UJI PERFORMANSI DAN KENYAMANAN MODIFIKASI ALAT PENGEBOR TANAH MEKANIS UNTUK MEMBUAT LUBANG TANAM
Oleh :
ARIEF SALEH F14102120
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Arief Saleh. F14102120. Uji Performansi dan Kenyamanan Modifikasi Alat Pengebor Tanah Mekanis untuk Membuat Lubang Tanam. Dibawah bimbingan : Dr. Ir. Frans Jusuf Daywin, MSAE. 2007. RINGKASAN Pembuatan lubang tanam di Indonesia terutama pada perkebunan rakyat umumnya masih di dominasi dengan penggunaan alat-alat sederhana. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan penelitian rancang bangun alat pengebor tanah mekanis (Kurniawati, 2005 dan Widyastuti, 2005). Alat pengebor yang telah dirancang masih memiliki kekurangan terutama pada rangka dan mata bor sehingga masih perlu dilakukan modifikasi. Tujuan dari proses modifikasi adalah untuk mendisain, membuat dan menguji alat pengebor tanah mekanis yang telah dimodifikasi. Dalam pengujian akan diukur kinerja dari alat pengebor tanah dan menganalisa parameter getaran dan kebisingan untuk mengetahui batas aman waktu dari penggunaan alat pengebor tanah mekanis. Penelitian dilakukan pada bulan Maret 2006 sampai dengan bulan November 2006. Tempat penelitian di laboratorium Perbengkelan dan laboratorium Lapangan Teknik Pertanian Leuwi Kopo, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bahan utama yang digunakan untuk memodifikasi alat pengebor tanah yaitu: besi pipa, besi plat, besi siku, besi silinder pejal, motor bensin, worm gear dan komponen pengencang, Modifikasi alat pengebor tanah untuk membuat lubang tanam didasarkan pada metode yang dirancang oleh Pahl dan Beintz (1976). Metode ini merupakan salah satu metode untuk menyelesaikan permasalahan dan mengoptimalkan penggunaan material, teknologi dan keadaan ekonomi yang dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu : klasifikasi tugas, perancangan konsep, perancangan bentuk dan perancangan detail. Dengan didasarkan pada tahapan-tahapan tersebut diperoleh suatu varian yang paling sesuai untuk memodifikasi alat pengebor tanah. Kriteria dalam varian tersebut meliputi: sumber tenaga, rangka, sistem penyalur daya, sistem transmisi, jenis mata bor dan bahan untuk ujung mata bor. Motor bensin yang digunakan adalah motor bensin dua tak merk Robin E086H yang memiliki daya 3.25 HP dan kecepatan putar maksimum 5000 rpm. Sistem penyaluran gaya yang digunakan adalah kopling sentrifugal yang secara otomatis akan menyalurkan daya dari motor ke sistem transmisi jika putaran motor telah mencapai rpm tertentu. Sistem transmisi yang digunakan adalah roda gigi cacing silindris dengan perbandingan 10:1. Modifikasi pada rangka yaitu dengan merubah bentuk rangka yang berbentuk sejajar menjadi seperti bentuk huruf U dengan bagian ujungnya memanjang ke samping luar. Pada cekungan merupakan tempat dudukan motor dan sistem transmisi sedangkan bagian ujung yang memanjang adalah tempat batang kendali operator. Untuk menyangga rangka pada saat alat pengebor tidak digunakan maka dibuat penyangga rangka yang bagian alasnya diberi roda sehingga memudahkan dalam transportasi. Lebar alat pengebor adalah 46 cm, tinggi keseluruhan 98.5 cm dan panjang 81 cm.
iii
Modifikasi pada mata bor yaitu dengan merubah sudut kenaikan ulir yang sebelumnya 9º menjadi 12º dan jarak antar pitch yang sebelumnya 15 cm menjadi 20 cm. Diameter mata bor adalah 30 cm dan panjang ulir 40 cm, sehingga direncanakan dapat membuat lubang tanam dengan diameter 30 cm dan kedalaman 60 cm. Pengujian kapasitas lapang bertujuan untuk mengetahui besarnya kinerja dari alat pengebor. Dari hasil pengujian kinerja alat didapat kapasitas alat teoritis pada 3000, 4000 dan 5000 rpm sebesar 121.2, 117.6 dan 111.1 lubang/jam sedangkan kapasitas lapang efektif sebesar 12.9, 12.5, 11.4 lubang/jam sehingga di dapat efisiensi sebesar 10.64 %, 10.63 % dan 10.26% pada putaran motor 3000, 4000 dan 5000 rpm dengan kedalaman rata-rata 50 cm dan diameter lubang ratarata 35 cm. Perbedaan antara kapasitas lapang teoritis dan kapasitas lapang efektif cukup besar, hal ini dikarenakan adanya tahanan yang diberikan tanah pada saat pengeboran. Putaran motor yang optimum untuk pengoperasian alat pengebor tanah adalah pada kisaran rpm 3000-4000 rpm Berdasarkan parameter getaran waktu kerja yang aman pada putaran motor yang optimum (3000-4000 rpm) yaitu selama 4-5 jam perhari. Sedangkan berdasarkan parameter kebisingan waktu kerja yang aman pada putaran motor 3000-4000 rpm adalah 4-8 jam. Sehingga batas waktu operasional alat pengebor tanah yang aman berdasarkan parameter getaran dan kebisingan yaitu 4-5 jam per hari. Batas waktu penggunaan alat pengebor mengalami kenaikan jika dibandingkan dengan batas waktu penggunaan alat sebelum dimodifikasi sebesar 0.5-1 jam. Untuk mengetahui besarnya pengaruh pemasangan isolator getaran dan besarnya tahanan tanah terhadap torsi mata bor masih perlu dilakukan penelitian lebih lanjut.
iv
UJI PERFORMANSI DAN KENYAMANAN MODIFIKASI ALAT PENGEBOR TANAH MEKANIS UNTUK MEMBUAT LUBANG TANAM
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh :
ARIEF SALEH F14102120
2007 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
UJI PERFORMANSI DAN KENYAMANAN MODIFIKASI ALAT PENGEBOR TANAH MEKANIS UNTUK MEMBUAT LUBANG TANAM SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh :
ARIEF SALEH F14102120 Dilahirkan pada tanggal 10 Juni 1984 di Bogor Tanggal Lulus : 17 Januari 2007 Menyetujui, Bogor, 20 Februari 2007
Dr. Ir. Frans J. Daywin, MSAE Dosen Pembimbing Mengetahui,
Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departemen Teknik Pertanian
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 10 Juni 1984. Penullis merupakan anak pertama dari pasangan suami istri dengan ayah bernama Maram dan ibu Arnih serta memiliki seorang adik bernama Aulia Mawarnih. Riwayat pendidikan penulis dimulai dari pendidikan dasar di Sekolah Dasar Sukatani 3 pada tahun 1990-1996, setelah lulus penulis melanjutkan ke sekolah lanjutan tingat pertama di SLTPN 3 Cimanggis pada tahun 1996-1999. Setelah lulus dari sekolah lanjutan tingkat pertama penulis meneruskan kejenjang yang lebih tinggi yaitu ke Sekolah Menengah Umum 4 Depok dan lulus pada tahun 2002. Penulis masuk ke Institut Pertanian Bogor melalui jalur Saringan Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) pada tahun 2002 dan diteima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Pada tahun 2005 penulis melakukan praktek lapangan di PT PG Rajawali II Unit PG Subang, Subang, Jawa Barat. Pada praktek lapangan ini penulis mengambil judul Aspek Keteknikan Pertanian pada Budidaya Tebu Khususnya pada Pengendalian Hama dan Penyakit Tanaman di PG Subang, Jawa Barat. Selanjutnya penulis melakukan penelitian dengan judul Uji Performansi dan Kenyamanan Modifikasi Alat Pengebor Tanah Mekanis untuk Membuat Lubang Tanam dan dinyatakan lulus pada tanggal 17 Januari 2007.
vi
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penyusunan skripsi ini didasarkan pada hasil penelitian yang dilakukan pada bulan Maret sampai dengan bulan November 2006 dengan judul Uji Performansi dan Kenyamanan Modifikasi Alat Pengebor Tanah Mekanis untuk Membuat Lubang Tanam di bawah bimbingan Dr. Ir. Frans Jusuf Daywin, MSAE. Pada Skripsi ini akan dibahas mengenai proses modifikasi alat pengebor tanah sehingga menghasilkan alat pengebor yang memiliki performansi dan kenyamanan yang lebih baik dibandingkan dengan hasil perancangan sebelumnya. Dalam penyusunan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Frans Jusuf Daywin, MSAE selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan arahan dan nasehatnya kepada penulis. 2. Ir. Imam Hidayat, MEng dan Ir. Mad Yamin, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik serta saran dalam penyempurnaan skripsi ini. 3. Kedua orang tua dan adik Penulis yang telah memberikan dukungan dan semangat baik moral maupun materiil. 4. Rekan-rekan TEP angkatan 39, Diah Estiningrum yang telah memberikan bantuan, semangat, dan dukungannya. 5. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis akan dengan senang hati menerima segala saran dan koreksi demi perbaikan karena segala sesuatu tidak luput dari kesalahan. Penulis berharap, skripsi ini dapat bermanfaat dan memenuhi tujuan sesuai yang diharapkan. Amien. Bogor, Februari 2007
Penulis
vii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...................................................................................... vii DAFTAR ISI ...................................................................................................... viii DAFTAR TABEL .............................................................................................. xi DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiv BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG ....................................................................... 1 1.2. TUJUAN ............................................................................................ 2 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1. PERANCANGAN ............................................................................. 3 2.1.1. Klasifikasi Tugas ............................................................................. 5 2.1.2. Perancangan Konsep ....................................................................... 7 2.1.3. Perancangan Wujud ........................................................................ 13 2.1.4. Perancangan Detail .......................................................................... 13 2.2. SIFAT MEKANIS TANAH .............................................................. 14 2.2.1. Kadar Air Tanah .............................................................................. 14 2.2.2. Tahanan Gesek dan Tahanan Geser ................................................ 14 2.3. LUBANG TANAM ........................................................................... 16 2.4. ALAT PENGEBOR TANAH ............................................................ 17 2.5. ERGONOMIKA ................................................................................ 17 2.5.1. Anthropometri ................................................................................. 18 2.5.2. Getaran ............................................................................................ 19 2.5.3. Kebisingan ...................................................................................... 20 BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1. WAKTU DAN TEMPAT .................................................................. 23 3.2. BAHAN DAN ALAT ........................................................................ 23 3.2.1. Bahan .............................................................................................. 23 3.2.2. Peralatan .......................................................................................... 24 3.2.3. Subyek ............................................................................................. 24 3.3. PROSEDUR PENELITIAN ............................................................... 25
viii
3.3.1. Modifikasi ....................................................................................... 25 3.3.1.1. Modifikasi rangka ........................................................................ 26 3.3.1.2. Modifikasi mata bor ..................................................................... 26 3.3.2. Uji Performasi ................................................................................. 27 3.3.2.1. Persiapan alat dan lahan ............................................................... 27 3.3.2.2. Pengujian kinerja alat ................................................................... 28 3.3.2.3. Pengukuran getaran ...................................................................... 29 3.3.2.4. Pengukuran kebisingan ................................................................ 29 BAB 4 ANALISIS RANCANGAN 4.1. DAFTAR KEHENDAK PERANCANGAN ..................................... 30 4.2. ABTRAKSI DAN PERUMUSAN MASALAH ............................... 32 4.3. STRUKTUR FUNGSI ....................................................................... 36 4.4. PRINSIP SOLUSI UNTUK SUB FUNGSI ....................................... 38 4.5. KOMBINASI PRINSIP SOLUSI ...................................................... 40 4.6. PEMILIHAN KOMBINASI TERBAIK ............................................ 42 4.7. EVALUASI ........................................................................................ 43 4.8. RANCANGAN FUNGSIONAL ........................................................ 47 4.8.1. Rangka ............................................................................................ 47 4.8.2. Motor penggerak ............................................................................. 48 4.8.3. Penyalur Daya ................................................................................. 48 4.8.4. Sistem transmisi .............................................................................. 48 4.8.5. Mata Bor ......................................................................................... 48 4.8.6. Ujung Mata Bor .............................................................................. 48 4.9. RANCANGAN STRUKTURAL ....................................................... 49 4.9.1. Rangka ............................................................................................ 49 4.9.2. Motor Penggerak ............................................................................. 50 4.9.3. Penyalur Daya ................................................................................. 51 4.9.4. Sistem Transmisi ............................................................................. 51 4.9.5. Mata Bor ......................................................................................... 52 4.9.6. Ujung Mata Bor .............................................................................. 52 BAB 5 ANALISIS TEKNIK 5.1. RANGKA ........................................................................................... 53
ix
5.1.1. Lebar Rangka Optimum .................................................................. 53 5.1.2. Tinggi Rangka Optimum ................................................................ 54 5.2. ULIR .................................................................................................. 55 5.3. MOTOR PENGGERAK .................................................................... 59 5.4. POROS MATA BOR ......................................................................... 60 BAB 6 HASIL DAN PEMBAHASAN 6.1. MODIFIKASI ALAT PENGEBOR TANAH ................................... 63 6.2. KINERJA ALAT PENGEBOR TANAH .......................................... 65 6.3. GETARAN ......................................................................................... 67 6.3.1. Pengukuran Getaran ........................................................................ 67 6.3.2. Analisa Getaran ............................................................................... 68 6.4. KEBISINGAN ................................................................................... 72 6.4.1. Pengukuran Kebisingan .................................................................. 72 6.4.2. Analisa Kebisingan ......................................................................... 74 BAB 7 KESIMPULAN DAN SARAN 7.1. KESIMPULAN .................................................................................. 77 7.2. SARAN .............................................................................................. 77 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 78 LAMPIRAN ....................................................................................................... 79
x
