dan material getas dibatasi oleh kekuatan ultimate. Analisis menunjukkan bahwa untuk material ulet, kegagalan lebih ditentukan oleh kekuatan geser, sedangkan untuk material getas, kegagalan lebih ditentukan oleh kekuatan tensile. Hal ini mengindikasikan bahwa perlu dikembangkan teori atau kriteria kegagalan yang berbeda antara material ulet dan material getas.
5 Faktor Keamanan (Safety Factor) Faktor keamanan adalah faktor yang digunakan untuk mengevaluasi agar perencanaan elemen mesin terjamin keamanannya dengan dimensi dan material yang minimum . Skala yang digunakan pada faktor keamanan yaitu antara 0 sampai 10. Faktor keamanan harus memiliki nilai lebih besar dari 1.0 untuk menghindari tingkat kegagalan. Faktor keamanan yang harganya sedikit diatas 1.0 hingga 10 dapat dipergunakan. Memasukkan faktor keamanan kedalam desain bukanlah suatu perkara yang sederhana. Apabila nilai faktor keamananan kurang dari 1.0 maka rancangan yang dibuat memiliki konstruksi yang ringkih dan memiliki tingkat kegagalan struktur yang tinggi. Apabila faktor keamanan yang digunakan terlalu besar maka rancangan yang dibuat memiliki konstruksi yang kuat namun tingkat penggunaan bahan yang digunakan terlalu boros sehingga biaya konstruksi alat menjadi lebih mahal. Penentuan suatu faktor keamanan harus memperhitungkan kemungkinan pembebanan yang melampaui batas (overloading) dari struktur, seperti jenis-jenis pembebanan (statik, dinamik, atau berulang) kemungkinan keruntuhannya lelah (fatique failure) dan lain-lain.
6
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini berjalan selama lima bulan terhitung mulai bulan Februari 2014 hingga bulan Juni 2014. Pelaksanaan penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin dan Otomasi, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bahan dan Alat Bahan dan alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya 1 unit PC (Personal Computer) dengan spesifikasi operating system Windows 8 SP0, processor Intel Core™ i5 2.5 GHz, memory 4 GB tipe PC-12800 1600 MHz, graphic card NVIDIA GeForce 820m 1 GB spesifikasi PC (Personal Computer) sudah memenuhi syarat (system requirement) untuk menjalankan perangkat lunak Solidworks 2014, perangkat lunak Solidworks 2014, dan alat tulis. Pemodelan Traktor Ringan Proses pemodelan traktor ringan digunakan untuk kepentingan simulasi traktor ringan dalam mencari besaran nilai kemampuan komponen traktor ringan yang diuraikan kedalam dua aspek yaitu tegangan (Von Mises Stress) dan defleksi (displacement). Proses ini harus memenuhi kriteria desain, yaitu mudah dalam perancangan dan pengoperasian. Traktor ringan terdiri atas beberapa komponen diantaranya: rangka utama, motor (Honda GX160), dudukan motor, pulley, gear box, roda traksi, rangka aplikator pupuk (rangka hopper), hopper, rangka slider, slider, dan pegas penekan. Semua proses penggambaran traktor ringan dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Solidworks 2014 dengan mengacu pada desain yang sudah ada.
7
Gambar 2 Diagram alir penelitian
8 Rancangan Fungsional Tabel 1 Rancangan fungsional No. 1.
Fungsi
Komponen Traktor ringan Rangka Utama
2.
Menahan beban pengendara, penopang, dan tempat menempelnya komponen lain Tenaga penggerak traktor ringan
3.
Tempat meletakkan motor
Dudukan Motor
4.
Meneruskan putaran ke gearbox
Pulley
5.
Menyalurkan tenaga atau daya mesin ke komponen lainnya dan merubah rpm dari motor (tergantung rasio dari gear box) Mengubah gerak rotasi menjadi translasi dari gear box Menopang hopper dan menjaga bentuk hopper agar tidak terjadi perubahan bentuk pada sambungan antar sisi hopper Tempat menaruh pupuk
Gear Box
6. 7.
8. 9. 10.
11.
Motor (Honda GX160)
Roda Traksi Rangka Aplikator Pupuk (Rangka Hopper)
Hopper
Menahan beban dari pengendara Rangka Slider sekaligus tempat meletakkan slider Menurunkan koefisien gesek untuk Slider mempermudah mobilitas traktor ringan dan menjaga jarak tanam Menjaga fleksibilitas slider Pegas Penekan terhadap permukaan lintasan lahan sawah
Rancangan Struktural Rangka Utama Rangka utama (frame) merupakan bagian paling penting pada traktor ringan ini. Rangka utama mendapatkan gaya paling besar diantara komponenkomponen yang ada pada traktor ringan sehingga perancangan bentuk dan pemilihan material merupakan hal paling utama yang perlu diperhatikan pada proses perancangan dan analisis. Rangka traktor ringan terdiri dari konstruksi material besi pipa dengan ukuran (diameter) 1½ inch dan ketebalan 1.4 mm, besi pipa dengan ukuran 20 mm dan ketebalan 1 mm, besi hollow ukuran 40 mm x 20 mm dengan ketebalan 1 mm, dan besi hollow ukuran 40 mm x 40 mm dengan
9 ketebalan 1 mm. keseluruhan rangka utama memiliki ukuran (p x l x t) yaitu 766 mm x 608 mm x 749 mm seperti ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3 Rangka Utama Motor (Honda GX160) Motor yang digunakan pada traktor ringan ini yaitu motor bensin satu silinder merk Honda dengan tipe GX160. Motor Honda tipe GX160 memiliki berat kosong 15.1 Kg. Motor ini dapat memuntahkan daya sebesar 4.8 hp atau 3.6 kW pada 3600 rpm menurut klaim pabrikan. Dimensi motor ini yaitu 312 mm x 362 mm x 346 mm. Pada penampungan bahan bakar, motor ini memiliki kapasitas 3.1 liter dengan bahan bakar bensin serta oli kapasitas oli sebesar 0.58 liter.
Gambar 4 Motor Honda GX160 Dudukan motor Dudukan motor terdiri dari material besi hollow dengan ukuran 40 mm x 40 mm. untuk menjaga kekuatan antar komponen dan memudahkan pemasangan, digunakan mur dan baut untuk proses pemasangan antar komponen. Dimensi dari dudukan motor yaitu 594 mm x 520 mm x 429 mm.
10
Gambar 5 Dudukan Motor Pulley Pulley yang digunakan pada rancangan traktor ringan ini terbuat dari material baja cor. Pulley memiliki diameter luar dan ketebalan 80 mm dan 20 mm untuk pulley penggerak serta 220 mm dan 20 mm untuk pulley transmisi.
Gambar 6 Pulley penggerak
Gambar 7 Pulley transmisi Gear Box Gearbox yang digunakan pada penelitian adalah roda gigi cacing (worm gear) dengan penggerak tipe cylindrical worm gear dipasangkan dengan roda gigi globoid. Roda gigi cacing memiliki dimensi 341 mm x 278 mm x 150 mm. casing gear box terbuat dari material alumunium alloy. Roda gigi cacing ini memiliki sumbu saling bersilang dengan sudut 90°. Bentuk profil roda gigi cacing yaitu K-worm dengan profil trapezoidal. Berat roda gigi keseluruhan kurang lebih mencapai 8 Kg.
11
Gambar 8 Gear Box Roda Traksi Roda traksi merupakan komponen berbentuk lingkaran yang memiliki sumbu yang berguna untuk mobilisasi traktor ringan. Fungsi roda traksi sama dengan roda pada kendaraan umumnya. Roda traksi pada traktor ringan dibuat dengan material besi pipa untuk lingkaran dan palang jari-jarinya. Selain itu terdapat juga penambahan material berupa sirip pada lingkaran roda yang berfungsi untuk memaksimumkan daya traksi roda traktor ringan sehingga memperkecil adanya slip. Untuk lingkar dan palang roda menggunakan besi pipa ukuran 1 inch dengan ketebalan 1.4 mm, sedangkan untuk bagian sirip menggunakan besi plat dengan ketebalan 2 mm. Roda traksi memiliki diameter sebesar 702 mm.
Gambar 9 Roda Traksi Rangka Aplikator Pupuk (Rangka Hopper) Rangka aplikator pupuk (hopper) menggunakan besi siku dengan ukuran 40 mm x 40 mm dengan ketebalan 3 mm. Dimensi rangka hopper untuk masingmasing hopper yaitu 360 mm x 320 mm x 504 mm.
12
Gambar 10 Rangka hopper Aplikator Pupuk (Bagian Hopper) Hopper dirancang menggunakan material berupa acrylic dengan ketebalan 4 mm atau dengan stainless steel dengan ketebalan 1 mm. Masing-masing hopper memiliki dimensi yang sama yaitu 300 mm x 280 mm x 404 mm.
Gambar 11 Hopper Rangka Slider Rangka slider menggunakan material besi hollow dengan ukuran 40 mm x 40 mm serta ketebalan 1 mm. Rangka slider memiliki dimensi sebesar 600 mm x 770 mm.
Gambar 12 Rangka Slider
13 Slider Komponen slider dibuat dengan material besi siku dan baja plat dengan ketebalan masing-masing 3 mm. dimensi dari slider yaitu 192 mm x 160 mm x 42 mm.
Gambar 13 Slider Komponen-komponen traktor ringan yang telah digambar kemudian dirakit (assembly) untuk mendapatkan bentuk rancangan penuh traktor ringan. Gambar penuh rancangan traktor ringan dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 14 Penamaan komponen traktor ringan (Light Tractor)
14 Perbedaan Antara Model 1 dan Model 2 Guna Kepentingan Analisis Pada proses analisis dibuat dua buah model dengan perbedaan terletak hanya pada ketebalan komponen penyusun rangka utama. Data ukuran komponen kedua buah model disajikan pada tabel berikut. Tabel 2 Data material penyusun dan ketebalan komponen No.
Komponen
1.
Rangka utama
2.
Dudukan motor
3.
Roda traksi
Material penyusun Model 1 Model 2 Besi pipa 1½ inch Besi pipa 20 mm Besi hollow 40x40 mm Besi hollow 40x20 mm Besi hollow 40x40 mm Besi hollow 40x20 mm Besi pipa 1 inch
Ketebalan (mm) Model 1 Model 2 1.4 1.0 1.4 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Pemilihan Material Material yang digunakan pada perancangan traktor ringan (light tractor) satu roda ini sebagian besar menggunakan baja konstruksi jenis AISI 5140. Material ini dipilih karena material tersebut memiliki nilai yield strength yang cukup besar dan berat jenis bahan yang cukup rendah. Adapun komposisi unsur pada material baja campuran AISI 5140 yang dipakai pada traktor ringan ini disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Komposisi AISI 5140
Sumber: http://www.efunda.com/materials/alloys/alloy_home/show_alloy_found.cfm?ID=AISI_5140&show_prop=all&Page_Title= AISI%205140
Material baja campuran AISI 5140 memiliki karakteristik seperti Tabel 4.
15 Tabel 4 Karakteristik material baja AISI 5140
Sumber: http://www.efunda.com/materials/alloys/alloy_home/show_alloy_found.cfm?ID=AISI_5140&show_prop=all&Page_Title= AISI%205140
Analisis Pembebanan Statik Pada tahapan sebelumnya telah diperoleh bentuk pemodelan (rancangan) traktor ringan (light tractor) satu roda menggunakan perangkat lunak Solidworks 2014. Pemodelan dilakukan untuk melihat bentuk konstruksi dari traktor ringan dalam bentuk format Solidworks 2014 agar dapat memasuki tahapan analisis static case. Pada setiap perancangan sebuah produk, sangat diperlukan sebuah perhitungaan karena dengan adanya perhitungan maka dapat kita ketahui produk yang akan dibuat memiliki kualitas baik atau buruk dalam menerima beban tertentu. Besaran nilai hasil dari analisis static case dibagi menjadi dua aspek pengamatan yaitu Von Mises Stress (tegangan) dan displacement (defleksi). Fitur yang digunakan pada prosedur analisis pembebanan statik yaitu simulation, static, fixed geometri, beam , dan gravity.
16 Tumpuan Mati, Gaya Pembebanan, dan Jenis Pembebanan Tabel 5 Fixtures dan loads pada rangka utama
Letak fixture pada pembebanan ini terdapat pada tiga permukaan yang berada pada bagian bawah rangka utama. Besarnya pembebanan yang dikenakan pada rangka utama yaitu sebesar 750 N dengan satu permukaan yang kontak langsung dengan pembebanan ditandai dengan permukaan yang berwarna biru muda. Tabel 6 Fixtures dan loads pada dudukan motor
Letak fixture pada pembebanan ini terdapat pada tiga permukaan yang berada pada bagian bawah dudukan motor. Besarnya pembebanan yang dikenakan pada rangka utama yaitu sebesar 200 N. Jumlah permukaan yang kontak langsung
17 dengan pembebanan yaitu dua permukaan yang ditandai dengan warna biru muda. Tabel 7 Fixtures dan loads pada roda traksi
Letak fixture pada pembebanan ini terdapat pada delapan permukaan yang berada pada bagian sirip roda traksi. Besarnya pembebanan yang dikenakan pada roda traksi yaitu sebesar 700 N. Permukaan yang kontak langsung dengan pembebanan ditandai dengan permukaan yang berwarna biru muda.
18
HASIL DAN PEMBAHASAN Simulasi Perhitungan Bobot Traktor Bobot Rangka Utama Model 1
Gambar 15 Hasil simulasi bobot rangka utama model 1 Berdasarkan gambar, material AISI 5140 memiliki yield strength dan tensile strength sebesar 293 MPa dan 572 MPa. Densitas dari AISI 5140 sendiri yaitu 8030 kg/m³. Dengan menggunakan hasil analisis volume material rangka utama dan densitas maka dapat diketahui bobot dari rangka utama yaitu sebesar 23.5 Kg. Bobot Dudukan Motor Model 1
Gambar 16 Hasil simulasi bobot dudukan motor model 1
19 Material AISI 5140 memiliki yield strength dan tensile strength sebesar 293 MPa dan 572 MPa. Densitas dari AISI 5140 sendiri yaitu 8030 kg/m³. Dengan menggunakan hasil analisis volume material dudukan motor dan densitas AISI 5140 maka dapat diketahui bobot dari dudukan motor yaitu sebesar 4.12 Kg. Bobot Roda Traksi Model 1
Gambar 17 Hasil simulasi bobot roda traksi model 1 Material AISI 5140 memiliki yield strength dan tensile strength sebesar 293 MPa dan 572 MPa. Densitas dari AISI 5140 yaitu 8030 kg/m³. Dengan menggunakan hasil analisis volume material roda traksi dan densitas AISI 5140 maka dapat diketahui bobot dari roda traksi yaitu sebesar 21.09 Kg.
Gambar 18 Hasil simulasi rangka utama model 2
20 Material AISI 5140 memiliki yield strength dan tensile strength sebesar 293 MPa dan 572 MPa. Densitas dari AISI 5140 sendiri yaitu 8030 kg/m³. Dengan menggunakan hasil analisis volume material rangka utama dan densitas AISI 5140 maka dapat diketahui bobot dari rangka utama yaitu sebesar 20.49 kg. Data hasil analisis bobot komponen traktor dapat dilihat pada tabel Tabel 8 Bobot traktor ringan Bobot model 2 Bobot model 1 No. Komponen (Kg) (Kg) 1. Rangka utama 23.50 20.49 2. Dudukan motor 4.12 4.12 3. Roda traksi 21.09 21.09 4. Motor 15.1 15.1 5. Gear box 8 8 Bobot Total 71.81 68.8
Analisis Static Case pada Desain Traktor Ringan Model 1 Tegangan Von Mises pada Rangka Utama Model 1 Tegangan Von Mises yang terjadi pada rangka model 1 dapat dilihat pada gambar
Gambar 19 Tampilan tegangan Von Mises rangka utama model 1 Pembebanan merata oleh pengemudi sebesar 750 N mampu menghasilkan tegangan Von Mises minimum 3.303e+002 N/m² atau sebesar 0.0331 Pa dan tegangan maksimum 1.276e+007 N/m² atau sebesar 12.76 MPa yang terletak pada rangka utama model 1 di bagian penghubung antara bagian bawah jok pengemudi dengan rangka utama. Berdasarkan perbandingan tegangan luluh (yield strength) dari material baja konstruksi jenis AISI 5140 sebesar 2.930e+008 N/m2 atau 293 MPa, Tegangan maksimum yang dihasilkan akibat pembebanan merata lebih kecil daripada tegangan luluh (yield strength) dari material AISI 5140 sehingga dapat dipastikan bahwa rangka utama tersebut mampu menahan pembebanan merata yang diberikan oleh berat normal pengemudi pada keadaan statik. Besarnya
21 tegangan Von Mises maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan tegangan Von Mises minimum ditandai daerah berwarna biru. Displacement pada Rangka Utama Model 1 Besaran peralihan (Displacement) yang terjadi pada rangka akibat pembebanan terpusat sebesar 750 N dapat dilihat pada gambar
Gambar 20 Tampilan besaran displacement rangka utama model 1 Dengan adanya pembebanan merata yang disebabkan oleh pengemudi maka besaran peralihan minimumnya yaitu sebesar 0 mm dan nilai peralihan maksimumnya sebesar 6.577e-002 mm atau sebesar 0.066 mm. Peralihan maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan peralihan minimum ditandai daerah berwarna biru. Tegangan Von Mises pada Dudukan Motor Model 1 Hasil simulasi tegangan Von Mises yang terjadi pada dudukan motor model 1 setelah mendapatkan pembebanan merata yang dihasilkan oleh motor Honda tipe GX160 dapat dilihat pada gambar
Gambar 21 Tampilan Tegangan Von Mises dudukan motor model 1
22 Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh pembebanan merata yang diterima pada komponen dudukan motor mengakibatkan tegangan minimum sebesar 2.043e+004 N/m² atau sebesar 20.43 kPa dan tegangan maksimum sebesar 8.576e+007 N/m² atau sebesar 85.76 MPa dengan pembebanan merata pada dudukan motor model 1 tepat dibawah motor Honda tipe GX160. Berdasarkan perbandingan tegangan luluh (yield strength) dari material baja konstruksi jenis AISI 5140 yang digunakan pada rangka yaitu sebesar 2.930e+008 N/m² atau 293 MPa, tegangan maksimum yang dihasilkan akibat pembebanan lebih kecil daripada tegangan luluh (yield strength) dari material AISI 5140. Oleh karena itu, dapat dipastikan bahwa rangka utama tersebut mampu menahan pembebanan merata yang diakibatkan oleh bobot motor Honda tipe GX160 pada keadaan statik. Besarnya tegangan Von Mises maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan tegangan Von Mises minimum ditandai daerah berwarna biru. Displacement pada Dudukan Motor Model 1 Besaran displacement pada dudukan motor model 1 yang terjadi akibat pembebanan merata dari motor Honda tipe GX160 dapat dilihat pada gambar
Gambar 22 Tampilan besaran displacement dudukan motor model 1 Dengan adanya pembebanan merata yang disebabkan oleh motor Honda tipe GX160 terhadap dudukan motor maka dihasilkan besaran peralihan minimumnya sebesar 0 mm dan nilai peralihan maksimumnya sebesar 1.627e+000 mm atau sebesar 1.627 mm. Peralihan maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan peralihan minimum ditandai daerah berwarna biru. Tegangan Von Mises pada Roda Traksi Model 1 Hasil simulasi tegangan Von Mises yang terjadi pada roda traksi model 1 setelah mendapatkan pembebanan di roda traksi dapat dilihat pada gambar 23.
23
Gambar 23 Tampilan tegangan Von Mises roda traksi model 1 Gambar 23 menunjukkan hasil dari simulasi menunjukkan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh pembebanan pada komponen roda traksi mengakibatkan tegangan minimum sebesar 5.485e+001 N/m² atau sebesar 54.850 Pa dan tegangan maksimum sebesar 3.989e+008 N/m² atau sebesar 398.9 MPa dengan pembebanan terletak pada roda traksi model 1. Berdasarkan perbandingan tegangan luluh (yield strength) dari material baja konstruksi jenis AISI 5140 yang digunakan pada roda traksi yaitu sebesar 2.930e+008 N/m² atau 293 MPa, tegangan maksimum yang dihasilkan akibat pembebanan lebih besar daripada tegangan luluh (yield strength) dari material AISI 5140. Oleh karena itu, hal ini menyebabkan roda traksi tersebut tidak mampu menahan pembebanan yang terjadi pada komponen roda traktor pada keadaan statik. Besarnya tegangan Von Mises maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan tegangan Von Mises minimum ditandai daerah berwarna biru. Displacement pada Roda Traksi Model 1 Besaran peralihan (Displacement) yang terjadi pada roda traksi model 1 akibat pembebanan terpusat dapat dilihat pada gambar 24.
Gambar 24 Tampilan besaran displacement roda traksi model 1
24 Dengan pembebanan terpusat yang terjadi pada roda traksi menyebabkan hasil peralihan minimum sebesar 0 mm dan nilai peralihan maksimumnya sebesar 2.285e+000 mm atau sebesar 2.285 mm pada roda traksi model 1. Peralihan maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan peralihan minimum ditandai daerah berwarna biru. Analisis Static Case pada Desain Traktor Ringan Model 2 Tegangan Von Mises pada Rangka Utama Model 2 Tegangan Von Mises yang terjadi pada rangka model 2 dapat dilihat pada gambar 25. Tabel 9 Fixture dan loads pada rangka utama model 2
Letak fixture pada pembebanan ini terdapat pada tiga permukaan yang berada pada bagian bawah rangka utama. Besarnya pembebanan yang dikenakan pada rangka utama yaitu sebesar 750 N dengan satu permukaan yang kontak langsung dengan pembebanan ditandai dengan permukaan yang berwarna biru muda.
25
Gambar 25 Tampilan tegangan Von Mises rangka utama model 2 Pembebanan merata oleh pengemudi sebesar 750 N mampu menghasilkan tegangan Von Mises minimum 2.351e-002 N/m² atau sebesar 0.024 Pa dan tegangan Von Mises maksimum 1.937e+007 N/m² atau sebesar 19.37 MPa yang terletak pada rangka utama model 2 di bagian penghubung antara bagian bawah jok pengemudi dengan rangka utama. Berdasarkan perbandingan tegangan luluh (yield strength) dari material baja konstruksi jenis AISI 5140 sebesar 2.930e+008 N/m² atau 293 MPa, Tegangan maksimum yang dihasilkan akibat pembebanan merata lebih kecil daripada tegangan luluh (yield strength) dari material AISI 5140 sehingga dapat dipastikan bahwa rangka utama tersebut mampu menahan pembebanan merata yang diberikan oleh berat normal pengemudi pada keadaan statik. Besarnya tegangan Von Mises maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan tegangan Von Mises minimum ditandai daerah berwarna biru. Displacement pada Rangka Utama Model 2 Besaran peralihan (Displacement) yang terjadi pada rangka akibat pembebanan merata sebesar 750 N dapat dilihat pada gambar 26.
Gambar 26 Tampilan besaran displacement rangka utama model 2
26 Dengan adanya pembebanan merata yang disebabkan oleh pengemudi maka besaran peralihan minimumnya yaitu sebesar 0 mm dan nilai peralihan maksimumnya sebesar 2.897e-001 mm atau sebesar 0.29 mm. Peralihan maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan peralihan minimum ditandai daerah berwarna biru. Tegangan Von Mises pada Dudukan Motor Model 2 Hasil simulasi tegangan Von Mises yang terjadi pada dudukan motor model 2 setelah mendapatkan pembebanan merata yang dihasilkan oleh motor Honda tipe GX160 dapat dilihat pada Gambar 27 Tabel 10 Fixture dan loads pada dudukan rangka model 2
Letak fixture pada pembebanan ini terdapat pada tiga permukaan yang berada pada bagian bawah dudukan motor. Besarnya pembebanan yang dikenakan pada rangka utama yaitu sebesar 200 N. Jumlah permukaan yang kontak langsung dengan pembebanan yaitu dua permukaan yang ditandai dengan warna biru muda.
27
Gambar 27 Tampilan Tegangan Von Mises dudukan motor model 2 Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh pembebanan merata yang diterima pada komponen dudukan motor mengakibatkan tegangan minimum sebesar 2.043e+004 N/m² atau sebesar 20.43 kPa dan tegangan maksimum sebesar 8.576e+007 N/m² atau sebesar 85.76 MPa dengan pembebanan pada dudukan motor model 2 tepat dibawah motor Honda tipe GX160. Berdasarkan perbandingan tegangan luluh (yield strength) dari material baja konstruksi jenis AISI 5140 yang digunakan pada rangka yaitu sebesar 2.930e+008 N/m² atau 293 MPa, tegangan maksimum yang dihasilkan akibat pembebanan lebih kecil daripada tegangan luluh (yield strength) dari material AISI 5140. Oleh karena itu, dapat dipastikan bahwa dudukan motor tersebut mampu menahan pembebanan merata yang diakibatkan oleh bobot motor Honda tipe GX160 pada keadaan statik. Besarnya tegangan Von Mises maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan tegangan Von Mises minimum ditandai daerah berwarna biru. Displacement pada Dudukan Motor Model 2 Besaran displacement pada dudukan motor model 2 yang terjadi akibat pembebanan merata dari motor Honda tipe GX160 dapat dilihat pada gambar
Gambar 28 Tampilan besaran displacement dudukan motor model 2
28 Dengan adanya pembebanan merata yang disebabkan oleh motor Honda tipe GX160 terhadap dudukan motor maka dihasilkan besaran peralihan minimumnya sebesar 0 mm dan nilai peralihan maksimumnya sebesar 1.627e+000 mm atau sebesar 1.63 mm. Peralihan maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan peralihan minimum ditandai daerah berwarna biru. Tegangan Von Mises pada Roda Traksi Model 2 Hasil simulasi tegangan Von Mises yang terjadi pada roda traksi model 2 setelah mendapatkan pembebanan di roda traksi dapat dilihat pada gambar
Gambar 29 Tampilan tegangan Von Mises roda traksi model 2 Hasil dari simulasi menunjukkan bahwa tegangan yang dihasilkan oleh pembebanan pada komponen roda traksi mengakibatkan tegangan minimum sebesar 2.475e+001 N/m² atau sebesar 24.750 Pa dan tegangan maksimum sebesar 1.861e+008 N/m2 atau sebesar 186.1 MPa dengan pembebanan merata pada roda traksi model 2. Berdasarkan perbandingan tegangan luluh (yield strength) dari material baja konstruksi jenis AISI 5140 yang digunakan pada roda traksi yaitu sebesar 2.930e+008 N/m² atau 293 MPa, tegangan maksimum yang dihasilkan akibat pembebanan merata lebih kecil daripada tegangan luluh (yield strength) dari material AISI 5140. Oleh karena itu dapat dipastikan bahwa roda traksi tersebut mampu menahan pembebanan yang terjadi pada komponen roda traktor pada keadaan statik. Besarnya tegangan Von Mises maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan tegangan Von Mises minimum ditandai daerah berwarna biru. Displacement pada Roda Traksi Model 2 Besaran peralihan (Displacement) yang terjadi pada roda traksi model 2 akibat pembebanan terpusat dapat dilihat pada gambar 30.
29
Gambar 30 Tampilan besaran displacement roda traksi model 2 Dengan pembebanan terpusat yang terjadi pada roda traksi menyebabkan hasil peralihan minimum sebesar 0 mm dan nilai peralihan maksimumnya sebesar 1.066e+000 mm atau sebesar 1.066 mm pada roda traksi model 2. Peralihan maksimum ditandai oleh daerah yang berwarna merah dan peralihan minimum ditandai daerah berwarna biru.
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Berdasarkan hasil analisis menggunakan Solidworks 2014, hasil analisis sebelum dan sesudah dilakukannya perubahan terhadap ketebalan komponen traktor ringan, maka dihasilkan total berat kosong dari model 1 yaitu sebesar 71.81 kg dengan ketebalan baja pipa pada rangka utama sebesar 1,4 mm dan untuk model 2 yaitu sebesar 68.80 kg dengan ketebalan baja pipa sebesar 1.0 mm. Hasil simulasi menunjukkan kedua model mampu menahan pembebanan yang diberikan. Meskipun demikian, model yang dipilih yaitu model 2 karena traktor ringan model 2 memiliki bobot paling ringan. Dudukan motor menghasilkan tegangan Von Mises maksimum terbesar yaitu 186 MPa dengan dengan pembebanan sebesar 700 N. Berdasarkan data yang diperoleh dapat ditarik kesimpulan bahwa desain dan material traktor ringan model 2 aman untuk memasuki proses manufaktur jika ditinjau dari besarnya tegangan Von Mises terhadap Yield strength dari material baja campuran AISI 5140. Saran Walaupun dari sisi perhitungan dengan Solidworks 2014 sudah memenuhi syarat aman untuk memasuki tahap manufaktur, tetapi perlu ditinjau ulang untuk memasuki proses selanjutnya apabila dilihat dari sisi mobilitas dan kemampuan motor apalagi traktor ringan ini dioperasikan dengan cara dikendarai. Selain itu karena ketebalan material yang digunakan cukup tipis maka akan mempersulit proses pengelasan (penyambungan).
30
DAFTAR PUSTAKA Firmansyah. 2007. Analisis Statik Rangka Motor Hibrid Menggunakan Software Catia V5 [skripsi]. Depok (ID): Universitas Gunadarma Foale T and Wiloughby V. 1984. Motor Cycle Chassis Design. London (GB): Osprey Publishing Limited. Purwoko W. 2008. Perencanaan Gear Box dan Analisis Statik Rangka Konveyor Menggunakan Software Catia V5 [skripsi]. Depok (ID): Universitas Gunadarma. Smith HP and Wilkes LH. 1976. Farm Machinery and Equipment. Sixth Edition. New Delhi (IN): Mc Grow Hil Company Ltd. Surowinoto S. 1980. Budidaya Tanaman Padi Sawah [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
31 Lampiran 1 Spesifikasi Motor Honda Tipe GX160
Sumber : http://engines.honda.com/models/model-detail/gx160
32 Lampiran 2 Perhitungan Bobot pada Pembebanan (Arah gaya sumbu –Z) 1. Pembebanan pada Rangka Utama mpengendara = 75 kg g = 10 m/s² F =mxg = 75 kg x 10 m/s² = 750 kg.m/s² = 750 N 2. Pembebanan pada Dudukan Motor mmotor = 20 kg g = 10 m/s² F =mxg = 20 kg x 10 m/s² = 200 kg.m/s² = 200 N 3. Pembebanan pada Roda Traksi L1 = 0.21 m L2 = 0.67 m wm
L1
L2
A1
A2
Ʃ M A1 ( wm x L1 ) – A2( L1 + L2 ) ( 75 kg x 0.21 m ) – A2 ( 0.21 m + 0.67 m ) A2 A2 Bobot rangka yang masuk =
=0 =0 =0 = (75 kg x 0.21 m) (0.21 m + 0.67 m) = 17.89 kg
x 25 kg
= 5.97 kg Maka pada roda traksi terkena gaya pembebanan sebesar : Bobot rangka yang masuk = 5.97 kg Bobot motor = 20 kg Bobot dudukan motor = 4.12 kg Bobot dudukan gear box = 4 kg Bobot gear box + isi = 18 kg A2 = 17.89 kg + 69.98 kg F = 69.98 kg x 10 m/s² = 699.8 N dibulatkan menjadi 700 N
33
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Kabupaten Bogor, Jawa Barat pada tanggal 21 Juli 1989 penulis merupakan anak kedua dari 2 bersaudara dari pasangan Bangdol Harianja dan Siti Astuti. Penulis menempuh Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 1 Rumpin dan melanjutkan ke Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 1 Parung yang semuanya dijalani di tempat kelahiran Penulis, Kabupaten Bogor. Penulis diterima sebagai mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian di Departemen Teknk Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Aktifitas Penulis selama menjadi mahasiswa adalah sebagai mahasiswa aktif dan ikut bergabung di berbagai organisasi dan kepanitian. Penulis tercatat merupakan bagian dari kepengurusan Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian sebagai anggota periode 2008-2009, Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian 2009-2010, dan Kegiatan Tetranology sebagai seksi konsumsi pada Tahun 2009.
