Simulasi

PEMBAHASAN UMUM Penelitian dibagi menjadi dua tahapan yang meliputi tahapan persiapan dan tahapan lanjutan. Tahap persiapan dimaksudkan untuk menjamin keberhasilan penelitian sedangkan tahap lanjutan dimaksudkan untuk membuktikan fenomena penurunan draft pembajakan serta penurunan kebutuhan energi. Tahap persiapan meliputi kegiatan/tahap studi analitis/simulasi bajak getar jenis self-excited vibration dan kegiatan/tahap perancangan peralatan. Tahap lanjutan berupa kegiatan eksperimen meliputi eksperimen guna mencari draft pembajakan tanpa getar, eksperimen bajak getar self-excited vibration dan eksperimen penggetaran berenergi rendah pada bajak getar self-excited vibration. Studi Analitis/Simulasi Dalam studi analitis/simulasi, dicari hubungan antara karakteristik draft pembajakan (draft maksimum/minimum dan frekuensi draft pembajakan) dan parameter dinamis dari sistem getar (kekakuan pegas k dan inersia dari batang bajak J) dengan getaran batang bajak dan penurunan draft pembajakan. Tujuannya adalah mengungkapkan mekanisme turunnya draft pembajakan secara analitis serta seberapa besar turunnya draft pembajakan. Draft pembajakan dimodelkan sebagai fungsi periodik yang diekspansikan lebih lanjut dalam deret Fourier. Guna simulasi, diambil draft pembajakan maksimum sebesar 2500 N dan draft pembajakan minimum sebesar 500 N. Digunakan dua frekuensi draft pembajakan masing-masing f=5 Hz dan f= 2 Hz. Bajak getar dimodelkan sebagai sistem getar satu derajat kebebasan dan sitem getar dua derajat kebebasan. Untuk simulasi sistem getar satu derajat kebebasan, derajat kebebasan yang dipilih adalah getaran batang bajak itu sendiri. Batang bajak mempunyai momen inersia massa sebesar J=3.789 kg-m2 dan digunakan satu jenis pegas semi-eliptis yang mempunyai kekakuan k=18750 Nm/rad. Kombinasi kekakuan pegas k dan momen inersia massa batang bajak J menghasilkan frekuensi alami dari sistem getar
 =11.7 Hz. atau frekuensi sudut sebesar 73.5 rad/s. Dalam kondisi ini, bila gangguannya mempunyai frekuensi 5.0 Hz (frekuensi sedang), maka batang bajak bergetar lebih hebat dibandingkan dengan simpangan statis dari batang bajaknya. Namun, bila frekuensi gangguannya adalah 2 Hz (frekuensi

136

rendah), batang bajak cenderung bergetar mengikuti simpangan statis dari batang bajaknya. Dalam simulasi sistem getar dua derajat kebebasan, ditambahkan sebuah lengan ayun yang dihubungkan dengan batang bajak oleh sebuah pegas koil yang mempunyai kekakuan k2=12000 N/m. Derajat kebebasan yang dipilih adalah simpangan batang bajak  dan simpangan lengan ayun  . Oleh karenanya digunakan dua jenis pegas yaitu pegas semi-eliptis dengan kekakuan k1= 18750 Nm/rad dan pegas koil dengan kekakuan k2=12000 N/m. Data lainnya adalah momen inersia J1=3.789 kg-m2 dan momen inersia lengan ayun J2=0.02 kg-m2. Pada lengan ayun ditambahkan sebuah massa m2. Persamaan diferensial yang disusun menunjukkan bahwa koordinat  terkopling dengan koodinat  . Dalam solusinya digunakan metode analisis modal. Optimasi dilakukan dengan memvariasikan besar massa ayun m2 dari 0-3 kg. dan dihasilkankan

massa

m2=0.783 kg, frekuensi alami 10 Hz. dan 14.56 Hz. Simulasi hanya dilakukan pada frekuensi draft pembajakan fe=5 Hz. dan didapat hasil yaitu getaran batang bajak yang lebih hebat dibandingkan dengan simpangan statisnya. Penurunan draft pembajakan dicari dengan menggunakan prinsip contact ratio pada bajak getar oscillatory tillage yang dikembangkan oleh Radite et al. (2002) dan Sakai (2009). Selanjutnya prinsip ini dimodifikasi dan digunakan untuk mengungkapkan penurunan draft pembajakan pada bajak getar self-excited vibration. Simulasi guna mencari penurunan draft pembajakan dilakukan pada rasio kecepatan 0.1-5. Hasilnya terjadi penurunan draft pembajakan secara signifikan dan kurang bergantung kepada rasio kecepatan. Pada sistem getar satu derajat kebebasan dengan frekuensi draft pembajakan 5 Hz, terjadi penurunan draft sekitar 33-42 % sedangkan pada frekuensi draft pembajakan 2 Hz, terjadi penurunan draft pembajakan sekitar 23 %, lebih rendah dibandingkan dengan penurunan draft pembajakan pada frekuensi draft pembajakan fe=5 Hz. Untuk sistem getar dua derajat kebebasan dengan frekuensi draft pembajakan 5 Hz, terjadi penurunan draft pembajakan sekitar 42-48 %, lebih tinggi jika dibandingkan dengan penurunan draft pembajakan pada sistem getar satu derajat kebebasan.

137

Penurunan draft pembajakan hasil simulasi ini mempunyai kemungkinan yang baik untuk melanjutkan penelitian melalui uji eksperimental. Yang perlu diperhatikan adalah model matematis draft pembajakan serta parameter dinamis dari sistem getar serta hubungannya dengan penurunan draft pembajakan. Untuk frekuensi draft pembajakan rendah ternyata penurunan draft pembajakan juga rendah. Oleh karenanya, dalam uji eksperimen nantinya perlu dirancang dengan cermat parameter dinamis dari sistem getar serta perlu dimodelkan dengan teliti model matematis dari draft pembajakan. Perancangan peralatan. Peralatan guna eksperimental belum tersedia di Laboratorium Teknik Mesin dan Budi Daya Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Untuk keperluan penelitian, perlu dipersiapkan terlebih dahulu peralatan guna kegiatan eksperimental. Untuk itu perlu dibuat perancangan peralatan dengan cermat sehingga menjamin terwujudnya peralatan yang akan digunakan untuk penelitian. Perancangan telah disusun secara sistemik sesuai dengan metode VDI2221 (Pahl et al. 1976). Dalam metode ini tahapan perancangan meliputi klarifikasi tugas, perancangan konsep, perancangan wujud dan perancangan detil. Perancangan lebih ditekankan pada perancangan konsep karena tahapan ini merupakan kegiatan manajerial sedangkan kegiatan perancangan selanjutnya merupagan kegiatan tingkat teknisi. Pertama kali dilakukan klarifikasi tugas sehinga didapat kejelasan tentang peralatan apa dan bagaimana yang akan digunakan dalam penelitian. Selanjutnya dibuat daftar spesifikasi peralatan sehingga ada kejelasan tentang geometris peralatan, kinematika, gaya, energi, material, sinyal, keselamatan, produksi, kontrol kualitas, perakitan, pengoperasian, perawatan serta batasan biaya guna membuat peralatan. Juga ada kejelasan spesifikasi yang harus dipenuhi oleh peralatan serta spesifikasi apa yang merupakan keinginan dari peneliti. Masalah esensiil didapat dengan cara mengabstraksikan tahap demi tahap daftar spesifikasi dan hasilnya adalah: Merancang peralatan dalam skala laboratorium guna simulasi penurunan draft pembajakan dan energi pada subsoiler getar jenis self-excited vibration.

138

Struktur fungsi (Gambar 17) memberikan kejelasan akan cara kerja dari peralatan yang dirancang, disusun dalam bentuk diagram blok dari aliran tanah, aliran energi dan aliran sinyal. Aliran tanah meliputi pengkondisian tanah, memadatkan tanah, membajak tanah serta menggemburkan tanah. Diperlukan energi mekanis guna memadatkan tanah, membajak tanah dan menggemburkan tanah. Yang unik adalah adanya blok diagram guna menyimpan energi dari draft pembajakan, untuk selanjutnya diubah menjadi energi mekanis sebagai tambahan energi guna membongkar tanah padat sehingga diharapkan terjadi penurunan energi. Prinsip solusi dari setiap blok diagram disusun dalam bentuk tiga buah matriks prinsip solusi, masing-masing adalah matriks prinsip solusi memadatkan tanah (Gamnar 18), matriks prinsip solusi membajak tanah (Gambar 19) dan matriks prinsip solusi pengukuran (Gambar 20). Kombinasi dari prinsip solusi memadatkan tanah didapatkan tujuh konsep varian masing-masing adalah V31, V32, V33, V34, V41, V42 dan V43 sedangkan kombinasi dari prinsip solusi membajak tanah didapatkan enam konsep varian masing-masing adalah V11, V12, V13, V21, V22 dan V23. Untuk prinsip solusi pengukuran gaya dipilih exctended octagonal ring transducer sedangkan untuk memperkirakan besar kecepatan membajak dipilih inverter. Ke dua grup konsep varian tersebut dikombinasikan dan didapatkan empat belas konsep varian ( , j=1..14) yang memungkinkan untuk diwujudkan menjadi peralatan penelitian. Metode VDI2221 mensyaratkan ke empat belas konsep varian di atas dievaluasi sevara kualitatif. Dipilih kriteria evaluasi yang meliputi sesuai dengan daftar kehendak dan fungsi secara keseluruhan, secara rinsip dapat diwujudkan, dalam batasan biaya produksi, pengetahuan tentang konsep memadahi, disetujui oleh pembuat dan memenuhi syarat keamanan. Didapat hasil tiga buah konsep peralatan, masingmasing ditunjukkan pada Gambar 21, Gambar 22 dan Gambar 23. Akan dipilih sebuah rancangan konsep optimum dari ketiganya. Untuk itu dilakukan evaluasi secara kuantitatif seperti ditunjukkan pada Tabel 4 dengan kriteria evaluasi utama berupa operasi kerja, konstruksi peralatan, kemudahan diproduksi serta keamanan. Didapat hasil evaluasi ternyata varian konsep  yang merupakan konsep perancangan optimum dari peralatan penelitian.

139

Konsep perancangan memberikan kejelasan tentang prinsip kerja dari peralatan. Agar dapat diproduksi, konsep tersebut perlu diwujudkan dalam bentuk lay-out (gambar susunan), bentuk komponen dan material yang digunakan. Untuk itu digunakan tiga prinsip yaitu sederhana, jelas dan aman. Hasilnya adalah rancangan wujud peralatan (Gambar 26), rancangan wujud struktur landasan (Gambar 27), rancangan wujud soil bin (Gambar 28) dan rancangan wujud peralatan pemadatan tanah (Gambar 29). Gambar-gambar tersebut menunjukkan kesederhanaannya sehingga mudah diproduksi dan dimengerti serta menunjukkan kejelasan prinsip kerja dan hubungan antar fungsi. Untuk menjamin keamanan kekuatannya,

struktur juga

diuji

dengan

menggunakan

program

paket

INVENTOR (hasil tidak ditunjukkan) yang meliputi pengujian kekuatan (tegangan Von Misses) serta pengujian defleksi. Hasilnya menunjukkan bahwa peralatan yang dirancang adalah aman untuk dioperasikan. Hasil rancangan ini dapat memberikan jaminan akan keberhasilan dari penelitian ini. Draft Pembajakan Bajak Tanpa Getar Penelitian dilakukan di dalam soil bin berukuran panjang 1.2 m, lebar 0.3 m dan tinggi (dalam) 0.4 m. Tanah yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah liat dengan kandungan clay, sand dan silt masing-masing sebesar 83.41, 3.11 dan 13.48%. Tanah mempunyai batas plastis 45.51%, batas cair 70.3% dan kohesi tanah serta sudut gesekan (pada tahanan penetrasi 2.75 MPa) masingmasing adalah C=69.54 Kpa dan ϕ=360. Tanah dikondisikan di dalam soil bin sehingga mempunyai ketebalam lapisan kedap sekitar 12-15 cm dengan tahanan penetrasi tanah sekitar 2.75 MPa serta densitas tanah sekitar 1.6 g/cm3. Di atas lapisan kedap adalah lapisan tanah dengan ketebalan 7 cm dengan tahanan penetrasi tanah sekitar 1.1 MPa. Lapisan kedap yang dibajak setebal 7-10 cm sedangkan kedalaman membajak diatur setebal 14-17 cm. Digunakan dua jenis chisel plow yaitu chisel plow dengan batang lurus tegak (S1) dan chisel plow dengan batang lurus miring (S2) dengan sudut kemiringan sekitar 350. Kecepatan membajak divariasikan dari 0.158-0.265 m/s. Draft pembajakan diukur dengan menggunakan extended octagonal ring transducer yang dapat mengukur draft pembajakan dalam arah horisontal, arah

140

vertikal dan arah momen. Sinyal keluaran dari load cell dikirim ke rangkaian instrumentasi yang terdiri atas instrumented amplifier dan wireless analog to digital converter selanjutnya dikirim ke komputer dalam bentuk data digital. Data draft pembajakan yang diperlukan untuk setiap tingkat kecepatan membajak adalah draft pembajakan maksimum, rerata draft pembajakan, draft pembajakan minimum dan frekuensi draft pembajakan. Data tersebut diperlukan untuk merancang pegas yang akan digunakan pada bajak getar self-excited vibration. Disamping itu juga akan dibuat model matematis dari draft pembajakan yang akan digunakan untuk simulasi lanjutan dari bajak getar self-excited vibration. Data eksperimental menunjukkan bahwa draft pembajakan maksimum dan rerata draft pembajakan akan semakin besar dengan semakin tebalnya lapisan kedap yang dibongkar serta semakin tingginya kecepatan membajak. Draft pembajakan untuk chisel plow S2 lebih rendah dibandingkan dengan draft pembajakan untuk chisel plow S1. Hal ini karena luas kontak antara batang bajak dengan tanah padat pada chisel plow S1 selalu lebih besar dibandingkan dengan luas kontak antara batang bajak dengan tanah padat pada chisel plow S2. Juga tercatat draft pembajakan untuk semua kondisi ketebalan lapisan kedap yang dibajak merupakan fungsi linier terhadap kecepatan membajak. Draft pembajakan terbesar untuk rerata draft pembajakan dan maksimum draft pembajakan tercatat pada kecepatan membajak 0.265 m/s, tebal lapisan kedap yang dibajak 10 cm dan dengan menggunakan chisel plow S1. Dalam kondisi itu besar Draft pembajakan maksimum adalah 4800 N sedangkan besar rerata Draft pembajakan adalah 3821 N. Data ini digunakan untuk merancang pegas yang diperlukan untuk bajak getar jenis self-excited vibration. Model/grafik draft pembajakan menunjukkan bahwa draft pembajakan sifatnya adalah stokastik. Kendati demikian draft pembajakan tersebut dapat dimodelkan sebagai fungsi periodik dengan frekuensi rendah yang sesuai dengan frekuensi draft pembajakannya (0.94-2.01 Hz.). Model matematis yang dibangun ini rumusannya dibuat agak berbeda dengan model matematis draft pembajakan yang dibuat pada simulasi awal. Tahapan draft pembajakan tersebut meliputi: • Pisau bajak bergerak maju melalui aliran tanah plastis. Dalam tahap ini draft pembajakannya dianggap konstan sebesar draft minimum.

141

• Pisau bajak bergerak mundur terdorong oleh tanah padat. Dalam tahap ini draft pembajakannya dianggap berupa fungsi pangkat tiga dari waktu, meningkat dari draft pembajakan minimum ke draft pembajakan maksimum. • Pisau bajak bergerak maju melalui tanah yang telah terbongkar. Dalam tahap ini draft pembajakannya dianggap linier terhadap waktu, menurun dari draft pembajakan maksimum ke draft pembajakan minimum. Model matematis ini akan digunakan untuk simulasi lanjutan pada bajak getar self-excited vibration. Draft Pembajakan pada Bajak Getar Self-Excited Vibration Penelitian dimulai dengan merancang pegas semi-eliptis dengan bentuk dan ukuran seperti terlihat pada Gambar 53. Pegas dibuat dari baja S55C dan di heat treatment sehingga pegas mempunyai yield strength sekitar 550 MPa. Perhitungan pegas yang meliputi analisis statis (tegangan dan perpindahan) serta analisis modal dilakukan dengan menggunakan program paket INVENTOR dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 83.

Gambar 83. Hasil analisis statis dan analisis modal dengan menggunakan program paket INVENTOR. Pembebanan sebesar 7000 N (load factor =1.46) diberikan di ujung pisau bajak (titik A) dan tercatat tegangan Von Misses tertinggi sebesar 501 MPa., lebih rendah dibandingkan dengan yield strength dari bahan pegas. Juga tercatat simpangan maksimum terjadi di titik A dalam vertical sebesar 36 mm, dalam arah

142

horizontal sebesar 58 mm sedangkan simpangan absolutnya sebesar 71 mm. Simpangan yang besar ini diharapkan mampu menghancurkan tanah di depan pisau bajak sehingga terjadi penurunan draft pembajakan. Analisis modal menunjukkan bahwa rangkaian pegas dengan chisel plow mempunyai potensi bergetar menyudut sehingga mempunyai potensi getar dalam arah vertical dan horizontal. Dalam kondisi ini frekuensi alami yang fundamental adalah sebesar 14.43 Hz. Simulasi guna membuktikan kebenaran model matematis yang dibangun dilakukan dengan menggunakan model matematis draft pembajakan tanpa getar. Dalam simulasi awal, penurunan draft pembajakan untuk frekuensi draft pembajakan 2 Hz. diperkirakan sekitar 22 %, sedangkan dalam simulasi lanjutan, penurunan draft pembajakan untuk frekuensi draft pembajakan 2 Hz diperkirakan sekitar 13 % (untuk chisel plow S1) dan sekitar 16 % (untuk chisel plow S2). Perbedaan ini terjadi disebabkan oleh: • Waktu kontak antara ujung pisau bajak dengan tanah padat pada simulasi lanjutan lebih lama dibandingkan dengan waktu kontak antara ujung pisau bajak dengan tanah padat pada simulasi awal. • Perbandingan antara draft pembajakan minimum dengan draft pembajakan maksimum pada simulasi lanjutan lebih tinggi jika dibandingkan dengan perbandingan antara draft pembajakan minimum dengan draft pembajakan maksimum pada simulasi awal. Untuk kegiatan eksperimental, digunakan peralatan yang sama dengan peralatan eksperimental guna mencari draft pembajakan tanpa getar. Yang membedakan adalah ditambahkannya pegas semi-eliptis yang menghubungkan batang bajak dengan load cell. Digunakan jenis tanah yang sama serta dikondisikan di dalam soil bin sehingga mempunyai ketebalan lapisan kedap, densitas tanah, kandungan air tanah serta tahanan penetrasi tanah yang sama. Demikian pula digunakan chisel plow serta kecepatan membajak yang sama yaitu pada kecepatan membajak 0.158, 0.212 dan 0.265 m/s. Eksperimen meliputi bajak getar satu derajat kebebasan dengan orientasi pegas menghadap ke muka (FST), bajak getar satu derajat kebebasan dengan orientasi pegas menghadap ke belakang (RST) dan bajak getar dua derajat kebebasan (TST).

143

Pada bajak getar satu derajat kebebasan FST, hanya diuji pada satu tingkat kecepatan membajak yaitu pada kecepatan membajak 0.158 m/s, tercatat kenaikan draft pembajakan secara berlebihan. Jika digunakan chisel plow S1, tercatat kenaikan draft pembajakan maksimum dari 3640 N menjadi 4941 N atau terjadi kenaikan draft pembajakan maksimum sekitar 46 %. Bila digunakan chisel plow S2, tercatat kenaikan draft pembajakan maksimum dari 3306 N menjadi 6856 N atau terjadi kenaikan draft pembajakan maksimum sekitar 92 %. Kenaikan draft pembajakan ini disebabkan oleh turunnya ujung pisau bajak (sebagai akibat dari draft pembajakan) sehingga sistem membajak tanah lebih dalam. Untuk menghindari beban berlebih yang dapat mengakibatkan load cell dan pegas berubah menjadi plastis, perlakuan ini tidak dilanjutkan pada kecepatan membajak yang lebih tinggi. Demikian pula perlakuan ini tidak direkomendasikan untuk digunakan dalam skala lapang. Dalam bajak getar satu derajat kebebasan RST, kecepatan membajak divariasikan dari 0.158, 0.212 dan 0.265 m/s. serta digunakan chisel plow S1 dan S2. Dengan menggunakan ke dua jenis chisel plow tersebut, tercatat penurunan draft pembajakan yang semakin tinggi dengan semakin tingginya kecepatan membajak yaitu antara 6.6-13.9 % (untuk chisel plow S1) dan antara 3.8-18.5 % (untuk chisel plow S2). Turunnya draft pembajakan ini karena naiknya posisi ujung pisau bajak (sebagai akibat dari draft pembajakan) sehingga sistem akan membajak lebih dangkal serta karena tumbukan antara ujung pisau bajak saat menyentuh tanah padat. Dalam eksperimen, terdeteksi defleksi pegas yang agak berlebihan yang menandakan bahwa pegasnya terlalu elastis. Dalam skala lapang, karena membajak tanah yang lebih dalam serta kecepatan membajak yang lebih tinggi, maka draft pembajakannya semakin besar dengan frekuensi draft pembajakan

yang

semakin

tinggi.

Untuk

itu

dalam

skala

lapang

derekomendasikan pegasnya dibuat semakin kaku. Kalau pegas elastis yang dibuat mempunyai frekuensi alami sekitar 14 Hz, maka dalam skala lapang direkomendasikan agar sistem mempunyai frekuensi alami di atas 15 Hz. atau sekitar 21 Hz sesuai dengan yang di rekomendasikan oleh Laszlo et al. (2002). Sebagai gambaran, untuk membajak tanah yang memberikan momen lentur pada pegas elastis sebesar 6750 Nm, maka disain pegas elastisnya ditunjukkan pada

144

Gambar 84a (bentuk semi-eliptis) dan pada Gambar 84b (bentuk setengah lingkaran dengan momemn lentur pada pegas elastis sebesar 8500 Nm). Pegas pada Gambar 84a mempunyai ketebalan 40 mm sedangkan pegas semi lingkaran mempunyai ketebalan 45 mm. keduanya diuji dengan menggunakan program paket INVENTOR. Untuk beban 9000 N, tercatat tegangan von misses pada pegas semi-eliptis sebesar 330 MPa dengan displacement pada ujung pisau bajak sebesar 56 mm. Untuk pegas semi lingkaran diuji dengan beban 10000 N, tercatat tegangan von misses sebesar 405 MPa dengan displacement pada ujung pisau bajak sebesar 69 mm. Displacement ini diperkirakan cukup besar sehingga energi yang disimpan pada pegas akan mampu menghancurkan tanah padat yang akan mengakibatkan turunnya draft pembajakan. Kedua jenis bajak getar di atas juga mempunyai potensi getar dalam arah menyudut dan dalam arah transversal. Untuk pegas semi-eliptis mempunyai potensi getar dalam arah menyudut dan transversal masing-masing pada frekuensi 16.9 dan 19 Hz. sedangkan pegas semi lingkaran mempunyai potensi getar dalam arah menyudut dan transversal masing-masing pada frekuensi 17.6 dan 18 Hz.

Gambar 84 (a) bajak getar SEV kapasitas draft pembajakan 9000 N, (b) bajak getar SEV kapasitas draft pembajakan 10000 N. Bajak getar dua derajat kebebasan TST dilakukan dengan menambahkan sebuah pegas kantilever pada pegas semi-eliptis. Disamping itu pada ujung pegas kantilever juga ditambahkan sebuah massa ayun. Sistem menggunakan chisel plow jenis S1 dan S2 dan baru diuji pada tingkat kecepatan membajak 0.158 m/s. Dalam eksperimen, tercatat penurunan draft pembajakan sekitar 13.6-14.7 %.

145

Karena baru diuji pada satu tingkat kecepatan, maka belum dapat diambil kesimpulan tentang penurunan draft pembajakan. Walaupun demikian sistem ini berpotensi untuk dikembangkan lebih lanjut yaitu dengan cara memvariasikan kekakuan pegas kantilever serta dengan memvariasikan bobot massa ayun. Penggetaran Berenergi Rendah Rangkaian penelitian diakhiri dengan eksperimen penggetaran berenergi rendah pada pada bajak getar SEV, tujuan utamanya adalah memperbesar penurunan draft pembajakan pada bajak getar SEV perlakuan RST. Sistem ini dilakukan dengan menambahkan penggetar pada batang bajak yang gaya inersia dari massa tak imbangnya digunakan untuk menggetarkan pegas elastis sehingga batang bajak berosilasi pada frekuensi tinggi dengan amplitude getar rendah. Dalam eksperimen, tercatat penurunan draft pembajakan relatif terhadap draft pembajakan tanpa getar dan relatif terhadap draft pembajakan bajak getar SEV, di mana penurunannya akan semakin tinggi dengan semakin tingginya kecepatan membajak. Walaupun demikian, penurunan penggunaan energinya hanya tercatat pada kecepatan membejak tertinggi. Penurunan draft pembajakan ini didasarkan pada tiga alasan utama yaitu: • Akibat draft pembajakan maka ujung pisau bajak akan terangkat ke atas sehingga untuk sesaat kedalaman membajak menjadi lebih dangkal. Fenomena ini juga terjadi pada bajak getar SEV. • Putaran dari massa tak imbang mengakibatkan getaran pada ujung pisau bajak dengan amplitudo getar rendah. Gaya inersia yang ditransmisikan ke ujung pisau bajak menyebabkan kerusakan tanah di depan ujung pisau bajak serta tidak terbentuknya irisan tanah sehingga luasan kontak antara ujung pisau bajak dengan tanah lebih kecil. Hal ini berakibat turunnya draft pembajakan. • Selain itu getaran membuat waktu kontak antara tanah dan ujung pisau bajak lebih pendek sehingga kelengketan tanah, gesekan antara tanah dengan bajak serta adhesi di dalam tanah menjadi jauh berkurang. Akibatnya adalah terjadi penurunan draft pembajakan. Fenomena ini tidak terjadi pada perlakuan selfexcited vibration sehingga penurunan draft pembajakan pada perlakuan

146

penggetaran pegas elastis berenergi rendah selalu lebih besar jika dibandingkan dengan penurunan draft pembajakan pada perlakuan self-excited vibration. Sistem ini merupakan kebaruan utama dari seluruh rangkaian penelitian dan mempunyai potensi untuk dikembangkan dan digunakan lebih lanjut dalam skala lapang. Hal ini dilakukan dengan menentukan kekakuan pegas yang tepat, besar massa penggetar, besar massa tak imbang, putaran massa tak imbang serta orientasi getar yang tepat.

Gambar 85 (a) Bajak getar SEV diberi gangguan dalam arah menyudut, (b) bajak getar SEV diberi gangguan dalam arah transversal, (c) batang bajak bergetar dalam orientasi menudut, (d) Batang bajak bergetar dalam orientasi transversal. Dari bahasan sebelumnya didapat hasil yaitu bajak getar SEV yang dibangun mempunyai potensi getar dalam arah menyudut (vertikal dan horisontal) serta dalam arah transversal. Oleh karena itu bila bajak getar SEV diberi gangguan

147

menyudut (Gambar 85a), maka batang bajak akan bergetar dengan orientasi getar menyudut (Gambar 85c). sebaliknya bila bajak getar SEV diberi gangguan dalam arah transversal, maka batang bajak akan bergetar dalam arah transversal. Walaupun belum ditemukan data publikasi, namun diduga bahwa getaran ujung pisau bajak dalam arah transversal akan mempunyai pengaruh menghancurkan tanah yang lebih besar dibandingkan dengan getaran ujung pisau bajak dalam arah menyudut. Hal ini karena getaran dalam arah menyudut masih mempuyai potensi memadatkan tanah. Oleh karena itu penurunan draft pembajakan untuk bajak getar SEV yang digetarkan dengan orientasi getar transversal diduga lebih besar dibandingkan dengan penurunan draft pembajakan pada bajak getar SEV yang digetarkan dengan orientasi getar menyudut. Dari orientasi getar pada Gambar 85 terlihat bahwa getaran batang bajak pada bajak getar SEV dengan orientasi getar menyudut mempunyai potensi menghancurkan tanah di depan batang bajak yang lebih besar dibandingkan dengan kehancuran tanah di depan batang bajak pada bajak getar SEV dengan orientasi getar transversal.