MEKANISME PEMOTONGAN RUMPUT DENGAN MENGGUNAKAN PISAU PEMOTONG RUMPUT TIPE ROTARI
OLEH : SIT1 SUHARYATUN
PROGRAM PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2002 ~. .
ABSTRAK
SIT1 SUHARYATUN. Mekanisme Pemotongan Rumput dengan Menggunakan Pisau Pemotong Rumput Tipe Rotari. Dibimbing oleh I NENGAH SUASTAWA dan WAWAN HERMAWAN. Mesin pernotong rumput tipe rotari (rotary mower) adalah salah satu jenis pernotong rumput yang banyak digunakan untuk pemeliharaan rumput lanskap. Torsi pemotongan dan hasil pemotongan mempakan faktor penting dalam merancang mesin pemotong ini. Penelitian ini berlujuan mengembangkan model matematik untuk menghitung torsi pemotongan dari pisau pemotong rumput tipe rotari melalui analisis mekanisme pemotongannya, dan membandingkan dengan torsi pemotongan hasil pengukuran langsung. Dalam ~enelitianini telah dikembangkan suatu model matematik untuk memprediksi torsi pemotongan dari analisis kinematika pemotongannya. Mode1 matematik tersebut menunjukkan bahwa torsi pemotongan dari pisau pemotong rumput tipe rotari (T,) di$ngaruhi oleh jari-jai pernotongan (R),kecepatan maju pernotongan (v), kecepatan putar pisau (n), jumlah pisau (k), sudut pemasangan pisau (A), diameter rumput (d,), jar& antar rumput (j), dan gaya spesifik pemotongan rumput @). Hasil validasi dengan pengukuran langsung, rnenunjukkan bahwa model maternatik hasil analisis dapat digunakan untuk memprediksi besarnya torsi pemotongan rumput dengan menggu&an pisau pernotong tiF rotari. L
-
SURAT PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul :
MEKANISME PEMOTONGAN RUMPUT DENGAN MENGGUNAKAN PISAU PEMOTONG RUMPUT T E E ROTARI Adalah benar merupakan hasil k q a saya sendiri dan belurn pemah dipublikasikan. Semua sumber data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Mei 2002
Siti Suharvatun W.99303
MEKANISME PEMOTONGAN RUMPUT DENGAN MENGGUNAKAN PISAU PEMOTONG RUMPUT TIPE ROTARI
. Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
PROGRAM PASCA SARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2002
Judul Tesis
: Mekanisme Pemotongan Rumput dengan Menggunakan Pisau
Nama NRP Program Studi
Pemotong Rumput Tipe'Rotari : Siti Suharyatun : 99303 : Ilmu Keteknikan Pertanian
Menyetujui, 1. Komisi Pembimbing
Ketua 7
Manuwoto, M.Sc.
Tanggal Lulus: 27 Marct 2002 ,
.
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Magetan pada tanggal 3 Juli 1970 sebagai anak ke empat dari ayah bemama Suhartojo dan ibu Fatimah. Pendidikan sarjana di tempuh di Jurusan Mekanisasi Pertanian Universitas Gadjah Mada, lulus tahun 1996. Pada tahun 1998 hingga sekarang penulis bekerja sebagai staf pengajar di Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Lampung. Pada tahun 1999 penulis diterima sebagai mahasiswa pasca sarjana program S-2 (Magister Sains) di Institut Pertanian Bogor, program studi Ilmu Keteknikan pertanian. Biaya pendidikan diperoleh dari Beasiswa Program Pascasarjana (BPPS) Departemen Pendidikan Nasional.
PRAKATA Puji dan 'syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena hanya dengan limpahan rahmat dan karuniaNya karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2001 ini adalah pernotongan rumput, dengan judul "Mekanisme Pemotongan Rumput dengan Menggunakan Mesin Pemotong Rumput Tipe Rotari". Terirna kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. 11. I Nengah Suastawa, MSc. dan Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan MS selaku pembimhing. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada (1) Pak Lisyanto yang telah bekerja sama dan banyak memberikan saran, masukan dan bantuan selama penelitian, (2) Pak Abas dan Pak Wana yang banyak membantu dalam pembuatan alat dan pengujian, (3) Pak Dhafir, (4) Pak Trisno dan (4) Pak Mawardi yang banyak membantu dalam pengujian, (5) Mbak Ema, (6) Indri, (7) Endah, (8) Ninik, (9) Rara, (10) Candra, serta semua
yang telah membantu penelitian ini, yang tidak dapat penulis sebut satu per satu. Ungkapan terima kash juga disampaikan kepada Bapak, Iby serta seluruh keluarga di Magetan, Jakarta dan Parung, atas segala doa, dorongan semangat dan kasih sayangnya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2002 Penulis
DAFTAR IS1 Halaman DAFTAR I S T I M ..................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ..................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN ...............................................................
xiv
PENDAHULUAN Latar Belakang . . .................................................................. Tujuan Penelltian ............................................................
1 4
TINJAUAN PUSTAKA Budidaya Rumput ............................................................... 6 Mesin Pemotong Rumput Tipe Rotari ....................................... 13 Mekanisme Pernotongan Mesin Pemotong Rumput Tipe Rotari (Rotav Mower) .................................................................. 16 METODE PENELJTIAN Waktu dan Tempat Penelitian ................................................ Alat dan Bahan .................................................................. .. Tahapan Penelltian ............................................................... ~nalisis~orsi'Pemoton~an................................................. Sistem Pengukuran dan Perekaman Data .................................... . . Analisis Data .....................................................................
19 19 21 21 29 34
J3ASIL DAN PEMBAHASAN Pola Lintasan Pemotongan ...................................................... 35 Pengaruh Sudut Pemasangan Pisau terhadap Panjang Mata Pisau yang memotong .................................................................... 40 Panjang Mata Pisau yang Memotong .......................................... 42 Panjang Efektif Pernotongan ................................................... 48 Torsi Pemotongan ............................................................... 49 Torsi Pernotongan Rumput Hasil Pengukuran .............................. 53 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan ........................................................................ 61 Saran .............................................................................. 61
DAFTAR PUSTAKA ... ... . . . . .. ... ... .. . .. . ... ... ... ... ... ... .. . ... ... ... ... .. . . .. , ., 63 LAMPIRAN ...... ... ... . . . . . . :.. ... ... . . . .. . ... ... ... ... . . . .. . ... . . . . . . ... . . . ... . .. , , . , .. 64
DAFTAR ISTLLAH Apron
: areal permainan golf antara green danfairway.
Coring
: pembuatan lubang pada tanah untuk menjaga kegemburan tanah,
porositas tanah, aerasi tanah dan mengurangi pemadatan. Fairway
: areal permainan golf yang terletak antara areal green, apron dan tee box.
Free cutting
: pemotongan berdasarkan impak pisau terhadap benda.
Green
: Areal permainan golf yang terdapat lubang sebagai target akhir
dari setiap permainan golf dalam 1 hole. Mower
: alat atau mesin pemotong rumput.
Nursely
: tempat pembibitan rumput.
Reel mower
: mesin pemotong rumput yang memotong secara menggunting.
Rotav mower
: mesin pemotong rumput yang memotong secarafiee cutting.
Rough
: areal permainan golf di luar green, apron, tee box danfairwq.
Seeding
: penanaman dengan menggunakan benih atau biji
Sodding Sprigging
: penanaman rumput dengan menggunakan lempengan rumput. . . : penanaman rumput dengan menggunakam stolon.
Stolon
: batang horizontal yang tumbuh ke samping.
Tee box
: areal tempat hlakukan pukulan pertama pada setiap hole.
Top dressing
: penaburan pasir di atas permukaan tanah yang ditumbuhi rumput.
TuCfVerticutting
: memotong secara vertikal untuk rnemotong akar rumput yang
sudah tua.
DAPTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Bentuk fisik mmput Bermuda .......................................... 8 Gambar 2. Tekstur beberapa jenis rumput lansekap .............................. 9 Gambar 3.
Susunan tanah pada areal green lapangan golf ..................... 10
Gambar 4. Konstruksi pisau pemotong rumput ................................. 14 Gambar 5. Bagian-bagian mesin pemotong rumput tipe rotary ............... 15 Gambar 6. Mekanismefree cutting ................................................
17
Gambar 7. Kurva locus trochoidul untuk pisau rotari (tampak atas) ......... 18 Gambar 8. Tahapan kegiatan penelitian ..........................................
21
Gambar 9. Mekanisrne pemotongan rumput dengan pisau rotan' ............ 22 Gambar 10. Asumsi mekanisme pemotongan rumput dengan pisau pemotong rumput tipe rotari ...................................................... 24 Gambar 11. Asumsi susunan tanaman rumput dengan kerapatan 4 batanglcrn2 ............................................................
27
Gambar 12. Bagan skematik pengukuran torsi pemotongan ..................
30
Gambar 13. Posisi dan pemasangan stroin gage pada p r o s pemutar pisau ... 31 Gambar 14. Metode kalibrasi transducer torsi .................................... 32 Gambar 15. Lintasan pernotongan pisau pernotong rumput tipe rotari dengan sudut pemasangan pisau 0" .......................................... 35 Gambar 16. Contoh pola pemotongan 1 pisau. R = 0.2 m. n = 500 rpm. v=O. 5m/s ................................................................ 38
.
Gambar 17. Contoh p l a pelnotongan 2 pisay R = 0.2 m. n = 500 rpm. . v = 0. 5 m/s ...........................................................:; ... 38
Gambar 18. Contoh pola pemotongan 2 pisay R = 0,2 m, n = 1000 rpm, v = 0,5 m/s ............................................................... 39 Gambar 19. Contoh pola pemotongan 2 pisay R = 0,2 m, n = 1000 rpm, . v = 0,75 d s ............................................................ ,29 Gambar 20. Pemasangan pisau dengan sudut /Z dan jari-jari pemotongan R... Gambar 21. Pendekatan panjang mata pisau yang memotong pada saat t
40
... 42
Gambar 22. Pendekatan sudut tempuh untuk menentukan panjang mata pisau yang memotong setiap saat .................................... 43 Gambar 23. Contoh grafik panjang tiap pisau yang memotong dengan 3 p i s a u , v = 0 , 5 d s , R = 0 , 2 m , n = 3 0 0 0 r p m ..................... 46 Gambar 24. Contoh grafik panjang tiap pisau yang memotong dengan 4pisau,v=0,5m/s,R=0,2m,n=3000rpm ..................... 46 Gambar 25. Contoh grafik panjang pisau yang memotong dengan 2 pisau, v = 0,5 d s , R = 0,2 m, pada nl = 2000 rpm, 722 = 2500 rpm, n3 = 3000 rpm .........................................................
47
Gambar 26. Contoh grafik panjang pisau yang memotong pada n = 3000 rpm, v = 0,5 d s , R = 0,2 m, dengan 2 pisau, 3 pisau dan 4 pisau ...... 47 F
Gambar 27. Contoh grafik panjang pisau yang memotong dengan 2 pisau, n = 2000 rpm, v = 0,5 d s , R = 0,2 m, pada sudut pemasangan pisau berbeda ............................................................ 48 Gambar 28. Contoh hasil perhitungan panjang efektif pernotongan 2 pisau ... 49 denganR=0,2m,v=0,5ds,/Z=O",j=5mm,dr=0,6mm Garnbar 29. Contoh grafik torsi pemotongan dengan 2 pisay v = 0,5 d s , R=0,12m,n=1812rpmpada/Zberbeda ........................ 52 Gambar 30. Contoh grafk torsi pemotongan dengan 2 pisay /Z 4: v = 0,5 d s , R = 0,12 m pada n berbeda ...........................
52
Gambar 31. Contoh grafik torsi pemotongan pada /Z =0°, v = 0,5 d s , R = 0,12 m, n = 1812 rpm dengan jumlah pisau berbeda ......... 53 Gambar 32. Contoh hasil pemotongan nunput .................................... 54
Gambar 33. Contoh data hasil pengujian .......................................... Gambar 34.' Contoh hasil pengukuran langsung torsi pemotongan pada R=0,12m,v=0,5 m/detik,n= 1812rpm, k=2,A=20° .. Gambar 35. Contoh hasil pengukuran langsung torsi pemotongan pada R=0,12m,v=0,5m/detik,n=1812rpm,k=4,;1=0° ........ Gambar 36. Contoh perbandingan torsi pemotongan hasil simulasi dan hasil pengukuran langsung. R = 0,12 m, v = 0,5 ddetik, n=1812rpm,k=2,;1=0 0 ........................... . . . ........ Gambar 37. Contoh perbandingan torsi pemotongan hasil simulasi dan hasil pengukuran langsung pada R = 0.12 m, v = 0.5 mldetik, n=1812rpm,k=4,;1=O0 .......................................... Gambar 38. Grafik pengaruh kecepatan putar pemotongan terhadap torsi pemotongan pada R = 0,12 m, v = 0,5 ddetlk, k = 2,A = 0" ... Gambar 39. Grafik pengaruh sudut pemasangan pisau terhadap torsi pemotongan pada R = 0,12 m, v = 0,5 rnldetik, k = 4, A = 0" ...
Gambar 40. Grafik pengaruh jumlah pisau terhadap torsi pemotongan pada R=0,12 m,v=0,5 ddetik, A= 10" ................................. Gambar 41. Plot data torsi hasil simulasi dan hasil pengukuran ...............
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1
Rumput yang digunakan untuk penbjian (Cynodon dactylon varietas Trf/iYay) ...........................................................................
64
2
Aparatus uji pemotongan rumput (Turfbin test apparatus) ............ 65
3
Diamater rumput hasil pengukuran ..........................................
4
Kerapatan rumput hasil pengukuran
5
Torsi pemotongan hasil simulasi .............................................
70
6
Torsi pemotongan rata-rata hasil pengukuran ..............................
71
7
Perbandingan torsi pernotongan hasil simulasi dan hasil pengukuran ...
72
68
.......................... . . ........ 69
