DESAIN DAN KINERJA UNIT PENGHISAP UNTUK MESIN PENANAM BENIH KEDELAI TIPE VACUUM BERTENAGA TRAKTOR TANGAN MUHAMMAD SALMAN ALFARISI

DESAIN DAN KINERJA UNIT PENGHISAP UNTUK MESIN PENANAM BENIH KEDELAI TIPE VACUUM BERTENAGA TRAKTOR TANGAN

MUHAMMAD SALMAN ALFARISI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Desain dan Kinerja Unit Penghisap Untuk Mesin Penanam kedelai Tipe Vacuum Bertenaga Traktor Tangan 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, Desember 2016

Muhammad Salman Alfarisi NIM F14120124

ABSTRAK

MUHAMMAD SALMAN ALFARISI. Desain dan Kinerja Unit Penghisap Untuk Mesin Penanam Kedelai Tipe Vacuum Bertenaga Traktor Tangan. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN. Mesin penanam kedelai bertenaga traktor tangan yang sudah ada harus diubah untuk mendapatkan keseragaman yang lebih baik, yakni dengan menggunakan sistem pneumatik pada metering device-nya. Sebuah sistem vakum dirancang untuk memberikan tekanan hisap pada metering device dari mesin penanam kedelai. Bagian utama dari unit penghisap adalah blower vakum, tabung hisap, dan sistem transmisi daya. Blower vakum ditempatkan di belakang mesin dan diputar oleh mesin traktor tangan menggunakan transmisi sabuk V. Diameter luar impeller adalah 150 mm, diameter bagian dalam 60 mm, lebar 44 mm, dan jumlah sudu adalah 8. Aliran hisapan udara dari blower disalurkan menggunakan tabung utama yang dilanjutkan dengan dua tabung yang lebih kecil dan tersambung ke ruang hisap pada setiap metering device. Blower itu diuji untuk mendapatkan kinerja pada 3000-7000 rpm kecepatan putaran blower, menggunakan varietas benih Anjasmoro dan Tanggamus. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem vakum bekerja secara optimum pada tekanan hisap 600 Pa untuk benih Anjasmoro, dan pada 900 Pa untuk benih Tanggamus. Kata kunci: blower, desain, metering device, kedelai, sistem vakum.

ABSTRACT

MUHAMMAD SALMAN ALFARISI. Design and Performance of Suction Unit for Soybean Seeder Powered By Hand Tractor. Supervised by WAWAN HERMAWAN. An existing soybean seeder powered by a hand tractor should be modified to get a better planting uniformity, using a pneumatic system on its seed metering device. A vacuum system then was designed to provide a suction pressure for two seed metering devices of the soybean seeder. The main parts of the vacuum system include a vacuum blower, a suction tube, and a power transmission system. The vacuum blower is placed behind the enigne and rotated by the engine of the hand tractor using a V-belt transmission. The blower fan outer diameter is 150 mm, fan inner diameter is 60 mm, fan width is 44 mm, and the blade number is 8. Suction air flow from the suction blower was passed using a main tube followed by two smaller tubes into the suction chamber of each metering device. The blower was tested to get its working performance on 3000-7000 rpm blower rotation speed, using Anjasmoro and Tanggamus seed varieties. The test result showed that the vacuum system worked satisfactorily at 600 Pa suction pressure for Anjasmoro seed, and at 900 Pa suction pressure for Tanggamus seed. Keywords: blower, design, metering device, soybean, vacuum system.

DESAIN DAN KINERJA UNIT PENGHISAP UNTUK MESIN PENANAM BENIH KEDELAI TIPE VACUUM BERTENAGA TRAKTOR TANGAN

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2016

Judul : Desain dan Kinerja Unit Penghisap Untuk Mesin Penanam Benih Kedelai Tipe Vacuum Bertenaga Traktor Tangan Nama : Muhammad Salman Alfarisi NIM : F14120124

Disetujui oleh

Dr Ir Wawan Hermawan, MS Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Desrial, MEng Ketua Departemen

PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Yang Maha Esa atas anugerah dan karunia-Nya sehingga skripsi dengan judul “Desain dan Kinerja Unit Penghisap Untuk Mesin Penanam Benih Kedelai Tipe Vacuum Bertenaga Traktor Tangan” ini dapat diselesaikan dengan baik. Laporan ini tersusun atas bimbingan dan kerjasama dari berbagai pihak selama penulisan. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak berikut. 1. Kedua orang tua peulis yang senantiasa memberikan dukungan dan doa kepada penulis. 2. Dr Ir Wawan Hermawan, MS, selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan arahan dan bimbingan serta semangat selama penyusunan skripsi ini. 3. Dr Ir Gatot Pramuhadi, M.Si dan Dr Ir Radite Praeko A S, M.Agr, selaku dosen penguji skripsi yang telah membantu menyempurnakan skripsi ini. 4. Haifa Hasna Nida Ul Haq yang senantiasa memberikan doa dan dukungan serta membantu dalam menyelesaikan skripsi ini. 5. Bapak Andri selaku teknisi yang senantiasa membantu dan memberi semangat kepada penulis selama proses penelitian. 6. Kemal, Jikem, Ibnu, Gusti, Idam, Tessa, Dhany, Banyuaji, Alien, Sule, Lathifah, Erwanita, dan semua teman-teman penulis yang turut memberi semangat kepada penulis pada penulisan skripsi ini. 7. Teman-teman di Departemen Teknik Mesin dan Biosistem angkatan 49. 8. Seluruh staf Departemen Teknik Mesin dan Biosistem yang telah membantu dalam berbagai hal. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa yang penulis buat masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat memerlukan kritik serta saran yang membangun demi penyusunan skripsi dan peningkatan pengetahuan agar menjadi lebih baik ke depannya.

Bogor, Desember 2016

Muhammad Salman Alfarisi

DAFTAR ISI

PRAKATA

v

DAFTAR ISI

vii

DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Perumusan Masalah

2

Tujuan Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA Kedelai METODE PENELITIAN

3 3 8

Waktu dan Tempat Penelitian

8

Alat dan Bahan

8

Kriteria Desain

10

Analisis Desain Fungsional

10

Konseptual Desain

11

Analisis Desain Struktural

13

Analisis Kinematika

16

De : diameter puli engine (mm).

16

Metode Pengujian

17

HASIL DAN PEMBAHASAN

18

SIMPULAN DAN SARAN

26

Simpulan

26

Saran

27

DAFTAR PUSTAKA

27

LAMPIRAN

29

DAFTAR TABEL 1 Hasil uji BNT terhadap nilai rata-rata komponen pertumbuhan dan komponen hasil kedelai pada uji adaptasi varietas kedelai (Litbangtan. 2013) ...................... 4 2 Data tabulasi nilai rata-rata komponen pertumbuhan dan komponen hasil kedelai pada uji adaptasi varietas kedelai (Litbangtan. 2013) .............................. 4 3 Pengaruh kadar air pada kepadatan, kebulatan, porositas dan kecepatan terminal beberapa kultivar kedelai (Manuwa 2011) ............................................. 5 4 Komponen unit penghisap dan fungsinya .......................................................... 11 5 Data diameter luar impeller yang dibutuhkan .................................................... 14 6 Data karakteristik fisik benih kedelai varietas Tanggamus dan Anjasmoro ...... 26 DAFTAR GAMBAR 1 Mesin pengolah tanah, penanam dan pemupuk terintegrasi dengan tenaga gerak traktor beroda-2 (Hermawan et al. 2009) 2 2 Pompa sentrifugal (Anastasia 2014) 7 3 Tahapan penelitian 9 4 Konsep desain unit penghisap 12 5 Desain rangka dudukan blower 13 6 Desain rumah bearing poros blower 13 7 Ilustrasi pembuatan sudut impeller (Pauly 2003) 15 8 Ilustrasi pelebaran diameter rumah blower (Pauly 2003) 15 9 Desain tabung pembagi 16 10 Ilustrasi sistem transmisi sabuk dan puli 16 11 Manometer air 17 12 (a) Bagian depan, (b) bagian belakang konstruksi prototipe unit penghisap pada mesin penanam kedelai tipe vacuum 18 13 Prototipe pertama dari rumah blower 19 14 Modifikasi prototipe rumah blower 19 15 Prototipe impeller 20 16 Prototipe rumah bearing poros blower yang terhubung pada rangka dudukan blower 20 17 Modifikasi rangka dudukan blower 21 18 Modifikasi rangka dudukan blower 21 19 Prototipe tabung pembagi 22 20 Kurva perbandingan kecepatan putar blower dan tekanan hisap pada selang utama 22 21 Kurva perbandingan kecepatan putar blower dan tekanan hisap pada selang cabang 23 22 Grafik perbandingan kecepatan putar blower dan kecepatan hisap yang dihasilkan pada selang utama 24

23 Grafik perbandingan kecepatan putar blower dan kecepatan hisap yang dihasilkan pada selang cabang 24 24 Persentase penjatahan satu benih kedelai varietas Anjasmoro dengan variasi diameter lubang hisap benih dan tingkat kecepatan maju traktor 25 25 Persentase penjatahan satu benih kedelai varietas Tanggamus dengan variasi diameter lubang hisap benih dan tingkat kecepatan maju traktor 25 DAFTAR LAMPIRAN 1 Karakteristik fisik benih kedelai varietas Tanggamus 2 Karakteristik fisik benih kedelai varietas Anjasmoro 3 Data pengujian penjatahan benih kedelai di laboratorium 4 Data pengujian penjatahan benih kedelai di laboratorium (lanjutan) 5 Perancangan poros 6 Tabel Data Uji Kinerja Unit Penghisap pada Selang 1 Inchi 7 Tabel Data Uji Kinerja Unit Penghisap pada Selang 2 Inchi 8 Gambar Teknik

29 31 33 35 36 37 38 39

1

PENDAHULUAN Latar Belakang Kedelai (Glycine max L.) adalah salah satu komoditi pangan utama setelah padi dan jagung. Kedelai merupakan bahan pangan sumber protein nabati dan rendah kolestrol utama bagi masyarakat dengan harga terjangkau. Seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dan meningkatnya kesejahteraan masyarakat, maka permintaan kebutuhan kedelai di Indonesia dari tahun ke tahun terus meningkat. Sebaliknya, kapasitas produksi dalam negeri belakangan ini cenderung menurun. Setiap tahunnnya pemerintah melakukan impor kedelai mencapai 600 ribu ton per tahun (Arsyad dan Syam 1998). Ketergantungan pada padi seperti yang terjadi pada saat ini sangat tidak menguntungkan bagi kelangsungan ketahanan pangan nasional. Selain harus terus dilakukan usaha peningkatan produksi padi, program diversifikasi pangan dengan sumber karbohidrat dan sumber protein merupakan tindakan yang sangat strategis (Purwono dan Purnamawati 2007). Rendahnya daya hasil kedelai di Indonesia diduga karena penggunaan benih yang kurang bermutu, pengendalian hama yang kurang memadai, belum banyak tersedianya varietas baru yang unggul yang cocok pada suatu lingkungan, serta kemampuan pembentukan polong yang rendah (Tjandramukti 2000). Umumnya varietas kedelai di Indonesia berkategori daun oval dan hanya sebagian kecil dan berdaun lancip (Adie dan Krisnawati 2007). Kedelai varietas nasional Tanggamus memiliki tinggi tanaman hingga 67 cm, umur berbunga 35 HST, umur panen 88 HST dan berpotensi menghasilkan biji kering hingga 2.5 ton/ha. Varietas nasional Tanggamus tergolong kedalam biji kedelai berbiji sedang. Keunggulan varietas ini adalah moderat terhadap penyakit karat daun, polong tidak mudah pecah, kandungan protein tinggi dan toleran terhadap keasaman tanah yang tinggi. Sedangkan varietas nasional Anjasmoro memiliki tinggi tanaman 64-68 cm, berbunga pada hari ke 35.7- 39.4 HST dan hasil panen mencapai 82.5-92.5 HST. Keunggulan lainnya adalah memiliki potensi produksi biji kering hingga 2.03-2.25 ton/ha dan moderat terhadap karat daun (Litbangtan. 2013). Salah satu cara yang dapat meningkatkan nilai tambah produktivitas kedelai adalah dengan penerapan mekanisasi pertanian. Dari tujuannya penerapan mekanisasi pertanian dimaksudkan untuk menangani pekerjaan yang tidak mungkin dilakukan secara manual, meningkatkan produktivitas, efisien dalam penggunaan input produksi, meningkatkan kualitas dan produktivitas serta memberikan ilia tambah bagi penggunanya. Peneliti dari Departemen Teknik Mesin dan Biosistem IPB telah menerapkan beberapa mekanisasi pada proses budidaya seperti mesin pengolah tanah, penanam, dan pemupuk yang terintegrasi dengan tenaga gerak traktor beroda dua yang telah berhasil didesain dan diuji coba (Hermawan 2011). Saat ini hampir semua teknologi mekanisasi pertanian yang ditemukan dan dibuat sudah dikenal, diketahui dan digunakan oleh para petani kita seperti hand tractor, pompa air, power thresher (mesin perontok), bed dryer (mesin pengering), Rice Milling Unit

2

(RMU/Huller) dan lain-lain. Salah satu mesin mekanisasi adalah traktor untuk kegiatan pengolahan tanah. Mesin ini mampu melakukan proses pengolahan tanah, pembentukan guludan tanam, penanaman benih jagung dan pemupukan secara simultan. Mesin pengolah tanah, penanam, dan pemupuk yang terintegrasi dengan tenaga traktor beroda dua dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1 Mesin pengolah tanah, penanam dan pemupuk terintegrasi dengan tenaga gerak traktor beroda-2 (Hermawan et al. 2009) Perumusan Masalah Mesin penanam kedelai bertenaga traktor tangan yang telah dikembangkan masih perlu ditingkatkan kinerjanya dalam aspek keseragaman penjatahan benihnya. Mesin tanam tersebut menggunakan penjatah benih tipe piringan miring bercelah. Penjatahan yang dihasilkan tidak semuanya (100%) satu benih per penjatahan, yang antara lain disebabkan oleh ketidakseragaman ukuran benih kedelai. Untuk mesin penanam kedelai yang presisi dibutuhkan penjatahan benih satu benih per lubang tanam, secara konsisten. Untuk menghasilkan penjatahan yang seragam diperlukan sistem penjatahan tipe pneumatik, di mana benih dapat dihisap satu satu pada lubang benih di piringan penjatah benih. Untuk menghasilkan hisapan tersebut diperlukan unit penghisap, yang dapat digerakkan oleh daya dari motor pada traktor. Unit penghisap tersebut harus mampu menghasilkan tekanan hisap dan kecepatan udara penghisap yang memadai untuk dua unit penjatah benih pada mesin penanam kedelai yang dirancang. Setelah dirancang, unit penghisap tersebut perlu diuji kinerjanya, sehingga dapat diperoleh kecepatan blower optimum untuk penanam benih kedelai yang digunakan, yaitu varietas Anjasmoro dan varietas Tanggamus. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah mendesain dan menguji kinerja unit penghisap untuk menghisap benih kedelai pada unit penjatah dari mesin penanam kedelai

3

tipe vacuum yang memanfaatkan putaran engine traktor sebagai tenaga penggerak unit penghisap tersebut.

TINJAUAN PUSTAKA Kedelai Kedelai merupakan salah satu tanaman yang cukup penting dan perlu dikembangkan untuk hasil kedelai yang lebih baik. Tanaman kedelai ini memiliki banyak jenis dan varietas. Diantara banyaknya jenis varietas tersebut, penelitian ini difokuskan pada benih kedelai varietas Tanggamus dan benih kedelai varietas Anjasmoro. Varietas kedelai berbiji kecil, sangat cocok ditanam di lahan denganketinggian 0,5- 300 mdpl. Sedangkan varietas kedelai berbiji besar cocok ditanam di lahan dengan ketinggian 300-500 mdpl. Kedelai biasanya akan tumbuh baik pada ketinggian tidak lebih dari 500 mdpl.Penanaman ini dilakukan dengan jarak tanam 40 cm x 10 – 15 cm. Pada lahan subur, jarak dalam barisan dapat diperjarang menjadi 15 – 20 cm. Populasi tanaman yang optimal berkisar 400.000 – 500.000 tanaman per hektar. Umumnya varietas kedelai di Indonesia berkategori daun oval dan hanya sebagian kecil berdaun lancip (Adie dan Krisnawati 2007). Kedelai varietas Tanggamus memiliki keragaman tinggi tanaman hingga 67 cm, umur berbunga 35 HST, umur panen 88 HST dan berpotensi menghasilkan biji kering hingga 2.5 ton/ha. Varietas Tanggamus tergolong dalam kedelai berbiji sedang dengan bobot per 100 biji adalah 11 g. Keunggulan lainnya adalah moderat terhadap penyakit karat daun, polong tidak mudah pecah, kandungan protein tinggi dan toleran terhadap kemasaman tanah yang tinggi (Litbangtan. 2013). Kedelai varietas Anjasmoro merupakan salah satu varietas kedelai berbiji besar dengan bobot 100 biji antara 14.8-15.3 g. Varietas nasional Anjasmoro memiliki tinggi tanaman antara 64-68 cm, berbunga pada hari ke 35.7-39.4 HST dan hari panen mencapai 82.5-92.5 HST. Keunggulan lainnya adalah kandungan protein yang mencapai 41.8-42.1 % dan memiliki potensi produksi biji kering hingga 2.03-2.25 ton/ha. Varietas ini memiliki sifat polong yang tidak mudah pecah dan tanaman tidak mudah rebah. Selain itu, varietas Anjasmoro juga moderat terhadap karat daun (Litbangtan. 2013). Berdasarkan hasil uji BNT terhadap komponen pertumbuhan, sebagaimana tersaji pada Tabel 1, memperlihatkan bahwa varietas Anjasmoro menghasilkan tanaman tertinggi (80.03 cm) yang berbeda nyata dan memiliki jumlah cabang yang paling sedikit (2.20 tangkai) yang berbeda sangat nyata dengan varietas lainnya. Sedangkan terhadap komponen hasil, varietas Anjasmoro menghasilkan jumlah polong terendah (55.30 buah) dengan bobot 100 biji tertinggi (16.03 g) yang berbeda sangat nyata dengan varietas lainnya. Bila dibandingkan varietas Tanggamus dan Slamet, ternyata pertumbuhan varietas Wilis dan bobot 100 biji lebih rendah, namun memiliki jumlah cabang cukup banyak dan jumlah polong yang lebih banyak.

4

Tabel 1 Hasil uji BNT terhadap nilai rata-rata komponen pertumbuhan dan komponen hasil kedelai pada uji adaptasi varietas kedelai (Litbangtan. 2013) Varietas Tinggi tanaman Jumlah cabang Jumlah polong Bobot 100 Kedelai 80 hst (cm) primer (tangkai) (buah) biji (g) Anjasmoro 80.03 cb 2.20 aA 55.30 aA 16.03 dD Tanggamus 73.50 aa 4.40 cC 76.60 bB 12.10 bB Wilis 73.10 aa 3.37 bB 86.40 dD 11.10 aA Slamet 76.60 bab 3.30 bB 80.60 cC 13.17 cC Keterangan: Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan perbedaan yang tidak nyata pada taraf uji BNT 5% (huruf kecil) dan BNT 1% (huruf besar) Berdasarkan data tabulasi seperti tercantum pada Tabel 2 memperlihatkan bahwa meskipun varietas Anjasmoro memiliki pertumbuhan yang lebih tinggi, namun menghasilkan produksi per petak dan produksi per ha yang lebih rendah dibanding varietas lainnya. Sedangkan produksi per petak (kg) dan produksi per ha (ton) tertinggi dicapai oleh varietas Wilis (3.17 kg; 2.29 ton) diikuti oleh varietas Slamet (3.10 kg; 2.24 ton) dan varietas Tanggamus (2.77 kg; 1.99 ton). Tabel 2 Data tabulasi nilai rata-rata komponen pertumbuhan dan komponen hasil kedelai pada uji adaptasi varietas kedelai (Litbangtan. 2013) Varietas Tinggi tanaman Produksi per petak Produksi per ha Kedelai 36 hst (cm) (kg) (ton) Anjasmoro 67.87 2.30 1.66 Tanggamus 63.47 2.77 1.99 Wilis 59.73 3.17 2.29 Slamet 63.27 3.10 2.24 Keterangan: Potensi produksi per ha varietas Anjasmoro (2.03-2.25 ton), varietas Tanggamus (1.22 ton), varietas Wilis (1.6 ton) dan varietas Slamet (2.26 ton) Dari peubah pertumbuhan yaitu tinggi tanaman dan jumlah cabang primer, Anjasmoro lebih tinggi namun jumlah cabang primer lebih sedikit dibandingkan varietas lainnya. Pada peubah produksi, Anjasmoro hanya menghasilkan bobot 100 biji yang lebih tinggi, namun jumlah polong lebih sedikit, produksi per petak dan produksi per ha lebih kecil dibanding varietas lainnya. Varietas Anjasmoro cenderung memperlihatkan adanya penurunan pertumbuhan dan produksi diduga karena jarak tanam yang terlalu rapat menyebabkan varietas tersebut menjadi lebih tinggi dan di lapangan nampak banyak tanaman yang rebah sehingga mengurangi jumlah cabang dan jumlah polong yang dihasilkan. Menurut Jumin (2008), jarak tanam berkaitan dengan kerapatan tanam dan jumlah populasi. Bertambahnya populasi pada suatu lahan akibat makin rapat jarak tanam yang digunakan, maka tidak akan lagi meningkatkan bahan kering tanaman, bahkan terjadi persaingan yang sangat ketat yang berakibat pada penurunan produksi. Selain unsur tanaman sendiri yang berpengaruh terhadap kerapatan tanaman, faktor tingkat kesuburan tanah, kelembaban tanah juga akan menimbulkan saingan apabila kerapatan tanaman makin besar. Harjadi (1986) menjelaskan, jarak tanam akan mempengaruhi efisiensi penggunaan cahaya

5

matahari, persaingan penggunaan air dan unsur hara, yang pada akhirnya akan mempengaruhi pertumbuhan dan produksi tanaman. Adisarwanto (2005) menjelaskan bahwa varietas memegang peranan penting dalam perkembangan penanaman, karena untuk mencapai produktivitas yang tinggi sangat ditentukan oleh potensi daya hasil dari varietas unggul yang ditanam. Potensi hasil di lapangan dipengaruhi pula oleh interaksi antara faktor genetik varietas dengan kondisi lingkungan tumbuh. Bila pengelolaan lingkungan tumbuh tidak dilakukan dengan baik, potensi daya hasil yang tinggi dari varietas unggul tersebut tidak dapat tercapai. Hasil penelitian Adijaya et al., (2004) memperlihatkan bahwa varietas Tanggamus memiliki respon dan adaptasi yang baik di lahan kering dengan perlakuan Legin. Hal yang sama juga dilaporkan oleh Hanum dan Wiyoso (2008) bahwa varietas Wilis dan Slamet memiliki daya adaptasi tinggi pada lahan kering di Daerah Langkat Sumatera Utara. Karakteristik Fisik dan Aerodinamis Benih Kedelai Karakteristik fisik dan aerodinamis beberapa benih kedelai dapat dilihat pada Tabel 3 (Manuwa 2011). Tabel 3 Pengaruh kadar air pada kepadatan, kebulatan, porositas dan kecepatan terminal beberapa kultivar kedelai (Manuwa 2011) Kadar Kepadatan Kepadatan Kebulatan Porositas Vt Kultivar air % Referensi benih benih/100cc (%) (%) (m/s) (db)

TGX 14401E TGX 18715E

8.725.0 10.534.1 7.143.7

12161124 11841076 1222.3935.7

TGX 10192EB

6.747.1

JS- 7244

735-708

80.6-81.6

720-631

79-73.3

686.5-616.7

85.8778.23

1157-952

728.5-608.4

86-74.9

1062.6 1086.5 14651074

804.8 689.3

75 - 72

TGX 14482E

6.715.3 9.9 39.6

714-638

79.1-72.7

Unspecified

Sep-16

983.3905.67

766.12719.00

91-87

Unspecified

6.9221.19

1147.86 1126.43

650.95 625.36

87.25 84.75

Unspecified

NAV = tidak tersedia, Vt = kecepatan terminal

Deshpande et al., 1993 Manuwa, 23.6-34.2 NAV 2000 25.64Manuwa dan NAV 40.96 Afuye, 2004 Manuwa dan 23.46NAV Adubanjo, 42.33 2005 51 to 7.13 to Polat et al., 44.2 9.24 2006 Manuwa, 19.5-33.7 NAV 2007 Kibar dan 22.58NAV Ozturk, 20.61 2008 43.29Tavakoli et NAV 44.48 al., 2009 40-37

NAV

6

Menurut Rizqya (2014), dari hasil pengukuran dimensi benih kedelai varietas Wilis, memiliki panjang maksimum, lebar maksimum dan tebal maksimum berturut-turut adalah 8.41 mm, 7.41 mm dan 6.70 mm sedangkan panjang rata-rata, lebar rata-rata dan tebal rata-ratanya adalah 7.41 mm, 6.58 mm dan 5.74 mm. Sudut curah benih kedelai rata rata adalah 21o. Blower Secara umum blower dapat diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu : 1) positive diplacement blower dan 2) blower sentrifugal (Urip Gumulya 2013). Pada jenis positive diplacement blower udara atau gas dipindahkan volume per volume dalam ruangan yang disebabkan adanya pergerakan elemen impeler yang berputar karena adanya pertambahan massa udara atau gas yang dipindahkan. Jenis positive displacement blower yang sering digunakan adalah vane blower. Vane blower pada umumnya digunakan untuk kapasitas yang kecil dengan fluida yang bersih (Anastasia 2014). Ditinjau dari bentuk dan cara kerja elemen impeler vane blower dibagi menjadi dua tipe yaitu : 1) slanding vane dan 2) flexible vane. Pada slanding vane, impeller yang berputar terdapat suatu mekanisme yang dapat bergerak slading (keluar masuk) di dalamnya dan lazim disebut vane. Karena gerakan impeller eksentrik terhadap rumah keong maka terjadilah perubahan ruang dimana udara atau gas dialirkan oleh vane tersebut. Jumlah vane untuk satu blower bervariasi tergantung besarnya kapasitas dan tekanan discharger yang diharapkan. Pada flexible vane, di bagian luar impeller terdapat sirip – sirip yang flexible dan karena gerakan impeller eksentrik terhadap rumah keong maka vane akan diperoleh tekanan udara yang ada di rumah keong lalu tekanan udara atau gas itu dipindahkan ke luar. Pada dasarnya blower sentrifugal terdiri dari satu impeller atau lebih yang dilengkapi dengan sudu – sudu yang dipasang pada poros yang berputar yang diselubungi oleh rumah keong. Udara memasuki rumah keong secara horizontal akibat perputaran poros maka ruang pipa masuk menjadi vakum lalu udara dihembuskan ke luar. Seperti ditunjukkan pada Gambar 2, prinsip kerja blower sama dengan prinsip kerja pompa sentrifugal yaitu fluida terhisap melalui sisi isap, karena tekanan pada pompa lebih kecil daripada tekanan atmosfer, kemudian masuk dan ditampung di dalam rumah keong (Anastasia 2014). Karena adanya putaran impeller, maka fluida keluar melalui sisi buang dengan arah radial. Bagian-bagian pompa sentrifugal adalah impeller, sudu, dan rumah keong. Impeller berfungsi untuk menghisap fluida dari sisi isap dan menekannya dalam arah aksial ke sisi buang. Sudu adalah bagian impeller yang berfungsi untuk menggerakkan fluida sehingga menghasilkan gaya sentrifugal pada fluida. Sedangkan rumah keong berfungsi menampung cairan yang terlempar dari sudu-sudu impeller.

7

Gambar 2 Pompa sentrifugal (Anastasia 2014) Penggolongan impeller sendiri dapat dibedakan dari arah aliran dari sumbu putaran, apakah radial, aksial atau aliran campuran. Jenis hisapan juga dapat menjadi klasifikasi karena ada jenis hisapan tunggal dan juga jenis hisapan ganda. Impeller juga dapat digolongkan berdasarkan konstruksi mekaniknya. Namun, kita dapat mengenal berbagai jenis impeller sebagai berikut. Impeller tertutup dengan baling-baling yang di dalamnya tetutupi oleh mantel di kedua sisi. Jenis impeller ini banyak digunakan pada pompa air dengan tujuan mengurung air agar tidak berpindah dari sisi pengiriman ke sisi penghisapan. Impeller jenis ini memiliki kelemahan pada kesulitan yang akan didapat jika terdapat rintangan atau sumbatan. Impeller terbuka dan semi terbuka, yang kondisinya terbuka atau semi terbuka, maka kemungkinan adanya sumbatan pun jauh berkurang. Hal ini memungkinkan adanya pemeriksaan impeller dengan mudah. Namun, jenis impeller ini hanya dapat diatur secara manual untuk mendapatkan setelan terbaik. Untuk pompa yang digunakan untuk bahan-bahan yang lebih padat ataupun berserabut dari fluida cair, impeller pompa berpusar/vortex dapat menjadi pilihan yang baik. Namun sayangnya, pompa jenis ini 50% kurang efisien dari rancangan konvensionalnya.

Perhitungan Desain Blower Menurut Bakhtiari and Ahmad (2015), sebelum mendesain sebuah blower perlu dihitung tekanan hisap yang diperlukan. Dengan mengukur secara langsung pada benih yang akan digunakan yaitu: diameter geometri, massa benih, dan luas proyeksi permukaan benih akan didapatkan tekanan hisap yang dapat dihitung dengan persamaan

8

P0 

mp  g Fd  Ap Ap

(1)

dimana: Po : tekanan negatif yang diperlukan (Pa), Fd : drag force (N), Ap : luas proyeksi benih (m2), mp : masa satu benih (kg), dan g : percepatan gravitas (m/s2). Setelah nilai-nilai dari variable yang dibutuhkan didapat, tekanan hisap yang dibutuhkan dihitung dengan rumus 2 0.5  Cd   udara  Ap  t 2 P0   0.5  Cd   udara  t Ap (2) dimana: Cd : drag coefficient, udara : masa jenis udara (kg/m3), vt : kecepatan terminal benih (m/s). Kemudian tekanan hisap minimum yang dibutuhkan di setiap lubangnya dihitung dengan rumus Dg Pm  P0  ( ) 2 d0 (3) dimana: Pm : tekanan hisap minimum (Pa), Dg : diameter geometri rata rata (m), do : diameter lubang benih pada piringan penjatah (m).

METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian telah dilaksanakan pada bulan Maret 2016 sampai dengan bulan Juni 2016. Perancangan prototipe dilakukan di Engineering Design Studio, pabrikasi prototipe dilakukan di Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Biosistem (TMB), dan pengujian kinerja prototipe dilakukan di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo, Departemen TMB, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Alat dan Bahan Alat yang digunakan pada kegiatan penelitian ini meliputi peralatan pembuatan prototipe, dan peralatan pengujian kinerja prototipe. Peralatan pembuatan prototipe yang digunakan adalah peralatan perbengkelan. Pada tahap

9

pengujian prototipe, peralatan yang digunakan adalah: traktor tangan Yanmar tipe YZC-L, unit penjatah benih kedelai, timbangan, tachometer, manometer air, dan alat dokumentasi. Bahan yang diperlukan untuk pembuatan prototipe adalah plat baja, selang spiral 1 inch dan 2 inch, baja silinder pejal, cat, pulley and belt, dan komponen elemen mesin lainnya. Sedangkan bahan yang digunakan untuk pengujian prototipe adalah benih kedelai dan bahan bakar solar. Tahapan Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dengan tahapan penelitian seperti pada Gambar 3.

Mulai

Identifikasi masalah Data dan informasi

Data karakteristik fisik benih kedelai Perumusan dan penyempurnaan konsep desain Analisis desain Pembuatan model 3D dan gambar kerja Pembuatan prototipe Uji fungsional ya

tidak Berhasil

Modifikasi

Uji kinerja Selesai

Gambar 3 Tahapan penelitian Hasil identifikasi masalah: mesin penanam kedelai yang sudah ada masih memiliki kekurangan pada keseragaman penanaman sehingga dibutuhkan mesin penanam kedelai baru yang mampu menjatah benih secara seragam yaitu satu benih untuk satu lubang. Keseragaman tersebut mampu mengurangi jumlah benih yang dibutuhkan dalam penanaman sehingga biaya yang dibutuhkanpun akan berkurang. Pada tahapan penyempurnaan ide dan perumusan konsep desain dilakukan analisis dari permasalahan yang ada dan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah

10

dengan mempertimbangkan berbagai aspek yang terkait. Perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep desain fungsional maupun desain struktural dilengkapi dengan gambar sketsa serta prasyarat dan sistem yang mendukung efektifitas operasional alat di lapangan. Pemilihan konsep terbaik untuk dilanjutkan ke tahap analisis desain dan pembuatan gambar kerja. Pada tahapan analisis desain dilakukan analisis terhadap ide atau konsep yang dibuat. Analisis ini meliputi analisis desain fungsional dan analisis desain struktural. Dalam analisis desain fungsional dilakukan pemilihan terhadap konsep bentuk dan mekanisme komponen. Perhitungan yang diperlukan pada konsep komponen yang dipilih dilakukan dalam analisis desain struktural. Pembuatan gambar model 3D dimaksudkan untuk melihat apakah mekanisme penyelesaian masalah tersebut dapat diyakini berfungsi dengan baik atau tidak, dan mempermudah pemahanan dalam pembuatannya. Jika terjadi kesalahan, penyelesaian mudah dikoreksi dan meminimumkan biaya pembuatan prototipe. Jika model sudah yakin dapat dibuat dan berfungsi maka dilanjutkan dengan pembuatan prototipe. Pada tahap penelitian ini, tahap pembuatan model berupa pembuatan model 3 dimensi dari prototipe unit penghisap. Gambar kerja dibuat sebagai acuan dalam pembuatan prototipe. Gambar kerja dilengkapi dengan keterangan ukuran dan bahan rencana. Prototipe dibuat berdasarkan gambar kerja. Adakalanya dalam pembuatan prototipe beberapa komponen dibuat tidak persis sama dengan rencana semula diakibatkan kendala teknis berupa keterbatasan alat dan bahan. Uji fungsional dilakukan pada prototipe untuk mengetahui dan memastikan setiap bagian dapat berfungsi dengan baik. Uji kinerja dilakukan untuk mengetahui tekanan hisap dan kecepatan hisap dan memastikan keduanya memiliki nilai yang cukup untuk menghisap benih pada unit penjatah. Kriteria Desain Unit penghisap pada mesin penanam kedelai tipe vacuum ini dirancang dengan kriteria: 1. Blower digerakkan oleh motor penggerak traktor. 2. Transmisi daya menggunakan sistem sabuk dan puli. 3. Blower memiliki tekanan hisap dan kecepatan udara penghisap yang cukup untuk menghisap benih kedelai pada dua unit penjatah. 4. Blower dipasang pada traktor dan tidak mengganggu posisi bagian-bagian yang ada pada traktor. 5. Blower menggunakan impeller terbuka 6. Blower memiliki ukuran yang tidak terlalu besar namun tetap stabil. 7. Putaran blower tidak menghasilkan kebisingan yang tinggi. Analisis Desain Fungsional Fungsi utama dari unit penghisap ini adalah menghisap benih kedelai pada unit penjatah benih. Untuk mencapai fungsi tersebut dibutuhkan beberapa komponen pendukung. Uraian fungsi pendukung dan alternatif komponennya disajikan pada Tabel 4.

11

Tabel 4 Komponen unit penghisap dan fungsinya Fungsi Alternatif yang dipilih Menghisap benih kedelai pada unit Blower penjatah Menyangga blower Rangka dudukan blower Menyalurkan udara Selang PVC spiral Mengikat selang spiral Klem Membagi saluran menjadi dua arah Tabung pembagi Menyalurkan tenaga dari engine Sistem transmisi sabuk dan puli Fungsi blower merupakan fungsi utama unit penghisap ini yaitu untuk menghisap benih kedelai pada unit penjatah. Blower tersebut diletakkan pada rangka dudukan blower yang berfungsi sebagai penyangga. Dengan menggunakan putaran engine traktor sebagai sumber tenaga dan transmisi sabuk dan puli sebagai penyalur tenaga, hisapan yang dihasilkan akan disalurkan melalui selang spiral yang berfungsi untuk menghubungkan unit penghisap dengan unit penjatah. Selang spiral tersebut akan diperkuat dengan menggunakan klem agar tidak terjadi kebocoran udara. Hisapan tersebut akan dihubungkan pada dua unit penjatah dengan menggunakan tabung pembagi yang berfungsi untuk membagi jalur hisapan dari blower menuju dua unit penjatah. Konseptual Desain Secara umum, unit penghisap memiliki berbagai konsep. Pemilihan konsep pun tergantung pada fungsi yang akan digunakan. Seperti halnya vacuum cleaner yang berfungsi menghisap debu. Konsep desain impeller akan lebih baik dengan menggunakan impeller semi terbuka karena objek yang dihisap mengalir melalui blower sehingga impeller terbuka akan menghindari adanya penyumbatan. Begitupun unit penghisap pada roadsweeper yang mengalirkan objeknya melalui blower. Keduanya membutuhkan lubang input yang besar agar dapat mengalirkan objek yang dihisap. Berbeda dengan fungsi-fungsi unit penghisap tersebut, unit penghisap untuk mesin penanam kedelai tipe vacuum hanya berfungsi untuk menghisap benih. Sehingga desain impeller terbuka atau tertutup tidak terlalu berpengaruh. Selain itu, lubang hisap pada unit penjatah tidak berukuran besar sehingga benih kedelai tidak mengalir melalui blower. Konsep unit penghisap dari mesin penanam kedelai tipe vacuum ini adalah sebuah cakram besi yang memiliki 8 buah sudu dan ditutup dengan rumah keong dengan ukuran keseluruhan blower tidak terlalu besar agar dapat ditempatkan pada ruang antara rangka dan roda traktor. Blower akan diputar dengan menggunakan sistem transmisi sabuk dan puli dengan engine traktor sebagai penggerak. Penghisapan dilakukan melalui selang sebagai saluran udara yang menghubungkan antara blower dengan unit penjatah benih. Saluran tersebut dibagi menjadi dua saluran sehingga fungsi hisapan dapat terhubung pada dua unit penjatah. Konsep desain unit penghisap dapat dilihat pada Gambar 4.

12 Saluran hisap dengan selang spiral Pembagian saluran

Impeller

Transmisi daya dari engine

Dipasang pada 2 unit penjatah Penyangga pada traktor

Hembusan blower

Gambar 4 Konsep desain unit penghisap Unit penghisap ini akan menghisap benih kedelai pada unit penjatah benih. Hisapan akan terjadi pada ruang hisap yang tersedia. Benih akan terhisap melalui lubang benih pada piringan penjatah yang berputar. Benih yang terhisap akan jatuh saat lubang benih pada piringan penjatah melewati batas ruang hisap dan disalurkan ke lubang tanam. Perhitungan Kebutuhan Tekanan Hisap Selain kecepatan putar, tekanan hisap yang dibutuhkan pun perlu dihitung terlebih dahulu. Tekanan hisap yang dibutuhkan dihitung dengan persamaan (1-3) dan menggunakan data karakteristik benih kedelai. Jumlah lubang benih pada piringan penjatah benih adalah 5 lubang, dan jumlah unit penjatahnya adalah dua. Perhitungannya adalah sebagai berikut ini. m p  0.11 g A p  7.15  5.67  40.54 mm 2 P0 

m k  g ( 0.11  10 3 )  9.81   26.62 Pa Ak 40.54  10  6

ν t  20 m/s C d  0.035 ρudara  1.168 kg/m3 T  31C P0 

0.5  C d  ρudara  A p  νt Ap

2

 0.5  C d  ρudara  νt  8.176 Pa

D g  7.15 mm,D0  3 mm Pm  P0  (

Dg d 01

P  461.8Pa

) 2  46.18 Pa/lubang

2

13

Dengan demikian, tekanan hisap minimum yang perlu dicapai oleh blower untuk dua unit pejatah benih adalah 461.8 Pa. Jika tidak mencapai tekanan tersebut, dilakukan modifikasi pada prototipe. Analisis Desain Struktural Analisis desain struktural dilakukan pada beberapa komponen yang statis dan perlu kekuatan yang cukup seperti rangka yang harus mampu menyangga beberapa komponen. Rangka Dudukan Blower Rangka dudukan blower dibuat menggunakan plat besi setebal 4 mm dengan bentuk seperti pada Gambar 5. Rangka dudukan blower ini dicocokkan dengan penyangga yang ada pada traktor tangan dan diberi penguat dibagian bawah untuk menahan tekanan yang akan timbul dari tarikan sistem transmisi sabuk dan puli.

Gambar 5 Desain rangka dudukan blower Rumah Bearing Poros Blower Rumah bearing poros blower merupakan dudukan bearing untuk menyangga poros blower. Bagian ini dilengkapi dengan plat besi untuk menghubungkan penyangga blower pada rangka dudukan blower. Desain dari rumah bearing poros blower dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6 Desain rumah bearing poros blower Impeller

14

Impeller terdiri dari sebuah cakram dan sudu. Cakram impeller yang berfungsi untuk menyangga sudu-sudu impeller dibuat menggunakan plat besi setebal 4 mm. Sedangkan sudu-sudunya dibuat menggunakan plat besi setebal 2 mm. Diameter dalam impeller memiliki diameter yang sam dengan diameter mulut hisap pada rumah blower yaitu 60 mm. Sedangkan diameter luar impeller dihitung dengan rumus Dd  2

v



 2(

v  60 ) 2  n

(4)

Ket : v = kecepatan terminal benih kedelai (m/s), ω = kecepatan sudut blower (rps), n = kecepatan putar blower (rpm). Nilai kecepatan putar blower disimulasikan dari 3000 rpm hingga 7000 rpm. Simulasi ini menghasilkan data diameter luar impeller yang dibutuhkan seperti pada Tabel 5. Maka diameter luar impeller yang dibuat adalah 150 mm. Tabel 5 Data diameter luar impeller yang dibutuhkan Kecepatan putar blower Diameter luar impeller (rpm) (mm) 3000 127.38 4000 95.54 5000 76.43 6000 63.69 7000 54.59 Perkiraan ukuran ini sangat penting karena tempat yang tersedia cukup sempit namun lebih efektif dan efisien dalam pembuatan prototipe. Impeller ini akan dibuat dengan sudu setinggi 40 mm. Jumlah sudu yang dibuat pada impeller adalah 8 sudu. Jumlah sudu mempengaruhi pada kinerja suatu blower yaitu meningkatkan tekanan dan head serta mengurangi getaran. Namun jika jumlah sudu terlalu banyak juga tidak akan baik. Untuk mempermudah proses pabrikasi dan balancing, sudu yang dipasang berjumlah bilangan genap. Maka dari itu, digunakan 8 sudu pada impeller yang didesain. Sebuah impeller blower menggunakan sudu radial melengkung membentuk chord busur 60 derajat, yang mengalirkan udara memasuki bagian sirkulasi menuju bagian lubang pembuangan. Desain spiral memberikan efisiensi yang lebih besar dan kebisingan yang lebih rendah. Penempatan sudu ditentukan dengan membuat lima lingkaran yang berbeda ukuran dengan interval diameter yang ditentukan dengan persamaan Id 

Dl  Dd 5

Ket : Id = Interval diameter (mm) Dl = Diamer luar impeller (mm) Dd = Diameter dalam impeller (mm)

(5)

15

Pembentukan sudut dilanjutkan dengan membuat garis-garis lurus yang berpusat pada titik pusat lingkaran dengan jarak 10 derajat setiap garis. Perpotongan garis-garis dengan lingkaran-lingkaran tersebut akan membuat chord sudut 60 derajat. Ilustrasi pembuatan sudut impeller yang membentuk chord 60 derajat dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7 Ilustrasi pembuatan sudut impeller (Pauly 2003) Setelah sudu impeller terpasang, dilakukan balancing untuk menyeimbangkan impeller saat berputar. Balancing dilakukan dengan menggunakan timbangan. Dari 8 sudu yang terpasang, berat setiap ujung dari sudu-sudu tersebut akan disamakan. Selain itu, bagian cakram dibubut sehingga tidak terjadi lengkungan akibat pengelasan sudu yang dilakukan. Rumah Blower Rumah blower dibuat dengan diameter yang melebar searah putaran blower sehingga saluran pembuangan angin akan lebih lancar dan tekanan angin tidak menumpuk. Hal tersebut juga berfungsi agar blower tidak cepat panas. Diameter yang dibuat adalah 154 mm dan melebar 3 mm searah putaran. Ilustrasi pelebaran diameter rumah blower dapat dilihat pada Gambar 8.

Gambar 8 Ilustrasi pelebaran diameter rumah blower (Pauly 2003)

16

Saluran Hisap Saluran hisap yang digunakan adalah selang spiral. Selang spiral berukuran 2 inci dan dibagi menjadi dua arah dengan menggunakan tabung pembagi dan disambung menggunakan selang spiral berukuran satu inchi. Desain dari tabung pembagi dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9 Desain tabung pembagi Analisis Kinematika Analisis kinematika dilakukan pada komponen yang perlu bergerak yaitu blower. Blower akan digerakkan dengan transmisi sabuk dan puli. Ilustrasi dari sistem transmisi sabuk dan puli dapat dilihat pada Gambar 10.

Engine flywheel

engine

Puli transmisi roda Puli penggerak blower

Sabuk transmisi

Gambar 10 Ilustrasi sistem transmisi sabuk dan puli Puli pada engine digunakan sebagai puli penggerak. Kecepatan putar engine diatur pada kecepatan 1800 rpm sedangkan kecepatan putar blower yang dibutuhkan terletak pada range 3000-7000 rpm, sehingga perbandingan puli engine dengan puli blower berkisar antara 1 : 3 dan 1 : 4. Hal tersebut dihitung dengan persamaan De 

dimana : nb : kecepatan putar blower (rpm), ne : kecepatan putar engine (rpm), Db : diameter puli blower (mm), De : diameter puli engine (mm).

nb  Db ne

(6)

17

Metode Pengujian Pengujian prototipe dilakukan untuk mengetahui hubungan kecepatan putar blower dengan tekanan hisap dan kecepatan hisap yang dihasilkan. Kecepatan putar blower diukur dengan menggunakan tachometer sedangkan hisapan yang dihasilkan diukur dengan manometer air dan tabung pitot. Tekanan hisap diukur dengan menggunakan manometer air. Massa jenis air yang diisikan pada manometer air dihitung terlebih dahulu dengan menggunakan timbangan dan gelas ukur. Massa jenis didapat dari perbandingan massa dan volume air tersebut. Kedua ujung manometer air diletakkan pada titik pengujian yaitu pada ujung selang 1 inchi dan selang 2 inchi. Selisih ketinggian air pada kedua batang amnometer air dicatat dan dihitung. Tekanan didapatkan dengan mengkalikan massa jenis air, gravitasi, dan selisih ketinggian yang terbaca pada manometerair. Untuk mendapatkan nilai kecepatan putar blower, tachometer diarahkan pada puli blower yang diberi reflektor dan data yang didapat dicatat. Sedangkan untuk kecepatan hisap diukur dengan menggunakan metode tabung pitot. Metode ini membutuhkan manometer air. Dua ujung manometer air akan diletakkan pada titik pengukuran dengan posisi yang berbeda yaitu tegak lurus dengan arah hisapan dan sejajar arah hisapan. Pengukuran dilakukan pada selang 1 inchi dan selang 2 inchi. Tabung pengukuran manometer air dibuat menggunakan dua pipa akrilik yang berukuran diameter dalam 8 mm dengan panjang satu meter dan dipasang sejajar pada papan. Kedua tabung akrilik tersebut disambungkan dengan menggunakan selang dan diisi dengan air. Manometer air yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 11. Tekanan hisap diukur dengan menggunakan manometer air yang disambungkan pada dua buah pipa besi berdiameter 12 mm. Satu pipa besi akan ditempatkan sejajar dengan arah hisapan dan pipa besi lainnya ditempatkan tegak lurus dengan arah hisapan. Tekanan hisap diukur pada dua titik yaitu selang 2 inchi dan selang 1 inchi.

Gambar 11 Manometer air Pengujian kemampuan blower dalam menghisap benih pada penjatah benih kedelai dilakukan dengan menggunakan unit penanam kedelai dengan spesifikasi : jumlah lubang benih pada piringan penjatah adalah 5 lubang. Ada dua piringan

18

penjatah benih yang diuji yaitu yang memiliki diameter lubang benih 3 mm dan 4 mm. Benih kedelai yang digunakan adalah varietas Anjasmoro dan Tanggamus.

HASIL DAN PEMBAHASAN Konstruksi Prototipe unit Penghisap Pada Mesin Penanam Kedelai Tipe Vacuum Konstruksi prototipe unit penghisap pada mesin penanam kedelai tipe vacuum telah berhasil dibuat. Prototipe ini terdiri dari bagian blower, rangka dudukan blower, rumah bearing poros blower, saluran udara dan tabung pembagi. Seluruhnya terpasang pada traktor roda dua seperti pada Gambar 12. 1

2

(a)

Keterangan :

1. Blower unit penghisap, 2. Sistem transmisi sabuk dan puli, 3. Tabung pembagi, 4. selang spiral, 5. unit penjatah.

3

4

5

(b) Gambar 12 (a) Bagian depan, (b) bagian belakang konstruksi prototipe unit penghisap pada mesin penanam kedelai tipe vacuum Blower adalah bagian paling utama pada unit penghisap ini. Blower tersebut tersusun dari impeller dan rumah blower. Pada awalnya, rumah blower

19

memiliki dua lubang hisap yang masing-masingnya berdiameter 12 mm seperti pada Gambar 13.

Lubang hisap

Gambar 13 Prototipe pertama dari rumah blower Namun dengan lubang hisap tersebut, hisapan yang dihasilkan tidak mampu menghisap benih kedelai pada unit penjatah. Beberapa hal yang bisa dilakukan untuk meningkatkan kemampuan hisapnya adalah memperbesar kecepatan putar blower atau memperbesar lubang hisap. Dari kedua pilihan tersebut, dilakukan pembesaran lubang hisap karena memperbesar kecepatan putar blower sama dengan memperbesar kecepatan putar engine traktor yang kurang relevan dengan kecepatan optimum engine. Hasil modifikasi prototipe tersebut dapat dilihat pada Gambar 14.

Lubang hisapan

Gambar 14 Modifikasi prototipe rumah blower Pada bagian impeller, masalah yang terjadi adalah suara bising yang dihasilkan putaran impeller. Hal tersebut disebabkan oleh tidak seimbangnya impeller saat berputar sehingga dilakukan metode balancing ulang. Balancing sangat berpengaruh pada kinerja impeller. Akibat dari balancing yang kurang baik adalah kebisingan atau bahkan membuat impeller terlempar. Dengan balancing

20

ulang, kebisingan yang dihasilkan oleh putaran impeller dapat dikurangi. Prototipe dari impeller dapat dilihat pada Gambar 15. Sudu impeller

Cakram impeller

Gambar 15 Prototipe impeller Blower yang sudah ada dipasangkan pada rumah bearing poros blower dengan baut. Rumah bearing poros blower dipasangkan pada rangka dudukan yang menyangga seluruh bagian blower. Rangka dudukan blower menyangga seluruh bagian blower dan memasangkannya dengan traktor roda dua. Rangka dudukan dan traktor tangan dihubungkan dengan menggunakan baut dan mur. Prototipe rumah bearing poros blower yang terhubung pada rangka dudukan blower dapat dilihat pada Gambar 16. Lubang poros

Lubang penghubung pada blower

Lubang penghubung pada rangka dudukan

Gambar 16 Prototipe rumah bearing poros blower yang terhubung pada rangka dudukan blower Prototipe tersebut sudah mampu menyangga keseluruhan bagian blower saat mesin digunakan. Namun, prototipe rangka ini masih mengalami getaran yang cukup kencang sehingga perlu dilakukan modifikasi untuk mengurangi getaran tersebut. Modifikasi yang dilakukan adalah menambahkan penguat dasar dan bagian penghubung pada rangka yang berfungsi sebagai penguat genggaman sehingga hasil modifikasi rangka dudukan blower memiliki dua lubang

21

penghubung yang menguatkan genggamannya pada traktor. Prototipe hasil modifikasi dapat dilihat pada Gambar 17. Lubang penghubung pada traktor

Lubang penghubung pada rumah bearing

Gambar 17 Modifikasi rangka dudukan blower Setelah semua bagian blower terhubung pada traktor, blower dihubungkan pada unit penjatah menggunakan selang spiral. Selang spiral ini cukup keras sehingga mampu menahan tekanan yang dihasilkan oleh hisapan blower, namun selang spiral ini cukup keras dan sulit dibengkokkan sehingga mempersulit pemasangan. Pada lubang hisap blower dipasangkan selang spiral berdiameter 2 inchi. Dengan tabung pembagi, saluran tersebut dibagi menjadi dua saluran berdiameter 1 inchi dan dihubungkan pada unit penjatah. Disetiap sambungan, dipasangkan klem kawat untuk memperkuat genggaman setiap saluran. Sambungan-sambungan tersebut dapat dilihat pada Gambar 18.

Gambar 18 Modifikasi rangka dudukan blower Tabung pembagi yang membagi saluran hisap merupakan sebuah tabung tanpa tutup yang memiliki dua lubang sejajar dekat dengan alas tabung. Lubang sejajar tersebut merupakan lubang output dan atap terbuka dari tabung merupakan lubang input. Prototipe tabung pembagi dapat dilihat pada Gambar 19.

22 Terhubung pada selang utama

Terhubung pada selang cabang

Gambar 19 Prototipe tabung pembagi Kinerja Prototipe unit Penghisap Pada Mesin Penanam Kedelai Tipe Vacuum Kinerja prototipe unit penghisap ini tentunya diuji dari segi hisapan yaitu kecepatan hisap dan tekanan hisap. Kecepatan terminal untuk benih kedelai secara umum atau ukurannya berbeda-beda adalah 7.13-9.24 m/s, seperti yang tertera pada Tabel 3, sehingga diambil nilai sebesar 20 m/s sebagai acuan kecepatan minimal yang harus diraih agar dapat menghisap kedelai dengan baik. Namun semakin tinggi nilai kecepatan hisap yang dihasilkan akan lebih baik. Kecepatan hisap ini tentunya bergantung pada kecepatan putar blower yang digerakkan langsung oleh putaran engine. Selain itu, diameter dari blower pun mempengaruhi kecepatan yang dibutuhkan. Seperti yang terlihat pada persamaan 6, semakin besar diameter blower maka semakin kecil kecepatan putar yang dibutuhkan. Dengan mengatur kecepatan putar engine, kecepatan blower akan diatur pada interval 3000-7000 rpm. Hasil pengukuran tekanan hisap pada selang utama dapat dilihat pada Gambar 20. Sedangkan tekanan hisap pada selang cabang dapat dilihat pada Gambar 21. 1600 Tekanan hisap (Pa)

1400

y = 0,2943x - 717,42 R² = 0,9792

1200 1000 800 600 400 200 0 2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Kecepatan putar blower (rpm)

Gambar 20 Kurva perbandingan kecepatan putar blower dan tekanan hisap pada selang utama

23

1000 900

y = 0,1896x - 443,06 R² = 0,989

Tekanan hisap (Pa)

800 700 600 500 400 300 200 100 0 2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000


Gambar 21 Kurva perbandingan kecepatan putar blower dan tekanan hisap pada selang cabang Dari Gambar 20 dan Gambar 21 dapat disimpulkan bahwa seiring meningkatnya kecepatan putar blower tekanan hisap pun semakin tinggi. Tekanan hisap yang dihasilkan sudah memenuhi perkiraan tekanan hisap yang telah dihitung yaitu lebih dari 461.5 Pa pada kecepatan putar blower 5000. Selain itu, kedua grafik menunjukkan bahwa semakin kecil ukuran selang tekanan hisap pun menurun. Maka dua faktor yang memperngaruhi tekanan hisap adalah kecepatan putar blower dan diameter lubang hisap. Dari tekanan yang sudah diketahui, kecepatan hisap dapat diketahui dengan rumus 2(P) V  udara (7) Keterangan : V = kecepatan hisap, P = selisih tekanan statik dan tekanan dinamik,  udara = massa jenis udara. Sedangkan untuk massa jenis udara dihitung dengan rumus P udara  atm R  Tatm (8) Keterangan : Patm = tekanan udara atmosphere, R = konstanta (287.05), T = suhu atmosphere. Suhu udara didapat dari anemometer saat pengukuran yaitu 31°C. Hasil yang didapat untuk kecepatan hisap pada selang utama dapat dilihat pada Gambar22. Sedangkan kecepatan hisap yang dihasilkan pada selang cabang dapat dilihat pada Gambar 23.

24

60 y = 0,0072x - 1,1823 R² = 0,9943

Kecepatan hisap (m/s)

50 40 30 20 10 0 2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000


Gambar 22 Grafik perbandingan kecepatan putar blower dan kecepatan hisap yang dihasilkan pada selang utama 45 y = 0,0057x + 0,2299 R² = 0,9958

Kecepatan hisap (m/s)

40 35 30 25 20 15 10 5 0 2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000


Gambar 23 Grafik perbandingan kecepatan putar blower dan kecepatan hisap yang dihasilkan pada selang cabang Seperti tekanan hisap, kecepatan hisap pun bertambah seiring meningkatnya kecepatan putar. Terlihat bahwa kecepatan hisap yang dihasilkan sudah memenuhi nilai acuan minimum yang dibutuhkan yaitu 20 m/s dan telah teruji mampu menghisap benih kedelai pada unit penjatah. Namun tidak semua benih pada unit penjatah terhisap sempurna. Pengujian ini diselesaikan dengan mengamati benih pada unit penjatah. Hasil pengamatan untuk benih anjasmoro dapat dilihat pada Gambar 24.

Persentase (%)

Persentase (%)

25

(b)

Persentase (%)

Persentase (%)

(a)

(b)

(d)

Gambar 24 Persentase penjatahan satu benih kedelai varietas Anjasmoro dengan variasi diameter lubang hisap benih dan tingkat kecepatan maju traktor Dan hasil pengamatan untuk benih varietas tanggamus dapat dilihat pada Gambar 25.

Persentase (%)

Tanggamus 100 80

Low-1

60 40

Low-2

20 0 3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000


Gambar 25 Persentase penjatahan satu benih kedelai varietas Tanggamus dengan variasi diameter lubang hisap benih dan tingkat kecepatan maju traktor

26

Hasil pengamatan menunjukkan bahwa karakteristik benih kedelai mempengaruhi kinerja. Seperti yang terlihat bahwa pada benih kedelai Tanggamus diperlukan tekanan dan kecepatan hisap yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan oleh karakterisik benih kedelai Tanggamus yang lebih kecil sehingga mudah terjatuh dari piringan penjatah yang disebabkan putaran dan getaran. Karakteristik dari benih kedelai Tanggamus dan Anjasmoro dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6 Data karakteristik fisik benih kedelai varietas Tanggamus dan Anjasmoro Panjang Lebar Tebal Sudut Densitas Varietas (mm) (mm) (mm) Curah (°) (g/cm3) Anjasmoro 7.99 6.25 4.95 11.17 417.6 Tanggamus 7.15 5.67 4.37 20.74 617.8 Selain itu, grafik hasil menunnjukkan bahwa semakin tinggi kecepatan putar blower maka persentase penjatahan benih pada unit penjatah semakin tinggi. Namun semakin tingginya kecepatan putar blower, kebisingan yang dihasilkan semakin tinggi. Hal ini disebabkan oleh ketidakseimbangan impeller blower yang menyebabkan getaran, dan getaran yang tinggi menyebabkan kebisingan. Untuk itu, diperlukan kecepatan putar blower yang paling optimum untuk mendapat kinerja terbaik dengan getaran yang tidak menyebabkan kebisingan tinggi. Persentase penjatahan sempurna untuk varietas Anjasmoro didapat pada kecepatan putar blower 5000 rpm, yakni 600 Pa tekanan hisap dan 30 m/s kecepatan hisap, menggunakan piringan penjatah dengan diameter lubang benih 4 mm, sedangkan untuk varietas Tanggamus diperlukan kecepatan putar blower 7000 rpm, yakni 900 Pa tekanan hisap dan 40 m/s kecepatan hisap, untuk mendapatkan hasil sempurna. Maka dari itu tekanan hisap 900 Pa dan kecepatan hisap 40 m/s dapat digunakan untuk kedua varietas.

SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Unit penghisap untuk mesin penanam kedelai tipe vacuum telah dibuat dan diuji coba. Unit penghisap terdiri dari sebuah blower yang diputar oleh putaran engine traktor dan selang penghisap ke unit penjatah benih. Hasil pengujian menunjukkan bahwa unit penghisap mampu menghisap benih kedelai pada unit penjatah dengan baik. Sistem vakum bekerja secara optimum pada tekanan hisap 600 Pa dengan kecepatan hisap 30 m/s untuk benih Anjasmoro, dan pada tekanan hisap 900 Pa dengan kecepatan hisap 40 m/s untuk benih Tanggamus.

27

Saran 1.

2. 3.

Kemampuan hisap dari prototipe unit penghisap ini masih dapat ditingkatkan dengan perbesaran diameter blower sehingga kecepatan putar blower yang dibutuhkan dapat dikurangi. Unit penghisap ini masih memiliki kebisingan, hal ini bisa dikurangi dengan metode balancing yang lebih baik. Prototipe ini membutuhkan mekanisme saluran yang lebih elastis sehingga pemasangan prototipe tidak sulit.

DAFTAR PUSTAKA Adie MM dan Krisnawati A. 2007. Biologi Tanaman Kedelai, hal. 45-73 Dalam Sumarno, Suyamto, A. Widjono, Hemanto, dan H. Kasim (Eds). Kedelai, Teknik Produksi dan Pengembangan. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Bogor Adijaya I N, Suratmini P dan Mahaputra K. 2004. Aplikasi Pemberian Legin (Rhizobium) pada Beberapa Varietas Kedelai di Lahan Kering. Bali (ID) : Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Bali. Adisarwanto T. 2005. Kedelai : Budidaya dengan Pemupukan yang Efektif dan Pengoptimalan Peran Bintil Akar. Jakarta (ID) : Penebar Swadaya. Anastasia F. 2014. Perancangan Mesin Pemisah Beras Organik Sebagai Upaya Meningkatkan Produksi Petani di Desa Sawangan Kabupaten Magelang. [skripsi]. Yogyakarta (ID) : Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Arsyad DM, Syam M. 1998. Kedelai Sumber Perumbuhan Produksi dan Teknik Budidaya. Jakarta (ID): Puslitbang. Bakhtiari M R, Ahmad D. 2015. Determining physical and aerodynamic properties of garlic to design and develop of a pneumatic garlic clove metering system. Journal AgricEngInt 17 (1): 59-67. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. 2013. Kedelai Varietas Anjasmoro. http://eproduk.litbang.deptan.go.id/product.php?id_product= 259 [23 Oktober 2016] Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. 2013. Kedelai Varietas Tanggamus. http://eproduk.litbang.deptan.go.id/product.php?id.product=26 4 [23 Oktober 2016] Balai Penelitian dan Pengembangan Pertanian. 2013. Pedoman Umum Pengelolaan Benih Sumber Kedelai. Jakarta(ID): Puslitbang. Hanum C dan Wiyoso T. 2008. Upaya Terpadu Peningkatan Produksi Kedelai melalui Pengelolaan Potensi Sumberdaya Alam pada Lahan Kering. Jakarta (ID): Laporan Penelitian. PDII-LIPI. Harjadi S. 1986. Pengantar Agronomi. Jakarta(ID): Gramedia. Hermawan W, Mandang T dan Setiawan RPA. 2009. Aplikasi Mesin Pengolah Tanah, Penanam dan Pemupuk Terintegrasi untuk Peningkatan Efisiensi dan Produktivitas Jagung. Laporan Akhir Penelitian Strategis Aplikatif – IPB, Bogor.

28

Hermawan W. 2011. Perbaikan desain mesin penanam dan pemupuk jagung bertenaga traktor tangan. Jurnal Keteknikan Pertanian (JTEP). ISSN: 02163365. Jumin H B. 2008. Dasar-dasar Agronomi. Jakarta (ID): Raja Grafindo Persada. Manuwa S I. 2011.Properties of Soybean for Best Postharvest Options. ISBN : 978-953-307-534-1. Manwan I, Ananto EE .1994. Strategi penelitian dan pengembangan mekanisasi pertanian tanaman pangan Dalam: Ananto et al (eds). Prospek Mekanisasi Pertanian Tanaman Pangan. Puslitbangtan,Badan Litbang Pertanian. p. 1-9. Oktaviana L. 2010. Uji Daya Hasil Galur-Galur Harapan Kedelai (Glycine max (L.) Merr.) Berdaya Hasil Tinggi. [Skripsi]. Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. 60 hal. Pauly L. 2003. Blower Impeller and Method of Lofting Their Blade Shapes. United States Patent. US6632071B2. Prasetyo D. 2010. Uji Daya Hasil Lanjutan Kedelai (Glycine max (L.) Merr.) Toleran Naungan di Bawah Tegakan Karet Rakyat di Provinsi Jambi. [Skripsi]. Departemen Agronomi dan Hortikultura, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. 56 hal. Purwono, Purnamawati H. 2007. Budidaya 8 Jenis Tanaman Pangan Unggul. Jakarta(ID): Penebar Swadaya. Rizqya Elgy M. 2014. Desain Mesin Penanam Kedelai dengan Pengolahan Tanah Alur. [skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor. Suastawa IN,Hermawan W, Desrial, Sitompul RG, Pramuhadi G. 2006. Pedoman Praktikum Alat dan Mesin Budidaya Pertanian. Bogor (ID): Departemen TEP IPB. Sularso,Kiyokatsu S. 1997. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta (ID): PT Pertja. Tjandramukti. 2000. Kedelai: Teknologi Optimalisasi Kedelai Didukung Tanaman Ideal Negara Tropika Agar Mampu Berproduksi Optimal Seperti Negara Subtropis. Inf. Pert. BMF (27):1-2. Umar S, Indrayati L .2013. Efisiensi energy dan produksi pada usahatani padi di lahan Sulfat Masam Potensial.AGRITECH 33(2): 244-249. Urip Gumulya. 2013. Berbagai Jenis Impeller dalam Pompa Sentrifugal. Semarang (ID) : PT Urip Gumulya.

29

LAMPIRAN Lampiran 1 Karakteristik fisik benih kedelai varietas Tanggamus Ulangan 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 31 32 33 34 35 36 37 38 39

Panjang (mm) 6.96 6.82 7.54 6.98 6.60 7.70 6.80 7.68 7.10 6.93 7.26 7.00 6.52 7.10 7.15 7.18 7.09 7.92 7.50 6.78 7.47 7.33 7.14 6.55 6.67 6.39 7.29 6.79 8.33 7.54 6.79 8.10 6.19 5.90 6.98 7.55 7.97 7.17 6.23

Lebar (mm) 5.65 5.85 5.91 5.57 5.48 6.15 5.43 5.83 5.82 5.33 5.71 5.76 5.10 5.94 5.57 5.85 6.15 6.46 6.12 6.57 6.03 5.75 5.44 5.27 5.37 5.40 5.74 5.47 6.04 6.04 5.28 6.05 5.03 4.60 4.49 5.78 6.03 5.61 5.18

Tebal (mm) 4.51 4.31 4.70 3.68 4.18 4.72 4.37 4.49 4.07 4.32 4.26 4.30 3.70 4.58 5.48 4.53 4.47 4.73 4.56 4.33 4.80 4.61 4.14 4.08 4.17 4.06 4.59 4.49 3.41 4.49 4.20 4.57 4.06 3.50 3.87 4.70 4.67 4.19 3.68

40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80

7.58 7.38 7.26 6.44 6.69 7.25 7.43 6.34 7.09 7.62 7.35 7.54 7.75 7.11 6.47 7.55 7.37 6.63 6.51 6.52 6.22 8.22 7.92 7.64 6.90 7.32 6.67 6.31 7.48 6.37 7.64 7.60 7.50 6.91 7.15 7.12 7.85 7.57 6.98 7.25 7.28

5.27 5.80 5.55 4.94 5.38 5.78 5.75 5.01 5.89 6.13 6.01 5.44 5.81 5.79 5.40 6.03 5.96 5.17 5.56 5.33 5.48 5.55 5.56 6.07 5.78 5.88 5.65 5.12 5.67 5.00 5.87 5.90 5.94 5.60 5.85 5.76 6.25 5.93 5.95 5.76 5.90

4.21 4.56 4.27 3.60 4.34 4.52 4.83 3.73 4.60 4.60 4.65 4.40 4.71 4.65 4.42 4.66 4.83 4.23 4.37 4.28 4.24 4.30 4.15 4.87 4.24 4.30 4.45 3.69 4.51 3.61 4.49 4.17 4.90 4.55 4.51 4.26 4.69 4.34 4.66 4.21 4.76

30

81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97

Ulangan 1 2 3 4 5 Rata-rata

6.15 4.92 7.29 7.00 8.66 7.15 6.63 6.48 7.15 7.75 7.42 7.07 7.90 7.09 7.24 7.39 7.42

Tinggi (mm) 22 23 23 24 23 23

4.88 4.55 5.67 5.57 5.95 5.93 5.21 5.35 5.64 6.04 6.30 5.81 6.28 5.63 5.48 5.73 6.03

3.81 3.52 4.51 4.46 4.54 4.57 4.03 4.08 4.32 4.78 4.69 4.40 4.71 4.49 4.42 4.67 4.57

98 99 100 Max Min Ratarata Stdev

Perhitungan sudut curah Diameter-1 Diameter- Diameter(mm) 2 (mm) 3 (mm) 115 120 118 118 120 120 130 128 125 120 123 120 120 128 118 120.6 123.8 120.2

7.77 7.63 7.68 8.66 4.92

6.12 5.88 5.93 6.57 4.49

3.92 4.57 4.51 5.48 3.41

7.15

5.67

4.37

0.57

0.39

0.36

Rata-rata diameter 117.67 119.33 127.67 121.00 122.00 121.53

Alas (d/2) 58.83 59.67 63.83 60.50 61.00 60.77

Perhitungan bulk density Dimensi ring sampel : Diameter = 50 mm Tinggi = 51.07 mm Volume = 100.22 cm3 Volume Bulk Bobot ring Bobot benih + Bobot Ulangan ring sampel density sampel (g) ring sampel (g) benih (g) (cm3) (g/cm3) 100.22 1 102 170 68 0.68 100.22 2 102 167 65 0.65 100.22 3 102 168 66 0.66 100.22 4 102 167 65 0.65 100.22 5 102 169 67 0.67 100.22 Rata-rata 102 168.2 66.2 0.66 3 Perhitungan jumlah benih per 100 cm Ulangan 1 2 3 4 5 Rata-rata Jumlah benih 613 618 622 611 625 617.8

Sudut curah (º) 20.50 21.08 19.81 21.64 20.66 20.74

31

Lampiran 2 Karakteristik fisik benih kedelai varietas Anjasmoro Ulangan 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 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

Panjang (mm) 7.67 9.06 7.20 7.25 7.27 8.09 8.69 7.91 9.17 9.96 7.28 8.22 6.35 9.07 8.12 7.02 8.79 8.69 7.82 8.25 7.19 8.12 7.33 7.47 8.08 8.89 7.83 7.90 7.91 7.06 8.87 9.01 8.04 9.24 7.13 7.44 7.91 8.85 5.39 6.50 7.91

Lebar (mm) 6.44 6.37 6.08 5.49 5.68 6.10 6.44 6.07 6.86 6.56 6.04 6.29 5.08 6.08 6.68 6.03 6.42 7.07 6.27 6.35 6.08 6.32 5.97 5.75 6.22 6.41 6.74 6.43 5.95 6.00 6.91 6.62 6.13 6.47 5.91 5.82 6.07 6.65 6.36 5.78 6.40

Tebal (mm) 5.22 5.24 4.35 4.69 4.81 4.80 5.39 4.54 5.49 5.05 4.81 4.91 4.37 4.88 5.16 4.53 5.32 5.59 5.11 4.97 4.87 4.84 5.00 4.75 4.82 5.20 5.39 5.06 4.82 4.54 5.60 4.74 5.02 5.41 5.15 4.76 5.02 5.12 4.20 4.05 5.14

42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84

8.35 7.65 7.90 8.19 7.03 8.72 6.99 7.99 9.64 7.81 7.88 7.48 8.54 9.65 8.34 7.89 8.54 8.31 9.61 7.24 7.85 7.67 8.15 8.86 8.21 8.66 6.23 7.62 7.45 8.82 9.03 6.95 8.76 8.97 7.00 8.99 7.23 7.53 6.62 8.21 8.50 6.63 7.12

6.52 5.77 5.53 6.15 5.84 5.99 6.00 6.18 7.01 6.07 6.24 5.87 6.37 6.85 6.26 6.40 6.39 6.74 6.90 5.96 6.63 5.54 6.12 7.11 6.58 6.75 6.19 6.11 6.49 6.35 6.48 6.13 6.68 6.62 5.81 6.90 5.65 6.83 5.35 6.17 5.71 6.16 5.63

4.86 4.46 5.07 4.85 4.53 5.21 4.59 4.85 5.36 5.06 5.01 4.11 5.09 5.26 5.17 4.82 5.03 4.68 5.25 4.87 5.39 3.94 5.01 6.04 5.37 5.25 5.05 4.54 4.95 5.38 5.22 4.75 5.17 5.03 4.39 4.55 4.33 5.60 4.49 5.17 4.59 4.81 4.16

32 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 Ulangan 1 2 3 4 5 Rata-rata

8.50 8.55 7.54 8.79 7.77 9.74 7.16 9.25 6.71 6.50 6.79 8.51

Tinggi (mm) 16 14 14 13 15 14.4

6.47 5.38 97 6.82 5.24 98 6.49 5.08 99 6.78 5.48 100 5.95 4.31 Max 7.28 5.33 Min 5.97 4.95 Rata6.64 5.49 rata 5.06 4.69 Stdev 4.93 4.02 5.70 4.67 7.01 5.43 Perhitungan sudut curah Diameter-1 Diameter- Diameter- Rata-rata (mm) 2 (mm) 3 (mm) diameter 135 135 130 133.33 143 150 142 145.00 155 170 150 158.33 155 145 145 148.33 150 145 150 148.33 147.6 149 143.4 146.67

Dimensi ring sampel :

Ulangan 1 2 3 4 5 Rata-rata

5.85 6.71 7.13 6.21 7.28 4.93

5.05 5.11 5.52 4.94 6.04 3.94

7.99

6.25

4.95

0.88

0.47

0.40

Alas (d/2) 66.67 72.50 79.17 74.17 74.17 73.33

Sudut curah (º) 13.50 10.93 10.03 9.94 11.43 11.17

Perhitungan bulk density Diameter = 50 mm Tinggi = 51.07 mm Volume = 100.22 cm3

Bobot ring Bobot benih + sampel (g) ring sampel (g) 102 102 102 102 102 102

7.43 9.10 8.49 7.93 9.96 5.39

174 172 172 172 172 172.4

Bobot benih (g) 72 70 70 70 70 70.4

Volume ring sampel (cm3) 100.22 100.22 100.22 100.22 100.22 100.22

Perhitungan jumlah benih per 100 cm3 Ulangan 1 2 3 4 5 Rata-rata Jumlah benih 425 416 418 413 416 417.6

Bulk density (g/cm3) 0.72 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70

33

Lampiran 3 Data pengujian penjatahan benih kedelai di laboratorium

Varietas Benih

Diameter lubang hisap

Tingkat kecepat an roda

kecepatan blower (rpm) 3000 3500 4000 4500

L1

5000 5500 6000 6500 7000

3 mm

3000 3500 4000 Tanggamus

4500 L2

5000 5500 6000 6500 7000 3000 3500 4000

4 mm

L1

4500 5000 5500 6000

Metering device kiri (%)

Metering device kanan (%)

0

1

> 1

0

1

>1

92

8

0

92

8

0

72

28

0

72

28

0

34

66

0

34

66

0

30

70

0

30

70

0

22

78

0

22

78

0

17

83

0

17

83

0

9

91

0

9

91

0

0

99

1

0

99

1

0

100

0

0

100

0

93

7

0

93

7

0

76

24

0

76

24

0

56

44

0

56

44

0

37

63

0

37

63

0

55

45

0

55

45

0

40

59

1

40

59

1

31

69

0

31

69

0

28

71

1

28

71

1

3

97

0

3

97

0

20

80

0

20

80

0

15

81

4

15

81

4

11

85

4

11

85

4

8

85

7

8

85

7

8

87

5

8

87

5

4

91

5

4

91

5

3

91

6

3

91

6

34

6500 7000 3000 3500 4000 4500 L2

5000 5500 6000 6500 7000

2

92

6

2

92

6

0

92

8

0

92

8

54

53

3

54

53

3

39

55

6

39

55

6

32

62

7

32

62

7

29

65

6

29

65

6

25

69

6

25

69

6

20

71

9

20

71

9

4

85

1 1

4

85

11

2

80

1 8

2

80

18

0

97

3

0

97

3

35

Lampiran 4 Data pengujian penjatahan benih kedelai di laboratorium (lanjutan) Varietas Benih

Diameter Tingkat lubang kecepatan hisap roda

L1

3 mm

L2

Anjasmoro

L1

4 mm

L2

kecepatan blower (rpm) 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000

Metering device kiri (%) 0 1 >1 95 5 0 84 16 0 72 28 0 67 33 0 64 34 0 62 38 0 52 48 0 48 51 1 22 78 0 96 4 0 100 0 0 98 2 0 96 4 0 96 4 0 90 10 0 94 6 0 89 11 0 84 16 0 30 70 0 9 91 0 11 89 0 5 94 1 0 100 0 0 100 0 0 100 0 0 100 0 0 100 0 94 6 0 56 44 0 52 47 1 62 38 0 48 53 0 32 68 0 12 88 0 4 96 0 0 100 0

Metering device kanan (%) 0 1 >1 92 8 0 90 10 0 62 38 0 60 40 0 58 42 0 57 43 0 53 47 0 37 63 0 27 73 0 98 2 0 97 3 0 90 10 0 90 10 0 86 14 0 82 18 0 69 31 0 60 40 0 62 38 0 46 54 0 46 54 0 16 84 0 15 85 0 6 94 1 0 100 0 0 100 0 0 100 0 0 100 0 90 10 0 59 41 0 43 56 1 58 42 0 63 37 0 39 61 0 11 89 0 5 95 0 0 100 0

36

Lampiran 5 Perancangan poros Perhitungan perancangan poros blower a. P = 3 kW, fc = 1.0 b. Pd = 3 kW, n1 = 7000 rpm P

3

c. T = 9.74 x 105 x nd = 9.74 x 105 x 7000= 417.43 kg mm d. S40C baja karbon; σb = 55 kg/mm2; Sf1 = 6 (baja karbon) ; Sf2= 3 τa = 𝑆𝑓

σ𝑏

1

x 𝑆𝑓2

55

= 6 x 3= 3.06 kg/mm2

e. Cb = 1 ; Kt = 1.5 5.1

f. ds = [ τa x Kt x Cb x T]1/3 5.1

= [3.06 x 1.5 x 1x 417.43]1/3 = 10.15mm ~ 15mm g. diameter bantalan D = 17 mm; 17  15  1; h. jari-jari fillet  2 ds 15   3.75 ; alur pasak 5 x 3 x fillet 0.25 i. b  4 4 j. r fillet/ds = 1/15 = 0.06 ; D/ds = 17/15 = 1.13 ; β = 1.3 k. r fillet pasak/ds = 0.25/15 = 0.017 ; α = 2.75 ; α > β T 417.43  0.631 kg/mm2 l.   5.1  3  5.1  ds 153   Sf 2   Sf 2    Cb  K t (baik)  3.21 :   Cb  Kt  0.95 ; a m. a   n. Diameter poros yang dibutuhkan untuk poros benih (ds) adalah sebesar 15 mm dengan bahan S40C.

37

Lampiran 6 Tabel data uji kinerja unit penghisap pada selang cabang nblower (rpm)

T (°C)

h1 (cm)

h2 (cm)

Δhair (cm)

Δhair (m)

P (Pa)

vangin

3021 3252 3557 3790 4097 4219 4563 4731 5000 5180 5495 5703 5925 6280 6517 6799 7035

31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31

28,8 28,8 28,3 28 27,9 27,9 27,6 27,4 27,2 27 26,6 26,2 26,1 25,6 25,3 25,1 24,8

30,7 30,8 30,9 31,2 31,5 31,5 31,8 32 32,2 32,4 32,9 33,2 33,4 33,8 34,1 34,4 34,6

1,9 2 2,6 3,2 3,6 3,6 4,2 4,6 5 5,4 6,3 7 7,3 8,2 8,8 9,3 9,8

0,019 0,02 0,026 0,032 0,036 0,036 0,042 0,046 0,05 0,054 0,063 0,07 0,073 0,082 0,088 0,093 0,098

176,3249 185,6052 241,2868 296,9683 334,0894 334,0894 389,7709 426,8920 464,0130 501,1340 584,6564 649,6182 677,4590 760,9813 816,6629 863,0642 909,4655

17,4268 17,8795 20,3858 22,6160 23,9879 23,9879 25,9099 27,1157 28,2700 29,3791 31,7331 33,4496 34,1588 36,2033 37,5045 38,5552 39,5781

(m/s)

38

Lampiran 7 Tabel data uji kinerja unit penghisap pada selang utama nblower (rpm)

T (°C)

h1 (cm)

h2 (cm)

Δhair (cm)

Δhair (m)

P (Pa)

vangin

3043 3214 3579 3723 4044 4298 4450 4755 5084 5235 5469 5759 5971 6219 6473 6747 6949

31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31

28,3 28,1 27,9 27,7 27,5 27 26,5 26,3 25,8 25,6 25,4 24,5 24 23,8 23,3 22,4 22,3

31,1 31,4 31,6 31,8 32 32,5 33 33,1 33,6 33,8 34,1 35 35,5 35,7 36,2 37 37,2

2,8 3,3 3,7 4,1 4,5 5,5 6,5 6,8 7,8 8,2 8,7 10,5 11,5 11,9 12,9 14,6 14,9

0,028 0,033 0,037 0,041 0,045 0,055 0,065 0,068 0,078 0,082 0,087 0,105 0,115 0,119 0,129 0,146 0,149

259,8473 306,2486 343,3696 380,4907 417,6117 510,4143 603,2169 631,0577 723,8603 760,9813 807,3826 974,4273 1067,2299 1104,3509 1197,1535 1354,9180 1382,7587

21,1554 22,9667 24,3188 25,5996 26,8193 29,6499 32,2328 32,9683 35,3093 36,2033 37,2908 40,9672 42,8737 43,6129 45,4084 48,3079 48,8017

(m/s)

39

Lampiran 8 Gambar teknik

40

Gambar teknik (lanjutan)

41



42


43


44


45


46


47

RIWAYAT HIDUP Muhammad Salman Alfarisi. Lahir di Cianjur, 5 Desember 1992 dari ayah Maman Suherman dan ibu Lina Rusilawati, sebagai putra ketiga dari empat bersaudara. Penulis menamatkan SMA pada tahun 2011 di SMA Terpadu Al Ma’shum Mardiyah Cianjur dan pada tahun yang sama menjalani pendidikan dan latihan santri siap guna (SSG) Daarut Tauhid. Pada tahun 2012 penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur UTMI. Penulis memilih program studi Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama perkuliahan, penulis aktif mengikuti kegiatanekstra seperti olahraga futsal hingga menjadi juara 3 olimpiade mahasiswa IPB. Penulis juga aktif dalam kepanitiaan dan organisasi seperti kepanitiaan masa perkenalan departemen, ketua divisi olahraga Himpunan Mahasiswa Cianjur (HIMAT) periode 2013-2014. Pada tahun 2015, penulis melakukan praktik lapangan di PT Perkebunan Nusantar (PTPN) V Riau dengan judul “Aplikasi Mesin pada Budidaya, Transportasi, dan Pengolahan Kelapa Sawit di PT Perkebunan Nusantara V, Pekanbaru, Riau”. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik, penulis menyelesaikan skripsi yang berjudul “Desain dan Kinerja Unit Penghisap Untuk Mesin Penanam Kedelai Tipe Vacuum Bertenaga Traktor Tangan”.

DESAIN DAN KINERJA UNIT PENGHISAP UNTUK MESIN PENANAM BENIH KEDELAI TIPE VACUUM BERTENAGA TRAKTOR TANGAN MUHAMMAD SALMAN ALFARISI

Recommend Documents