MOD DIFIKASII RODA B BESI UNT TUK MEN NINGKAT TKAN KINER RJA TRAK KTOR RO ODA DUA A PADA L LAHAN KERING
OLEH: AHM MAD JAMH HURI F14053858 8
2010 DEPA ARTEMEN N TEKNIK K PERTA ANIAN FAKU ULTAS TE EKNOLOG GI PERTA ANIAN INS STITUT P PERTANIIAN BOG GOR
Ahmad Jamhuri, F14053858. Modifikasi Roda Besi Untuk Meningkatkan Kinerja Traktor Roda Dua Pada Lahan Kering. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr.
RINGKASAN Pemakaian traktor tangan di lahan kering di Indonesia masih belum dapat diaplikasikan secara optimal. Padahal, Indonesia memiliki potensi lahan kering sebesar 140 juta hektar (Hidayat dan Mulyani, 2002). Dengan potensi lahan kering sebesar itu, sudah seharusnya traktor tangan menjadi bagian utama dalam pertanian di lahan kering. Hal ini disebabkan karena pengembangan traktor tangan untuk penggunaan di lahan kering masih belum banyak dilakukan. Salah satunya adalah pengembangan roda traktor tangan di lahan kering. Salah satu hambatan utama dalam penggunaan traktor tangan pada lahan kering adalah kecilnya tenaga tarik yang dapat disalurkan ke roda traktor yang disebabkan karena kecilnya traksi roda yang dapat dihasilkan untuk menarik implemen. Padahal, draft pembajakan di lahan kering lebih besar dibandingkan di lahan sawah yang menyebabkan tenaga tarik yang dibutuhkan menjadi lebih besar. Roda yang umumnya digunakan untuk penggunaan traktor tangan di lahan kering adalah roda besi standar dan roda karet. Traksi roda yang dihasilkan oleh roda ini pada penggunaan di lahan kering masih kurang memadai. Penelitian ini bertujuan untuk memodifikasi roda besi yang dapat meningkatkan kinerja traktor tangan di lahan kering. Penelitian ini meliputi desain sirip roda untuk penggunaan di lahan kering dan membandingkan kinerjanya dengan roda besi standar dan roda besi sirip lengkung di lahan kering. Pengujian dilakukan di lahan percobaan Leuwikopo. Pengujian yang dilakukan meliputi pengukuran kondisi lahan sebelum pengujian dilakukan, pengukuran kekuatan tarik traktor tangan, pengukuran slip roda dan pengukuran kapasitas lapang dari masing-masing roda. Masing-masing roda yang diuji memiliki diameter 900 mm untuk roda standar, 452 mm untuk roda modifikasi, dam 700 mm untuk roda sirip lengkung. Masing-masing roda memiliki bentuk dan jumlah sirip yang berbeda. Metode pengukuran kondisi lahan percobaan dilakukan dengan menggunakan ring sample untuk mengukur kadar air dan bulk density tanah, serta menggunakan penetrometer untuk mengukur tingkat penetrasi tanah. Masing-masing pengujian dilakukan di 4 titik dengan 4 tingkat kedalaman. Metode pengujian kekuatan tarik traktor dilakukan dengan cara menggandengkan traktor tangan (unit penarik) dengan traktor roda-4 (unit pembebanan). Gaya penarikan yang terjadi diukur dengan menggunakan Load Cell dan dibaca dengan menggunakan Handystrain meter. Pengujian kekuatan tarik ini dilakukan dengan 7 perlakuan yang masing-masing perlakuan dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali. Untuk pengukuran Kapasitas Lapang traktor
tangan dilakukan dengan membajak lahan percobaan dengan menggunakan bajak tunggal dengan luas lahan yang sudah ditentukan sebelumnya. Dari hasil pengujian diperoleh tenaga tarik yang dihasilkan oleh masingmasing roda. Roda standar memiliki tenaga tarik sebesar 1.63 hp pada slip 33.68%, roda besi modifikasi sebesar 1.12 hp pada slip 23.69 %, dan roda besi sirip lengkung sebesar 1.8 hp pada slip 26.36 %. Dari hasil pengujian Kapasitas Lapang Efektif untuk masing-masing roda diperoleh 0.078 ha/jam untuk roda standar, 0.048 ha/jam untuk roda modifikasi, dan 0,069 ha/jam untuk roda besi sirip lengkung. Sedangkan untuk Efisinsi Lapang sebesar 63.09 % untuk roda standar, 67.74 % untuk roda modifikasi, dan 63.38 % untuk roda besi sirip lengkung. Pengujian ini dilakukan pada kondisi lahan dengan kadar air 46.13 %, kerapatan isi tanah 0.87 gr/cm3, dan tahanan penetrasi 1987.05 kPa. Secara umum, roda besi modifikasi memiliki kinerja tarik yang lebih baik dari pada roda besi standar dan roda besi sirip lengkung.
MODIFIKASI RODA BESI UNTUK MENINGKATKAN KINERJA TRAKTOR RODA DUA PADA LAHAN KERING
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh: AHMAD JAMHURI F14053858
2010 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Skripsi : Modifikasi Roda Besi untuk Meningkatkan Kinerja Traktor Roda Dua pada Lahan Kering Nama
: Ahmad Jamhuri
NIM
: F14053858
Menyetujui, Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr NIP. 19621223 198601 1 001
Mengetahui, Ketua Departemen
Dr. Ir. Desrial, M. Eng NIP. 19661201 199103 1 004
Tanggal Kelulusan :
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 19 Oktober 1986 di Kisaran, Kabupaten
Asahan
yang
lahir
dari
pasangan
Bapak
Parlaungan Siregar dan Ibu Nurmala Panjaitan. Penulis adalah lulusan dari SDN 017973 Kisaran pada tahun 1998. Penulis meneruskan pendidikannya di SLTP Negeri 6 Kisaran dan lulus pada tahun 2001. Penulis melanjutkan kembali jenjang pendidikannya ke SMU Negeri 2 Kisaran dan lulus pada tahun 2004. Penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur SPMB pada tahun 2005. Untuk memperdalam bidang keilmuan di Departemen Teknik Pertanaian, penulis memilih lab. Teknik Mesin dan Budidaya Pertanian pada tahun 2007. Pada tahun 2008 penulis melakukan praktek lapang di PT. Perkebunan Nusantara X unit PG. Toelangan, Sidoarjo-Jawa Timur dengan judul “Mempelajari Penerapan Aspek Keteknikan Pertanian di PT. Perkebunan Nusantara X unit PG Toelangan, Jawa Timur”. Kemudian, pada tahun 2007-2009 penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah alat dan mesin budidaya pertanian, mata kuliah menggambar teknik dan mata kuliah motor bakar dan tenaga pertanian. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar sarjana Teknologi Pertanian, penulis menyelesaikan skripsi yang berjudul “MODIFIKASI RODA BESI UNTUK MENINGKATKAN KINERJA TRAKTOR RODA DUA PADA LAHAN KERING”.
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis dalam menyelesaikan laporan penelitian yang berjudul “Modifikasi Roda Besi untuk Meningkatkan Kinerja Traktor Roda Dua di Lahan Kering” yang merupakan salah satu prasyarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian. Demikian laporan ini dapat tersusun atas kerjasama dan bimbingan pihak-pihak yang telah membantu penulis selama penyusunan laporan penelitian ini. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih pada semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan usulan penelitian ini: 1. Ayah dan Ibuku serta adik-adikku tercinta yang selalu memberikan dorongan serta motivasi selama ini. 2. Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr sebagai dosen pembimbing akademik atas bimbingannya dalam penyusunan laporan penelitian ini. 3. Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si atas bimbingannya. 4. Pandra, Opek & Puti, Agung PL, dan Aris atas semua dukungannya. 5. Isron, Jali, Bahar, Andhini, Sarah, Yuda, dan Wartiwan serta seluruh Mahasiswa Departemen Teknik Pertanian angkatan 42 yang telah membantu penulis selama penelitian berlangsung. 6. Teknisi Lab TMBP dan pihak-pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian sehingga memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian.
Bogor, Februari 2010
iii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ................................................................................. iii DAFTAR TABEL ........................................................................................ vi DAFTAR GAMBAR ................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... viii I.
PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG .................................................................... 1 B. TUJUAN ........................................................................................ 5
II. TINJAUAN PUSTAKA A. TRAKTOR TANGAN ................................................................... 6 B. RODA TRAKTOR TANGAN ....................................................... 6 1. Roda Ban Karet ........................................................................ 7 2. Roda Besi ................................................................................. 7 C. TRAKSI RODA ............................................................................. 10 D. SLIP RODA TRAKTOR................................................................ 12 E. KETENGGELAMAN RODA (Singkage) ..................................... 13 F. SIFAT FISIK DAN MEKANIS TANAH ..................................... 14 1. Kadar Air Tanah ....................................................................... 14 2. Kerapatan Isi Tanah (Bulk Density) ......................................... 14 3. Tahanan Penetrasi..................................................................... 15 G. KAPASITAS LAPANG ................................................................. 16 1. Kapasitas Lapang Teoritis ........................................................ 16 2. Kapasitas Lapang Efektif ......................................................... 16 3. Efisiensi Lapang ....................................................................... 17 H. DASAR RANCANGAN RODA BESI MODIFIKASI ................. 17 III. METODE PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT .............................................................. 23 B. ALAT DAN BAHAN .................................................................... 23 iv
1. Alat ........................................................................................... 23 2. Bahan ........................................................................................ 24 C. PENGUKURAN KONDISI LAHAN PERCOBAAN ................... 24 D. ANALISIS RANCANGAN RODA BESI MODIFIKASI ............. 25 1. Penentuan diameter rim roda besi modifikasi .......................... 25 2. Penentuan jarak antar rim roda ................................................. 26 3. Penentuan diameter bahan rim dan jari-jari ............................. 26 4. Penentuan diameter kelengkungan sirip ................................... 26 5. Penentuan spasi antar sirip ....................................................... 27 6. Jumlah sirip aktif ...................................................................... 27 7. Pembuatan flens roda................................................................ 28 E. PENGUKURAN KINERJA 3 TIPE RODA BESI ........................ 29 1. Pengukuran Beban Tarik .......................................................... 29 2. Pengukuran Slip Roda .............................................................. 30 3. Pengukuran Kapasitas Lapang ................................................. 30 4. Ketenggelaman Roda (Sinkage) ............................................... 30 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PENGUJIAN PENDAHULUAN ................................................... 31 B. RODA BESI MODIFIKASI .......................................................... 32 C. DATA KONDISI LAHAN PERCOBAAN ................................... 33 D. PENGUJIAN KINERJA TIGA TIPE RODA BESI ...................... 34 1. Kemampuan Tarik .................................................................... 35 2. Slip Roda Traktor ..................................................................... 37 3. Pengukuran Kapasitas Lapang ................................................. 39 4. Kualitas Pengolahan ................................................................. 41 V. KESIMPULAN DAN SARAN............................................................... 43 A. KESIMPULAN .............................................................................. 43 B. SARAN .......................................................................................... 44 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 45 LAMPIRAN ................................................................................................. 48
v
DAFTAR TABEL
Tabel. 1 Jumlah sirip yang dibutuhkan apabila diketahui nilai slip .......................................................................... 10 Tabel. 2 Jumlah jari-jari berdasarkan ukuran roda (Phongsupasamit, 1988) .................................................................... 19 Tabel. 3 Data Teknis Roda Besi Modifikasi ................................................. 32 Tabel. 4 Data Teknis Kondisi Lahan Percobaan ........................................... 33 Tabel. 5 Data pada saat melakukan pengolahan tanah dengan bajak tunggal ...................................................................... 40 Tabel. 6 Kapasitas Lapang dari Tiga Tipe Roda Besi ................................... 40 Tabel. 7 Data Hasil Pengolahan Tanah ......................................................... 41
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Roda Besi Standar ....................................................................... 7 Gambar 2. Roda Lahan Kering Ideal (a) dan prototype industri (b) (Radite, 2008) ................................................................................ 8 Gambar 3. Sirip dan gerakannya (Sakai et al., 1998).................................... 9 Gambar 4. Skematik untuk menentukan ukuran roda (Hermawan, 2001) .... 18 Gambar 5. Ilustrasi perancangan sudut masuk sirip roda kedalam tanah...... 20 Gambar 6. Ilustrasi sistem roda yang bekerja pada permukaan tanah .......... 21 Gambar 7. Desain sirip roda besi modifikasi (Radite, 2009) ........................ 27 Gambar 8. Desain flens roda traktor .............................................................. 28 Gambar 9. Metode Pengukuran Beban Tarik Traktor Tangan dengan beban engine break traktor roda empat ......................................... 29 Gambar 10. Rancangan Roda Besi Modifikasi ............................................. 32 Gambar 11. Konstruksi Roda Besi Modifikasi ............................................. 33 Gambar 12. Traktor Tangan Yanmar BRM-Dx dengan Roda Standar ................................................................... 30 Gambar 13. Perbandingan slip yang terjadi dengan daya yang dihasilkan ........................................................ 35 Gambar 14. Perbandingan Slip Tiga Tipe Roda Besi terhadap Beban Tarik .................................................................. 38
vii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Spesifikasi Roda Besi yang diuji .............................................. 49 Lampiran 2. Data Teknis Traktor Tangan Yanmar BRM-Dx ....................... 50 Lampiran 3. Rencana Rancangan Slip Traktor Roda 2 untuk Roda Lahan Sawah dengan Diameter 900 mm ........................... 51 Lampiran 4. Rencana Rancangan Slip Traktor Roda 2 untuk ROKER dengan Diameter 452 mm .................................. 51 Lampiran 5. Rencana Rancangan Slip Traktor Roda 2 untuk ROKER dengan Diameter 700 mm .................................. 52 Lampiran 6. Pengujian Dengan Menggunakan Roda Besi Standar dengan Diameter Rim 900 mm ...................................... 53 Lampiran 7. Pengujian Dengan Menggunakan Roda Besi Modifikasi dengan Diameter Rim 452 mm ................................. 54 Lampiran 8. Pengujian Dengan Menggunakan Roda Besi Modifikasi dengan Diameter Rim 700 mm ................................. 55 Lampiran 9. Data regangan Load Cell hasil pengukuran pada roda standar ..................................................... 56 Lampiran 10. Data regangan Load Cell hasil pengukuran pada roda sirip modifikasi ......................................................... 57 Lampiran 11. Data regangan Load Cell hasil pengukuran pada roda sirip lengkung .............................................................. 58
Lampiran 12. Rekapitulasi Data Tenaga Tarik Traktor Pada Roda Besi Standar ............................................................ 59 viii
Lampiran 13. Rekapitulasi Tenaga Tarik Traktor Pada Roda Besi Modifikasi ....................................................... 60 Lampiran 14. Rekapitulasi Tenaga Tarik Traktor Pada Roda Besi Sirip Lengkung ................................................ 61 Lampiran 15. Pengujian pendahuluan dengan menggunakan roda besi standar diameter rim 900 mm .................................... 62 Lampiran 16. Pengujian pendahuluan dengan menggunakan roda besi modifikasi diameter rim 452 mm............................... 62 Lampiran 17. Pengujian pendahuluan dengan menggunakan roda besi sirip lengkung diameter rim 452 mm ......................... 63 Lampiran 12. Desain Roda Besi Modifikasi (Piktorial) ................................ 64 Lampiran 13. Desain Roda Besi Modifikasi (Tampak Depan) ..................... 65 Lampiran 14. Desain Sirip Roda Besi Modifikasi ........................................ 66
ix
BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Indonesia sebagai salah satu negara yang berbasis pertanian umumnya memiliki usaha tani keluarga skala kecil dengan petakan lahan yang sempit. Usaha pertanian ini terutama bertujuan untuk memenuhi kebutuhan keluarga sendiri yang dilakukan secara tradisional dengan manusia dan hewan sebagai sumber tenaga untuk pengolahan tanah. Hal ini menuntut peranan mekanisasi pertanian yaitu pemakaian traktor tangan, terutama sebagai sumber tenaga untuk pengolahan tanah di bidang pertanian (Sakai,1998). Salah satu aplikasi mekanisasi di bidang pertanian adalah dengan menggunakan traktor tangan. Traktor tangan (hand tractor) merupakan sumber penggerak dari implement (peralatan) pertanian. Biasanya traktor tangan digunakan untuk menarik implement pengolah tanah seperti bajak. Sebagai alat pengolah tanah, traktor tangan memiliki kemampuan adaptasi yang tinggi dengan kondisi lahan di Indonesia. Dilihat dari segi teknis, pengggunaan cangkul dan garu untuk alat pengolahan tanah memberikan kapasitas kerja dan tingkat kenyamanan kerja sangat rendah dibandingkan dengan penggunaan traktor tangan. Penggunaan traktor tangan atau traktor 2-roda untuk pengolahan di lahan sawah di Indonesia sudah cukup populer karena harganya murah dan mudah dalam pengoperasian serta perawatannya. Petani kecil dapat dengan mudah berpindah dari usaha tani bertenaga ternak ke usaha tani bertenaga mekanis karena kemudahan traktor tangan dalam penggunaannya. Petani juga dapat diyakinkan bahwa hampir semua pekerjaan yang dapat dilakukan dengan tenaga ternak, dapat dikerjakan dengan menggunakan traktor 2-roda, sementara pengetahuan teknis dari usaha tani konvensional masih terus dapat digunakan (Sakai,1998) Pengenalan traktor tangan di Indonesia dimulai sekitar tahun 1960. Traktor tangan tersebut dibuat oleh Jepang yang dikenal dengan Hand tractor (Wijanto, 1996). Dalam perkembangan selanjutnya, IRRI (International Rice Research Institute) di Philipina mengembangkan traktor tangan yang lebih sederhana 1
dengan kelengkapan satu persneling maju dan satu persneling mundur. Tujuannya agar traktor menjadi lebih ringan, dan harganya menjadi lebih murah meskipun kemampuan traktor menjadi terbatas. Saat ini, penggunaan traktor tangan di Indonesia masih terbatas (sebagian besar) untuk pengolahan di lahan sawah saja. Penggunaan traktor tangan untuk pengolahan tanah di lahan kering hampir belum tersentuh. Lahan kering adalah hamparan lahan yang didayagunakan tanpa penggenangan air, baik secara permanen maupun musiman dengan sumber air berupa hujan atau air irigasi (Suwardji, 2003). Lahan kering di Indonesia meliputi luas 140 juta hektar (Hidayat dan Mulyani, 2002). Berdasarkan data dari BPS (2001), sekitar 56 juta hektar lahan kering tersebut (diluar Papua dan Maluku) sudah digunakan untuk pertanian. Dengan penggunaan lahan kering seluas itu, sudah seharusnya mekanisasi pertanian menjadi faktor penting untuk mencapai produktivitas yang tinggi. Pada lahan kering, draft yang terjadi lebih besar dibandingkan pada lahan sawah. Ini menyebabkan tenaga tarik yang dibutuhkan pada penggunaan traktor tangan di lahan kering menjadi lebih besar Umumnya daya motor penggerak yang terpasang pada traktor tangan sebesar 8.5 hp, mempunyai potensi untuk digunakan di lahan kering atau lahan tegalan. Besarnya draft pembajakan di lahan sawah basah adalah berkisar antara 70–100 kgf. Pada kecepatan maju 0,7 m/s, daya yang dapat dikonversi menjadi daya tarikan (draft power) sangat kecil yaitu kurang dari 1500 Watt atau kurang dari 20% daya terpasang pada traktor tangan yang besarnya 8.5 hp (Radite, 2008). Besarnya tenaga tarik yang dapat disalurkan oleh traktor umumnya dibatasi oleh alat traksinya dan kondisi tanah. Salah satu perangkat traksi pada traktor adalah roda traktor. Traktor akan mampu menarik implemen apabila traksi yang dihasilkan oleh roda lebih besar dari tahanan gelinding roda. Jika traksi yang dapat dihasilkan roda kecil, akan menyebabkan slip yang tinggi pada roda, pemakaian bahan bakar yang tidak efisien, yang berdampak pada efisiensi lapang yang kecil.
2
Data yang diperoleh Daywin et. al. (1999) menunjukkan bahwa kapasitas kerja pengolahan tanah di lahan kering dengan menggunakan traktor tangan lebih kecil dari kapasitas kerja pengolahan tanah di lahan basah. Salah satu penyebabnya adalah penggunaan roda besi untuk pengolahan tanah di lahan basah dan lahan kering pada traktor roda dua umumnya menggunakan roda besi yang sama, yaitu roda sangkar hasil rekayasa dari IRRI. Pada roda sangkar IRRI, besar sudut masuk dan bentuk penampang roda dirancang sedemikian rupa agar menghasilkan gaya angkat untuk mencegah traktor tidak tenggelam kedalam tanah yang berlumpur. Namun apabila roda tersebut digunakan di lahan kering, sirip yang terdapat pada roda tidak dapat masuk ke dalam tanah yang keras sehingga terjadi gaya angkat dan traksi yang dihasilkan oleh roda tidak cukup besar. Kondisi tersebut akan mengakibatkan roda menjadi slip. Salah satu cara untuk meningkatkan traksi roda pada penggunaan traktor tangan di lahan kering adalah dengan cara memodifikasi roda standar IRRI agar dapat digunakan di lahan kering. Menurut Sakai et. al. (1998), perbedaan antara roda besi untuk lahan sawah dengan roda besi untuk lahan kering adalah pada jumlah dan ukuran sirip. Pada penggunaan di lahan kering, jumlah sirip yang ditempatkan pada rim roda lebih banyak dibandingkan dengan di lahan sawah. Ini bertujuan agar sirip dapat masuk (menembus) tanah yang keras dengan tidak menyebabkan kelengketan tanah yang menutupi sirip yang dapat mengurangi keefektifan penembusan sirip ke dalam tanah. Di lahan sawah jumlah sirip lebih sedikit dengan ukuran sirip-sirip yang lebih lebar. Bila sirip masuk (menembus) ke dalam tanah, maka tanah yang ada di belakang sirip akan memberikan reaksi tahanan geser terhadap arah gaya dorong sirip. Besarnya gaya dorong ini sebanding dengan kontak area yang terjadi, yang mana ini akan dipengaruhi oleh besarnya ketenggelaman (sinkage) dan lebar sirip. Sedangkan bentuk sirip akan berpengaruh pada kemampuan penetrasi sirip ke dalam tanah, gaya dorong tanah oleh sirip dan kelengketan tanah pada sirip. Jumlah sirip suatu roda besi akan mempengaruhi frekuensi kerja sirip 3
dalam satu rim roda. Makin banyak sirip suatu roda maka akan semakin banyak sirip yang melakukan kerja penetrasi ke dalam tanah. Tetapi untuk memberikan kemampuan traksi yang maksimal pada suatu kondisi tanah, jumlah sirip ini ada batas optimalnya. Menurut Sakai et al. (1998), jumlah sirip roda besi untuk lahan kering berkisar antara 8 – 14 buah. Adapun bentuk sirip roda traktor tangan untuk lahan kering yang sudah ada saat ini berupa roda traktor dengan sirip lengkung dengan dimeter rim sebesar 700 mm. Dari hasil pengujian roda traktor sirip lengkung yang ada dengan prototype industri menunjukkan bahwa pada slip dibawah 15 % kemampuan traksi (kN) dan daya tarikan (kW) dari roda besi sirip lengkung lebih baik dari pada roda besi standar dan roda karet, namun pada slip diatas 15% kemampuan traksi dan daya tarikannya lebih rendah dibandingkan dengan roda besi standar (Radite,2008). Faktor lain yang mempengaruhi tenaga tarik yang dihasilkan oleh traktor tangan adalah kecepatan maju traktor (Ferdian, 2003). Pada umumnya, semakin tinggi kecepatan maju suatu traktor maka semakin rendah tenaga tarik yang dihasilkan oleh traktor tersebut. Ini disebabkan semakin besarnya torsi yang dibutuhkan untuk memutar roda jika kecepatan maju traktor semakin tinggi. Ini dapat diatasi dengan menyesuaikan kecepatan maju traktor tangan untuk mendapatkan tenaga tarik yang memadai. Untuk kondisi traktor tangan dengan satu tingkat percepatan, penyesuaian kecepatan maju traktor sangat sulit dilakukan. Ini tentu akan sangat menyulitkan jika tenaga tarik yang dihasilkan tidak mencukupi. Pada penggunaan roda standar di lahan sawah, kecepatan maju traktor tangan dengan menggunakan roda besi standar banyak tereduksi karena slip yang terjadi pada lahan sawah cukup besar. Diameter roda standar ini umumnya berukuran cukup besar (lebih dari 800 mm). Hal ini bertujuan untuk mendapatkan Kapasitas Lapang yang besar. Pada penggunaan traktor tangan dengan roda besi sirip lengkung prototype industri, kecepatan maju traktor berkisar antara 1.2 m/s – 1.4 m/s pada putaran mesin 1800 rpm. Tingkat kecepatan ini terlalu tinggi, sehingga tenaga tarik yang 4
dihasilkan masih kurang memadai untuk diaplikasikan di lahan kering. Selain itu, pada tingkat kecepatan tersebut akan menyulitkan bagi operator untuk mengimbangi kecepatan maju traktor di lahan kering, karena kecepatan manusia berjalan pada umumnya berkisar antara 0,6 m/s – 0,7 m/s. Oleh sebab itu, diperlukan modifikasi roda besi untuk traktor tangan agar dapat beroperasi dengan lebih baik dilahan kering.
B. TUJUAN Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Memodifikasi bentuk sirip roda besi untuk meningkatkan kemampuan traksi roda traktor tangan agar dapat diaplikasikan pada lahan kering. 2. Memodifikasi diameter roda besi untuk mereduksi kecepatan maju traktor tangan yang sesuai dengan kecepatan berjalan operator. 3. Melakukan uji kinerja 3 tipe roda besi (roda besi standar, roda besi sirip lengkung prototype industri, dan roda besi modifikasi) dengan menggunakan traktor tangan.
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
A. TRAKTOR TANGAN Traktor tangan (hand tractor) merupakan sumber penggerak dari implemen (peralatan) pertanian. Traktor tangan ini digerakkan oleh motor penggerak dengan daya yang dihasilkan sekitar 4-12 hp. Menurut Soedjatmiko (1972), traktor tangan merupakan salah satu sumber tenaga alat pengolahan tanah yang digunakan baik di lahan sawah (basah) maupun di tegalan (lahan kering) yang bertenaga mesin ”Internal Combustion Engine”, beroda dua dan mempunyai tenaga kurang dari 12 hp serta bersifat serba guna. Jenis motor penggerak yang sering dipakai adalah motor diesel satu silinder dengan daya yang dihasilkan kurang dari 12 hp. Penggunaan motor diesel umumnya lebih murah, baik pada saat pengoperasiannya maupun perawatannya. Motor diesel lebih awet dibanding motor jenis lain, asal perawatannya dilakukan dengan baik dan benar sejak awal. Untuk menghidupkan motor diesel digunakan engkol, sedangkan untuk motor bensin dan minyak tanah menggunakan tali starter.
B. RODA TRAKTOR TANGAN
Salah satu perangkat traksi pada traktor tangan adalah roda. Sebuah traktor tangan dapat bergerak maju-mundur dengan kecepatan tertentu karena putaran poros motor penggerak disalurkan sampai ke roda. Saat ini, roda traktor yang tersedia di pasaran memiliki berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan sesuai dengan kondisi lahan. Penggunaan berbagai jenis roda ini bertujuan untuk meningkatkan kemampuan traksi roda yang bekerja pada kondisi tanah tertentu. Performansi roda traktor di lahan didasarkan pada kemampuan cengkeraman tapak roda terhadap permukaan jalan. Faktor-faktor yang 6
mempengaruhi performansi roda ini ditentukan oleh kondisi lahan, daya yang disalurkan ke roda, jumlah sirip, dimensi roda serta bentuk dan ukuran sirip. Dengan menggunakan berbagai tipe roda ini diharapkan dapat meningkatkan kemampuan traksi roda yang bekerja pada kondisi lahan yang berbeda. Berdasarkan material pembuat roda, roda traktor dapat dikelompokkan menjadi 2 kelompok, yaitu : 1. Roda Ban Karet Merupakan roda traktor yang terbuat dari material karet. Roda ban karet ini umumnya digunakan untuk penggunaan traktor tangan sebagai trailer atau penggunaan traktor tangan sebagai alat transportasi. Bentuk permukaan roda ban ini beralur agak dalam yang bertujuan untuk mencegah slip. Roda ban karet juga dapat meredam getaran, sehingga tidak merusak jalan. 2. Roda Besi Merupakan roda traktor yang terbuat dari material besi. Roda Besi ini dapat dibagi menjadi 2 bagian yaitu roda besi untuk lahan sawah (roda besi standar) dan roda besi untuk lahan kering. Untuk penggunaan di lahan sawah, sirip-sirip yang digunakan lebih lebar dibandingkan ukuran sirip pada roda besi lahan kering. Ini bertujuan agar roda dapat menahan beban traktor sehingga tidak tenggelam kedalam lumpur.
Gambar 1. Roda Besi Standar
7
Perbaikan traksi dengan roda besi standar banyak kaitannya dengan slip roda yang terjadi. Tanah basah (sawah) pada dasarnya mempunyai tahanan tanah terhadap pembajakan relatif lebih rendah dibandingkan tanah kering, tetapi pada kondisi ini slip roda yang terjadi akan lebih tinggi (Irwanto, 1983). Untuk penggunaan di lahan sawah, sirip-sirip yang ada lebih besar dan jumlahnya lebih sedikit dibandingkan dengan yang ada di lahan kering. Karena jarak sirip-sirip lebih lebar atau pitch sirip lebih panjang, dan jumlah sirip lebih sedikit pada rim roda, maka sangat efektif untuk mencegah bongkah-bongkah tanah menempel atau terperangkap diantara sirip (Sakai et al., 1998). Roda besi sirip lengkung digunakan untuk pembajakan di lahan kering. Sirip pada roda besi akan menancap ke tanah, sehingga akan mengurangi terjadinya slip pada saat menarik beban berat.
(a)
(b)
Gambar 2. Roda besi prototip ideal (a) dan prototip industri (b) (Radite, 2008) Roda sirip lengkung prototype industri ini dapat mengatasi kelengketan tanah pada sirip, tetapi mempunyai sedikit kekurangan dalam hal penetrasi sirip ke dalam tanah dan gaya dorong sirip karena bentuk siripnya yang melengkung tersebut. Sirip lengkung ini dipasang selang-seling antara rim kiri dan kanan yang bertujuan untuk meningkatkan efektifitas penetrasi sirip ke dalam tanah. Dengan mempertimbangkan bahwa jarak sirip harus maksimum agar gerakan sirip hanya ke arah bawah dan belakang di dalam tanah, diharapkan 8
gerakan sirip seperti itu akan menghasilkan hanya suatu reaksi tanah vertikal dan tarikan kotor (gross traction) dengan tahanan gerak (motion resistance) yang minimum.
/
v cm/s
Gambar 3. Sirip dan gerakannya (Sakai et al., 1998)
Untuk memperkirakan jumlah sirip minimum NL dari roda besi dirumuskan dari segi perencanaan desain dengan menggunakan persamaan berikut (Sakai et al., 1998) :
NL
/
NL
S
Dimana : v
....................................................... (1)
...................................................................... (2)
= kecepatan maju traktor yang diharapkan (cm/s)
ω = kecepatan putaran roda (rpm) r1 = diameter luar roda (cm) S = reduksi kecepatan maju yang diharapkan.
9
Dengan diketahuinya kondisi lahan maupun besarnya slip maka dapat ditentukan jumlah sirip minimum yang akan dipasang pada roda. Tabel. 1 Jumlah sirip yang dibutuhkan apabila diketahui nilai slip Slip 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
Jumlah sirip 20 14 12 10 9
Jumlah jari-jari 8 8 8 8 8
Dengan menentukan jumlah sirip yang sesuai dengan kebutuhan penggunaan, diharapkan traktor dapat meningkatkan traksi yang dihasilkan dan traktor dapat mengembangkan tenaga tarik mendekati tenaga yang disuplai pada sumbu roda pada tingkat kecepatan dan beban yang diinginkan (Singh,1980).
C. TRAKSI RODA Roda traktor yang berguling akan mengalami gaya traksi, tahanan guling, gaya kemudi, gaya dukung tanah, dan gaya akibat berat traktor (Plackett, 1985). Traksi adalah gaya dorong yang dapat dihasilkan oleh roda penggerak atau alat traksi lainnya (Barger et.al, 1958). Arah traksi adalah searah dengan arah gerak traktor dan berlawanan arah dengan tahanan guling. Traksi yang dapat dihasilkan traktor dipengaruhi oleh kondisi roda penggerak, kondisi tanah, keadaan permukaan tanah, dan interaksi roda penggerak dengan tanah (Wanders,1978). Menurut Wanders (1978), performansi yang dapat dihasilkan suatu traktor dipengaruhi oleh kondisi alat traksi, kondisi tanah, keadaan pemukaan tanah, dan interaksi alat traksi dengan tanah. Salah satu faktor yang dapat menurunkan tenaga tarik adalah reduksi kecepatan maju (travel reduction). Reduksi kecepatan maju (travel reduction) ini juga sering disebut dengan slip. Traktor akan mampu menarik peralatan apabila traksi yang dihasilkan oleh roda karena perputaran roda, mampu merubah torsi menjadi tenaga tarik yang lebih besar dari tahanan guling. Bila traksi lebih kecil dari torsi yang disalurkan, 10
akan menyebabkan roda traktor slip. Hal ini sering disebut dengan “roda kehilangan traksi”. Besarnya nilai traksi ini tergantung dari tenaga mesin, dimensi roda, beban pada roda terhadap jalan dan koefisien gesek antara roda dengan jalan. Traksi pada tanah tertentu dapat ditingkatkan dengan memperluas bidang sentuh roda dengan tanah atau dengan menambah berat traktor (Gill dan Vanden Berg, 1968). Faktor slip juga memiliki peran utama dalam peningkatan atau penurunan efisiensi traksi. Besarnya tenaga maksimum yang dapat disalurkan roda kepermukaan tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah terhadap roda yang memungkinkan roda menghasilkan tenaga tarik yang lebih besar. Hal ini tergantung pada ketahanan tanah terhadap keretakan, kohesi tanah, dan sudut gesekan dalam tanah. Jika tanah memiliki ketahanan yang baik, maka tenaga yang dapat disalurkan juga akan semakin besar. Untuk menentukan besarnya tenaga tarik traktor dapat digunakan persamaan sebagai berikut :
P
F
Dengan : P
v ...................................................................................... (3) = tenaga tarik traktor (Watt)
Fd
= gaya tarik traktor (N)
v
= kecepatan maju traktor ((m/s)
Pada penelitian ini, besarnya gaya tarik traktor (Fd) dapat diukur dengan menggunakan Load Cell dan regangan yang terjadi dibaca dengan menggunakan Handystrain meter. Satuan yang terbaca masih dalam bentuk µε (microstrain). Angka yang terbaca lalu dikalikan dengan faktor konversi (1 µε = 2 kgf). Sedangkan untuk mengukur tingkat kecepatan maju traktor didasarkan pada jarak yang di tempuh per satuan waktu.
11
D. SLIP RODA TRAKTOR
Slip roda traktor (travel reduction) adalah selisih jarak tempuh roda traktor dengan pembebanan (dengan operasi) dengan jarak tempuh roda traktor tanpa pembebanan (tanpa operasi) yang dinyatakan dalam persen. Menurut Kepner et al. (1982), slip dapat terjadi pada traktor tanpa beban dan akan bertambah besar seiring dengan meningkatnya gaya penarikan. Slip pada roda ini dapat terjadi jika besar traksi yang dihasilkan roda lebih kecil dari torsi yang disalurkan oleh engine ke roda. Slip yang terjadi pada traktor tangan dapat mengurangi Efisiensi Lapang dan penyaluran daya pada traktor. Slip pada roda dapat diperkecil dengan memperhatikan faktor – faktor berikut yaitu diameter roda, lebar roda, bentuk lempengan tapak, sudut lempengan tapak terhadap garis singgung roda dan sumbu roda, dan jarak antar lempengan. Untuk memperoleh nilai slip ini dapat menggunakan persamaan berikut :
Slip Dengan : Sb So
1
S S
100 .......................................................... (4)
= Jarak tempuh dengan beban (m) = Jarak tempuh tanpa beban (m)
Menurut Sembiring et al. (1990), slip adalah selisih jarak yang dicapai atas dasar perhitungan jumlah putaran roda dengan jarak sesungguhnya dibagi jarak yang dapat dicapai dengan putaran roda. Slip ini dinyatakan dalam persen. Slip pada roda traktor dipengaruhi oleh diameter roda, lebar roda, bentuk lempengan tapak, dan sudut lempengan tapak terhadap garis singgung roda dan sumbu roda. Pada penelitian ini, jarak tempuh roda diukur dengan cara menghitung jarak yang ditempuh roda tiap 5 - 10 putaran roda. Pengukuran dilakukan saat traktor berjalan tanpa dan dengan beban. Triratanasirichai (1990) menyatakan bahwa kelengketan tanah pada sirip roda adalah salah satu masalah yang menyebabkan rendahnya mobilisasi dan tingginya slip roda. Menurut Hendra (1982), proses terjadinya slip pada dasarnya 12
ditimbulkan akibat ketidakseimbangan antara gaya yang disalurkan oleh jari-jari roda dari sumbu roda kepada permukaan tapak dan medan tahanan geser tanah yang dilalui roda tersebut. Untuk mengatasi slip ini dapat dilakukan dengan menurunkan tenaga yang disalurkan ke roda. Penurunan tenaga yang dibutuhkan untuk mengatasi slip akan menaikkan tenaga tarik traktor. Perbedaan kecepatan dan perbedaan dengan perbedaan transmisi yang digunakan juga dapat memberikan pengaruh pada slip. Efisiensi penyaluran tenaga tarik yang tertinggi yang dapat dicapai oleh traktor pada saat bekerja di lapangan mengolah tanah adalah pada tingkat slip antara 1525 %. Pada tanah liat basah, tenaga terbesar untuk menarik mungkin dicapai pada slip sekitar 35 % (Sembiring et al., 1990). Slip roda traktor juga banyak kaitannya dengan tingkat kandungan air tanah. Kandungan air tanah mempengaruhi nilai tahanan geser dan daya dukung tanah terhadap suatu pembebanan (Richey et al., 1961).
E. KETENGGELAMAN RODA (Sinkage)
Ketenggelaman roda menunjukaan tingkat penetrasi roda kedalam tanah yang mempengaruhi besarnya traksi roda yang dapat dihasilkan. Ini dipengaruhi oleh bobot traktor tangan, bentuk sirip dan jenis tanah. Ketenggelaman ini juga dipengaruhi oleh jumlah sirip pada roda. Semakin banyak jumlah sirip, maka semakin kecil pula kemampuan roda melakukan penetrasi kedalam tanah (Sebastian, 2002). Ketenggelaman roda ini terjadi akibat adanya penurunan permukaan tanah akibat gaya dari luar khususnya karena lalu lintas, yang merupakan pertanda terjadinya pemadatan tanah pada daerah tersebut. Penurunan permukaan tanah akan terjadi sampai pada keadaan dimana gaya penahanan dari tanah seimbang dengan beban yang diberikan (Mandang dan Nishimura, 1991). Ketenggelaman roda yang besar menyebabkan tahanan guling yang besar pula. Menurut Sembiring et al. (1990) tahanan guling adalah besarnya tahanan yang harus diatasi traktor untuk dapat bergerak menarik melalui rodanya. 13
Besarnya tahanan guling dipengaruhi oleh kondisi permukaan tanah dan ukuran roda.
F. SIFAT FISIK DAN MEKANIK TANAH
Lahan kering adalah hamparan lahan yang didayagunakan tanpa penggenangan air, baik secara permanen maupun musiman dengan sumber air berupa hujan atau air irigasi (Suwardji, 2003). Sifat-sifat yang mempengaruhi sifat fisik dan mekanik tanah antara lain : 1. 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 berikut (Sapei et al.,1990) :
KA
.............................................................................. (5)
Dengan : KA = kadar air tanah basis kering (%) mb = massa tanah basah (gram) mk = massa tanah kering tanur (gram) Di dalam tanah mineral, kadar jenuh air berdasarkan basis kering mencapai 25% - 60% tergantung pada kerapatan isi tanah. Kenaikan 1% kadar air tanah dapat menurunkan draft sebesar 10% (Hunt, 1983). 2. Kerapatan isi tanah (bulk density) Kerapatan isi tanah (bulk density) adalah perbandingan antara massa tanah kering dengan volume total tanah termasuk volume pori-pori tanah. Bulk Density ini dipengaruhi oleh tekstur tanah, kandungan bahan organik, struktur tanah, dan cara pengolahan tanah. 14
Hillel (1980) menyatakan bahwa nilai bulk density tanah berkisar antara 1.1 g/cm3 – 1.6 g/cm3, sedangkan Wesley (1973) menyatakan kerapatan isi tanah berkisar dari 0.6 g/cm3 sampai 2.4 g/cm3. Semakin tinggi nilai bulk density, maka semakin kecil pori-porinya dan semakin tinggi derajat kepadatannya. Kerapatan isi tanah ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut (Sapei et al.,1990) :
ρ
......................................................................................... (6) V
Dengan : ρd
= kerapatan isi tanah (g/cm3)
mk = massa tanah kering (g) V
= volume tanah lapangan (cm3)
3. Tahanan Penetrasi Tahanan penetrasi tanah merupakan kemampuan tanah untuk menahan gaya yang bekerja tegak lurus terhadap permukaan tanah. Besarnya tahanan penetrasi ini sangat tergantung pada bulk density tanah. Nilai tahanan penetrasi tanah (satuan kgf) yang diukur dengan penetrometer dapat dikonversikan ke dalam bentuk cone index (CI) dengan satuan kPa (Mandang dan Nishimura, 1991). Tahanan penetrasi tanah ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : F
CI
A
Dengan : CI
W
........................................................................... (7)
= Cone Index (kPa)
Fp = gaya penetrasi terukur pada penetrometer (kgf) W = massa penetrometer (kg) Ak = luas penampang kerucut = 2 cm2 Menurut Kasim (1992), pengaruh pembebanan dan lintasan traktor berpengaruh pada tahanan penetrasi pada kedalaman 15-25 cm, dimana tahanan
15
penetrasi ini meningkat menurut selang kedalaman pengukuran. Jika kadar air meningkat maka tahanan penetrasi menurun.
G. KAPASITAS LAPANG
Dalam Srivastava (1993), dijelaskan bahwa kapasitas lapang merupakan proses yang dapat diselesaikan sebuah mesin dalam waktu tertentu. Kinerja lapang traktor tangan pada saat melakukan pengolahan ditentukan oleh beberapa faktor yaitu : 1. Kapasitas Lapang Teoritis Kapasitas Lapang Teoritis adalah kapasitas kerja alat secara teoritis yang hanya dipengaruhi oleh kecepatan maju traktor dan lebar olah dari implemen yang digunakan. Artinya, suatu alat atau mesin dianggap bekerja sempurna tanpa ada waktu yang digunakan untuk berbelok atau berhenti. Besar Kapasitas Lapang ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
K LT
0.36 v l
........................................................................... (8)
Dengan : KLT = Kapasitas Lapang Teoritis (ha/jam) v
= Kecepatan maju traktor tangan tanpa beban (m/s)
Lp
= Lebar olah dari implemen yang digunakan (m)
Kecepatan maju diukur dengan mengukur waktu dan jarak tempuh roda traktor tanpa beban, sedangkan Lp adalah lebar olah dari implemen yang digunakan. 2. Kapasitas Lapang Efektif Menurut Srivastava (1993), waktu aktual yang dibutuhkan untuk mengolah tanah akan bertambah sebagai bagian dari adanya overlap, waktu berbelok pada ujung petakan, maupun waktu istirahat yang digunakan oleh operator.
16
Untuk
menghitung
Kapasitas
Lapang
Efektif
dilakukan
dengan
menghitung waktu kerja total dan luas tanah hasil pengolahan total. Kapasitas Lapang Efektif ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
L
K LE
..................................................................................... (9)
W
Dengan : KLE = Kapasitas Lapang Efektif (ha/jam) L
= Luas tanah hasil pengolahan total (ha)
Wk = Waktu kerja total (jam) 3. Efisiensi Lapang Untuk menghitung Efisiensi Lapang ini dapat menggunakan persamaan berikut :
E
K
E
K
T
Dengan : El
100% ........................................................................ (10)
= Efisiensi lapang (%)
KLE = Kapasitas Lapang Efektif (ha/jam) KLT = Kapasitas Lapang Teoritis (ha/jam)
H. DASAR RANCANGAN MODIFIKASI RODA TRAKTOR Perancangan roda besi sangat dipengaruhi oleh dimensi roda, kondisi kerja dari traktor tangan, dan bajak yang digunakan. Pengertian yang mendalam tentang hubungan antara roda, traktor dan bajak dari perancang akan dapat menghasilkan roda besi yang lebih efisien dibandingkan dengan roda besi yang ada sekarang ini (Sakai, 1987). Langkah pertama dalam perancangan roda besi adalah menentukan diameter roda besi (Dr). Penentuan diameter roda besi harus memperhatikan ground clearance dari traktor roda dua. Hal ini untuk mencegah traktor terhambat 17
lajunya karena bagian bawah traktor bergesekan atau kandas dengan permukaan tanah. Diameter rim roda dapat ditentukan berdasarkan diameter luar roda, tinggi sirip dan posisinya terhadap rim. Diameter rim dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut (Hermawan, 2001): D
D
2G ............................................................................... (11)
Dengan : Dr = Diameter rim roda Dw = Diameter luar roda Gt = jarak antar ujung sirip dengan rim Pada penelitian ini, penentuan diameter roda besi modifikasi didasarkan pada perbandingan kecepatan maju traktor terhadap diameter roda. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Sebastian (2002) memperoleh bahwa roda dengan diameter rim roda (Dr) dan dimeter luar roda (Dw) sebesar 700 mm dan 820 mm, menghasilkan kecepatan maju sebesar 1.2 m/s – 1.4 m/s. Dari data ini dapat ditentukan nilai Dr dan Dw roda besi modifikasi agar memperoleh kecepatan maju yang sesuai dengan kecepatan manusia berjalan. Selain itu, faktor ground clearance traktor harus ditentukan terlebih dahulu.
Gambar 4. Skematik untuk menentukan ukuran roda (Hermawan, 2001)
18
Untuk menentukan diameter bahan rim dan jari-jari roda dapat juga menggunakan persamaan berikut (Sularso & Suga, 1985) : .
d Dengan : ds σa
M ............................................................................. (12)
= diameter bahan (mm) = teganngan lentur yang diizinkan (kg/mm2)
Ml = momen lentur (kg.mm) Langkah kedua adalah menentukan jarak antar rim roda yaitu jarak antara rim kiri dan rim kanan pada satu roda traktor. Rim roda besi tidak selalu terletak di tengah sirip, oleh karena itu wheel space, jarak antara garis tengan rim kanan dan rim kiri harus ditentukan pula. Jumlah jari-jari yang dibutuhkan tergantung pada diameter roda, ukuran dan kualitas jari-jari tersebut, dimana umumnya ukuran dan kualitas jari-jari sama dengan rimnya. Klasifikasi jumlah jari-jari yang dibutuhkan berdasarkan ukuran roda dapat dilihat pada Tabel 2 (Phongsupasamit, 1988). Tabel. 2 Jumlah jari-jari berdasarkan ukuran roda (Phongsupasamit, 1988) Ukuran roda Roda ukuran kecil Roda ukuran normal Roda ukuran besar
Jumlah jari-jari 3 4-6 8
Langkah ketiga adalah penentuan jumlah sirip. Penentuan jumlah sirip ini didasarkan pada pernyataan Sakai et al., (1998) bahwa jumlah sirip roda besi untuk lahan kering adalah antara 8-14 buah. Menurut Sebastian (2002) pada diameter roda yang sama, semakin banyak jumlah sirip pada roda maka akan semakin besar pula Kapasitas Lapang dari penggunaan roda tersebut. Namun, jika semakin banyak jumlah sirip roda tersebut akan mengurangi tingkat penetrasi roda. Jumlah sirip ini akan menentukan spasi antar sirip padda rim roda.
19
Untuk menentukan jarak spasi sirip roda besi dapat digunakan persamaan berikut (Hermawan, 2001) : D
L
L
Dengan : LS
.................................................................................... (13)
= Spasi sirip
Dw = Diameter roda Ln
= Jumlah sirip
Bahan yang digunakan untuk membuat sirip roda adalah besi plat. Untuk menentukan ukuran tebal bahan pembuat sirip digunakan persamaan berikut :
τ
F A
............................................................................................ (14)
Dengan : τ = tegangan geser yang diijinkan Fh = gaya reaksi tanah terhadap sirip arah mendatar A = luas penampang bahan Roda modifikasi ini dirancang pada tingkat slip 15 %. Untuk perancangan jari-jari kelengkungan sirip dapat menggunakan ilustrasi berikut :
δ
β
(r,δ) Gambar 5. Ilustrasi perancangan sudut masuk sirip roda kedalam tanah
20
Pada perancangan sirip roda besi modifikasi, penetrasi sirip roda dengan koordinat polar kelengkungan sirip (r,δ) dirancang sedemikian rupa sehingga sudut masuk sirip roda (β) berkisar pada sudut 88o. Untuk menentukan jumlah sirip aktif (jumlah sirip yang melakukan penetrasi tanah pada saat traktor beroperasi), dapat menggunakan persamaan berikut :
J
J .............................................................................. (15)
Dengan : Jsa = Jumlah sirip aktif θ
= sudut juring roda
Jsr = Jumlah sirip pada roda
W
P θ Perm. tanah Z
Gambar 6. Ilustrasi sistem roda yang bekerja pada permukaan tanah
Sudut juring roda adalah sudut yang dibentuk dua jari-jari roda pada permukaan tanah terhadap lingkaran roda. Sudut juring roda ini dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (Sebastian, 2002) :
2 cos
................................................................... (16)
21
Dengan : θ = Sudut juring roda Rr = jari-jari roda Z
= ketenggelaman roda
Selanjutnya beban vertikal dan gaya arah mendatar yang diterima oleh sirip dapat ditentukan dengan persamaan berikut : ......................................................................................... (17)
.......................................................................................... (18)
Dengan : Ws = beban yang diterima oleh sirip Ps = gaya arah mendatar terhadap sirip W = beban vertikal pada roda P = gaya horizontal pada roda
22
BAB III METODE PENELITIAN
A. WAKTU DAN TEMPAT Penelitian akan dilaksanakan pada bulan Juli sampai dengan bulan Desember 2009 bertempat di Bengkel Teknik Mesin Budidaya Pertanian, Leuwikopo, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pengujian dilakukan di lahan percobaan Leuwikopo dengan mengunakan traktor tangan Merk Yanmar tipe BRM-Dx dengan daya 8.5 hp.
B. ALAT DAN BAHAN
1. Alat Alat yang digunakan untuk membuat roda besi modifikasi antara lain : a. Jangka sorong 15 cm b. Las Listrik c. Gerinda poles d. Bor listrik merek BOSCH e. Gergaji besi f. Mesin bubut g. Roller plat h. Alat-alat pendukung lainnya. Alat yang digunakan untuk pengujian kinerja 3 tipe roda besi untuk operasi traktor tangan di lahan kering antara lain : a. Satu unit traktor tangan merek Yanmar BRM-Dx dengan daya 7.5 hp. b. Satu unit traktor roda empat merek Yanmar 330 DT c. Bajak singkal tunggal d. Stop Watch merek Nokia 3120 Classic e. Load Cell merek Kyowa LT-5TSA71C
23
f. dan Handy Strainmeter merek Kyowa UCAM-1A g. Tali sling h. Meteran 30 meter dan Patok Alat yang digunakan untuk mengukur kondisi lahan percobaan di Leuwikopo antara lain : a. Ring sampel b. Penetrometer tipe SR-2 c. Oven d. Timbangan
2. Bahan Bahan yang digunakan untuk membuat roda besi modifikasi antara lain : a. Besi behel Φ 16 mm untuk pembuatan rim dan velg roda modifikasi. b. Besi plat strip 4 mm * 50 mm dengan panjang 6 meter untuk pembuatan sirip roda modifikasi. c. Besi plat 250 mm * 250 mm dengan tebal 7 mm untuk pembuatan flens roda modifikasi. d. Besi plat 150 mm * 150 mm dengan tebal 12 mm untuk pembuatan dudukan roda lengkung. e. Batu gerinda, kawat las 22 mm sebanyak 3kg, mata gergaji besi, dan bahan-bahan habis lainnya.
C. PENGUKURAN KONDISI LAHAN PERCOBAAN
Pengukuran
kondisi
lahan
percobaan
dilakukan
dengan
pengambilan sampel tanah dengan menggunakan ring sampel di 4 titik yang berbeda dengan 4 tingkat kedalaman yaitu 0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm, dan 3040 cm. Pengambilan sampel tanah ini bertujuan untuk mengetahui kerapatan isi tanah dan kadar air tanah.
24
Untuk mengukur kerapatan isi tanah dan kadar air tanah, sampel tanah yang sudah diambil nantinya akan ditimbang massanya sebagai massa tanah basah (mb) lalu sampel tersebut dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 110oC selama kurang lebih 24 jam. Setelah pengeringan, sampel ditimbang lagi massanya sebagai massa tanah kering tanur (mk) dan volume-nya (V). Dari data yang diperoleh, kadar air tanah dan kerapatan isi tanah dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan (5) dan (6). Pengukuran tahanan penetrasi tanah dilakukan dengan menggunakan penetrometer tipe SR-2. Pengukuran dilakukan di 4 titik yang berbeda dengan 4 tingkat kedalaman yaitu 0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm, dan 30-40 cm. Data yang terbaca pada penetrometer (satuan kgf) dibagi dengan luas permukaan penetrometer menjadi kg/cm2. Untuk memperoleh Cone index-nya dilhitung dengan menggunakan persamaan (7).
D. ANALISIS RANCANGAN RODA BESI MODIFIKASI 1. Penentuan diameter rim roda besi modifikasi. Langkah pertama dalam proses perancangan roda ini adalah penentuan diameter roda. Hal-hal yang perlu dipertimbangkan adalah hubungannya dengan kecepatan maju traktor yang diinginkan dan ground clearance traktor. Pada pengujian yang dilakukan oleh Ferdian (2003), diperoleh bahwa kecepatan maju traktor tangan dengan menggunakan sirip lengkung dengan diameter rim 700 mm berkisar antara 1.2 m/s – 1.4 m/s. Tingkat kecepatan ini masih terlalu cepat jika dibandingkan dengan kecepatan manusia berjalan. Kecepatan maju traktor yang ingin dicapai diusahakan mendekati kecepatan maju manusia berjalan yaitu 0.7 m/s – 0.8 m/s. Dengan mempertimbangkan ground clearance dan slip yang terjadi, untuk memperoleh tingkat kecepatan tersebut diameter roda besi harus direduksi sekitar 64 % dari dimensi awalnya 700 mm menjadi sebesar 452 mm. Pada ukuran diameter ini diharapkan kecepatan maju yang terjadi mendekati kecepatan maju manusia berjalan dengan ground clearance traktor sebesar 20 cm.
25
2. Penentuan jarak antar rim roda Untuk penentuan jarak rim roda, jumlah jari-jari ditentukan mengikuti rancangan pada roda besi sirip lengkung prototype industri. Dari pengukuran pada roda besi sirip lengkung diperoleh jarak antar rim sebesar 160 mm dan dengan jumlah jari-jari sebanyak 8 buah. 3. Penentuan diameter bahan rim dan jari-jari Untuk menentukan diameter bahan rim dan jari-jari, terlebih dahulu dihitung arah gaya mendatar (P) dan gaya vertikal (W) dengan menggunakan persamaan 17 dan 18. Dari perhitungan yang dilakukan Sebastian (2002), diperoleh nilai P = 210.4 kgf dan W = 260 kgf pada kedalaman pembajakan 15 cm dan lebar bajak 27.5 cm. Dari nilai P dan W diatas, diameter bahan rim dan jari-jari dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 12. Bahan yang digunakan adalah besi behel (baja), σbaja = 58 kg/mm2. Jika faktor keamanan untuk beban statis sebesar 6 dan faktor perkalian untuk beban dinamis sebesar 4, maka σa = 58/24 = 2.4 kg/mm2. Dari perhitungan diperoleh diameter besi behel yang digunakan sebesar 16 mm (Sebastian,2002). Pada perancangan ini jari-jari terbagi menjadi dua bagian, yaitu empat jari-jari dalam yang terhubung dengan rim, dan empat jari-jari luar yang terhubung dengan flens.
4. Penentuan diameter kelengkungan sirip Penentuan jari-jari kelengkungan sirip dirancang sedemikian rupa sehingga sirip roda menembus permukaan tanah dengan sudut masuk sebesar 88 o. Dari perancangan yang dilakukan oleh Radite (2009) diperoleh jari-jari kelengkungan sirip roda sebesar 94 mm dengan ketebalan plat sirip sebesar 4 mm. Gambar dari rancangan sirip ini dapat dilihat pada Gambar 7 berikut :
26
Gambar 7. Desain sirip roda besi modifikasi (Radite, 2009) 5. Penentuan spasi antar sirip Penentuan spasi antar sirip ini tergantung pada jumlah sirip dan diameter roda yang digunakan. Penentuan jumlah sirip ini yang didasarkan pada pernyataan Sakai et al., (1998) bahwa jumlah sirip roda besi untuk lahan kering adalah antara 8-14 buah. Pada penelitian ini, jumlah sirip direduksi mengikuti reduksi diameter roda sirip lengkung yaitu sebesar 64 % dari jumlah sirip awalnya 14 buah menjadi sebanyak 9 buah. Jumlah ini masih dalam rentang sirip yang dianjurkan pada penggunaan di lahan kering. Pada jumlah sirip 9 buah dan diameter rim 452 mm, maka dapat diperoleh spasi antar sirip dengan menggunakan persamaan 13. Dari perhitungan diperoleh :
L
D L
157.7 mm
6. Jumlah sirip aktif Untuk menghitung jumlah sirip aktif, terlebih dahulu dihitung nilai θ dengan menggunakan persamaan 16.
2 cos 27
.
2 cos
.
= 69.23o
Jumlah sirip aktif dihitung dengan menggunakan persamaan 15. Dari perhitungan diperoleh :
J J
J .
9 = 1.73 buah dalam 1 rim roda
Beban tarik traktor akan ditumpu oleh sejumlah sirip yang aktif pada roda. Semakin banyak sirip roda, beban tarik traktor akan terbagi secara merata pada sirip aktif roda, demikian juga sebaliknya. Hal ini dapat dipahami bahwa bila jumlah sirip bertambah berarti jumlah sirip yang aktif bekerja pada roda bertambah, demikian juga sebaliknya. Dengan jumlah sirip yang sedikit maka daya penetrasi sirip akan semakin besar.
7. Pembuatan flens roda Untuk pembuatan flens ditentukan berdasarkan ukuran dan posisi baut pengencang roda traktor. Pada penelitian ini, posisi dan ukuran lubang baut didasarkan pada ukuran dan lubang baut pada traktor Yanmar BRM-Dx dan traktor tangan TRAXI. Ketebalan flens mengikuti ketebalan flens pada roda sirip lengkung yaitu sebesar 6 mm.
Gambar 8. Desain flens roda traktor
28
E. PENGUKURAN KINERJA 3 TIPE RODA BESI
Pengujian lapangan dilakukan dengan menggunakan 3 tipe roda besi yaitu roda besi standar IRRI, roda lengkung, dan roda modifikasi. Pengujian meliputi pengukuran beban tarik, kecepatan maju, slip, dan kapasitas lapang dari masingmasing tipe roda besi. 1. Pengukuran Beban Tarik Pengukuran beban tarik dilakukan dengan menggandengkan traktor roda 2 dengan traktor roda 4 (unit pemberi beban) menggunakan tali sling. Untuk mengukur beban
tarik ini dilakukan dengan bantuan load cell dan handy
strainmeter untuk mengukur besarnya regangan (με) yang terjadi. Dari regangan yang diperoleh dapat diketahui besarnya beban tarik yang terjadi (kgf) dengan mengalikan regangan (με) yang terukur dengan faktor konversi (dalam pengujian ini 1με = 2 kgf). Dari nilai tersebut dapat diketahui pula besarnya daya yang tersalurkan dengan menggunakan persamaan (3). Metode pengukuran beban tarik dapat dilihat pada Gambar 5 berikut.
Traktor Roda 4
Load Cell
Traktor Roda 2
Gambar 9. Metode Pengukuran Beban Tarik Traktor Tangan dengan beban engine brake traktor roda empat.
29
2. Pengukuran Slip Roda Slip roda ditentukan dengan cara mengukur jarak tempuh traktor tanpa beban dan mengukur jarak tempuh traktor saat menarik beban. Slip roda dihitung dengan persamaan (4). 3. Pengukuran Kapasitas Lapang Dilakukan dengan cara melakukan pembajakan di lahan percobaan Luewikopo dengan menggunakan 3 tipe roda besi yang akan diuji. Pembajakan ini menggunakan traktor tangan BRM-Dx dengan bajak tunggal pada putaran mesin sekitar 1800 rpm dan transmisi Low 1. Lahan yang diuji seluas 200 cm2 untuk masing-masing roda pengujian. Besarnya Kapasitas Lapang Teoritis dan Efektif diperoleh dengan menggunakan persamaan (8) dan (9) Dari kedua persamaan diatas (8 dan 9), maka dapat diperoleh besar Efisiensi Lapang-nya dengan menggunakan persamaan (10).
4. Ketenggelaman Roda (sinkage) Pengukuran ketenggelaman roda dilakukan dengan cara mengukur kedalaman tanah bekas sirip roda yang menembus tanah saat melakukan pengolahan tanah, dengan menggunakan penggaris.
30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. PENGUJIAN PENDAHULUAN Pengujian ini bertujuan untuk merancang tingkat slip yang terjadi pada traktor tangan dengan cara pembebanan “engine brake” traktor roda empat. Pengujian ini meliputi pengujian
fungsional roda uji dan instrumentasi serta
menentukan tingkat beban tarik yang diberikan. Pada pengujian fungsionaal, roda yang diuji dipasangkan pada poros roda traktor, kemudian dijalankan. Dari hasil pengujian ini traktor dapat bergerak dengan baik dan roda dapat berfungsi sebagai alat traksi. Kemudian pengujian dilanjutkan dengan menentukan tingkat pembebanan. Pembebanan traktor tangan dilakukan dengan cara mengatur tingkat kecepatan dan putaran mesin traktor roda empat. Dengan mengatur tingkat keceatan dan putaran mesin traktor, diharapkan terjadi “engine break” yang menjadi beban tarik bagi traktor roda dua. Penentuan tingkat beban ini dilakukan dengan mengukur kecepatan maju traktor tangan dengan menggunakan roda besi yang akan diuji pada tingkat kecepatan Low 1 dan putaran mesin 1800 rpm. Setelah kecepatan maju traktor tangan diketahui, kecepatan maju traktor roda empat diukur pada kisaran kecepatan maju yang mendekati kecepatan maju traktor tangan. Ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kecepatan dan putaran mesin traktor roda empat yang akan digunakan sebagai unit pembebanan dengan engine break
traktor roda
empat. Setelah didapatkan kisaran beda tingkat kecepatan yang cukup jelas, dilanjutkan dengan pengujian beban tarik. Data hasil pengujian pendahuluan ini dapat dilihat pada lampiran 3-5.
31
B. RODA BESI MODIFIKASI Roda besi modifikasi yang dibuat berjumlah satu pasang yaitu roda kiri dan kanan. Roda rancangan ini di desain khusus untuk meningkatkan kinerja traktor roda dua di lahan kering. Modifikasi utama pada roda ini meliputi diameter, jumlah sirip, dan bentuk sirip roda.
Sirip R d Jari-jari roda Rim
Flens Jarak antar Rim Lubang Baut
Gambar 10. Rancangan roda besi modifikasi Data teknis dari roda besi modifikasi ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 3. Data Teknis Roda Besi Modifikasi Nama
Roda Besi Modifikasi untuk Traktor Tangan Diameter Rim 452 mm Jarak Antar Rim 160 mm Jumlah Rim 2 buah Bahan Pembuat Rim Besi Behel Ф 16 mm Sirip Roda Jumlah Sirip 18 buah / roda Bahan Pembuat Sirip Roda Besi Strip 4 mm * 50 mm Jari-Jari Roda Jumlah Jari – Jari 8 buah Bahan Pembuat Jari –Jari Besi Behel Ф 16 mm Roda Flens Roda Diameter Luar 240 mm Diameter Dalam 80 mm Bahan Pembuat Flens Besi Plat tebal 7 mm Cara pemasangan Selang – seling antar rim sirip pada roda besi Rim
32
Gam mbar konstrukksi dari rodaa besi modiffikasi dapat dilihat padaa Gambar 6 d dibawah ini..
R Roda Rim
Lubang Baut
F Flens Roda
Jari-JJari Roda
S Sirip Roda
Gambar 11. Konstruksi K R Roda Besi Moodifikasi
C DATA KONDISI C. K L LAHAN PER RCOBAAN N
Berik kut data hasil pengukkuran penguujian tanahh di lahan percobaan L Leuwikopo yang y diambiil sebelum m melakukan peengujian kinnerja tiga tipee roda besi. Tabeel 4. Data Teeknis Kondissi Lahan Perrcobaan Kedalamann
Kadar Air A
B Bulk Densityy
Tahanan Pennetrasi
(cm) 0-10 10-20 20-30 30-40 Rata -Rataa
(%) 43.877 44.733 47.433 48.433 46.133
(gr/cm3) 0.91 0.88 0.84 0.83 0.87
(kPa) 65 1859.6 2104.6 65 1810.6 65 2173.2 25 1987.0 05
33
Dari data kondisi lahan percobaan diatas, diketahui bahwa pengukuran kinerja lapang dilakukan pada kadar air tanah rata-rata 46.31 % dan tahanan penetrasi rata-rata 1987.05 kPa. Jenis tanah yang digunakan untuk pengujian lapangan di Kebun Percobaan Leuwikopo Departemen Teknik Pertanian IPB adalah tanah latosol coklat kemerahan (Syahbuana, 2009).
D. PENGUJIAN KINERJA TIGA TIPE RODA BESI Pengujian kinerja tiga tipe roda besi dilakukan di lahan percobaan Leuwikopo, Institut Pertanian Bogor. Pengujian dilakukan dengan menggunakan traktor tangan Yanmar BRM-Dx dengan unit pembebanan traktor roda 4 merek Yanmar 330 T. Gambar dari traktor tangan Yanmar BRM-Dx dapat dilihat pada Gambar 7 berikut:
Gambar 12. Traktor Tangan Yanmar BRM-Dx dengan Roda Standar Pengujian kinerja tiga tipe roda besi ini dilakukan dilahan percobaan Leuwikopo dengan luas lahan yang digunakan 25 m * 12 m. Perbedaan perlakuan pada masing – masing tipe roda dilakukan dengan merubah sistem transmisi dan putaran engine dari traktor roda 4 (unit pembebanan). Perbedaan perlakuan putaran engine dan transmisi dari traktor roda 4 ini nantinya diharapkan dapat
34
mempengaruhi beban tarik pada traktor tangan yang diuji. Putaran engine dan transmisi dari traktor roda 4 dapat dilihat pada Lampiran 3-5. 1. Kemampuan Tarik Pengukuran beban tarik traktor dilakukan pada kisaran putaran mesin traktor tangan 1800 rpm dengan 7 perlakuan dengan mengatur putaran mesin traktor roda empat (unit pembebanan). Masing-masing perlakuan dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali. Traktor akan mampu menarik implemen apabila gaya tarik yang dihasilkan oleh traktor lebih besar dibandingkan dengan tahanan tariknya. Gaya tarik yang dihasilkan oleh traktor ini sangat dipengaruhi oleh perangkat traksi seperti roda traktor. Semakin besar traksi yang yang dapat dihasilkan oleh roda traktor, semakin besar pula daya traktor yang dapat disalurkan ke roda. Tipe roda besi modifikasi dapat menembus tanah yang keras dengan baik dengan lebar sirip yang lebih kecil dibanding sirip lainnya yang menyebabkan kinerja traksi roda besi modifikasi menjadi lebih baik. Grafik dari hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 13 berikut. Perbandingan Slip Tiga Tipe Roda Traktor terhadap Daya Traktor' 2 R² = 0.967 1.8 R² = 0.938 1.6 1.4 R² = 0.891
Daya (hp)
1.2
Roda Sirip Lengkung Roda Standar
1
Roda Modifikasi
0.8
Poly. (Roda Sirip Lengkung) Poly. (Roda Standar)
0.6
Poly. (Roda Modifikasi)
0.4 0.2 0 0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
Slip (%)
Gambar 13. Perbandingan slip yang terjadi dengan daya yang dihasilkan
35
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa pada tingkat slip tertentu, daya yang disalurkan semakin kecil seiring bertambahnya slip. Seperti telah diketahui sebelumnya bahwa slip mempengaruhi efisiensi penyaluran daya dan kapasitas lapang. Efisiensi penyaluran tenaga tarik yang tertinggi yang dapat dicapai oleh traktor pada saat bekerja di lapangan mengolah tanah adalah pada tingkat slip antara 15-25 %. Pada tanah liat basah, tenaga terbesar untuk menarik mungkin dicapai pada slip sekitar 35 % (Sembiring et al., 1990). Penurunan drawbar power disebabkan drawbar pull semakin kecil untuk mengatasi slip yang semakin besar, serta rendahnya kecepatan. Penurunan drawbar pull terjadi karena banyaknya tenaga yang hilang untuk mengatasai slip. Kecepatan untuk menarik beban berkurang dan kekuatan tarik maksimum akan menurun yang menunjukkan bahwa kondisi ini telah melebihi batas tarikan maksimum. Dari grafik terlihat bahwa daya yang dapat disalurkan dari engine traktor ke roda berkisar antara 1.2 hp – 1.7 hp. Besarnya tenaga tarik ini sangat dipengaruhi oleh kecepatan maju traktor tangan dan beban yang diberikan. Untuk roda standar memiliki drawbar power sebesar 1.63 hp pada slip 33.68 %, roda besi modifikasi sebesar 1.12 hp pada slip 23.69 %, dan roda besi sirip lengkung sebesar 1.8 hp pada slip 26.36 %. Dari sini terlihat bahwa daya yang tersalurkan oleh traktor paling besar pada traktor tangan dengan roda sirip lengkung. Berdasarkan gambar diatas, slip yang terjadi akan mengurangi kinerja traktor tangan. Ini menunjukkan bahwa slip merupakan faktor pembatas tarikan maksimum dan slip tentunya akan bertambah dengan meningkatnya beban yang diberikan pada drawbar. Slip ini dapat dikurangi dengan menambah berat, luas permukan kontak atau menambah kemapuan penetrasi sirip terhadap tanah (Anami, 2008). Bila dilihat dari kecepatan maju traktor rata-rata pada saat operasi, traktor tangan dengan roda standar adalah yang paling cepat disusul roda sirip lengkung dan roda modifikasi yaitu sebesar 0.97 m/s, 0.82 m/s, dan 0.54 m/s. Kecepatan maju ini berdampak pada besarnya daya yang dapat disalurkan dari engine ke roda traktor. 36
Roda besi modifikasi memiliki tenaga tarik yang paling kecil karena kecepatan majunya adalah yang paling kecil diantara roda-roda yang diuji. Roda standar memiliki kecepatan maju yang paling tinggi namun tidak diimbangi dengan kemampuan tarikan yang tinggi yang menyebabkan daya yang tersalurkan tidak maksimal. Sedangkan roda sirip lengkung mempunyai kecepatan maju dan kekuatan tarik yang cukup untuk memaksimalkan tenaga tarik yang dapat disalurkan ke roda. Dari tingkat kecepatan maju traktor, penggunaan roda modifikasi adalah yang paling nyaman bagi operator karena kecepatan majunya masih dibawah kecepatan maju rata-rata manusia berjalan sebesar 0.7 m/s dengan resiko Kapasitas Lapang yang dihasilkan menjadi lebih kecil. Data lengkap hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 6-11.
2. Slip Roda Traktor Slip roda (travel reduction) merupakan selisih jarak tempuh roda traktor aktual dengan jarak tempuh teoritis. Pada roda traktor tangan, slip roda sangat dipengaruhi jumlah sirip, bentuk sirip, beban tarik yang diberikan dan kondisi tanah tempat dilakukannya pengujian. Tingkat penetrasi tanah yang baik serta didukung dengan kondisi tanah yang keras dapat menghasilkan gaya dorong yang besar dengan slip yang kecil. Pemasangan sirip yang selang-seling juga membantu tingkat penetrasi sirip kedalam tanah. Grafik data perbandingan slip tiga tipe roda traktor terhadap beban tarik dapat dilihat pada Gambar 14 berikut ini.
37
Perbandingan Slip Tiga Tipe Roda Traktor terhadap Beban Tarik' 180 R² = 0.957
160
R² = 0.974 140
R² = 0.974
Beban Tarik (kgf)
120 Roda Sirip Lengkung
100
Roda Standar Roda Modifikasi
80
Poly. (Roda Sirip Lengkung)
60
Poly. (Roda Standar) Poly. (Roda Modifikasi)
40 20 0 0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
Slip (%)
Gambar 14. Perbandingan Slip Tiga Tipe Roda Besi terhadap Beban Tarik
Dari gambar diatas, dapat dilihat bahwa slip yang terjadi semakin besar seiring dengan semakin besarnya beban tarik yang terjadi. Kinerja tarikan roda besi paling baik dihasilkan oleh roda besi modifikasi. Hal ini terlihat pada beban tarik kisaran 100 kgf, slip yang terjadi pada roda besi modifikasi hanya berkisar 8 %. Bandingkan dengan slip yang terjadi pada roda standar dan roda sirip lengkung sebesar 24 % dan 13 %. Roda besi modifikasi memiliki slip yang paling kecil terhadap beban tarik dibandingkan dengan dua roda lainnya. Ini disebabkan bentuk sirip roda modifikasi mampu melakukan penetrasi kedalam tanah lebih baik dibandingkan dua roda lainnya yang diuji. Data lengkap hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 6-11. Namun, jika dilihat dari karakter roda besi dari grafik yang disajikan, dapat dilihat bahwa pada slip roda lebih besar dari 35 %, roda besi sirip lengkung memiliki kinerja tarik yang lebih baik dibandingkan dengan roda besi modifikasi. Dengan semakin banyaknya tanah yang menempel pada sirip roda, kinerja tarik roda besi modifikasi semakin menurun pada slip lebih besar dari 30 %. Tanah yang menempel pada sirip-sirip roda mengurangi daya penetrasi roda kedalam tanah sehingga slip yang terjadi semakin besar. Sedangkan pada roda 38
besi sirip lengkung, desain sirip yang melengkung tersebut dapat mengurangi tanah yang menempel pada sirip-sirip roda. Banyaknya tanah yang menempel pada roda modifikasi ini sangat dipengaruhi oleh bentuk sirip yang digunakan. Hal ini sesuai dengan pernyataan Triratanasirichai (1990) bahwa kelengketan tanah pada sirip roda adalah salah satu masalah yang menyebabkan rendahnya mobilisasi dan tingginya slip roda. Pada proses pembajakan dilahan kering, slip yang terjadi diusahakan berkisar antara 15 % - 20 %. Pada slip diatas 20 %, traktor umumnya sudah sulit untuk dikendalikan oleh operator. Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa pada slip 20 %, masing-masing roda memiliki kemampuan tarik yang berbeda-beda. Roda standar memiliki kemampuan tarik sekitar 90 kgf, roda besi modifikasi sekitar 140 kgf, dan roda besi sirip lengkung sekitar 120 kgf. Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa untuk penggunaan traktor tangan di lahan kering dengan slip 15% - 20%, roda besi modifikasi memiliki kemampuan tarik yang lebih baik dibandingkan dua roda lainnya. Pada roda besi modifikasi, bentuk sirip yang digunakan mampu melakukan penetrasi kedalam tanah dengan lebih baik namun menyebabkan tanah menempel pada sirip. Sedangkan pada sirip lengkung, sirip yang digunakan tidak mampu melakukan penetrasi kedalam tanah dengan baik sehingga tanah yang menempel pada tanah dapat dikurangi.
3. Pengukuran Kapasitas Lapang Pengukuran Kapasitas Lapang ini dilakukan dengan menggunakan bajak singkal tunggal. Dari hasil pengujian lapang terhadap tiga tipe roda besi yang diuji yaitu roda besi standar, sirip lengkung, dan modifikasi, terdapat perbedaan Kapasitas Lapang pada masing - masing roda. Kapasitas Lapang ini dipengaruhi oleh kecepatan traktor pada saat operasi, waktu total, dan lebar lahan yang diolah. Pada pengujian ini lahan yang diolah memiliki luas lahan sebesar 100 m2. Spesifikasi dari masing-masing roda besi yang diuji dapat dilihat pada Lampiran 1.
39
Tabel 5. Data pada saat melakukan pengolahan tanah dengan bajak tunggal Tipe Roda Standar Modifikasi Lengkung
Kecepatan Linier rata-rata (m/s) 0.98 0.54 0.82
Waktu Total (s) 422.19 684.55 475.93
Waktu Total (jam) 0.12 0.19 0.13
Lebar Olah (cm) 23.5 23.75 23.5
Besar Kapasitas Lapang dari masing-masing roda dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 6. Kapasitas Lapang dari Tiga Tipe Roda Besi Tipe Roda
KLT
KLE
Efisiensi Lapang
(ha/jam)
(ha/jam)
Roda Besi Standar
0.124
0.078
63.1 %
Roda Besi Modifikasi
0.071
0.048
67.7 %
Roda Besi Lengkung
0.109
0.069
63.4 %
Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa roda besi standar memiliki Kapasitas Lapang Efektif yang paling besar yaitu 0.078 ha/jam. Salah satu faktor yang mempengaruhi Kapasitas Lapang Efektif adalah kecepatan maju traktor dan jumlah sirip. Semakin besar kecepatan maju traktor, semakin besar pula Kapasitas Lapang-nya. Kecepatan maju traktor ini dipengaruhi oleh diameter roda. Diameter roda besi standar adalah yang paling besar diantara tiga roda yang diuji Kapasitas Lapang-nya yaitu sebesar 900 mm. Kecepatan maju traktor ini sangat berpengaruh pada kenyamanan operator saat bekerja. Semakin besar kecepatan maju traktor yang digunakan, semakin cepat kecepatan berjalan operator untuk mengimbangi kecepatan maju traktor. Sebagai perbandingan, kecepatan manusia berjalan berkisar 0.7 m/s. Jika menggunakan roda standar, kecepatan maju traktor pada saat beroperasi berkisar 0.9 m/s – 1.1 m/s. Ini akan berdampak pada tingkat kelelahan operator yang harus berlari untuk mengimbangi kecepatan traktor. Kecepatan maju traktor dengan
40
menggunakan sirip lengkung berkisar antara 0.8 m/s – 0.95 m/s, sedangkan roda modifikasi berkisar antara 0.47 m/s – 0.65 m/s. Jika dilihat dari Efisiensi Lapang, roda besi modifikasi memiliki Efisiensi Lapang yang paling besar diantara tiga tipe roda yang diuji yaitu sebesar 67.7 %. Ini menunjukkan bahwa desain sirip pada roda besi modifikasi memiliki daya cengkeram roda yang paling baik diantara tiga tipe roda yang diuji.
4. Kualitas Pengolahan Kualitas pengolahan lahan dengan menggunakan tiga roda yang diuji dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 7. Data Hasil Pengolahan Tanah Tipe Roda Standar Modifikasi Lengkung
Kecepatan Linier ratarata (m/s) 0.98 0.54 0.82
Waktu Total (s) 422.19 684.55 475.93
Waktu Total (jam) 0.12 0.19 0.13
Lebar Olah (cm) 23.50 23.75 23.50
Kedalaman Olah Rata-rata (cm) 11.25 12.25 12.25
Ketenggelaman Sirip Rata-rata (cm) 1.43 3.73 1.98
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa roda besi modifikasi memiliki ketenggelaman sirip rata-rata yang paling besar yaitu 3.73 cm. Tingkat penetrasi sirip yang dalam yang diikuti oleh pergeseran tanah akan menyebabkan reduksi kecepatan maju traktor. Hal ini sesuai dengan pendapat Gill dan Vanden Berg (1968) yang menyatakan bahwa pada kondisi tanah dan keadaan permukaan tanah tertentu maka faktor yang mempengaruhi traksi dapat dilihat dari segi alat traksi, serta beban yang diterima. Beban tarik traktor akan ditumpu oleh sejumlah sirip yang aktif pada roda. Semakin banyak sirip roda, beban tarik traktor akan terbagi secara merata pada sirip aktif roda, demikian juga sebaliknya. Hal ini dapat dipahami bahwa bila jumlah sirip bertambah berarti jumlah sirip yang aktif bekerja pada roda bertambah, demikian juga sebaliknya. Dengan jumlah sirip yang sedikit maka daya penetrasi sirip akan semakin besar.
41
Pada roda besi sirip lengkung, jumlah sirip aktif sebanyak 2.22 buah (Sebastian, 2002). Jika dibandingkan dengan jumlah sirip aktif roda besi modifikasi, jumlah sirip aktif pada roda besi modifikasi lebih sedikit dibandingkan roda besi sirip lengkung. Jumlah sirip aktif ini akan mempengaruhi tingkat penetrasi tanah yang terjadi. Semakin banyak sirip yang aktif, semakin kecil pula kedalaman penetrasi tanah yang terjadi. Besarnya drawbar pull maksimum yang dapat dikerahkan roda ke permukaan tanah dipengaruhi oleh reaksi tanah terhadap roda dan tingkat penetrasi tanah. Dari tabel diatas terlihat bahwa roda besi modifikasi memiliki tingkat penetrasi roda yang paling besar Semakin besar tingkat penetrasi tanah, semakin besar pula tenaga tarik yang dapat dihasilkan. Dari penjelasan sebelumnya tentang tenaga tarik dan slip roda traktor, dapat diketahui bahwa tenaga tarik paling besar dihasilkan oleh roda besi modifikasi. Tingkat penetrasi tanah ini juga dipengaruhi oleh ketahanan tanah terhadap keretakan, kohesi tanah, dan sudut gesekan dalam tanah.
42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Dari hasil pengujian menggunakan traktor tangan Yanmar BRM-Dx yang dilakukan terhadap tiga tipe roda besi dengan implemen bajak singkal tunggal pada lahan kering, dapat disimpulkan bahwa tenaga tarik paling besar dihasilkan oleh roda besi sirip lengkung ptototype industri yaitu sebesar 1.8 hp pada slip 26.36 %. Disusul oleh roda besi standar sebesar 1.63 hp pada slip 33.68 % dan roda besi modifikasi sebesar 1.12 hp pada slip 23.69 %. Kapasitas Lapang Efektif dari roda besi standar adalah yang paling besar diantara tiga tipe roda besi yang diuji yaitu sebesar 0.078 ha/jam. Ini disebabkan ukuran diameter roda besi standar adalah yang paling besar diantara tiga tipe roda yang diuji yaitu 900 mm. Disusul roda besi sirip lengkung sebesar 0.069 % dan roda besi modifikasi sebesar 0.048 %. Efisiensi Lapang untuk pekerjaan membajak dengan bajak singkal menggunakan traktor tangan 8.5 hp, paling besar dimiliki oleh roda besi modifikasi yaitu sebesar 67.7 %. Disusul oleh roda besi sirip lengkung sebesar 63.38 % dan roda besi standar sebesar 63.09 %. Pada proses pembajakan dilahan kering, slip yang terjadi diusahakan berkisar antara 15 % - 20 %. Pada slip diatas 20 %, traktor umumnya sudah sulit untuk dikendalikan oleh operator. Pada slip 20%, roda standar memiliki kemampuan tarik sebesar 90 kgf, roda besi modifikasi sebesar 145 kgf, dan roda besi sirip lengkung prototype industri sebesar 135 kgf. Pada slip dibawah 30 %, roda besi modifikasi masih memiliki kinerja tarik yang baik di lahan kering. Jika slip yang terjadi diatas 30 %, roda sirip lengkung adalah roda yang paling baik digunakan di lahan kering. Ini terjadi karena pada slip diatas 30 %, kemampuan penetrasi tanah roda besi modifikasi menurun
43
karena semakin banyak tanah yang menempel pada sirip roda. Pada roda sirip lengkung, bentuk sirip yang digunakan dapat mengurangi kecenderungan tanah untuk menempel pada sirip roda. Dari penjelasan diatas dapat di tarik kesimpulan bahwa penggunaan roda besi modifikasi dilahan kering adalah yang paling tepat. Roda besi modifikasi ini memiliki Efisiensi Lapang dan kinerja tarik yang paling baik diantara tiga tipe roda besi yang diuji pada penggunaan dilahan kering dengan rancangan slip yang 15 % - 20 %.
B. SARAN Permasalahan yang sering timbul pada saat pengujian adalah banyaknya tanah yang menempel pada roda besi modifikasi yang dapat mengurangi daya penetrasi sirip terhadap tanah dan mengurangi mobilitas traktor (Triratanasirichai, 1990). Hal ini dipengaruhi oleh bentuk sirip dan kondisi lahan percobaan. Kemampuan penetrasi tanah yang baik akan menghasilkan kemampuan traksi yang baik pula. Untuk meningkatkan traksi yang dihasilkan, dapat dilakukan dengan mendesain bentuk sirip roda yang mampu melakukan penetrasi kedalam tanah dengan baik namun tidak menyebabkan banyak tanah yang menempel pada sirip. Selain itu, Kapasitas Lapang dari roda besi modifikasi ini masih dapat ditingkatkan dengan meningkatkan kecepatan maju traktor yang masih sesuai dengan kecepatan berjalan manusia. Untuk meningkatkan kecepatan maju traktor tangan dapat dilakukan dengan memperbesar diameter roda.
44
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 1980. Pembinaan Industri Pembuatan Alat dan Mesin Pertanian, Kertas kerja pada pameran dan pertemuan alat dan mesin pertanian rancangan IRRI. Jakarta BPS. 2001. Statistik Indonesia. Badan Pusat Statistik. Indonesia Ferdian, Teddy, 2003. Tenaga Tarik Traktor Tangan Dengan Roda Besi Bersirip Pada Lahan Kering. Skripsi Sarjana. Jurusan Teknik Pertanian, FATETA, IPB Gill, J.K. and Vanden Berg. 1968. Kajian Traksi Roda Karet Traktor Roda Dua pada Bak Uji tanah ( Soil Bin ). Jurnal Engineering Pertanian Vol. II April 2004. Hendra, P. W. D. 1982. Mempelajari Pengaruh Kemiringan dan Luas Lempengan Tapak Roda Sangkar serta Pembebanan Total Vertikal Terhadap Slip dan Kapasitas Traktor Tangan 3 hp Rancangan IRRI. Skripsi, Jurusan Mekanisasi Pertanian, FATETA-IPB. Bogor. Hidayat dan Mulyani, 2002. Lahan Kering untuk pertanian dalam Teknologi Pengelolaan Lahan Kering. Pusat Penelitian Tanah dan Agroklimat. Badan Litbang Pertanian. Departemen Pertanian. Jakarta. Hillel, D., 1980. Fundamentals of Soil Physics. Academic Press, New York, 413 pp. Irwanto, Kohar. 1983. Alat dan Mesin Budidaya Pertanian. Jurusan Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bogor Kasim, I. 1992. Pengaruh Pembebanan dan Lintasan Roda Traktor terhadap Terjadinya Pemadatan Tanah pada Tanah Berliat. Skripsi. Jurusan Mekanisasi Pertanian, IPB, Bogor. Liljedahl, J.B., W. M. Carleton, P. K. Turnquist and D. W. Smith. 1979. Tractor and Their Power Units. Third Edition. John Willey and Sons, New York.
45
Mandang, T., dan Isao Nishimura. 1991. Hubungan Tanah dan Alat Pertanian. JICA-DGHE/IPB PROJECT/ADAET: JTA-9a (132). Proyek Peningkatan Perguruan Tinggi. Institut Pertanian Bogor. Mulyana. 2001. Pengujian Tahanan Tarik (Draft) Bajak Soil Getar dengan Dua Bilah Bajak. Skripsi, Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor. Bogor. Plackett, C. W. 1985. A Review of Forces Prediction Methods for Off-Road Wheels. J. Agric. Eng. Res. 31: 1-29 Radite P.A.S., W. Hermawan, A. Soembagijo, 2008. Desain dan Pengujian Roda Besi Lahan Kering Untuk Traktor 2-roda. Makalah Seminar Nasional Perteta Jogjakarta. 18-19 November 2008.. Sakai, J. 1998. Prinsip Dasar Mekanisasi Usaha Tani Padi Sawah. Staff Lab. Alat Mesin Budidaya Pertanian Jurusan Mekanisasi Pertanian FATETA-IPB, Bogor. Sapei, A., M.A. Dhalhar, Fuji, K., Miyauchi, S., dan Sudou, S. 1990. Buku Penuntun Pengukuran Sifat-Sifat Fisik dan Mekanik Tanah. JICADGHE/IPB PROJECT/ADAET: JTA-9a (132). Proyek Peningkatan Perguruan Tinggi. Institut Pertanian Bogor. Satriantara, R. 1999. Rekayasa Roda Besi Dengan Sirip Lurus untuk Traktor Tangan Lahan Kering. Skripsi. Jurusan Keteknikan Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor Sebastian, Y. 2002. Kajian Kinerja Tiga Tipe Roda Besi Untuk Operasi Traktor Tangan Di Lahan Kering. Thesis magister. Program Studi Ilmu Teknik Pertanian, FATETA, IPB Sembiring, E. N., Suastawa. I. N. dan Desrial. 1990. Sumber Tenaga Tarik di Bidang Budidaya Pertanian. JICA-DGHE/IPB PROJECT/ADAET: JTA-9a. Proyek Peningkatan Perguruan Tinggi. Institut Pertanian Bogor. Soedjatmiko. 1972. Penggunaan Power Tiller di sawah Indonesia. Dinas Alat Mesin Pertanian, Jakarta.
46
Srivastava AK, Goering CE, Rohrbach RP. 1993. Engineering Principles of Agricultural Machines. Michigan : American Society of Agricultural Engineering. Suwardji. 2003. Profil Wilayah Lahan Kering Propinsi NTB: Potensi, Tantangan dan strategi Pengembangannya. Makalah Seminar Nasional FOKUSHIMITI BEW III di Mataram. Universitas Mataram. Mataram Triratanasirichai, K. 1991. Study on the Cage Wheel for small power tiller. Disertation. Nigata University, Japan. Wanders, A. A., 1978. Pengukuran Energi di dalam Strategi Mekanisasi Pertanian. Kerjasama LHW-IPB, Bogor Wesley, L.D., 1973. Some Basic Engineering Properties of Halloysite and Allophane Clays in Java, Indonesia,. Geotechnique Vol 23, No. 4, pp. 471494. Wijanto, M.S., 1996, Memilih, Menggunakan, Dan Merawat Traktor Tangan. PT. Penebar Swadaya.
47
LAMPIRAN
48
Lampiran 1. Spesifikasi roda besi yang diuji
Kriteria
Roda Besi Standar
Roda Besi Modifikasi
Roda Besi Lengkung
Diameter Rim
900 mm
452 mm
700 mm
Jumlah Rim
2 buah
2 buah
2 buah
Lebar Rim
220 mm
160 mm
160 mm
Jumlah Jari-Jari
8 buah
8 buah
8 buah
Bahan Pembuat Rim
Besi Behel Ø 16 mm
Besi Behel Ø 16 mm
Besi Behel Ø 16 mm
Flens Roda
Ø 240 mm, tebal 6 mm
Ø 240 mm, tebal 6 mm
Ø 240 mm, tebal 6 mm
Jumlah Sirip
14
28 (2*14)
18 (2*9)
Selang-seling
Selang-seling
524 mm
820 mm
Cara
Pemasangan Paralel
Sirip pada Rim Diameter Luar Roda
1000 mm
49
Lampiran 2. Data Teknis Traktor Tangan Yanmar BRM-Dx DATA TEKNIS MEREK DAN TIPE
BERAT
DENGAN
YANMAR BRM-Dx
MOTOR
251.0
PENGGERAK (kg)
MOTOR PENGGERAK
TIPE
TF 85 MLY – di
JENIS
MOTOR
DIESEL
HORISONTAL
4
LANGKAH
BERPENDINGIN AIR
DAYA
MAKSIMUM
8.5 / 2200
(hp/rpm)
VOLUME SILINDER (cc)
493
SISTEM PENDINGIN
AIR DENGAN RADIATOR
BAHAN BAKAR
DIESEL
KAPASITAS
TANGKI
10.5
BAHAN BAKAR (liter)
KAPASITAS
TANGKI
2.2
MINYAK PELUMAS (liter)
50
Lampiran 3. Rencana Rancangan Slip Traktor Roda 2 untuk Roda Lahan Sawah dengan diameter 900 mm Perlakuan
Transmisi Roda 2
Transmisi Roda 4
I
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1325
II
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1250
III
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1200
IV
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1100
V
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1050
VI
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1000
VII
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 900
Lampiran 4. Rencana Rancangan Slip Traktor Roda 2 untuk ROKER dengan diameter 452 mm Perlakuan
Transmisi Roda 2
Transmisi Roda 4
I
Low 1 / 1800 rpm
Low 4 / 1450 rpm
II
Low 1 / 1800 rpm
Low 4 / 1400 rpm
III
Low 1 / 1800 rpm
Low 4 / 1300 rpm
IV
Low 1 / 1800 rpm
Low 4 / 1200 rpm
V
Low 1 / 1800 rpm
Low 4 / 1150 rpm
VI
Low 1 / 1800 rpm
Low 4 / 1100 rpm
VII
Low 1 / 1800 rpm
Low 4 / 1000 rpm
51
Lampiran 5. Rencana Rancangan Slip Traktor Roda 2 untuk Roda Besi sirip lengkung dengan diameter 700 mm Perlakuan
Transmisi Roda 2
Transmisi Roda 4
I
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1200 rpm
II
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1100 rpm
III
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1050 rpm
IV
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 1000 rpm
V
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 925 rpm
VI
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 875 rpm
VII
Low 1 / 1800 rpm
High 3 / 800 rpm
52
Lampiran 6. Pengujian Dengan Menggunakan Roda Besi Standar dengan diameter rim 900 mm Ulangan
Putaran Engine Traktor Roda 4
Putaran Engine Traktor Roda 2
Jarak 5 Putaran Roda tanpa Beban
Jarak 5 Putaran Roda dengan Beban
Slip (%)
Jarak 5 Putaran Roda tanpa Beban
Jarak 5 Putaran Roda dengan Beban
Slip (%)
Regangan Strainmeter Rata-Rata
Beban Tarikan
rpm
rpm
(Kiri)
(Kiri)
(Kiri)
(Kanan)
(Kanan)
(Kanan)
(με)
(kgf)
13.70
1.72
13.80
2.61
11.20
22.40
13.65
2.08
13.65
3.67
12.00
24.00
1 2
1784 High 3/ 1325
1754
13.94
14.17
3
1754
13.50
3.16
13.70
3.32
21.11
42.22
1
1754
12.90
7.46
13.00
8.26
21.40
42.80
12.70
8.90
12.60
11.08
36.43
72.86
2
High 3/ 1250
1854
13.94
14.17
3
1830
13.20
5.31
13.20
6.85
24.00
48.00
1
1797
12.60
9.61
13.10
7.55
26.80
53.60
13.40
3.87
13.00
8.26
33.22
66.44
12.80
8.18
13.20
6.85
17.90
35.80
12.50
10.33
12.80
9.67
36.00
72.00
12.40
11.05
12.50
11.79
38.60
77.20
2
High 3/ 1200
3
13.94
1754
1 2
1757 1787
High 3/ 1100
1748
13.94
14.17
14.17
3
1755
12.20
12.48
12.50
11.79
37.30
74.60
1
1772
11.65
16.43
11.85
16.37
45.64
91.27
11.40
18.22
11.10
21.67
58.56
117.11
12.10
13.20
11.90
16.02
43.40
86.80
2
High 3/ 1050
3
13.94
1802
1 2
1830 1800
High 3/ 1000
1766
13.94
11.30
18.94
12.10
13.20
14.17
14.17
11.30
20.25
48.90
97.80
12.10
14.61
44.73
89.45
3
1781
11.40
18.22
11.70
17.43
34.70
69.40
1
1800
9.70
30.42
9.90
30.13
70.00
140.00
11.00
21.09
10.10
28.72
73.46
146.92
8.00
42.61
8.00
43.54
77.08
154.15
2 3
High 3/ 900
1782 1768
13.94
14.17
53
Lampiran 7. Pengujian Dengan Menggunakan Roda Besi Modifikasi dengan diameter rim 452 mm
Ulangan
Putaran Engine Traktor Roda 4
Putaran Engine Traktor Roda 2
Jarak 5 Putaran Roda tanpa Beban
Jarak 5 Putaran Roda dengan Beban
rpm
rpm
(Kiri)
(Kiri)
1 2
1784 Low 4/1450
1754
13.94
Slip (%) (Kiri)
13.70
1.72
13.65
2.08
Jarak 5 Putaran Roda tanpa Beban
Jarak 5 Putaran Roda dengan Beban
Slip (%)
Regangan Strainmeter Rata-Rata
Beban Tarikan
(Kanan)
(Kanan)
(Kanan)
(με)
(kgf)
13.80
2.61
23.00
46.00
13.65
3.67
21.60
43.20
14.17
3
1754
13.50
3.16
13.70
3.32
37.59
75.18
1
1754
12.90
7.46
13.00
8.26
50.79
101.57
12.70
8.90
13.20
5.31
12.60
9.61
13.40
3.87
2
Low 4/1400
3
13.94
1830
1 2
1854 1797
Low 4/1300
1757
13.94
14.17
14.17
12.60
11.08
44.59
89.18
13.20
6.85
44.63
89.25
13.10
7.55
56.00
112.00
13.00
8.26
60.62
121.23
3
1754
12.80
8.18
13.20
6.85
49.53
99.05
1
1787
12.50
10.33
12.80
9.67
56.00
112.00
12.40
11.05
12.50
11.79
64.44
128.88
2
Low 4/1200
1748
13.94
14.17
3
1755
12.20
12.48
12.50
11.79
60.68
121.37
1
1772
11.65
16.43
11.85
16.37
66.59
133.18
2
11.40
18.22
11.10
21.67
62.80
125.60
3
1802
12.10
13.20
11.90
16.02
72.67
145.33
1
1800
11.30
18.94
11.30
20.25
69.45
138.90
12.10
13.20
11.40
18.22
2
Low 4/1150
Low 4/1150
3
3
1766
13.94
13.94
1781
1 2
1830
1800 Low 4/1000
1782 1768
13.94
9.70
30.42
11.00
21.09
8.00
42.61
14.17
14.17
14.17
12.10
14.61
82.29
164.57
11.70
17.43
77.19
154.38
9.90
30.13
79.39
158.78
10.10
28.72
76.87
153.74
8.00
43.54
81.57
163.13
54
Lampiran 8. Pengujian Dengan Menggunakan Roda Besi Modifikasi dengan diameter rim 700 mm Ulanga n
Putaran Engine Traktor Roda 4
Putaran Engine Traktor Roda 2
Jarak 5 Putaran Roda tanpa Beban
Jarak 5 Putaran Roda dengan Beban
Slip (%)
Jarak 5 Putaran Roda tanpa Beban
Jarak 5 Putaran Roda dengan Beban
Slip (%)
Regangan Strainmeter Rata-Rata
Beban Tarikan
rpm
rpm
(Kiri)
(Kiri)
(Kiri)
(Kanan)
(Kanan)
(Kanan )
(με)
(kgf)
13.70
1.72
13.80
2.61
9.70
19.40
13.65
2.08
13.65
3.67
11.10
22.20
13.50
3.16
13.70
3.32
8.78
17.56
12.90
7.46
13.00
8.26
14.09
28.18
12.70
8.90
12.60
11.08
15.55
31.09
1 2
1784 High 3/ 1200
3
13.94
1754
1 2
1754 1754
High 3/ 1100
1854
13.94
14.17
14.17
3
1830
13.20
5.31
13.20
6.85
15.00
30.00
1
1797
12.60
9.61
13.10
7.55
27.40
54.80
13.40
3.87
13.00
8.26
32.15
64.31
12.80
8.18
13.20
6.85
27.67
55.33
12.50
10.33
12.80
9.67
38.73
77.45
12.40
11.05
12.50
11.79
36.46
72.92
2
High 3/ 1050
3
13.94
1754
1 2
1757 1787
High 3/ 1000
1748
13.94
14.17
14.17
3
1755
12.20
12.48
12.50
11.79
43.00
86.00
1
1772
11.65
16.43
11.85
16.37
54.86
109.71
11.40
18.22
11.10
21.67
43.69
87.38
12.10
13.20
11.90
16.02
50.67
101.33
11.30
20.25
59.07
118.14
12.10
14.61
64.54
129.08
11.70
17.43
58.47
116.93
2
High 3/ 925
3
1800 High 3/ 875
3
3
1766
13.94
1781
1 2
13.94
1802
1 2
1830
1800 High 3/ 800
1782 1768
13.94
11.30
18.94
12.10
13.20
11.40
18.22
9.70
30.42
11.00
21.09
8.00
42.61
14.17
14.17
14.17
9.90
30.13
85.29
170.57
10.10
28.72
83.33
166.67
8.00
43.54
80.00
160.00
55
Lampiran 9. Data regangan Load Cell hasil pengukuran pada roda standar Slip Ulangan 5
10
15
20
25
30
35
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
με 6,6,8,20,12,11,10,23,12,4 51,10,3,17,6,2,8,14,4,5 15,49,13,44,18,12,28,4,7 16,40,17,23,24,43,18,7,19,7 24,50,32,41,64,15,29 64,17,21,33,12,16,30,18,5 12,32,30,40,16,17,30,48,28,15 46,40,31,21,42,52,11,23,33 4,24,11,8,46,13,10,22,25,16 71,19,27,26,23,35,16,54,54,65,6 16,41,48,49,52,12,37,12,55,64 45,13,19,20,27,6,48,54,57,84 72,63,15,60,70,45,26,45,41,58,7 74,54,53,39,43,67,60,77,60 49,42,40,7,53,54,48,37,64,40 62,64,31,68,39,54,31,15,63,62 60,24,70,44,40,56,30,47,66,36,19 36,25,27,30,67,35,37,33,20,37 87,45,97,109,73,27,52 39,73,78,51,93,110,107,72,47,60,45,89,91 93,99,78,96,34,117,80,33,80,60,88,94,50
56
Lampiran 10. Data regangan Load Cell hasil pengukuran pada roda sirip modifikasi Perlakuan Ulangan I
II
III
IV
V
VI
VII
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
με 11,22,10,33,16,24,23,35,35,13,27,27,12,32,25 4,1,13,19,22,42,33,15,28,19,25,26,12,40,25 49,42,56,44,37,43,48,32,29,28,37,34,49,23,39,22,27 68,59,61,38,63,60,53,60,54,32,46,38,38,41 43,53,44,53,48,39,29,71,37,44,46,34,40,40,48,48,41 60,53,36,6,50,52,45,37,21,9,125,36,45,42,45,52 35,59,71,48,65,62,47,61 72,87,50,65,45,55,60,43,71,76,45,69,50 24,43,64,59,66,43,67,55,65,38,74,46,31,37,42,25,55,47,60 58,72,99,80,47,47,70,47,61,73,4,77,70,30,61,16,40,61,51 17,71,92,70,47,68,58,67,46,87,64,67,69,72,78,58 81,89,44,65,44,37,69,59,61,82,53,58,72,67,38,74,49,64,47 76,69,80,50,76,59,89,68,43,64,78,68,68,65,77,51,51 80,65,76,49,43,67,58,59,81,53,59,83,58,77,70,63,41,43,67,64 69,86,67,63,107,76,62,62,86,81,57,84,55,71,78,74,61,69 88,60,66,44,82,88,82,83,63,30,76,77,70,71,56,85,57,71,57,83 98,94,101,109,60,86,85,41,90,73,75,97,91,75,58,64,75,68,86,89,113 90,113,73,71,96,69,64,81,86,73,72,80,58,47,57,63,76,86,93,88,85 102,68,93,63,55,99,99,70,48,78,100,95,71,86,82,79,70,71 102,85,97,88,70,80,61,87,80,82,84,59,84,69,47,74,50,83,71,75,79,77,84 95,78,105,100,51,80,95,73,57,82,99,119,93,86,81,81,69,43,59,70,90,90,80
57
Lampiran 11. Data regangan Load Cell hasil pengukuran pada roda sirip lengkung Perlakuan Ulangan I
II
III
IV
V
VI
VII
1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3
με 12,11,12,12,5,9,14,7,8,7 10,7,8,9,3,12,15,14,16,17 10,2,8,9,15,8,7,9,11 20,15,14,17,16,19,6,12,15,7,14 25.17.14.21.22.5.7.15.17.8.20 4,24,11,4,19,21,25,12,10,15,20 35,21,44,21,25,20,17,33,39,19 10,55,34,25,22,30,35,19,27,45,52,44,20 26,35,25,30,7,38,35,28,19,50,15,24 45,52,49,49,41,25,20,35,45,34,31 43,48,46,45,41,37,22,29,22,45,31,22,43 56,44,51,48,43,28,35,44,52,33,39 70,80,65,32,57,58,54,49,50,56,51,54,41,51 72,52,48,18,55,26,37,49,36,54,49,42,30 71,57,41,69,57,55,53,33,41,64,32,35 78,81,70,51,56,30,77,36,55,47,56,50,71,69 76,75,83,79,54,33,74,47,86,41,101,33,57 104,71,54,32,57,52,54,49,82,41,66,52,52,57,54 83,82,95,97,83,80,99,75,91,89,91,73,72,84 78,53,96,87,69,89,84,76,98,89,82,99,83,84,83 91,85,92,53,91,94,72,75,64,86,98,79,71,69
58
Lampiran 12. Rekapitulasi Data Tenaga Tarik Traktor Pada Roda Besi Standar Perlakuan
I
II
III
IV
V
VI
VII
με 11.20 12.00 21.11 21.40 36.43 24.00 26.80 33.22 17.90 36.00 38.60 37.30 45.64 58.56 43.40 48.90 44.73 34.70 70.00 73.46 77.08
µε rata-rata 14.7704
27.2762
25.9741
37.3
49.1973
42.7758
73.5128
kgf
kgf rata-rata
22.40 24.00 29.5407 42.22 42.80 72.86 54.5523 48.00 53.60 66.44 51.9481 35.80 72.00 77.20 74.6 74.60 91.27 117.11 98.3946 86.80 97.80 89.45 85.5515 69.40 140.00 146.92 147.0256 154.15
N 219.74 235.44 414.20 419.87 714.73 470.88 525.82 651.82 351.20 706.32 757.33 731.83 895.39 1148.86 851.51 959.42 877.55 680.81 1373.40 1441.32 1512.25
N rata-rata 289.7947
535.1589
509.6113
731.826
965.2512
839.2604
1442.322
P (Watt) 258.52 283.15 497.54 490.21 840.86 552.03 596.84 736.52 392.84 745.85 807.82 778.95 901.24 1162.81 895.38 989.60 885.07 696.48 1153.63 1216.30 1281.02
P Rata-rata 346.4036
627.6996
575.3996
777.5412
986.4797
857.0526
1216.986
P (hp) 0.35 0.38 0.67 0.66 1.13 0.74 0.80 0.99 0.53 1.00 1.08 1.04 1.21 1.56 1.20 1.33 1.19 0.93 1.55 1.63 1.72
P Rata-rata 0.4643
0.8414
0.7713
1.0422
1.3223
1.1488
1.6313
59
Lampiran 13. Rekapitulasi Tenaga Tarik Traktor Pada Roda Besi Modifikasi Perlakuan
I
II
III
IV
V
VI
VII
με 23.00 21.60 37.59 50.79 44.59 44.63 56.00 60.62 49.53 56.00 64.44 60.68 66.59 62.80 72.67 69.45 82.29 77.19 79.39 76.87 81.57
µε rata-rata 27.40
46.67
55.38
60.37
67.35
76.31
79.27
kgf 46.00 43.20 75.18 101.57 89.18 89.25 112.00 121.23 99.05 112.00 128.88 121.37 133.18 125.60 145.33 138.90 164.57 154.38 158.78 153.74 163.13
kgf rata-rata 54.79
93.33
110.76
120.75
134.70
152.62
158.55
N 451.26 423.792 737.4812 996.4157 874.8212 875.5425 1098.72 1189.274 971.7063 1098.72 1264.264 1190.624 1306.461 1232.136 1425.72 1362.609 1614.446 1514.477 1557.61 1508.181 1600.31
N rata-rata 537.5111
915.5931
1086.567
1184.536
1321.439
1497.177
1555.367
P (W) 323.83 303.25 523.04 682.48 601.87 604.03 732.48 789.43 643.30 675.30 784.77 731.34 767.60 731.67 841.38 748.89 904.96 846.31 827.20 795.66 843.60
P Rata-rata 383.37
629.46
721.74
730.47
780.22
833.39
822.15
P (hp) 0.43 0.41 0.70 0.91 0.81 0.81 0.98 1.06 0.86 0.91 1.05 0.98 1.03 0.98 1.13 1.00 1.21 1.13 1.11 1.07
P Rata-rata 0.513905
0.84378
0.967475
0.979185
1.04587
1.117142
1.102082
1.13
60
Lampiran 14. Rekapitulasi Tenaga Tarik Traktor Pada Roda Besi Sirip Lengkung Perlakuan
I
II
III
IV
V
VI
VII
με 9.70 11.10 8.78 14.09 15.55 15.00 27.40 32.15 27.67 38.73 36.46 43.00 54.86 43.69 50.67 59.07 64.54 58.47 85.29 83.33 80.00
µε rata-rata 9.86
14.88
29.07
39.40
49.74
60.69
82.87
kgf 19.40 22.20 17.56 28.18 31.09 30.00 54.80 64.31 55.33 77.45 72.92 86.00 109.71 87.38 101.33 118.14 129.08 116.93 170.57 166.67 160.00
kgf rata-rata 19.71852
29.75758
58.14701
78.79254
99.47741
121.3844
165.746
N 190.314 217.782 172.22 276.4636 305.0018 294.3 537.588 630.8585 542.82 759.8291 715.3754 843.66 1076.297 857.2431 994.08 1158.981 1266.245 1147.116 1673.306 1635 1569.6
N rata-rata
P(W)
200.6473 193.4387 227.0928 181.3797 291.1676 291.9218 326.7293 306.4029 543.8422 570.4222 643.0769 552.2075 765.1854 772.9548 734.8489 839.8805 1041.41 975.8734 823.8761 960.928 985.1096 1190.781 1022.402 930.7229 1388.059 1625.969 1345.679 1289.729
P(Watt) Rata-rata 203.0399
308.0999
579.7089
779.9716
942.0713
979.4114
1341.156
P(hp) 0.27 0.30 0.24 0.39 0.44 0.41 0.73 0.86 0.74 1.03 0.99 1.13 1.40 1.10 1.29 1.32 1.37 1.25 1.86 1.80 1.73
P(hp) Rata-rata 0.272171
0.413003
0.77709
1.045538
1.26283
1.312884
1.797796
61
Lampiran 15. Pengujian pendahuluan dengan menggunakan roda besi standar diameter rim 900 mm No. 1 2 3 4 RataRata
Putaran Mesin (rpm) 1795 1800 1819 1825
Jarak Persnelling Tempuh (m) Low 1 20 Low 1 20 Low 1 20 Low 1 20
1809.75
Waktu Tempuh (s) 16.403 15.876 15.807 14.898
Kecepatan Jarak 5 Putaran Jarak 5 Putaran Linier tanpa Beban tanpa Beban (m/s) (Kiri) (Kanan) 1.219 14.15 14.15 1.260 13.80 14.25 1.265 13.86 14.10 1.342 13.94 14.17 15.746 1.272
Lampiran 16. Pengujian pendahuluan dengan menggunakan roda besi modifikasi diameter rim 452 mm No. 1 2 3 4 RataRata
Putaran Mesin (rpm) 1798 1800 1808 1814 1805
Persnelling Low 1 Low 1 Low 1 Low 1
Jarak Tempuh (m) 20 20 20 20
Waktu Tempuh (s) 27.780 27.203 27.046 27.775 27.451
Kecepatan Jarak 10 Putaran Jarak 10 Putaran Linier tanpa Beban tanpa Beban (m/s) (Kiri) (Kanan) 0.720 16.50 16.70 0.735 16.05 16.40 0.739 16.60 16.45 0.720 0.729
16.38
16.52
62
Lampiran 17. Pengujian pendahuluan dengan menggunakan roda besi sirip lengkung diameter rim 452 mm No. 1 2 3 4 RataRata
Putaran Mesin (rpm) 1793 1793 `1803 1806 1797.33
Persnelling Low 1 Low 1 Low 1 Low 1
Jarak Tempuh (m) 20 20 20 20
Waktu Tempuh (s) 18.3 18.3 17.5 17.4
Kecepatan Linier (m/s) 1.093 1.093 1.143 1.149
17.875
1.120
Jarak 7 Putaran Jarak 7 Putaran tanpa Beban tanpa Beban (Kiri) (Kanan) 17.30 17.45 17.20 17.40 17.40 17.10 17.30 17.30 17.30
17.32
63
PIKTORIAL
TEKNIK PERTANIAN IPB
Skala
Oleh : Ahmad Jamhuri
Satuan :
NRP : F14053858
Tanggal : 19/01/201
Disetujui :
RODA BESI MODIFIKASI
Peringatan
64
TAMPAK DEPAN Skala
TEKNIK PERTANIAN IPB
Oleh : Ahmad Jamhuri
Satuan :
NRP : F14053858
Tanggal : 19/01/201
Disetujui :
RODA BESI MODIFIKASI
Peringatan
65
SIRIP RODA BESI MODIFIKASI
TEKNIK PERTANIAN IPB
Skala
Oleh : Ahmad Jamhuri
Satuan :
NRP : F14053858
Tanggal : 19/01/201
Disetujui :
RODA BESI MODIFIKASI
Peringatan
66
