BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. PENGUJIAN PENDAHULUAN Pengujian ini bertujuan untuk merancang tingkat slip yang terjadi pada traktor tangan dengan cara pembebanan “engine brake” traktor roda empat. Pengujian ini meliputi pengujian
fungsional roda uji dan instrumentasi serta
menentukan tingkat beban tarik yang diberikan. Pada pengujian fungsionaal, roda yang diuji dipasangkan pada poros roda traktor, kemudian dijalankan. Dari hasil pengujian ini traktor dapat bergerak dengan baik dan roda dapat berfungsi sebagai alat traksi. Kemudian pengujian dilanjutkan dengan menentukan tingkat pembebanan. Pembebanan traktor tangan dilakukan dengan cara mengatur tingkat kecepatan dan putaran mesin traktor roda empat. Dengan mengatur tingkat keceatan dan putaran mesin traktor, diharapkan terjadi “engine break” yang menjadi beban tarik bagi traktor roda dua. Penentuan tingkat beban ini dilakukan dengan mengukur kecepatan maju traktor tangan dengan menggunakan roda besi yang akan diuji pada tingkat kecepatan Low 1 dan putaran mesin 1800 rpm. Setelah kecepatan maju traktor tangan diketahui, kecepatan maju traktor roda empat diukur pada kisaran kecepatan maju yang mendekati kecepatan maju traktor tangan. Ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kecepatan dan putaran mesin traktor roda empat yang akan digunakan sebagai unit pembebanan dengan engine break
traktor roda
empat. Setelah didapatkan kisaran beda tingkat kecepatan yang cukup jelas, dilanjutkan dengan pengujian beban tarik. Data hasil pengujian pendahuluan ini dapat dilihat pada lampiran 3-5.
31
B. RODA BESI MODIFIKASI Roda besi modifikasi yang dibuat berjumlah satu pasang yaitu roda kiri dan kanan. Roda rancangan ini di desain khusus untuk meningkatkan kinerja traktor roda dua di lahan kering. Modifikasi utama pada roda ini meliputi diameter, jumlah sirip, dan bentuk sirip roda.
Sirip R d Jari-jari roda Rim
Flens Jarak antar Rim Lubang Baut
Gambar 10. Rancangan roda besi modifikasi Data teknis dari roda besi modifikasi ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 3. Data Teknis Roda Besi Modifikasi Nama
Roda Besi Modifikasi untuk Traktor Tangan Diameter Rim 452 mm Jarak Antar Rim 160 mm Jumlah Rim 2 buah Bahan Pembuat Rim Besi Behel Ф 16 mm Sirip Roda Jumlah Sirip 18 buah / roda Bahan Pembuat Sirip Roda Besi Strip 4 mm * 50 mm Jari-Jari Roda Jumlah Jari – Jari 8 buah Bahan Pembuat Jari –Jari Besi Behel Ф 16 mm Roda Flens Roda Diameter Luar 240 mm Diameter Dalam 80 mm Bahan Pembuat Flens Besi Plat tebal 7 mm Cara pemasangan Selang – seling antar rim sirip pada roda besi Rim
32
Gam mbar konstrukksi dari rodaa besi modiffikasi dapat dilihat padaa Gambar 6 d dibawah ini..
R Roda Rim
Lubang Baut
F Flens Roda
Jari-JJari Roda
S Sirip Roda
Gambar 11. Konstruksi K R Roda Besi Moodifikasi
C DATA KONDISI C. K L LAHAN PER RCOBAAN N
Berik kut data hasil pengukkuran penguujian tanahh di lahan percobaan L Leuwikopo yang y diambiil sebelum m melakukan peengujian kinnerja tiga tipee roda besi. Tabeel 4. Data Teeknis Kondissi Lahan Perrcobaan Kedalamann
Kadar Air A
B Bulk Densityy
Tahanan Pennetrasi
(cm) 0-10 10-20 20-30 30-40 Rata -Rataa
(%) 43.877 44.733 47.433 48.433 46.133
(gr/cm3) 0.91 0.88 0.84 0.83 0.87
(kPa) 65 1859.6 2104.6 65 1810.6 65 2173.2 25 1987.0 05
33
Dari data kondisi lahan percobaan diatas, diketahui bahwa pengukuran kinerja lapang dilakukan pada kadar air tanah rata-rata 46.31 % dan tahanan penetrasi rata-rata 1987.05 kPa. Jenis tanah yang digunakan untuk pengujian lapangan di Kebun Percobaan Leuwikopo Departemen Teknik Pertanian IPB adalah tanah latosol coklat kemerahan (Syahbuana, 2009).
D. PENGUJIAN KINERJA TIGA TIPE RODA BESI Pengujian kinerja tiga tipe roda besi dilakukan di lahan percobaan Leuwikopo, Institut Pertanian Bogor. Pengujian dilakukan dengan menggunakan traktor tangan Yanmar BRM-Dx dengan unit pembebanan traktor roda 4 merek Yanmar 330 T. Gambar dari traktor tangan Yanmar BRM-Dx dapat dilihat pada Gambar 7 berikut:
Gambar 12. Traktor Tangan Yanmar BRM-Dx dengan Roda Standar Pengujian kinerja tiga tipe roda besi ini dilakukan dilahan percobaan Leuwikopo dengan luas lahan yang digunakan 25 m * 12 m. Perbedaan perlakuan pada masing – masing tipe roda dilakukan dengan merubah sistem transmisi dan putaran engine dari traktor roda 4 (unit pembebanan). Perbedaan perlakuan putaran engine dan transmisi dari traktor roda 4 ini nantinya diharapkan dapat
34
mempengaruhi beban tarik pada traktor tangan yang diuji. Putaran engine dan transmisi dari traktor roda 4 dapat dilihat pada Lampiran 3-5. 1. Kemampuan Tarik Pengukuran beban tarik traktor dilakukan pada kisaran putaran mesin traktor tangan 1800 rpm dengan 7 perlakuan dengan mengatur putaran mesin traktor roda empat (unit pembebanan). Masing-masing perlakuan dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali. Traktor akan mampu menarik implemen apabila gaya tarik yang dihasilkan oleh traktor lebih besar dibandingkan dengan tahanan tariknya. Gaya tarik yang dihasilkan oleh traktor ini sangat dipengaruhi oleh perangkat traksi seperti roda traktor. Semakin besar traksi yang yang dapat dihasilkan oleh roda traktor, semakin besar pula daya traktor yang dapat disalurkan ke roda. Tipe roda besi modifikasi dapat menembus tanah yang keras dengan baik dengan lebar sirip yang lebih kecil dibanding sirip lainnya yang menyebabkan kinerja traksi roda besi modifikasi menjadi lebih baik. Grafik dari hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 13 berikut. Perbandingan Slip Tiga Tipe Roda Traktor terhadap Daya Traktor' 2 R² = 0.967 1.8 R² = 0.938 1.6 1.4 R² = 0.891
Daya (hp)
1.2
Roda Sirip Lengkung Roda Standar
1
Roda Modifikasi
0.8
Poly. (Roda Sirip Lengkung) Poly. (Roda Standar)
0.6
Poly. (Roda Modifikasi)
0.4 0.2 0 0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
Slip (%)
Gambar 13. Perbandingan slip yang terjadi dengan daya yang dihasilkan
35
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa pada tingkat slip tertentu, daya yang disalurkan semakin kecil seiring bertambahnya slip. Seperti telah diketahui sebelumnya bahwa slip mempengaruhi efisiensi penyaluran daya dan kapasitas lapang. Efisiensi penyaluran tenaga tarik yang tertinggi yang dapat dicapai oleh traktor pada saat bekerja di lapangan mengolah tanah adalah pada tingkat slip antara 15-25 %. Pada tanah liat basah, tenaga terbesar untuk menarik mungkin dicapai pada slip sekitar 35 % (Sembiring et al., 1990). Penurunan drawbar power disebabkan drawbar pull semakin kecil untuk mengatasi slip yang semakin besar, serta rendahnya kecepatan. Penurunan drawbar pull terjadi karena banyaknya tenaga yang hilang untuk mengatasai slip. Kecepatan untuk menarik beban berkurang dan kekuatan tarik maksimum akan menurun yang menunjukkan bahwa kondisi ini telah melebihi batas tarikan maksimum. Dari grafik terlihat bahwa daya yang dapat disalurkan dari engine traktor ke roda berkisar antara 1.2 hp – 1.7 hp. Besarnya tenaga tarik ini sangat dipengaruhi oleh kecepatan maju traktor tangan dan beban yang diberikan. Untuk roda standar memiliki drawbar power sebesar 1.63 hp pada slip 33.68 %, roda besi modifikasi sebesar 1.12 hp pada slip 23.69 %, dan roda besi sirip lengkung sebesar 1.8 hp pada slip 26.36 %. Dari sini terlihat bahwa daya yang tersalurkan oleh traktor paling besar pada traktor tangan dengan roda sirip lengkung. Berdasarkan gambar diatas, slip yang terjadi akan mengurangi kinerja traktor tangan. Ini menunjukkan bahwa slip merupakan faktor pembatas tarikan maksimum dan slip tentunya akan bertambah dengan meningkatnya beban yang diberikan pada drawbar. Slip ini dapat dikurangi dengan menambah berat, luas permukan kontak atau menambah kemapuan penetrasi sirip terhadap tanah (Anami, 2008). Bila dilihat dari kecepatan maju traktor rata-rata pada saat operasi, traktor tangan dengan roda standar adalah yang paling cepat disusul roda sirip lengkung dan roda modifikasi yaitu sebesar 0.97 m/s, 0.82 m/s, dan 0.54 m/s. Kecepatan maju ini berdampak pada besarnya daya yang dapat disalurkan dari engine ke roda traktor. 36
Roda besi modifikasi memiliki tenaga tarik yang paling kecil karena kecepatan majunya adalah yang paling kecil diantara roda-roda yang diuji. Roda standar memiliki kecepatan maju yang paling tinggi namun tidak diimbangi dengan kemampuan tarikan yang tinggi yang menyebabkan daya yang tersalurkan tidak maksimal. Sedangkan roda sirip lengkung mempunyai kecepatan maju dan kekuatan tarik yang cukup untuk memaksimalkan tenaga tarik yang dapat disalurkan ke roda. Dari tingkat kecepatan maju traktor, penggunaan roda modifikasi adalah yang paling nyaman bagi operator karena kecepatan majunya masih dibawah kecepatan maju rata-rata manusia berjalan sebesar 0.7 m/s dengan resiko Kapasitas Lapang yang dihasilkan menjadi lebih kecil. Data lengkap hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 6-11.
2. Slip Roda Traktor Slip roda (travel reduction) merupakan selisih jarak tempuh roda traktor aktual dengan jarak tempuh teoritis. Pada roda traktor tangan, slip roda sangat dipengaruhi jumlah sirip, bentuk sirip, beban tarik yang diberikan dan kondisi tanah tempat dilakukannya pengujian. Tingkat penetrasi tanah yang baik serta didukung dengan kondisi tanah yang keras dapat menghasilkan gaya dorong yang besar dengan slip yang kecil. Pemasangan sirip yang selang-seling juga membantu tingkat penetrasi sirip kedalam tanah. Grafik data perbandingan slip tiga tipe roda traktor terhadap beban tarik dapat dilihat pada Gambar 14 berikut ini.
37
Perbandingan Slip Tiga Tipe Roda Traktor terhadap Beban Tarik' 180 R² = 0.957
160
R² = 0.974 140
R² = 0.974
Beban Tarik (kgf)
120 Roda Sirip Lengkung
100
Roda Standar Roda Modifikasi
80
Poly. (Roda Sirip Lengkung)
60
Poly. (Roda Standar) Poly. (Roda Modifikasi)
40 20 0 0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
Slip (%)
Gambar 14. Perbandingan Slip Tiga Tipe Roda Besi terhadap Beban Tarik
Dari gambar diatas, dapat dilihat bahwa slip yang terjadi semakin besar seiring dengan semakin besarnya beban tarik yang terjadi. Kinerja tarikan roda besi paling baik dihasilkan oleh roda besi modifikasi. Hal ini terlihat pada beban tarik kisaran 100 kgf, slip yang terjadi pada roda besi modifikasi hanya berkisar 8 %. Bandingkan dengan slip yang terjadi pada roda standar dan roda sirip lengkung sebesar 24 % dan 13 %. Roda besi modifikasi memiliki slip yang paling kecil terhadap beban tarik dibandingkan dengan dua roda lainnya. Ini disebabkan bentuk sirip roda modifikasi mampu melakukan penetrasi kedalam tanah lebih baik dibandingkan dua roda lainnya yang diuji. Data lengkap hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 6-11. Namun, jika dilihat dari karakter roda besi dari grafik yang disajikan, dapat dilihat bahwa pada slip roda lebih besar dari 35 %, roda besi sirip lengkung memiliki kinerja tarik yang lebih baik dibandingkan dengan roda besi modifikasi. Dengan semakin banyaknya tanah yang menempel pada sirip roda, kinerja tarik roda besi modifikasi semakin menurun pada slip lebih besar dari 30 %. Tanah yang menempel pada sirip-sirip roda mengurangi daya penetrasi roda kedalam tanah sehingga slip yang terjadi semakin besar. Sedangkan pada roda 38
besi sirip lengkung, desain sirip yang melengkung tersebut dapat mengurangi tanah yang menempel pada sirip-sirip roda. Banyaknya tanah yang menempel pada roda modifikasi ini sangat dipengaruhi oleh bentuk sirip yang digunakan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Triratanasirichai (1990) bahwa kelengketan tanah pada sirip roda adalah salah satu masalah yang menyebabkan rendahnya mobilisasi dan tingginya slip roda. Pada proses pembajakan dilahan kering, slip yang terjadi diusahakan berkisar antara 15 % - 20 %. Pada slip diatas 20 %, traktor umumnya sudah sulit untuk dikendalikan oleh operator. Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa pada slip 20 %, masing-masing roda memiliki kemampuan tarik yang berbeda-beda. Roda standar memiliki kemampuan tarik sekitar 90 kgf, roda besi modifikasi sekitar 140 kgf, dan roda besi sirip lengkung sekitar 120 kgf. Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa untuk penggunaan traktor tangan di lahan kering dengan slip 15% - 20%, roda besi modifikasi memiliki kemampuan tarik yang lebih baik dibandingkan dua roda lainnya. Pada roda besi modifikasi, bentuk sirip yang digunakan mampu melakukan penetrasi kedalam tanah dengan lebih baik namun menyebabkan tanah menempel pada sirip. Sedangkan pada sirip lengkung, sirip yang digunakan tidak mampu melakukan penetrasi kedalam tanah dengan baik sehingga tanah yang menempel pada tanah dapat dikurangi.
3. Pengukuran Kapasitas Lapang Pengukuran Kapasitas Lapang ini dilakukan dengan menggunakan bajak singkal tunggal. Dari hasil pengujian lapang terhadap tiga tipe roda besi yang diuji yaitu roda besi standar, sirip lengkung, dan modifikasi, terdapat perbedaan Kapasitas Lapang pada masing - masing roda. Kapasitas Lapang ini dipengaruhi oleh kecepatan traktor pada saat operasi, waktu total, dan lebar lahan yang diolah. Pada pengujian ini lahan yang diolah memiliki luas lahan sebesar 100 m2. Spesifikasi dari masing-masing roda besi yang diuji dapat dilihat pada Lampiran 1.
39
Tabel 5. Data pada saat melakukan pengolahan tanah dengan bajak tunggal Tipe Roda Standar Modifikasi Lengkung
Kecepatan Linier rata-rata (m/s) 0.98 0.54 0.82
Waktu Total (s) 422.19 684.55 475.93
Waktu Total (jam) 0.12 0.19 0.13
Lebar Olah (cm) 23.5 23.75 23.5
Besar Kapasitas Lapang dari masing-masing roda dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 6. Kapasitas Lapang dari Tiga Tipe Roda Besi Tipe Roda
KLT
KLE
Efisiensi Lapang
(ha/jam)
(ha/jam)
Roda Besi Standar
0.124
0.078
63.1 %
Roda Besi Modifikasi
0.071
0.048
67.7 %
Roda Besi Lengkung
0.109
0.069
63.4 %
Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa roda besi standar memiliki Kapasitas Lapang Efektif yang paling besar yaitu 0.078 ha/jam. Salah satu faktor yang mempengaruhi Kapasitas Lapang Efektif adalah kecepatan maju traktor dan jumlah sirip. Semakin besar kecepatan maju traktor, semakin besar pula Kapasitas Lapang-nya. Kecepatan maju traktor ini dipengaruhi oleh diameter roda. Diameter roda besi standar adalah yang paling besar diantara tiga roda yang diuji Kapasitas Lapang-nya yaitu sebesar 900 mm. Kecepatan maju traktor ini sangat berpengaruh pada kenyamanan operator saat bekerja. Semakin besar kecepatan maju traktor yang digunakan, semakin cepat kecepatan berjalan operator untuk mengimbangi kecepatan maju traktor. Sebagai perbandingan, kecepatan manusia berjalan berkisar 0.7 m/s. Jika menggunakan roda standar, kecepatan maju traktor pada saat beroperasi berkisar 0.9 m/s – 1.1 m/s. Ini akan berdampak pada tingkat kelelahan operator yang harus berlari untuk mengimbangi kecepatan traktor. Kecepatan maju traktor dengan
40
menggunakan sirip lengkung berkisar antara 0.8 m/s – 0.95 m/s, sedangkan roda modifikasi berkisar antara 0.47 m/s – 0.65 m/s. Jika dilihat dari Efisiensi Lapang, roda besi modifikasi memiliki Efisiensi Lapang yang paling besar diantara tiga tipe roda yang diuji yaitu sebesar 67.7 %. Ini menunjukkan bahwa desain sirip pada roda besi modifikasi memiliki daya cengkeram roda yang paling baik diantara tiga tipe roda yang diuji.
4. Kualitas Pengolahan Kualitas pengolahan lahan dengan menggunakan tiga roda yang diuji dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 7. Data Hasil Pengolahan Tanah Tipe Roda Standar Modifikasi Lengkung
Kecepatan Linier ratarata (m/s) 0.98 0.54 0.82
Waktu Total (s) 422.19 684.55 475.93
Waktu Total (jam) 0.12 0.19 0.13
Lebar Olah (cm) 23.50 23.75 23.50
Kedalaman Olah Rata-rata (cm) 11.25 12.25 12.25
Ketenggelaman Sirip Rata-rata (cm) 1.43 3.73 1.98
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa roda besi modifikasi memiliki ketenggelaman sirip rata-rata yang paling besar yaitu 3.73 cm. Tingkat penetrasi sirip yang dalam yang diikuti oleh pergeseran tanah akan menyebabkan reduksi kecepatan maju traktor. Hal ini sesuai dengan pendapat Gill dan Vanden Berg (1968) yang menyatakan bahwa pada kondisi tanah dan keadaan permukaan tanah tertentu maka faktor yang mempengaruhi traksi dapat dilihat dari segi alat traksi, serta beban yang diterima. Beban tarik traktor akan ditumpu oleh sejumlah sirip yang aktif pada roda. Semakin banyak sirip roda, beban tarik traktor akan terbagi secara merata pada sirip aktif roda, demikian juga sebaliknya. Hal ini dapat dipahami bahwa bila jumlah sirip bertambah berarti jumlah sirip yang aktif bekerja pada roda bertambah, demikian juga sebaliknya. Dengan jumlah sirip yang sedikit maka daya penetrasi sirip akan semakin besar.
41
Pada roda besi sirip lengkung, jumlah sirip aktif sebanyak 2.22 buah (Sebastian, 2002). Jika dibandingkan dengan jumlah sirip aktif roda besi modifikasi, jumlah sirip aktif pada roda besi modifikasi lebih sedikit dibandingkan roda besi sirip lengkung. Jumlah sirip aktif ini akan mempengaruhi tingkat penetrasi tanah yang terjadi. Semakin banyak sirip yang aktif, semakin kecil pula kedalaman penetrasi tanah yang terjadi. Besarnya drawbar pull maksimum yang dapat dikerahkan roda ke permukaan tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah terhadap roda dan tingkat penetrasi tanah. Dari tabel diatas terlihat bahwa roda besi modifikasi memiliki tingkat penetrasi roda yang paling besar Semakin besar tingkat penetrasi tanah, semakin besar pula tenaga tarik yang dapat dihasilkan. Dari penjelasan sebelumnya tentang tenaga tarik dan slip roda traktor, dapat diketahui bahwa tenaga tarik paling besar dihasilkan oleh roda besi modifikasi. Tingkat penetrasi tanah ini juga dipengaruhi oleh ketahanan tanah terhadap keretakan, kohesi tanah, dan sudut gesekan dalam tanah.
42
