DESAIN DAN KINERJA RODA PENGGERAK METERING DEVICE MESIN PENANAM KEDELAI ADHIKA ROZI AHMAD

DESAIN DAN KINERJA RODA PENGGERAK METERING DEVICE MESIN PENANAM KEDELAI

ADHIKA ROZI AHMAD

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 Desain dan Kinerja Roda Penggerak Metering Device Mesin Penanam Kedelai 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 skipsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Juli 2014 Adhika Rozi Ahmad NIM F14100119

ABSTRAK ADHIKA ROZI AHMAD. Desain dan Kinerja Roda Penggerak Metering Device Mesin Penanam Kedelai. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN. Untuk merancang sebuah mesin penanam kedelai dua alur yang ditarik traktor tangan, diperlukan perancangan dan penentuan jenis roda penggerak untuk penjatah benihnya. Roda penggerak ini diharapkan mampu memutar dua piringan penjatah benih, memiliki tingkat luncuran roda yang rendah, dan jumlah tanah yang lengket sedikit. Untuk itu, telah dirancang roda penggerak yang dilengkapi poros fleksibel untuk mentransmisikan torsi putar ke kedua piringan penjatah. Untuk mendapatkan bentuk dan bahan roda yang terbaik, telah dibuat dan diuji lima jenis roda, yaitu: 1) roda karet bersirip karet, 2) roda baja bersirip karet, 3) roda baja bersirip baja, 4) roda baja tanpa sirip dan 5) roda karet tanpa sirip. Diameter roda 25 cm dan lebar roda 10 cm. Roda dipasangkan pada unit penanam kedelai, lalu diujicoba dalam penanaman di tanah kering (kadar air 31%) dan tanah basah (kadar air 53%). Kinerja roda yang diukur antara lain: tingkat luncuran roda dan banyaknya tanah yang lengket pada roda. Hasil pengujian menunjukkan bahwa roda mampu memutar kedua piringan penjatah benih kedelai. Roda karet bersirip karet memiliki tingkat luncuran yang paling rendah (21.33% pada tanah kering, dan 22.32% pada tanah basah). Roda karet tanpa sirip memiliki keunggulan dimana tanah yang lengket paling sedikit pada tanah basah. Kata kunci: roda penggerak, penjatah benih, mesin penanam, roda karet, roda baja.

ABSTRACT ADHIKA ROZI AHMAD. Design and performance of towed wheels for metering devices of soybean planting machine. Supervised by WAWAN HERMAWAN In order to support the design of two rows soybean planting machine powered by a hand tractor, it is needed to design and determine the towed wheel for the metering device. The towed wheel is expected to be able to rotate two metering discs, has a low level of wheel sliding, and less soil sticking. For the purpose, the towed wheel was fitted by flexible shafts for transmitting torque to rotate the metering discs. To get the best wheel, five different types of wheels were made and tested, i,e. 1) rubber wheel with rubber lugs, 2) steel wheel with rubber lugs, 3) steel wheel with steel lugs, 4) steel wheel and 5) rubber wheel. Wheel diameter was 25 cm and wheel width was 10 cm. The wheels were tested using the planting machine operated on dry soil (31% of water content) and wet soil (53% of water content). Wheel performances were measured, using parameters: level of wheel sliding and soil sticking on wheel. The test result showed that the wheels could rotate the metering discs of the soybean planting machine. The rubber wheel with rubber lugs had the lowest level of wheel sliding (22% on dry soil, and 21% on wet soil). Rubber wheel without lugs had advantage where the amount of soil sticking was least, on the wet soil. Key words: towed wheel, seed metering, planting machine, rubber wheel, steel wheel.

DESAIN DAN KINERJA RODA PENGGERAK METERING DEVICE MESIN PENANAM KEDELAI

ADHIKA ROZI AHMAD

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2014

Judul Skripsi : Desain dan Kinerja Roda Penggerak Metering Device Mesin Penanam Kedelai Nama : Adhika Rozi Ahmad NIM : F14100119

Disetujui oleh

Dr Ir Wawan Hermawan, MS Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Desrial, MEng Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian berjudul “Desain dan Kinerja Roda Penggerak Metering Device Mesin Penanam Kedelai” ini telah dilaksanakan sejak bulan Februari 2014 dan selesai pada bulan Juni 2014. Terima kasih penulis ucapkan yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan dukungan, arahan, dan bimbingan selama penelitian dan pembuatan skripsi. Rasa terima kasih penulis sampaikan kepada para dosen penguji yang juga memberikan saran-saran manfaat untuk sempurnanya tulisan ini, yaitu Dr. Lenny Saulia S.Tp M.Si dan Dr. Ir. Mohamad Solahudin M.Si. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada orang tua, serta seluruh keluarga penulis atas segala doa dan kasih sayangnya. Selain itu, penulis sampaikan terima kasih kepada Ciptaningtyas Dyah Ayu I, Elgy Mohammad R, Yahya Al Mahdi, Fika Rahimah, Candra Viki A, Oldga Agusta D, Deny Saputro, Febri A. Sigiro, Husen, dan semua rekanrekan Teknik Mesin dan Biosistem (TMB 47) yang namanya tidak bisa disebutkan satu-satu. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Juli 2014 Adhika Rozi Ahmad

DAFTAR ISI DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vi

DAFTAR LAMPIRAN

vi

ABSTRACT

ii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan Penelitian

1

TINJAUAN PUSTAKA

2

Budi daya Kedelai

2

Mesin Penanam Benih

3

Penjatah Benih (Metering device)

6

Roda Penggerak pada Mesin Tanam dan Interaksinya dengan Tanah

6

Flexible Shaft

8

Pengolahan Tanah

9

Sifat Fisik dan Mekanik Tanah

9

Ketenggelaman Roda (Sinkage)

10

METODOLOGI

11

Waktu dan Tempat Pelaksanaan

11

Alat dan Bahan

11

Tahapan Penelitian

12

Pengukuran Kondisi Tanah

14

Metode Pengujian Kinerja

20

ANALISIS RANCANGAN

21

Kriteria Perancangan

21

Rancangan Fungsional

21

Analisis Rancangan Struktural

22

HASIL DAN PEMBAHASAN

26

Konstruksi Prototipe Roda Penggerak

26

Kinerja Prototipe Roda Penggerak

29

DAFTAR ISI (Lanjutan..) SIMPULAN DAN SARAN

33

Simpulan

33

Saran

33

DAFTAR PUSTAKA

33

LAMPIRAN

36

RIWAYAT HIDUP

49

DAFTAR TABEL 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Jarak dan populasi kedelai per hektar (Sumarno dan Harnoto 1983) Nilai kohesi dan sudut gesek dalam tanah untuk roda bersirip Nilai adhesi dan sudut gesek dalam tanah untuk roda polos Hasil perhitungan torsi Rancangan fungsional Perbandingan nc dan dr Luncuran pada masing-masing roda penggerak Jumlah tanah lengket pada roda Keamblasan tanah

3 15 15 19 22 24 30 30 32

DAFTAR GAMBAR 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.

Mesin tanam sebar dan hasil penempatannya (Srivastava et al. 1996) Mesin tanam acak dan hasil penempatannya (Srivastava et al. 1996) Proses penempatan benih (Srivastava et al. 1996) Bagian-bagian mesin penanam (Hermawan 2011) Mesin tanam presisi (Pneumatic Planter) dan hasil penanamannya (Agromaster 2014) Konsep penjatah benih piringan bercelah miring (Srivastava et al. 1996) Roda penggerak metering device pada mesin penanam dan pemupuk jagung (Hermawan 2011) Roda bantu pada alat penanam benih butiran (Srivastava et al. 1996) a) free-body diagram dari roda yang ditarik, b) free-body dari diagram roda yang digerakkan oleh mesin ( Liljedahl et al. 1989 ) Konstruksi flexible shaft Traktor tangan Yanmar tipe YZC-L dan mesin penanam kedelai Diagram alir tahapan penelitian Kurva hubungan tekanan normal (  ) dan tahanan geser (  ) tanah Benih kedelai yang berada di atas piringan penjatah Benih kedelai yang berada pada celah benih di piringan penjatah Roda sirip pada saat beroperasi Cara pengukuran keamblasan tanah yang dilintasi roda penggerak Pengukuran jarak vertikal dudukan rangka utama ke permukaan tanah Rancangan rangka utama roda Mekanisme perputaran metering device Mekanisme perputaran metering device Simulasi perhitungan sudut minimal sirip roda penggerak Posisi penempatan sirip roda Mekanisme penguncian flexible shaft Rancangan roda penggerak piringan penjatah Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) rangka utama Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) lengan ayun Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja tanpa sirip Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda karet tanpa sirip

4 4 5 5 6 6 7 7 8 9 12 13 15 16 16 19 21 22 23 23 24 25 25 26 26 27 27 27 28 28

31. 32. 33. 34. 35. 36. 37.

Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda karet bersirip karet Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja bersirip karet Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja bersirip baja Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) dudukan pegas Tanah yang melekat pada roda Pegas A (kiri), pegas B (kanan) Rata-rata pengukuran jarak tanam

28 29 29 29 31 31 32

DAFTAR LAMPIRAN 1. 2. 3. 4. 5.

Spesifikasi traktor roda-2 yang digunakan Karakteristik flexible shaft Hasil Pengkuran Jarak Tanam Lima Jenis Roda Penggerak Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Basah (Pegas B) Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Kering (Pegas B) 6. Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Basah (Pegas A) 7. Jumlah Tanah Melekat pada Roda 8. Hasil Pengukuran Kondisi Tanah pada Tanah Kering 9. Pengukuran Kondisi Tanah pada Tanah Basah 10. Gambar Kerja Roda Penggerak 11. Gambar Teknik

35 36 36 37 37 38 38 39 41 42 42

PENDAHULUAN Latar Belakang Kedelai merupakan tanaman pangan yang penting, mengingat berbagai macam makanan yang berbahan baku kedelai seperti tempe, tahu, dan kecap merupakan makanan asli Indonesia dan menjadi komoditi ekspor. Kebutuhan kedelai di Indonesia setiap tahun selalu meningkat seiring dengan pertambahan penduduk dan perbaikan pendapatan perkapita. Oleh karena itu, diperlukan suplai kedelai tambahan yang harus diimpor karena produksi dalam negeri belum dapat mencukupi kebutuhan tersebut. Lahan budidaya kedelai pun diperluas dan produktivitasnya ditingkatkan. Kegiatan penanaman dan pemupukan pada budidaya pertanian di Indonessia khususnya budidaya tanaman kedelai masih dilaksanakan secara manual. Penanaman dan pemupukan kedelai dilakukan dengan cara ditugal atau disebar. Penanaman dan pemupukan kedelai secara manual membutuhkan tenaga kerja yang banyak dan waktu yang lama. Dalam rangka peningkatan kapasitas, kualitas kerja dan efesiensi biaya dari alat dan mesin untuk mendukung budidaya kedelai, saat ini telah banyak dikembangkan peralatan yang inovatif dan spesifik lokasi khususnya kondisi usaha tani di Indonesia, karena ternyata penggunaan tenaga traktor tangan, implement pengolahan tanah, alat tanam dan pemupuk terbukti mampu meningkatkan kapasitas kerja lima hingga enam kali lipat dibandingkan dengan cara manual (Virawan 1989; Sembiring, et al. 2000; Pitoyo, et al. 2006). Walau demikian, masih banyak hal yang perlu ditingkatkan dan diperbaiki pada alat penanam dan pemupuk, di antaranya: ketepatan penjatahan benih, pengurangan tingkat kerusakan benih oleh mekanisme penjatah benih, luncuran pada roda penggerak, dan sistem penggandengan traktor tangan untuk mempermudah saat pembelokan dan berbalik arah. Mesin pengolah tanah, penanam, dan pemupuk terintegerasi dengan tenaga gerak traktor berroda-2 telah berhasil didesain dan diuji coba (Hermawan 2011). Mesin ini digerakkan oleh traktor berroda-2 dan mampu melakukan proses pengolahan tanah, pembentukan guludan tanam, penanam benih jagung dan pemupukan (Urea, TSP, dan KCl). Berdasarkan hasil pengujian tingkat luncuran roda penggerak metering device didapatkan sebesar 22.97% (Eriska 2012). Sehubungan dengan permasalahan di atas, maka perlu dirancang mesin tanam dan pemupuk kedelai dengan merujuk kepada masalah-masalah yang sudah ada dengan harapan waktu penanaman dan pemupukan dapat dipersingkat, ketepatan dan keseragaman jarak tanam, dan jumlah benih yang tepat, sehingga pada akhirnya produksi kedelai dapat ditingkatkan, minimal untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang semakin meningkat. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah merancang, membangun dan menguji unit roda penggerak metering device mesin penanam kedelai dengan tenaga penggerak traktor roda dua.

2

TINJAUAN PUSTAKA Budi daya Kedelai Kedelai (Glycine max (L.) Merr.) termasuk famili Leuminosae, sub famili Papilionoidwae dan genus Glycine, merupakan tanaman semusim yang berupa semak rendah, berdaun lebat, dengan beragam morfologi. Tanaman kedelai mempunyai sistem perakaran tunggang. Kedelai dapat tumbuh baik pada berbagai jenis tanah dengan syarat drainase cukup baik serta ketersediaan air cukup selama pertumbuhan tanaman. Lahan sawah beririgasi, lahan sawah tadah hujan, lahan kering (tegalan) dapat digunakan untuk budi daya kedelai (Hidayat 1985). Tanaman kedelai biasanya ditanam pada tanah kering (tegalan) atau persawahan. Pengolahan tanah bagi pertanaman kedelai di lahan kering sebaiknya dilakukan pada akhir musim kemarau, sedangkan pada lahan sawah, umumnya dilakukan pada musim kemarau. Menurut Adisarwanto (1999) persiapan lahan penanaman kedelai di areal persawahan dapat dilakukan secara sederhana. Mula-mula jerami padi yang tersisa dibersihkan, kemudian dikumpulkan, dan dibiarkan mengering. Selanjutnya, dibuat petak-petak penanaman dengan lebar 3-10 m, yang panjangnya disesuaikan dengan kondisi lahan. Di antaranya petak penanaman dibuat saluran drainase selebar 25-30 cm, dengan kedalaman 30 cm. Setelah didiamkan selama 7-10 hari, tanah siap ditanami. Jika areal penanaman kedelai yang digunakan berupa lahan kering atau tegalan, sebaiknya dilakukan pengolahan tanah terlebih dahulu. Tanah dicangkul atau dibajak sedalam 15–20 cm. Di sekeliling lahan dibuat parit selebar 40 cm dengan kedalaman 30 cm. Selanjutnya, dibuat petakan-petakan dengan panjang antara 10–15 cm, lebar antara 3–10 cm, dan tinggi 20–30 cm. Antara petakan yang satu dengan yang lain (kanan dan kiri) dibuat parit selebar dan sedalam 25 cm. Antara petakan satu dengan petakan di belakangnya dibuat parit selebar 30 cm dengan kedalaman 25 cm. Selanjutnya, lahan siap ditanami benih. Apabila lahan yang digunakan termasuk tanah asam (memiliki pH <5), bersamaan dengan pengolahan tanah dilakukan pengapuran. Dosis pengapuran disesuaikan dengan pH lahan. Lahan sawah supra insus dianjurkan diberi kapur sebanyak 300 kg ha-1. Kapur disebarkan merata, kemudian tanah dibalik sedalam 20–30 cm dan disiram hingga cukup basah. Sebelum dilakukan kegiatan penanaman, terlebih dulu diberi pupuk dasar. Pupuk yang digunakan berupa TSP sebanyak 75–200 kg ha-1, KCl 50–100 kg ha-1, dan Urea 50 kg ha-1. Dosis pupuk dapat pula disesuaikan dengan anjuran petugas Wilayah Kerja Penyuluh Pertanian (WKPP) setempat. Pupuk disebar secara merata di lahan atau dimasukkan ke dalam lubang di sisi kanan dan kiri lubang tanam sedalam 5 cm. Penempatan arah tanam di daerah tropik tidak menunjukkan perbedaan antara ditanam arah timur-barat dengan utara-selatan. Hal yang terpenting yaitu arah tanam harus sejajar dengan arah saluran irigasi atau pematusan sehingga air tidak menggenang dalam petakan. Berikut jarak tanam dan populasi kedelai per hektar disajikan pada Tabel 1.

3

Tabel 1 Jarak dan populasi kedelai per hektar (Sumarno dan Harnoto 1983) Lingkungan a. Tanah kurus kurang air

Jarak tanam Populasi (cm x cm) Tanaman/ha 10 x 35 571428 10 x 40 500000 20 x 20 500000 15 x 25 533333

b. Kesuburan tanah sedang, pengairan cukup

10 x 50 5 x 50 10 x 45 15 x 35 15 x 40 20 x 25 20 x 30

400000 400000 444444 380925 333332 400000 333333

c. Tanah subur, pengairan cukup

15 x 45 7.5 x 45 15 x 50 20 x 35 20 x 40 25 x 25 25 x 30

296296 296296 266666 285714 250000 320000 266666

Keterangan : ditanam dua benih per lubang tanam Mesin Penanam Benih Mesin penanaman adalah peralatan tanam untuk mengatur dan menempatkan biji atau benih di dalam tanah pada kedalaman tertentu atau menyebarkan biji di atas permukaan tanah atau menanamkan tanaman di dalam tanah. Penanaman dimaksudkan untuk mendapatkan perkecambahan serta pertumbuhan biji yang baik. Perkecambahan dan pertumbuhan biji suatu tanaman dipengaruhi suatu faktor yaitu: jumlah biji yang ditanam, daya kecambah biji, perlakuan terhadap biji, keseragaman ukuran biji, kedalaman penanaman, jenis tanah, kelembaban tanah, mekanisme pengeluaran biji, keseragaman penyebaran, tipe pembuka dan penutup alur, waktu penanaman, tingkat pemadatan tanah sekitar biji, drainase yang ada, hama dan penyakit, dan keterampilan operator. Penanaman dapat dilakukan dengan menggunakan tangan saja, dengan bantuan alat-alat sederhana ataupun dengan bantuan mesin-mesin penanam. Unit penanam benih harus mampu menanam benih dengan jumlah benih per lubang tanam yang sesuai kebutuhan (1-2 benih) serta pada jarak tanam 20 cm dalam barisan dan 75 cm antar baris, dengan satu tanaman per rumpun, atau jarak 40 cm dalam barisan dengan dua tanaman per rumpun (Hermawan 2011). Metode penanaman benih dengan bantuan mesin dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu:

4

Mesin Tanam Sebar (Broadcast Seeder) Pada mesin ini penjatahan benih dari hopper masuk melalui satu lubang variabel (variable orifice). Suatu agitator ditempatkan di atas lubang variabel tersebut untuk mencegah kemacetan karena benih-benih saling mengunci (seed bridging), juga agar aliran benih dapat kontinyu. Centrifugal spreader merupakan alat yang cukup fleksibel karena dapat dipergunakan untuk menyebar benih, pupuk, pestisida, dan material lain yang berupa butiran. Setelah operasi tanam sebar kemudian dilakukan operasi pengolahan tanah kedua untuk menutup benih dengan tanah. Alat tanam sebar dan hasil penempatannya dapat dilihat pada Gambar 1 (Srivastava 1996).

Gambar 1 Mesin tanam sebar dan hasil penempatannya (Srivastava et al. 1996)

Mesin Tanam Acak dalam Lajur (Drill Seeder) Pada mesin ini setiap alur tanam, benih dijatah dari hopper oleh suatu silinder bercoak yang digerakkan dengan roda tanah (ground wheel). Jumlah benih per satuan waktu atau laju benih dikontrol melalui lebar bukaan yang dapat diatur. Benih tersebut melewati tabung penyalur benih jatuh secara gravitasi ke lubang tanam yang dibuat oleh pembuka alur, bisa berupa disk atau bentuk lain. Umumnya jarak antara benih berkisar antara 150-400 mm. Metoda penutupan benih dapat dilakukan dengan rantai tarik, yang ditempatkan di belakang pembuka alur (furrrow opener). Setelah benih tertutup tanah maka tanah di atas dan di samping benih tersebut akan diperkeras menggunakan roda tekan.

Gambar 2 Mesin tanam acak dan hasil penempatannya (Srivastava et al. 1996)

5

Mesin tanam acak dan hasil penempatannya dapat dilihat pada Gambar 2. Proses penempatan benih dan bagian-bagian mesin penanam dapat dilihat pada Gambar 3 dan 4.

Gambar 3 Proses penempatan benih (Srivastava et al. 1996)

Gambar 4 Bagian-bagian mesin penanam (Hermawan 2011) Mesin Tanam Presisi (Precision Seeder) Mesin tanam presisi memberikan penempatan yang tepat dari setiap benih pada interval yang sama dalam setiap alur tanam. Jarak antara alur tanam atau sering juga disebut jarak barisan, umumnya dibuat cukup lebar untuk keperluan penyiangan. Sumber tenaga yang digunakan untuk menarik mesin tanam presisi adalah traktor roda-4. Secara umum ada 4 bagian utama yang selalu ada dalam alat tanam presisi, yaitu: 1) pembuka alur (furrow opener) untuk mengontrol kedalaman tanam, 2) penjatah benih (metering seed) untuk menjaga interval jarak benih dalam alur dapat seragam, 3) penutup alur untuk menutup alur tanam, dan 4) roda tekan (pressing wheel) untuk memadatkan tanah di sekitar benih agar kontak antara benih dan tanah cukup baik (Srivastava et al. 1996). Mesin tanam presisi dan hasil penempatannya dapat dilihat pada Gambar 5.

6

Gambar 5 Mesin tanam presisi (Pneumatic Planter) dan hasil penanamannya (Agromaster 2014) Penjatah Benih (Metering device) Alat penjatah benih merupakan unit alat penanam yang menentukan hasil dari penanaman. Konsep penjatah benih dapat menggunakan piringan bercelah miring (Gambar 6). Jumlah celah benih dianalisis dari transmisi putaran roda penggeraknya.

Gambar 6 Konsep penjatah benih piringan bercelah miring (Srivastava et al. 1996) Roda Penggerak pada Mesin Tanam dan Interaksinya dengan Tanah Mesin penanam dan pemupuk jagung bertenaga tarik traktor tangan dengan roda penggerak telah berhasil didesain pada tahun 2011 yang ditunjukkan pada Gambar 7 (Hermawan 2011) Besarnya tingkat luncuran roda penggerak berkaitan dengan kebutuhan torsi putar roda penggerak. Semakin besar kebutuhan torsi putar roda penggerak maka gaya reaksi tanah yang dibutuhkan juga akan semakin besar. Hasil pengujian luncuran roda penggerak yang didapatkan sebesar 22.97 %. Menurut Srivastava, et al (1996). Salah satu bentuk roda penggerak pada mesin tanam ditunjukkan pada Gambar 8.

7

Gambar 7 Roda penggerak metering device pada mesin penanam dan pemupuk jagung (Hermawan 2011)

Gambar 8 Roda bantu pada alat penanam benih butiran (Srivastava et al. 1996) Roda penggerak untuk menggerakkan metering device mesin tanam, pada umumnya merupakan roda jenis towed wheel (roda yang ditarik). Roda tersebut menurut Liljedahl et al. (1989) memiliki bentuk gaya-gaya yang bekerja seperti diperlihatkan pada gambar 9 a) free-body diagram dari roda yang ditarik. Akibat gaya tarik TF dan reaksi tanah G pada roda maka dihasilkan reaksi tanah komponen horizontal sebesar gaya TF, gaya tersebut menghasilkan torsi untuk dapat memutar metering device. Menurut Liljedahl et al. (1989) interaksi roda yang memiliki sirip dan masuk ke permukaan tanah menghasilkan gaya geser sebesar persamaan (1) (1) F  Ac  W tan  F : gaya geser (N) A : luas bidang kontak roda dengan tanah (m2) C : kohesi tanah (Pa) W : beban vertikal (N)  : sudut gesekan dalam tanah (o)

8

(a)

(b)

Gambar 9 a) free-body diagram dari roda yang ditarik, b) free-body dari diagram roda yang digerakkan oleh mesin ( Liljedahl et al. 1989 ) Menurut Mandang dan Nishimura (1991) kelengketan tanah dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu: (a) kecepatan maju, (b) luas kontak tanah, (c) tekanan per satuan luas, (d) tegangan permukaan dari lapisan air, (e) sifat permukaan, (f) kadar air, (g) tekstur, dan (h) bahan pembentuk alat. Besarnya kelengketan tanah biasanya dinyatakan dengan stickness index. Teori yang mendasari fenomena ini adalah sebagai berikut: (2) F1  c1  p1 tan q1 dimana F1 = tegangan geser yang terjadi dalam tanah c1 = kohesi tanah p1 = tekanan normal pada tanah q1 = sudut gesekan antara partikel tanah (3) F2  c2  p2 tan q2 dimana F2 = tegangan gesek antara bahan dan tanah c2 = adhesi p2 = tekanan normal pada permukaan gesekan q2 = sudut gesekan bahan dan tanah Secara sederhana dapat disimpulkan bahwa kelengketan tanah pada suatu bahan akan terjadi bila F2 > F1 Flexible Shaft Flexlible shaft merupakan sebuah poros lentur yang mentransmisikan gerakan berputar seperti transmisi poros baja pejal. Tetapi flexible shaft dapat diatur melewati atas bawah maupun mengelilingi penghalang sehingga mempermudah dalam instalasinya. Flexible shaft terdiri dari poros berputar (inti) dengan bagian akhir baja untuk digabungkan pada bagian lain. Casing luar pelindung digunakan bila diperlukan. Casing ini memiliki perlengkapan sendiri disebut ferrules yang akan tetap diam saat digunakan. Susunan flexible shaft dapat dilihat pada Gambar 10.

9

Gambar 10 Konstruksi flexible shaft Pengolahan Tanah Setiap kegiatan budidaya pertanian di lahan pasti membutuhkan pengkondisian lahan terlebih dahulu, karena tanaman salah satunya akan tumbuh dengan baik pada kondisi fisik tanah yang kondusif bagi pertumbuhan tanaman. Secara umum tanaman membutuhkan kondisi lahan yang siap untuk ditanam, di antaranya memiliki tingkat kegemburan tanah yang cukup untuk pertumbuhan akarnya dan kandungan hara tanah yang cukup untuk pertumbuhan tanaman. Menurut Oisat (2001) dalam budi daya tanaman, pengolahan tanah diperlukan untuk menciptakan lingkungan fisik tanah yang kondusif bagi pertumbuhan tanaman. Pengolahan tanah dapat dibagi menjadi pengolahan tanah pertama dan pengolahan tanah kedua (Daywin et al. 1993). Alat pengolahan tanah pertama adalah alat yang pertama sekali digunakan, yaitu untuk memotong, memecah dan membalik tanah. Pengolahan tanah kedua dilakukan setelah pembajakan. Pengolahan tanah kedua membuat tanah menjadi gembur dan rata, tata air diperbaiki, sisa-sisa tanaman dan tumbuhan pengganggu dihancurkan dan dicampur dengan lapisan tanah atas, kadang-kadang diberikan kepadatan tertentu pada permukaan tanah, dan mungkin juga dibuat guludan atau alur penanaman. Sifat Fisik dan Mekanik Tanah Menurut Hardjowigeno (1995), tanah adalah sekumpulan dari benda alam di permukaan bumi yang tersusun dalam horizon-horizon, terdiri dari campuran bahan mineral, bahan organik, dan merupakan media untuk tumbuhnya tanaman. Bahan-bahan penyusun tanah memiliki jumlah yang berbeda untuk setiap jenis tanah setiap lapisan tanah. Tekstur Tanah Hardjowigeno (1995) menyatakan bahwa tanah terdiri dari butir-butir tanah berbagai ukuran. Bagian tanah yang berukuran lebih dari 2 mm sampai lebih kecil dari pedon disebut fragmen batuan (rock fragment) atau bahan kasar (kerikil sampai batu). Bahan-bahan tanah yang lebih halus (< 2mm) disebut fraksi tanah halus (fine earth fraction). Fraksi tanah halus ini dapat dibedakan menjadi: pasir (2mm-50µ), debu (50-2µ), dan liat (< 2µ). Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah dari fraksi tanah halus (<2mm). Tanah yang bertekstur pasir maka setiap satuan berat (misal setiap gramnya) mempunyai luas permukaan lebih kecil sehingga sulit untuk menyerap (menahan) air dan unsur hara. Tanah bertekstur liat maka setiap satuan beratnya

10

memiliki luas permukaan yang lebih besar sehingga kemampuan menahan air dan menyediakan unsur hara tinggi (Hardjowigeno, 1995). Kadar Air Tanah Kadar air tanah adalah perbandingan antara berat air dengan berat tanah pada suatu sampel tanah yang diambil. Kadar air tanah ini dapat dinyatakan dalam basis basah maupun basis kering. Kadar air tanah dapat ditentukan dengan persamaan (4) berikut (Budhu 2007) : m - mk (4) KA = b mk Dengan: KA = kadar air tanah basis kering (%) mb = massa tanah basah (g) mk = massa tanah kering (g) Bulk Density Tanah Bulk density atau bobot isi merupakan perbandingan antara berat tanah kering dengan volume total tanah termasuk volume pori-pori tanah. Bulk density sangat dipengaruhi oleh tekstur tanah, kandungan bahan organik, struktur tanah dan cara pengolahan tanah. Hillel (1980) menyatakan bahwa nilai bulk density tanah berkisar antara 1.1– 1.6 g cm-3, sedangkan Wesley (1973) menyatakan bulk density tanah berkisar dari 0.6 g cm-3 sampai 2.4 g cm-3. Semakin tinggi nilai, maka semakin kecil poriporinya dan semakin tinggi derajat kepadatannya. Bulk density tanah ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (5) berikut (Budhu 2007) : m (5) d = k v Dengan: ρd = kerapatan isi tanah (g/cm3) mk = massa tanah kering (g) v = volume tanah (cm3) Ketenggelaman Roda (Sinkage) Menurut Mandang dan Nishimura (1991) terjadinya penurunan permukaan tanah akibat gaya dari luar khususnya karena lalu lintas, merupakan pertanda terjadinya pemadatan tanah pada daerah tersebut. Penurunan permukaan akan terjadi sampai pada keadaan di mana gaya penahanan dari tanah seimbang dengan beban yang diberikan. Ketenggelaman roda yang besar akan menyebabkan tahanan gelinding (motion resistance) semakin besar pula. Menurut Sembiring et al. (1990), tahanan gelinding adalah besarnya tahanan yang harus diatasi traktor untuk dapat bergerak menarik melalui rodanya. Besarnya tahanan gelinding dipengaruhi oleh kondisi permukaan tanah dan ukuran roda. Bila roda masuk ke dalam tanah atau tenggelam maka akan menaikkan tahanan gelinding dan menurunkan gaya tarikan. Menurut Sudianto (2000) dari hasil penelitiannya menyimpulkan bahwa dengan meningkatnya pembebanan mendatar maka nilai ketenggelaman roda cenderung bertambah. Hal ini disebabkan oleh terdeformasinya tanah untuk

11

mengatasi beban tarik yang ditumpu oleh tanah yang ditekan sirip lebih besar pada saat pembebanan mendatar yang besar.

METODOLOGI Waktu dan Tempat Pelaksanaan Perancangan, pabrikasi serta pengujian kinerja roda penggerak metering device ini dilakukan mulai dari bulan Februari sampai dengan Juni 2014. Tahap perancangan dilakukan pada akhir Februari hingga pertengahan Maret, dilanjutkan tahap pabrikasi hingga akhir Mei. Pengujian kinerja roda penggerak dilakukan pada bulan Juni 2014. Seluruh kegiatan penelitian ini dilakukan di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan berdasarkan tahapan penelitian ini adalah sebagai berikut. Alat dan Bahan Perancangan Alat yang digunakan dalam perancangan, yaitu perangkat komputer, software Computer Aided Design SolidWorks 2012 x32 Edition, software Microsoft Excel 2010, printer, kalkulator teknik, mistar, jangka sorong dan peralatan tulis. Alat tersebut digunakan pada tahap perancangan terutama gambar teknik serta analisis teknik roda penggerak. Alat dan Bahan Pembuatan Prototipe Alat yang digunakan pada proses pembuatan roda penggerak antara lain: alat-alat perbengkelan seperti, gerinda, bor duduk, las listrik, las argon, mesin bubut, mesin roll, ragum, gergaji baja, pemotong baja plat, tang, palu, obeng, kikir, siku, mistar, jangka sorong, dan peralatan pendukung lainnya. Bahan yang digunakan dalam pembuatan prototipe antara lain: baja plat (ketebalan 2, 3, dan 5 mm), baja silinder, roda ban sepeda, cat, mur dan baut. Alat dan Bahan Pengujian Kinerja Pada tahap pengujian kinerja digunakan traktor tangan Yanmar tipe YZC-L (Gambar 11) yang menarik garu rotari dan mesin penanam kedelai. Spesifikasi traktor dapat dilihat pada Lampiran 1. Alat yang digunakan pada pengujian antara lain: timbangan, ring sample, pita meter, mistar dan stopwatch. Pada saat pengujian digunakan alat bantu berupa: kunci pas, obeng, tang, kamera digital dan tiang pancang, sedangkan bahan yang digunakan adalah benih kedelai dan bahan bakar solar.

12

Gambar 11 Traktor tangan Yanmar tipe YZC-L dan mesin penanam kedelai

Tahapan Penelitian Pada penelitian ini dilakukan pendekatan perancangan mesin secara umum yaitu dengan pendekatan fungsional dan pendekatan struktural. Tahapan penelitian secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 12. Identifikasi Masalah Pada tahap ini dicari permasalahan-permasalahan yang ada dan dilakukan pengumpulan berbagai informasi yang dibutuhkan dalam perancangan. Roda penggerak harus dapat menghasilkan torsi putaran untuk memutar piringan penjatah benih pada mesin penanam kedelai. Sementara ini untuk mentransmisikan putaran masih menggunakan sistem transmisi rantai – sprocket dan pasangan bevel gear. Luncuran roda penggerak masih tinggi, sekitar 22%. Hal ini akan mempengaruhi kinerja penjatahan benih pada mesin tanam. Penyempurnaan Ide dan Pemilihan Konsep Setelah mengetahui permasalahan, analisis dilakukan untuk mencari solusisolusi pemecahan masalah. Solusi pemecahan masalah yang dihasilkan berupa beberapa konsep rancangan fungsional maupun rancangan struktural dari roda penggerak metering device mesin penanam kedelai yang potensial untuk dikembangkan. Konsep-konsep tersebut berupa: lima jenis roda yang berbeda, daya ditansmisikan oleh poros lentur, roda penggerak bekerja pada posisi traktor mengolah dengan kedalaman 12 cm, dan roda bekerja pada tanah gembur.

13

Gambar 12 Diagram alir tahapan penelitian

Pemilihan Konsep Rancangan, Analisis dan Pembuatan Gambar Kerja Dari beberapa konsep rancangan yang dihasilkan pada tahap sebelumnya, dilakukan analisis kelayakan baik dari segi teknis maupun segi ekonomisnya untuk menentukan suatu konsep rancangan yang akan diteruskan dalam pembuatan prototipenya. Berdasarkan konsep rancangan yang dipilih, dilakukan analisis teknik untuk menentukan: bahan, bentuk, ukuran dan cara pembuatan dari tiap-tiap bagian alat. Dari hasil analisis tersebut kemudian dibuat gambar kerjanya dengan bantuan software untuk mempermudah pembuatannya. Pembuatan Prototipe Pembuatan prototipe dilaksanakan dengan bantuan gambar kerja yang telah dibuat sebagai dasar. Proses fabrikasi prototipe diupayakan menghasilkan hasil nyata yang memiliki ukuran-ukuran yang sama persis dengan yang telah tertera pada perancangan gambar teknik.

14

Pengujian Mesin Pada tahap ini dilakukan pengujian fungsional dan pengujian kinerja. Pengujian fungsional mencakup pengujian komponen unit penggerak metering device untuk memastikan setiap komponen dapat berfungsi dengan baik. Jika diperlukan, dilakukan beberapa modifikasi lanjutan agar komponen unit penggerak metering device dapat bekerja dengan baik. Pengujian kinerja meliputi: luncuran roda, keamblasan roda dan tanah yang lengket pada roda. Pengujian alat ini dilakukan di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo Departemen Teknik Mesin dan Biosistem. Pengukuran Kondisi Tanah Pengukuran kondisi tanah bertujuan untuk mengetahui nilai kadar air tanah, bulk density tanah, kohesi tanah, nilai adhesi antara tanah dan karet, nilai adhesi antara baja dan tanah serta sudut gesek dalam tanah. Pengukuran densitas tanah dan kadar air tanah dilakukan tiga kali pengulangan dengan mengambil sampel tanah menggunakan ring sampel kemudian tanah dioven selama 24 jam. Kadar air tanah dapat dihitung menggunakan persamaan (4) dan bulk density tanah dihitung menggunakan persamaan (5). Pengukuran nilai kohesi, nilai adhesi dan sudut gesekan dalam tanah dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan. Penetrometer SR-2 dilengkapi ring gesek dan ring geser bersirip digunakan untuk mengukur kondisi tanah tersebut. Pengukuran dilakukan dengan dua kondisi tekanan normal (  ) yaitu sebesar 39017.05 Pa dan 78034.09 Pa serta pada dua kondisi tanah yang berbeda, yaitu tanah dengan kadar air 30.13% dan tanah dengan kadar air 52.38%. Persamaan (6) digunakan untuk menentukan tahanan geser tanah (Oida 1992). M  3  2 ro  ri3  A  2 2  3 r  ri  o  M   2 ro 3  ri3  A  3 3   3 ro  ri  3M (6)  3 2 ro  ri3 Dengan: M = momen puntir (N.m)  = tahanan geser (N/m2) ro = jari-jari luar cincin (0.05m) ri = jari-jari dalam cincin (0.03m) Grafik hubungan antara tahanan geser tanah dan tekanan normal (Gambar 13) digunakan untuk menentukan nilai kohesi dan sudut geser dalam tanah. Setelah mendapatkan nilai kohesi, maka sudut geser dalam tanah dihitung dengan menggunakan persamaan (7).









 









15

Gambar 13 Kurva hubungan tekanan normal (

) dan tahanan geser ( ) tanah

  c    tan 1     

(7)

Dimana:  : sudut gesekan dalam tanah (o)  : tahanan geser tanah (Pa) c : nilai kohesi (Pa)  : tekanan normal (Pa) Tabel 2 dan 3 menunjukkan hasil pengukuran nilai kohesi, adhesi dan sudut gesek dalam tanah. Tabel 2 Nilai kohesi dan sudut gesek dalam tanah untuk roda bersirip Kadar air (%) 30.13 52.38

Kohesi (Pa) 3982.86 6373.23

 (o) 30.61 29.20

Tabel 3 Nilai adhesi dan sudut gesek dalam tanah untuk roda polos o

Jenis bahan Karet Baja

Kadar air (%) 30.13 52.38

Adhesi (Pa) 2788.66 3188.25

δ( ) 33.14 31.83

30.13 52.38

1994.05 3982.86

32.28 30.08

Perhitungan Kebutuhan Torsi Piringan Penjatah Beban putaran roda penggerak berupa beban torsi putar piringan penjatah benih, yang bersumber dari: 1) gesekan benih kedelai yang berada di atas piringan penjatah (Gambar 14), 2) gesekan benih pada celah benih di piringan penjatah dengan dasar hoper (Gambar 15), dan 3) gesekan yang terjadi pada bearing dan kabel fleksible shaft. Perhitungan beban torsi total metering device dijelaskan sebagai berikut:

16

Gambar 14 Benih kedelai yang berada di atas piringan penjatah

Gambar 15 Benih kedelai yang berada pada celah benih di piringan penjatah Asumsi lebar piringan penjatah (acrylic) yang menampung benih sama dengan sepertiga diameter lingkaran (jatuhan benih dari hopper) yaitu 40 mm. Maka didapatkan panjang tali busur adalah 113.14 mm dan besar sudut juring adalah 141°. Untuk menghitung volume benih yang berada di atas piringan penjatah dihitung terlebih dahulu luas lingkaran (LO) luas juring (Lj) luas tembereng (Ltm), sebagai berikut: LΟ = π × r 2

(8) 2

LΟ = 3.14 × 60 = 11309.73 mm

L jr = LO ×

2



(9)

360

L jr = 11309.73 ×

141 = 4429.64 mm 2 360

17

a× t 2 113.14 × 20 LΔ = = 1131.40 mm 2 2

(10)

LΔ =

Volume tembereng (Vtm) dapat dihitung sebagai berikut:

Ltm = L jr - LΔ

(11)

Ltm = 4429.64 - 1131.40 = 3298.24 mm

(12)

Vtm = Ltm × t

Vtm = 3298.24 × 40 = 131929.60 mm

2

3

Dengan angle of repose sebesar 45°, maka volume yang terisi benih (Vtb) adalah: 131929.60 Vtb =  65964.80 mm 3 2 Beban torsi (τ) pada metering device dapat dihitung menggunakan rumus berikut: (13) mbk =  × v

Fg =   N

(14)

1 = F×l

(15)

dalam hal ini: mbk : massa benih kedelai (g) : massa jenis benih kedelai (gram/cm3) ρ v : volume yang terisi benih (cm3) Fg : gaya (N) l : jarak (m) g : gravitasi (9.81 m/s2) Jika diketahui volume benih (v) adalah 65.96 cm3, massa jenis benih kedelai (ρ) adalah 0.7 gram/cm3, sudut kemiringan metering device (θ) adalah 45° dan friksi antara benih dengan piringan penjatah (μ) adalah 0.332 (LoCurto et al. 1997), maka: mbk =  × v

(16)

mbk = 0.7  65.96  46.18 g

Fg =   N Fg =   mbk  g  cos 

(17)

18

Fg = 0.332  46.18 10 -3  9.81 cos(45)  0.106 N

T1 = F × l

(18)

T1 = 0.106 × 0.06  0.0064 Nm Jumlah lubang pada piringan penjatah adalah lima lubang. Jika rancangan jari-jari lubang adalah 5 mm dan ketebalan piringan penjatah adalah 10 mm. Torsi pada celah benih di piringan penjatah dapat dihitung sebagai berikut: Vlp = 5 πr 2t

(19)

Vlp = 5  3.14  5 2 ×10  392699 mm 3 mbk =  × v

(20)

mbk = 0.7 × 3.92  2.75 gram

Fg =   N

Fg =   mbk  g  cosθ

(21)

Fg = 0.332  2.75 10 -3  9.81 cos(45)  0.0063 N

T2 = F × l

(22)

T2 = 0.0063× 0.0525  0.00033 Nm maka, total beban torsi yang ada pada metering device (τtotal) adalah Ttotal = T1  T2

(23)

Ttotal = 0.0064 + 0.00033  0.00673 Nm

Perhitungan Torsi Roda Perhitungan torsi pada roda dilakukan dengan kondisi roda menekan tanah dan masuk pada tanah sedalam ±4.5 cm dari permukaan tanah (Gambar 16). Panjang permukaan roda (l) yang kontak dengan tanah dihitung menggunakan persamaan (24) dan lebar roda (b) yang kontak tanah yaitu sebesar 10 cm. Persamaan (25) digunakan untuk menentukan luas permukaan (A) roda yang kontak dengan tanah. Gaya geser (Fr) dan gaya gesek (Ff) tanah maksimum yang dapat dihasilkan roda baja tanpa sirip dan roda karet tanpa sirip dihitung menggunakan persamaan (26) dan (28). Persamaan (27) digunakan untuk menghitung torsi yang dihasilkan oleh roda bersirip. Dengan menggunakan bobot vertikal roda (W) sebesar 191.3 N, maka hasil perhitungan torsi pada masingmasing roda disajikan pada Tabel 4 dan 7. Untuk roda polos (tanpa sirip) maka gaya gesek roda dengan tanah dihitung dengan persamaan (29).

19

Gambar 16 Roda sirip pada saat beroperasi l  2 R 2  R  z  A  l b Fr  Ac  W tan( ) T  Fr  R F f  Ac a  W tan( )

(24) (25) (26) (27) (28)

T  Ff  R

(29)

2

dimana:  : sudut geser dalam tanah (o) Fr : tahanan geser tanah (kg/cm2) c : nilai kohesi (kg/cm2) l : panjang permukaan kontak cm) b : lebar permukaan kontak (cm) z : kedalaman keamblasan roda (cm) R : jari-jari roda (cm) T : torsi (kg.cm) Ff : tahanan gesek tanah (kg/cm2) ca : nilai adhesi (kg/cm2) Tabel 4 Hasil perhitungan torsi Jenis bahan Bersirip

Kadar air (%) 30.13% 52.38%

Fr (N) 151.43 168.12

Ff (N) -

T(N.m) 18.93 21.02

Karet polos

30.13% 52.38%

-

159.33 164.63

18.96 18.67

Baja tanpa sirip

30.13% 52.38%

-

139.99 141.42

17.50 18.63

20

Hasil perhitungan torsi roda penggerak diatas lebih besar dari kebutuhan torsi metering device yaitu sebesar 0.00673 Nm. Ini berarti roda penggerak mampu menggerakkan metering device. Metode Pengujian Kinerja Setelah setiap komponen dari unit penggerak dipastikan dapat bekerja dengan baik maka dilakukan pengujian kinerja unit penggerak metering device. Uji kinerja unit penggerak metering device yang dilakukan antara lain: 1) mengukur tingkat luncuran dari roda penggerak dengan lima macam tipe roda yang berbeda, 2) mengukur tingkat pemadatan tanah dengan cara membandingkan nilai bulk density tanah sebelum dilewati oleh roda dan setelah dilewati oleh roda penggerak metering device, 3) pengukuran keamblasan tanah setelah dilewati oleh roda penggerak metering device, 4) serta menguji kemudahan pengaturan dan pengendalian traktor dalam pengoperasiannya Luncuran Roda Luncuran semua pengujian dilakukan pada saat menggerakkan mesin penanam. Pengukuran luncuran roda dilakukan dengan cara mengukur jarak tempuh dalam tiga putaran roda penggerak penjatah benih saat mengoprasikan mesin tanam. Pengukuran luncuran roda dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan di setiap tipe roda. Luncuran roda dihitung menggunakan rumus:  S rp    100% Sld   (30)  K 3  rp  dimana: Sld : luncuran roda penggerak (%) Srp : jarak tempuh roda penggerak dalam tiga putaran (m) Krp : keliling roda penggerak (m) Perubahan Bulk Density Pengukuran bulk density tanah dilakukan dengan cara mengambil contoh tanah menggunakan ring sample pada lintasan yang akan dilewati oleh roda penggerak dan mengambil kembali sampel tanah menggunakan ring sample pada tanah yang telah dilewati oleh roda penggerak. Bulk density tanah ditentukan dengan menggunakan persamaan (7): Keamblasan Tanah Pengukuran kedalaman keamblasan tanah dilakukan dengan cara menempatkan penggaris pada tanah yang telah dilintasi oleh roda penggerak kemudian mengukurnya dengan menggunakan penggaris lainnya. Cara

21

pengukuran

kedalaman

tanah

dapat

dilihat

pada

Gambar

17.

Gambar 17 Cara pengukuran keamblasan tanah yang dilintasi roda penggerak Kelengketan Tanah pada Roda Penggerak Pengukuran kelengketan tanah pada masing masing roda dilakukan setelah roda penggerak berjalan dengan jarak 10 m. Tanah yang lengket pada roda dikumpulkan pada lembaran kertas penampung (yang telah ditimbang) ditaruh di bawah roda kemudian membersihkan tanah yang melekat pada roda secara perlahan dan menimbang berat tanah pada kertas koran tersebut.

ANALISIS RANCANGAN Kriteria Perancangan Roda penggerak metering device ini merupakan tenaga penggerak dari piringan penjatah. Kriteria perancangan dijelaskan pada beberapa poin berikut: 1. Roda penggerak harus dapat dipasangkan pada traktor roda dua dengan mesin tanam. 2. Roda penggerak memiliki tingkat luncuran yang rendah dan mampu memutar metering device. 3. Putaran roda penggerak dapat ditransmisikan oleh poros lentur (flexible shaft) Rancangan Fungsional Berdasarkan fungsinya, roda penggerak metering device berfungsi untuk memutar piringan penjatah dengan menggunakan transmisi daya poros lentur (flexible shaft). Rancangan fungsional disajikan pada Tabel 5: Roda penggerak akan berputar akibat majunya mesin oleh tenaga tarik traktor tangan. Putaran roda disalurkan dengan sistem transmisi flexible shaft untuk memutar piringan penjatah benih serta jumlah putaran roda sama dengan jumlah putaran piringan penjatah benih.

22

Tabel 5 Rancangan fungsional Fungsi Utama

Memutar piringan penjatah dengan menggunakan transmisi daya poros lentur

Sub fungsi Menghasilkan tenaga putar Menyalurkan tenaga putar dari roda ke piringan penjatah Menahan roda Memberikan gaya tekan ke roda Menahan garpu roda dan memasangkan pada bagian rangka rotari traktor

Komponen Roda Poros lentur (flexible shaft) Garpu roda Pegas Rangka utama roda penggerak

Analisis Rancangan Struktural Struktur roda penggerak yang dirancang adalah: rangka utama, pegas, roda dan flexible shaft. Rangka Utama Dalam perancangan rangka utama perlu dilakukan pengukuran jarak bebas antara spakboard dengan permukaan tanah (y) dan jarak yang tersedia untuk dudukan bawah rangka utama (x). Pengukuran ini disimulasikan dengan cara garu rotari turun (lebih rendah) posisinya dari roda traktor ±12 cm dari permukaan tanah (Gambar 18).

Gambar 18 Pengukuran jarak vertikal dudukan rangka utama ke permukaan tanah Hasil pengukuran di atas didapatkan x sebesar 140 mm yaitu jarak yang tersedia untuk batang pengunci rangka utama, serta y sebesar 255 mm yaitu jarak yang tersedia untuk komponen komponen roda penggerak lainnya. Rancangan rangka utama roda dapat dilihat pada Gambar 19.

23

Gambar 19 Rancangan rangka utama roda

Perancangan Roda Penggerak Roda penggerak dirancang untuk menggerakkan piringan penjatah bibit kedelai yang ditransmisikan oleh flexible shaft. Roda penggerak berputar dengan memanfaatkan gaya gesekan dan gaya geseran dari tanah yang dilaluinya. Putaran tersebut akan menggerakkan sistem transmisi flexible shaft yang akan memutar poros pada piringan penjatah. Adapun gambar mekanisme perputaran piringan penjatah dapat dilihat pada Gambar 20.

Gambar 20 Mekanisme perputaran metering device Berdasarkan dari gambar 21 jarak 1 putaran roda adalah jumlah dari keliling roda dan luncuran roda penggerak (Persamaan 31) serta jarak tanam per baris kedelai yaitu 20 cm. Lebar dari roda penggerak dibuat 10 cm untuk menjaga agar tidak terjadi pemadatan tanah pada daerah tanam. Diameter dari roda penggerak dipengaruhi oleh jarak tanam bibit tanaman kedelai, luncuran pada roda

24

penggerak, serta jumlah lubang pada piringan penjatah. Luncuran pada roda penggerak diasumsikan sebesar 25%. Untuk menentukan diameter roda penggerak digunakan persamaan 32:

Gambar 21 Mekanisme perputaran metering device

J p  (1  ln )dr

dr 

nc  J t 1 l n 

(31) (32)

di mana: : diamater roda penggerak (cm) dr nc : jumlah lubang pada piringan penjatah Jt : jarak tanam bibit kedelai (cm) Jp : jarak satu putaran roda(cm) ln : luncuran yang terjadi pada roda penggerak (diasumsikan 25%) Dari perhitungan menggunakan rumus di atas maka diperoleh perbandingan antara jumlah lubang pada piringan penjatah dan diameter roda dalam Tabel 6 sebagai berikut: Tabel 6 Perbandingan nc dan dr nc dr (cm) 3 15.27 4 20.36 5 25.55 6 30.55 Berdasarkan hasil perhitungan di atas maka digunakan lima lubang pada piringan penjatah dan diameter roda penggerak sebesar 25.55 cm. Dalam penelitian ini digunakan lima jenis roda yang berbeda, yaitu roda baja tanpa sirip, roda karet tanpa sirip, roda karet dengan sirip karet, roda baja dengan sirip karet, dan roda baja dengan sirip baja. Tinggi sirip (ts) yang digunakan pada roda ini sebesar 1 cm, jari jari roda (r) 12.5 cm. Dengan menggunakan persamaan (33) maka didapatkan sudut (α) minimal dari sirip tersebut sebesar 44.38o. Simulasi perhitungan dari sudut maksimal sirip dapat dilihat pada Gambar 22.

25

 r     2 cos 1  r  t s  

(33) Setelah didapatkan sudut maksimal antar sirip maka dapat ditentukan jumlah sirip (Js) minimal yang digunakan pada roda. Jumlah sirip minimal yang digunakan pada roda adalah: 360 360 Js    8.11 (34)  44.38

Gambar 22 Simulasi perhitungan sudut minimal sirip roda penggerak Berdasarkan perhitungan di atas maka jumlah sirip harus lebih dari 8 buah. Dalam desain ini digunakan sirip pada setiap sisi roda sebanyak 10 sirip. Jadi total sirip yang digunakan pada roda adalah 20 sirip. Gambar 23 menunjukkan posisi penempatan sirip roda.

Gambar 23 Posisi penempatan sirip roda Transmisi Daya Flexible shaft yang digunakan harus mampu menahan semua beban yang diterima. Perhitungan beban torsi tersebut belum termasuk beban yang ada pada bearing dan flexible shaft, maka beban torsi minimal yang harus dapat ditahan oleh flexible shaft adalah 0.00673 Nm. Proses perancangan menggunakan bahan yang mudah ditemukan di pasaran, sehingga digunakan flexible shaft berdiameter 3.2 mm yang mampu menahan beban 1.3 Nm (Lampiran 2).

26

Mekanisme penguncian yang digunakan pada sistem transmisi flexible shaft adalah dengan cara menekan poros flexible shaft dengan baut pada poros roda. Mekanisme penguncian tersebut digambarkan pada Gambar 24.

Gambar 24 Mekanisme penguncian flexible shaft

HASIL DAN PEMBAHASAN Konstruksi Prototipe Roda Penggerak Roda penggerak piringan penjatah terdiri dari rangka utama (1), pegas (2), garpu roda (3) dan roda (4). Hasil perancangan roda penggerak piringan penjatah dapat dilihat pada gambar 25.

Gambar 25 Rancangan roda penggerak piringan penjatah Rangka utama dari roda penggerak ini terbuat dari baja silinder dengan diameter 40 mm, serta plat baja dengan ketebalan 5 mm. Kemudian plat dilubangi sebesar 12 mm untuk menempatkan poros pengunci. Rangka utama ini kemudian dipasangkan pada tempat roda penggerak yang terdapat pada spakboard traktor roda utama. Gambar dari rancangan rangka utama dapat dilihat pada Gambar 26. Desain lengan ayun dapat dilihat pada Gambar 27. Lengan ayun dibuat dari plat baja dengan ketebalan 5 mm yang disambungkan dengan las pada pipa baja berdiameter 20 mm dengan diameter dalam 12 mm kemudian dipasangkan pada rangka utama dan dikunci menggunakan baut as ukuran M14. Pada plat baja dibuat lubang 10 mm untuk poros pengunci dudukan pegas

27

Gambar 26 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) rangka utama

Gambar 27 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) lengan ayun Desain dari roda dapat dilihat pada Gambar 28. Untuk mempermudah pembuatan, bagian poros dan velg roda digunakan roda ban sepeda yang banyak dijual di pasaran kemudian disesuaikan ukuran velg dengan diameter roda yang akan dirancang, sedangkan bagian luar roda dibuat dari plat baja dengan ketebalan 3 mm yang dilingkarkan. Pelengkungan plat roda menggunakan mesin roll. Roda dibuat dengan diameter 250 mm dan lebar 100 mm. Dibuat lima jenis roda dengan sirip yang berbeda yaitu: roda karet bersirip karet, roda besi bersirip karet, roda besi bersirip besi, roda karet tanpa sirip, roda besi tanpa sirip.

Gambar 28 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda Roda baja tanpa sirip dirancang dengan cara melingkarkan plat besi 3 mm menggunakan mesin rol. Roda karet tanpa sirip dirancang dengan menambahkan lapisan karet yang di buat melingkar dan dimasukkan pada roda baja tanpa sirip. Gambar roda baja tanpa sirip dan roda karet tanpa sirip dapat dilihat pada Gambar 29 dan 30.

28

Gambar 29 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja tanpa sirip

Gambar 30 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda karet tanpa sirip Roda karet bersirip karet dirancang dengan menambahkan sirip karet pada roda karet tanpa sirip. Sirip karet yang dipasang memiliki tebal 10 mm panjang 70 mm dan lebar 20 mm dan dipasangkan dengan kemiringan 450. Gambar roda karet bersirip karet dapat dilihat pada Gambar 31.

Gambar 31 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda karet bersirip karet Roda baja bersirip karet dirancang dengan menambahkan sirip karet pada roda baja tanpa sirip dengan dimensi dan peletakan sirip sama dengan roda karet bersirip karet. Gambar dari roda baja bersirip karet dapat dilihat pada Gambar 32.

29

Gambar 32 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja bersirip karet Terakhir yaitu roda baja bersirip baja yaitu dengan memasangkan sirip baja pada roda baja tanpa sirip dengan dimensi panjang sirip 50 mm, tebal 2 mm, dan tinggi 10 mm yang dipasangkan dengan sudut 900. Gambar dari roda baja bersirip baja dapat dilihat pada Gambar 33.

Gambar 33 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja bersirip baja Bagian terakhir dari komponen roda penggerak yaitu dudukan pegas yang dibuat dari pipa baja dengan diameter luar 20 mm, diameter dalam 12 mm dan panjang 130 mm yang kemudian dilaskan dengan batang baja dengan diameter 10 mm, untuk mempermudah agar dudukan pegas ini bergerak bebas dibuat poros dengan diameter 12 mm, serta masing-masing ujung poros dilubangi sebesar baut M12. Desain dari dudukan pegas dapat dilihat pada Gambar 34.

Gambar 34 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) dudukan pegas Kinerja Prototipe Roda Penggerak Pengukuran kinerja roda penggerak dilakukan pada tanah basah dengan kadar air rata-rata 53.3 % dan tanah kering dengan kadar air rata-rata 31.05 %

30

untuk data kadar air lengkap terlampir pada Lampiran 8 dan 9. Tingkat luncuran roda penggerak merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kinerja alat penanam. Kemacetan atau luncuran roda penggerak mengakibatkan jarak tanam yang dihasilkan akan bertambah besar (Khaerudin 2009). Tabel 7 menunjukkan data setelah dilakukan pengujian. Data lengkap pengukuran luncuran roda terlampir pada Lampiran 4 dan 5. Tabel 7 Luncuran pada masing-masing roda penggerak Kadar air (%) 31.05 53.30

Roda karet bersirip karet 21.33 22.32

Roda baja bersirip karet 24.44 26.57

luncuran (%) Roda baja Roda baja bersirip tanpa sirip baja 29.39 34.91 26.99 29.11

Roda karet tanpa sirip 35.75 29.81

Berdasarkan data yang tersaji pada Tabel 7 roda karet bersirip karet mempunyai luncuran paling kecil yaitu 21.33% pada tanah kering (kadar air 31.05%) dan 22.32% pada tanah basah (kadar air 53.3%). Roda bersirip mempunyai luncuran paling kecil dibandingkan dengan tanpa sirip dikarenakan pada perhitungan torsi yang dihasilkan roda (Tabel 4) roda bersirip menghasilkan torsi lebih besar dibandingkan dengan roda tanpa sirip. Tanah yang melekat pada roda penggerak akan mempengaruhi kinerja roda penggerak, khususnya pada roda yang bersirip semakin banyak tanah yang melekat pada roda bersirip akan semakin besar pula luncuran yang dihasilkan. Hal ini terbukti pada data hasil pengukuran. Foto dari tanah yang melekat pada roda dapat dilihat pada Gambar 35. Pengukuran tanah yang lengket pada roda tersaji pada Tabel 8. Tabel 8 Jumlah tanah lengket pada roda Tanah yang lengket pada roda (gram) Roda karet Roda baja Roda baja Roda baja Roda karet bersirip bersirip bersirip tanpa sirip tanpa sirip karet karet baja 31.05 12 4 28 3 2 53.30 2373 2798 2608 1274 987 Baik pada lahan basah maupun lahan kering tanah yang melekat pada roda baja tanpa sirip lebih besar dibandingkan dengan tanah yang melekat pada roda karet tanpa sirip. Hal ini dikarenakan nilai adhesi karet (3188.25 Pa) lebih kecil dari nilai adhesi baja (3982.86 Pa). Untuk mengurangi tanah yang melekat pada roda dapat digunakan bahan sirip yang memiliki nilai adhesi rendah serta menggunakan sirip lentur. Kadar air (%)

31

Gambar 35 Tanah yang melekat pada roda Selain tanah yang melekat pada roda penggerak, gaya tekan roda ke tanah pun akan mempengaruhi kinerja pada roda penggerak. Semakin kecil gaya tekan roda pada tanah maka semakin besar luncuran yang dihasilkan. Pengujian gaya tekan pada tanah dilakukan dengan menggunakan dua pegas yang berbeda (Gambar 36). Pegas A dengan perubahan 10 mm dapat menghasilkan gaya sebesar 46.107 N sehingga nilai konstanta pegasnya 46107 Nm-1, sedangkan pegas B dengan perubahan panjang 10 mm dapat menghasilkan gaya sebesar 212.88 N dengan konstanta pegas 212877 Nm-1. Pengukuran gaya yang dihasilkan dari pegas tersebut adalah dengan cara menarik pegas sampai suatu jarak tertentu dengan mengguunakan timbangan tarik digital. Kedua pegas tersebut diuji pada lahan kering dengan menggunakan roda karet bersirip karet untuk mengetahui luncuran yang terjadi pada masing-masing pegas, luncuran yang dihasilkan dari pegas A adalah sebesar 36.59 %, sedangkan pegas B sebesar 21.33%. Hal ini dikarenakan semakin besar dorongan gaya yang diberikan pegas pada roda, maka roda akan lebih menekan pada tanah dan akan menaikkan nilai beban vertikal (W). Berdasarkan persamaan 35, nilai beban vertikal sejajar dengan nilai gaya gesek (Ff) antara roda dengan tanah. Jika nilai beban vertikal naik, maka nilai gaya gesek akan meningkat dan torsi dari roda penggerak pun akan naik.

Gambar 36 Pegas A (kiri), pegas B (kanan)

32

Ff  Ac  W tan( )

(35) T  Ff  R Pengukuran rata-rata jarak tanam pada tanah kering masing-masing roda dapat dilihat pada Gambar 37 serta pengukuran lengkap jarak tanam terlampir pada Lampiran 3. Berdasarkan Gambar 37 jarak tanam yang sesuai dengan yang direncanakan yaitu sebesar 20.1 cm dengan menggunakan roda besi tanpa sirip.

Gambar 37 Rata-rata pengukuran jarak tanam Bersamaan dengan naiknya gaya gesek antara roda dengan tanah, maka luncuran roda pun akan semakin berkurang. Data luncuran hasil percobaan terlampir pada Lampiran 3 dan 4. Untuk membuktikan pegas tersebut bekerja, maka dilakukan pengukuran keamblasan tanah yang telah dilewati oleh roda tersebut. Hasil pengukuran keamblasan tanah untuk dua kondisi tanah yang berbeda dapat dilihat pada Tabel 10. Kerapatan isi tanah sebelum roda melintas sebesar 0.91 g/cm3 lebih kecil dari pada kerapatan isi tanah setelah roda melintas yaitu sebesar 0.94 g/cm3. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi pemadatan tanah setelah lahan dilintasi oleh roda penggerak. Data kerapatan isi tanah telampir pada Lampiran 8 dan 9. Tabel 9 Keamblasan tanah Kadar air (%) Keamblasan (cm) 31.05 4.2 53.30 4.5 Berdasarkan hasil pengujian kinerja roda penggerak roda karet bersirip karet mempunyai data terbaik daripada roda tipe lainnya. Hasil pengujian roda karet bersirip karet mempunyai luncuran sebesar 21.33% pada tanah kering dan 22.32% pada tanah basah. Berat tanah lengket pada roda karet bersirip karet sebesar 12 g pada tanah kering dan 2373 g pada tanah basah. Pegas yang digunakan adalah pegas dengan konstanta pegasnya sebesar 212877 Nm-1 karena pegas tersebut mampu menghasilkan gaya yang lebih besar, sehingga akan menaikkan torsi yang dihasilkan oleh roda.

33

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Hasil pengujian menunjukkan bahwa roda mampu memutar kedua piringan penjatah benih kedelai. Pegas dengan konstanta 212877 N/m mampu bekerja dengan baik dan mengurangi luncuran pada roda. Roda karet bersirip karet memiliki tingkat luncuran yang paling rendah (21.33% pada tanah kering, dan 22.32% pada tanah basah). Roda karet tanpa sirip memiliki keunggulan dimana jumlah tanah yang lengket paling sedikit pada tanah basah. Saran Roda karet bersirip karet digunakan untuk memutar kedua piringan penjatah pada mesin penanam kedelai. Pada hasil pengujian didapatkan berat tanah yang lengket pada roda masih besar. Untuk mengatasi hal tersebut dapat digunakan bahan sirip dengan nilai adhesi rendah dan sirip lentur.

DAFTAR PUSTAKA Adisarwanto T dan Wudianto. 1999. Meningkatkan Hasil Panen Kedelai di Lahan Sawah-Kering-Pasang Surut. Penebar Swadaya. Bogor Agromaster. 2014. Pneumatic Precision Planter. [terhubung berkala] http://www.astepar.com.tr [18 oktober 2014] Budhu M. 2007. Soil Mechanics and Foundation. New Jersey: John Wiley, INC Daywin FJ, Sitompul RG, Hidayat I. 1993. Mesin-mesin Budidaya Pertanian. Academic Development of the Graduate Program, the Faculty of Agricultural Engineering and Technology, Bogor Agricultural University. Bogor. Durney Construction Machinary [DCM]. 2014. DURNEY Universal Speedometer /Tachometer Inner Wire. [terhubung berkala] http://www.durney.net/. Eriska A. 2012. Skripsi. Peningkatan Kinerja Unit Pemupuk Pada Mesin Penanam dan Pemupuk Jagung Terintegrasi. Bogor: IPB Press.pHardjowigeno.1995. Ilmu Tanah I. Granesia Pustaka, Jakarta Hermawan W. 2011. Perbaikan desain mesin penanam dan pemupuk jagung bertenaga traktor tangan. Jurnal Keteknikan Pertanian (JTEP). ISSN: 02163365. Hidayat OD. 1985. Morfologi Tanaman Kedelai. Hal 73 - 86. Dalam S.Somaatmadja et al (Eds.). Griffin, Georgia. 325-541 p. Hillel D. 1980. Fundamentals of Soil Physics. Academic Press, New York, 413 pp. Liljedahl JB, Turnquist PK, Smith DW, Hoki Makoto. 1989. Tractors and Their Power Units. New York: Van Nostrand Reinhold Mandang T, Isao Nishimura. 1991. Hubungan Tanah dan Alat Pertanian. JICADGHE/IPB PROJECT/ADAET: JTA-9a (132). Proyek Peningkatan Perguruan Tinggi. Institut Pertanian Bogor. Oida A. 1992. Report on Terramechanics, FEM and FFT Analyzer. JICADGHE/IPB PROJECT : JTA-9a(132). Academic Development of the Graduate Program, IPB.

34

Oisat.2001. Soil Tillage (www.oisat.org/control_methods).p.1-2 Pitoyo J, dan Sulistyosari N. 2006. Mesin Penanam Jagung dan Kedelai (Seeder) untuk permukaan bergelombang. Prosiding Seminar Mekanisasi Pertanian. Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Bogor. P. 75-81. Sembiring EN, Hermawan W, Suastawa IN, Radite PAS. 2000. Rancang Bangun Mesin Penanam dan Pemupuk Kedelai. Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, IPB. Sembiring EN, Suastawa I, Desrial. 1990. Sumber Tenaga Tarik di Bidang Pertanian. JICA/DGHE/IPB PROJECT/ADAET : JTA-9a(132). Proyek Peningkatan Perguruan Tinggi, IPB. Srivastava AK, Goering CE, Rohrbach RP. 1996. Engineering Principles of Agricultural Machines. Michigan: ASAE Sudianto D. 2000. Perancangan dan Pengukuran Kemampuan Traksi Roda baja Bersirip Gerak dengan Mekanisme Sirip Berpegas dan Sirip Karet pada Tanah Basah. Skripsi. Jurusan Mekanisasi Pertanian, IPB, Bogor. Sumarno dan Harnoto. 1983. Kedelai dan cara bercocok tanamnya. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Buletin Teknik 6:53 hal. Virawan G. 1989. Skripsi. Disain dan Uji Mesin Penanam dan Pemupuk Dengan Tenaga Tarik Traktor Tangan. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bogor. Wesley LD. 1973. Some Basic Engineering Properties of Halloysite and Allophane Clays in Java, Indonesia. Geotechnique Vol 23, No. 4, pp. 471- 494. Yanmar Diesel Indonesia [YDI]. 2014. Spesifikasi - YZC Seri. [terhubung berkala] http://id.yanmar.com/ [1 Juli 2014]

35

Lampiran 1 Spesifikasi traktor roda-2 yang digunakan Model Dimensi

YZC-L Panjang – mm Lebar – mm Tinggi – mm

2414 800 1130

Berat

Berat, kg

352

Motor Penggerak

Model Sistem pembakaran Volume langkah (cc) Daya keluaran , KW (PS)/rpm Bahan Bakar Kapasitas Tangki Bahan Bakar, L Metode penyalaan

TF 105 ML-di Injeksi langsung 583 10,5/2400 solar 11 Manual (engkol)

Transmisi

Tipe transmisi Transmisi mundur Transmisi utama Jumlah gigi

Roda gigi - rantai Roda gigi - rantai Roda gigi - rantai F3/R1

Jalur penggerak

Roda depan Kopeling Rem Kemudi

5-12 Cakram majemuk kering bantalan rem Kopling belok

PTO

Gigi PTO Kopeling

F2 Cakram majemuk kering

Penggandengan

Stay hitch

Traktor yang sesuai

Traktor rotary

Metode penyambungan

Traktor rotary

Metode pembajakan

Stay hitch

Lebar pembajakan, mm

Rotary

Kedalaman bajak

660 25

Sumber: YDI 2014

36

Lampiran 2 Karakteristik flexible shaft Diameter (mm)

Toleransi (mm)

2.0 +0.02 2.5 -0.02 3.2 3.8 5.0 +0.00 6.0 -0.05 6.5 8.0 10 12 13 16 18 Sumber : DCM 2014

Jumlah lapisan 3/5 3/5 3/5 3/5 3/4/5 3/4/5 4/5/7 5/7 4/5/6 5/7 5/7 5/7 5/7

Momen (N.m) (pada sampel dengan panjang 500 mm) 0.8 1.0 1.3 1.5 1.8 2.4 2.9 7.5 22.5 39.0 50.5 115.0 160.0

Berat (kg/ 100m) 1.8 2.8 4.6 6.5 11.3 16.2 18.7 28.8 45.5 66.5 77.5 114.0 145.0

Lampiran 3 Hasil Pengkuran Jarak Tanam Lima Jenis Roda Penggerak Pengulangan 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rata-rata (x)

Roda karet bersirip karet 19 20 22 20 22 19 20 21 21 20 20.4

Jarak Tanam (cm) Roda besi Roda besi bersirip karet bersirip besi 21 23 19 21 22 24 19 20 21 22 23 20 23 21 18 23 23 21 23 23 21.2 21.8

Roda besi tanpa sirip 23 22 25 21 21 22 24 19 22 18 21.7

Roda karet tanpa sirip 24 22 23 24 23 25 21 21 23 28 23.4

37

Lampiran 4 Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Basah (Pegas B) Jenis Roda Roda karet tanpa sirip Roda baja tanpa sirip Roda baja bersirip karet Roda baja bersirip baja Roda karet bersirip karet

Ulangan

Jarak 3 putaran (cm)

1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3

311 300 307 308 307 298 281 308 306 303 290 305 275 280 280

rata-rata Keliling aktual 3 (cm) putaran roda (cm)

Luncuran (%)

306.00

235.71

29.82

304.33

235.71

29.11

298.33

235.71

26.57

299.33

235.71

26.99

278.33

235.71

22.32

Lampiran 5 Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Kering (Pegas B) Jarak tiga Keliling aktual Rata-rata Luncuran Jenis Roda Ulangan putaran tiga putaran roda (cm) (%) (cm) (cm) 310 1 Roda karet 325 320.00 235.71 35.76 2 tanpa sirip 325 3 300 1 Roda baja 364 318.00 235.71 34.91 2 tanpa sirip 290 3 296 1 Roda baja 314 293.33 235.71 24.44 2 bersirip karet 270 3 298 1 Roda baja 310 305.00 235.71 29.39 2 bersirip baja 307 3 290 1 Roda karet 270 286.00 235.71 21.33 2 bersirip karet 298 3

38

Lampiran 6 Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Basah (Pegas A) Keliling aktual Jarak tiga rata-rata Luncuran Jenis Roda Ulangan tiga putaran roda putaran (cm) (cm) (%) (cm) 375 1 Roda karet bersirip 315 323.33 236.71 36.59 2 karet 280 3 Lampiran 7 Jumlah Tanah Melekat pada Roda Jenis Lahan

Basah

Kering

Jenis Roda Karet tanpa sirip Baja tanpa sirip Baja bersirip karet Baja bersirip baja Karet bersirip karet Karet tanpa sirip Baja tanpa sirip Baja bersirip karet Baja bersirip baja Karet bersirip karet

Berat Tanah (gram) 987 1274 2798 2608 2373 2 3 4 28 12

Lampiran 8 Hasil Pengukuran Kondisi Tanah pada Tanah Kering 1. Roda Karet Bersirip Karet Sampel 1 2 3

No. Ring

Vol. Ring (cm3)

Ring + Tanah Basah (g)

A B A B A B

98.21 98.21 98.21 98.21 98.21 98.21

199.71 206.85 205.75 204.40 213.85 214.85

Ring Kosong (g) 94.52 92.79 98.85 93.53 99.48 93.80

Massa Tanah Basah (g)

Massa Tanah Kering (g)

105.19 114.06 106.90 110.87 114.37 121.05

83.38 88.91 83.55 89.67 92.02 96.50



Kadar Air (%) 26.16 28.29 27.95 23.64 24.29 25.44

Kerapatan Isi Tanah (g cm-3) 0.85 0.91 0.85 0.91 0.94 0.98

2. Roda Besi Bersirip Karet Sampel 1

No. Ring

Vol. Ring (cm3)

178 198 195 196 177 188

Ring Kosong (g) 86 93 94 95 85 87

92 105 101 101 92 101

70 71 77 76 70 75

Kadar Air (%) 31.43 47.89 31.17 32.89 31.43 34.67

Kerapatan Isi Tanah (g cm-3) 0.71 0.72 0.78 0.77 0.71 0.76 39

A 98.21 B 98.21 2 A 98.21 B 98.21 3 A 98.21 B 98.21 3. Roda Besi Bersirip Besi


1 2 3

No. Ring

Vol. Ring (cm3)

A B A B A B

98.21 98.21 98.21 98.21 98.21 98.21

Ring + Tanah Basah (g) 190 168 205 176 186 172

Ring Kosong (g) 94 66 93 76 89 67

Massa Tanah Basah (g) 96 102 112 100 97 105

Massa Tanah Kering (g) 74 77 87 74 75 78

Kadar Air (%) 29.73 32.47 28.74 35.14 29.33 34.62


4. Roda Besi Tanpa Sirip Sampel 1 2 3

No. Ring

Vol. Ring (cm3)

A B A B A B

98.21 98.21 98.21 98.21 98.21 98.21

Ring + Tanah Basah (g) 194 182 195 188 186 194

Ring Kosong (g) 88 94 94 94 93 95



Kadar Air (%) 32.50 29.41 29.49 32.39 30.99 28.57


40

Sampel

5. Roda Karet Tanpa Sirip Sampel 1 2 3

No. Ring

Vol. Ring (cm3)

A B A B A B

98.21 98.21 98.21 98.21 98.21 98.21


Ring Kosong (g)

189 202 188 204 165 202

85 95 93 99 71 94



Kadar Air (%) 33.33 30.49 31.94 28.05 32.39 36.71


Lampiran 9 Pengukuran Kondisi Tanah pada Tanah Basah 1. Roda Karet Bersirip Karet Sampel 1 2 3

No. Ring

Vol. Ring (cm3)


Ring Kosong (g)



A B A B A B

98.21 98.21 98.21 98.21 98.21 98.21

230.81 238.40 227.61 235.82 240.04 244.92

93.15 98.44 94.39 93.53 96.50 94.95

137.66 139.96 133.22 142.29 143.54 149.97

87.72 89.40 84.66 91.61 95.96 97.27

Kadar Air (%) 56.93 56.55 57.36 55.32 49.58 54.18


42

2. Roda Besi Bersirip Karet Sampel 1 2 3

No. Ring

Vol. Ring (cm3)


Ring Kosong (g)



A B A B A B

98.21 98.21 98.21 98.21 98.21 98.21

241.17 239.59 243.21 240.82 224.72 227.11

94.56 92.52 94.75 93.56 94.62 94.38

146.61 147.07 148.46 147.26 130.10 132.73

96.49 96.73 96.32 98.49 88.46 89.84

Kadar Air (%) 51.94 52.04 54.13 49.52 47.07 47.74


3. Roda Besi Bersirip Besi Sampel 1 2 3

No. Ring

Vol. Ring (cm3)


Ring Kosong (g)



A B A B A B

98.21 98.21 98.21 98.21 98.21 98.21

235.69 238.98 241.74 239.53 238.40 242.34

94.42 94.82 93.28 86.06 94.50 93.68

141.27 144.16 148.46 153.47 143.90 148.66

88.72 90.83 95.67 96.69 97.12 98.22

Kadar Air (%) 59.23 58.71 55.18 58.72 48.17 51.35


4. Roda Besi Tanpa Sirip Sampel 1 2 3

No. Ring

Vol. Ring (cm3)


Ring Kosong (g)



A B A B A B

98.21 98.21 98.21 98.21 98.21 98.21

233.93 235.42 238.58 239.34 232.67 235.20

94.14 93.70 94.64 93.54 99.17 93.34

139.79 141.72 143.94 145.80 133.50 141.86

92.05 93.01 89.18 90.87 94.72 95.60

No. Ring

Vol. Ring (cm3)


Ring Kosong (g)



A B A B A B

98.21 98.21 98.21 98.21 98.21 98.21

228.13 235.76 233.35 235.95 231.98 234.87

94.37 97.15 94.14 99.90 94.62 94.74

133.76 138.61 139.21 136.05 137.36 140.13

86.30 89.44 88.12 92.68 90.30 91.57

Kadar Air (%) 51.86 52.37 61.40 60.45 40.94 48.39


5. Roda Karet Tanpa Sirip Sampel 1 2 3

Kadar Air (%) 54.99 54.98 57.98 46.80 52.12 53.03


Lampiran 10 Gambar Kerja Roda Penggerak 44

45

46

47

48

RIWAYAT HIDUP Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara, Nita Ekana’ul, dan Adhika Rozi Ahmad, dari ayah Sukarminto Adi Winarno dan ibu Sulastri. Penulis menempuh pendidikan dasar di Sekolah Dasar Negeri Bogorejo, dan melanjutkan pendidikan ke Sekolah Menengah Pertama Negeri 6 Tuban, serta Sekolah Menengah Atas Negeri 2 Tuban. Penulis kemudian melanjutkan kuliah di Institut Pertanian Bogor melalui jalur masuk UTM, dengan memilih Departemen Teknik Mesin dan Biosistem sebagai program studi tujuan. Penulis berkontribusi aktif dalam kepanitian Sapa Himateta pada tahun 2012, dan Agriculture Mechanical Fair (AMF) pada tahun 2012. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif menjadi asisten praktikum Gambar Teknik pada tahun ajaran 2013/2014. Penulis aktif sebagai ketua club mesin dan energi dibawah naungan Himateta serta anggota Engineering Desain Club (EDC). Penulis juga pernah melaksanakan Praktik Lapangan selama 40 hari kerja di PT Citra Borneo Indah (CBI), Pangkalan Bun, Kalimantan Tengah.

DESAIN DAN KINERJA RODA PENGGERAK METERING DEVICE MESIN PENANAM KEDELAI ADHIKA ROZI AHMAD

Recommend Documents