Embed Size (px)
Citation preview
DESAIN DAN KINERJA
RODA PENGGERAK METERING DEVICE
MESIN PENANAM KEDELAI
ADHIKA ROZI AHMAD
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Desain dan Kinerja Roda
Penggerak Metering Device Mesin Penanam Kedelai adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skipsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2014
Adhika Rozi Ahmad
NIM F14100119
ABSTRAK
ADHIKA ROZI AHMAD. Desain dan Kinerja Roda Penggerak Metering Device
Mesin Penanam Kedelai. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN.
Untuk merancang sebuah mesin penanam kedelai dua alur yang ditarik
traktor tangan, diperlukan perancangan dan penentuan jenis roda penggerak untuk
penjatah benihnya. Roda penggerak ini diharapkan mampu memutar dua piringan
penjatah benih, memiliki tingkat luncuran roda yang rendah, dan jumlah tanah
yang lengket sedikit. Untuk itu, telah dirancang roda penggerak yang dilengkapi
poros fleksibel untuk mentransmisikan torsi putar ke kedua piringan penjatah.
Untuk mendapatkan bentuk dan bahan roda yang terbaik, telah dibuat dan diuji
lima jenis roda, yaitu: 1) roda karet bersirip karet, 2) roda baja bersirip karet, 3)
roda baja bersirip baja, 4) roda baja tanpa sirip dan 5) roda karet tanpa sirip.
Diameter roda 25 cm dan lebar roda 10 cm. Roda dipasangkan pada unit penanam
kedelai, lalu diujicoba dalam penanaman di tanah kering (kadar air 31%) dan
tanah basah (kadar air 53%). Kinerja roda yang diukur antara lain: tingkat
luncuran roda dan banyaknya tanah yang lengket pada roda. Hasil pengujian
menunjukkan bahwa roda mampu memutar kedua piringan penjatah benih kedelai.
Roda karet bersirip karet memiliki tingkat luncuran yang paling rendah (21.33%
pada tanah kering, dan 22.32% pada tanah basah). Roda karet tanpa sirip memiliki
keunggulan dimana tanah yang lengket paling sedikit pada tanah basah.
Kata kunci: roda penggerak, penjatah benih, mesin penanam, roda karet, roda baja.
ABSTRACT
ADHIKA ROZI AHMAD. Design and performance of towed wheels for metering
devices of soybean planting machine. Supervised by WAWAN HERMAWAN
In order to support the design of two rows soybean planting machine
powered by a hand tractor, it is needed to design and determine the towed wheel
for the metering device. The towed wheel is expected to be able to rotate two
metering discs, has a low level of wheel sliding, and less soil sticking. For the
purpose, the towed wheel was fitted by flexible shafts for transmitting torque to
rotate the metering discs. To get the best wheel, five different types of wheels
were made and tested, i,e. 1) rubber wheel with rubber lugs, 2) steel wheel with
rubber lugs, 3) steel wheel with steel lugs, 4) steel wheel and 5) rubber wheel.
Wheel diameter was 25 cm and wheel width was 10 cm. The wheels were tested
using the planting machine operated on dry soil (31% of water content) and wet
soil (53% of water content). Wheel performances were measured, using
parameters: level of wheel sliding and soil sticking on wheel. The test result
showed that the wheels could rotate the metering discs of the soybean planting
machine. The rubber wheel with rubber lugs had the lowest level of wheel sliding
(22% on dry soil, and 21% on wet soil). Rubber wheel without lugs had advantage
where the amount of soil sticking was least, on the wet soil.
Key words: towed wheel, seed metering, planting machine, rubber wheel, steel
wheel.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DESAIN DAN KINERJA
RODA PENGGERAK METERING DEVICE
MESIN PENANAM KEDELAI
ADHIKA ROZI AHMAD
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Desain dan Kinerja Roda Penggerak Metering Device Mesin
Penanam Kedelai
Nama : Adhika Rozi Ahmad
NIM : F14100119
Disetujui oleh
Dr Ir Wawan Hermawan, MS
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian berjudul
“Desain dan Kinerja Roda Penggerak Metering Device Mesin Penanam Kedelai”
ini telah dilaksanakan sejak bulan Februari 2014 dan selesai pada bulan Juni 2014.
Terima kasih penulis ucapkan yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr. Ir.
Wawan Hermawan, MS. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
dukungan, arahan, dan bimbingan selama penelitian dan pembuatan skripsi. Rasa
terima kasih penulis sampaikan kepada para dosen penguji yang juga memberikan
saran-saran manfaat untuk sempurnanya tulisan ini, yaitu Dr. Lenny Saulia S.Tp
M.Si dan Dr. Ir. Mohamad Solahudin M.Si. Ungkapan terima kasih juga
disampaikan kepada orang tua, serta seluruh keluarga penulis atas segala doa dan
kasih sayangnya. Selain itu, penulis sampaikan terima kasih kepada Ciptaningtyas
Dyah Ayu I, Elgy Mohammad R, Yahya Al Mahdi, Fika Rahimah, Candra Viki
A, Oldga Agusta D, Deny Saputro, Febri A. Sigiro, Husen, dan semua rekan-
rekan Teknik Mesin dan Biosistem (TMB 47) yang namanya tidak bisa
disebutkan satu-satu. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juli 2014
Adhika Rozi Ahmad
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
ABSTRACT ii
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 1
TINJAUAN PUSTAKA 2
Budi daya Kedelai 2
Mesin Penanam Benih 3
Penjatah Benih (Metering device) 6
Roda Penggerak pada Mesin Tanam dan Interaksinya dengan Tanah 6
Flexible Shaft 8
Pengolahan Tanah 9
Sifat Fisik dan Mekanik Tanah 9
Ketenggelaman Roda (Sinkage) 10
METODOLOGI 11
Waktu dan Tempat Pelaksanaan 11
Alat dan Bahan 11
Tahapan Penelitian 12
Pengukuran Kondisi Tanah 14
Metode Pengujian Kinerja 20
ANALISIS RANCANGAN 21
Kriteria Perancangan 21
Rancangan Fungsional 21
Analisis Rancangan Struktural 22
HASIL DAN PEMBAHASAN 26
Konstruksi Prototipe Roda Penggerak 26
Kinerja Prototipe Roda Penggerak 29
DAFTAR ISI (Lanjutan..)
SIMPULAN DAN SARAN 33
Simpulan 33
Saran 33
DAFTAR PUSTAKA 33
LAMPIRAN 36
RIWAYAT HIDUP 49
DAFTAR TABEL
1. Jarak dan populasi kedelai per hektar (Sumarno dan Harnoto 1983) 3 2. Nilai kohesi dan sudut gesek dalam tanah untuk roda bersirip 15 3. Nilai adhesi dan sudut gesek dalam tanah untuk roda polos 15 4. Hasil perhitungan torsi 19 5. Rancangan fungsional 22 6. Perbandingan nc dan dr 24 7. Luncuran pada masing-masing roda penggerak 30 8. Jumlah tanah lengket pada roda 30 9. Keamblasan tanah 32
DAFTAR GAMBAR
1. Mesin tanam sebar dan hasil penempatannya (Srivastava et al. 1996) 4 2. Mesin tanam acak dan hasil penempatannya (Srivastava et al. 1996) 4 3. Proses penempatan benih (Srivastava et al. 1996) 5 4. Bagian-bagian mesin penanam (Hermawan 2011) 5 5. Mesin tanam presisi (Pneumatic Planter) dan hasil penanamannya
(Agromaster 2014) 6 6. Konsep penjatah benih piringan bercelah miring (Srivastava et al.
1996) 6
7. Roda penggerak metering device pada mesin penanam dan pemupuk
jagung (Hermawan 2011) 7 8. Roda bantu pada alat penanam benih butiran (Srivastava et al. 1996) 7 9. a) free-body diagram dari roda yang ditarik, b) free-body dari diagram
roda yang digerakkan oleh mesin ( Liljedahl et al. 1989 ) 8 10. Konstruksi flexible shaft 9 11. Traktor tangan Yanmar tipe YZC-L dan mesin penanam kedelai 12 12. Diagram alir tahapan penelitian 13
13. Kurva hubungan tekanan normal ( ) dan tahanan geser ( ) tanah 15 14. Benih kedelai yang berada di atas piringan penjatah 16 15. Benih kedelai yang berada pada celah benih di piringan penjatah 16 16. Roda sirip pada saat beroperasi 19
17. Cara pengukuran keamblasan tanah yang dilintasi roda penggerak 21 18. Pengukuran jarak vertikal dudukan rangka utama ke permukaan tanah 22 19. Rancangan rangka utama roda 23
20. Mekanisme perputaran metering device 23 21. Mekanisme perputaran metering device 24 22. Simulasi perhitungan sudut minimal sirip roda penggerak 25 23. Posisi penempatan sirip roda 25 24. Mekanisme penguncian flexible shaft 26
25. Rancangan roda penggerak piringan penjatah 26 26. Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) rangka utama 27 27. Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) lengan ayun 27 28. Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda 27
29. Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja tanpa sirip 28
30. Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda karet tanpa sirip 28
31. Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda karet bersirip karet 28 32. Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja bersirip karet 29 33. Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja bersirip baja 29 34. Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) dudukan pegas 29 35. Tanah yang melekat pada roda 31 36. Pegas A (kiri), pegas B (kanan) 31 37. Rata-rata pengukuran jarak tanam 32
DAFTAR LAMPIRAN
1. Spesifikasi traktor roda-2 yang digunakan 35
2. Karakteristik flexible shaft 36 3. Hasil Pengkuran Jarak Tanam Lima Jenis Roda Penggerak 36 4. Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Basah (Pegas B) 37 5. Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Kering (Pegas
B) 37 6. Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Basah (Pegas A) 38 7. Jumlah Tanah Melekat pada Roda 38 8. Hasil Pengukuran Kondisi Tanah pada Tanah Kering 39 9. Pengukuran Kondisi Tanah pada Tanah Basah 41 10. Gambar Kerja Roda Penggerak 42 11. Gambar Teknik 42
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kedelai merupakan tanaman pangan yang penting, mengingat berbagai
macam makanan yang berbahan baku kedelai seperti tempe, tahu, dan kecap
merupakan makanan asli Indonesia dan menjadi komoditi ekspor. Kebutuhan
kedelai di Indonesia setiap tahun selalu meningkat seiring dengan pertambahan
penduduk dan perbaikan pendapatan perkapita. Oleh karena itu, diperlukan suplai
kedelai tambahan yang harus diimpor karena produksi dalam negeri belum dapat
mencukupi kebutuhan tersebut. Lahan budidaya kedelai pun diperluas dan
produktivitasnya ditingkatkan.
Kegiatan penanaman dan pemupukan pada budidaya pertanian di Indonessia
khususnya budidaya tanaman kedelai masih dilaksanakan secara manual.
Penanaman dan pemupukan kedelai dilakukan dengan cara ditugal atau disebar.
Penanaman dan pemupukan kedelai secara manual membutuhkan tenaga kerja
yang banyak dan waktu yang lama.
Dalam rangka peningkatan kapasitas, kualitas kerja dan efesiensi biaya dari
alat dan mesin untuk mendukung budidaya kedelai, saat ini telah banyak
dikembangkan peralatan yang inovatif dan spesifik lokasi khususnya kondisi
usaha tani di Indonesia, karena ternyata penggunaan tenaga traktor tangan,
implement pengolahan tanah, alat tanam dan pemupuk terbukti mampu
meningkatkan kapasitas kerja lima hingga enam kali lipat dibandingkan dengan
cara manual (Virawan 1989; Sembiring, et al. 2000; Pitoyo, et al. 2006). Walau
demikian, masih banyak hal yang perlu ditingkatkan dan diperbaiki pada alat
penanam dan pemupuk, di antaranya: ketepatan penjatahan benih, pengurangan
tingkat kerusakan benih oleh mekanisme penjatah benih, luncuran pada roda
penggerak, dan sistem penggandengan traktor tangan untuk mempermudah saat
pembelokan dan berbalik arah.
Mesin pengolah tanah, penanam, dan pemupuk terintegerasi dengan tenaga
gerak traktor berroda-2 telah berhasil didesain dan diuji coba (Hermawan 2011).
Mesin ini digerakkan oleh traktor berroda-2 dan mampu melakukan proses
pengolahan tanah, pembentukan guludan tanam, penanam benih jagung dan
pemupukan (Urea, TSP, dan KCl). Berdasarkan hasil pengujian tingkat luncuran
roda penggerak metering device didapatkan sebesar 22.97% (Eriska 2012).
Sehubungan dengan permasalahan di atas, maka perlu dirancang mesin tanam dan
pemupuk kedelai dengan merujuk kepada masalah-masalah yang sudah ada
dengan harapan waktu penanaman dan pemupukan dapat dipersingkat, ketepatan
dan keseragaman jarak tanam, dan jumlah benih yang tepat, sehingga pada
akhirnya produksi kedelai dapat ditingkatkan, minimal untuk memenuhi
kebutuhan dalam negeri yang semakin meningkat.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang, membangun dan menguji unit
roda penggerak metering device mesin penanam kedelai dengan tenaga
penggerak traktor roda dua.
2
TINJAUAN PUSTAKA
Budi daya Kedelai
Kedelai (Glycine max (L.) Merr.) termasuk famili Leuminosae, sub famili
Papilionoidwae dan genus Glycine, merupakan tanaman semusim yang berupa
semak rendah, berdaun lebat, dengan beragam morfologi. Tanaman kedelai
mempunyai sistem perakaran tunggang. Kedelai dapat tumbuh baik pada berbagai
jenis tanah dengan syarat drainase cukup baik serta ketersediaan air cukup selama
pertumbuhan tanaman. Lahan sawah beririgasi, lahan sawah tadah hujan, lahan
kering (tegalan) dapat digunakan untuk budi daya kedelai (Hidayat 1985).
Tanaman kedelai biasanya ditanam pada tanah kering (tegalan) atau
persawahan. Pengolahan tanah bagi pertanaman kedelai di lahan kering sebaiknya
dilakukan pada akhir musim kemarau, sedangkan pada lahan sawah, umumnya
dilakukan pada musim kemarau.
Menurut Adisarwanto (1999) persiapan lahan penanaman kedelai di areal
persawahan dapat dilakukan secara sederhana. Mula-mula jerami padi yang tersisa
dibersihkan, kemudian dikumpulkan, dan dibiarkan mengering. Selanjutnya,
dibuat petak-petak penanaman dengan lebar 3-10 m, yang panjangnya disesuaikan
dengan kondisi lahan. Di antaranya petak penanaman dibuat saluran drainase
selebar 25-30 cm, dengan kedalaman 30 cm. Setelah didiamkan selama 7-10 hari,
tanah siap ditanami.
Jika areal penanaman kedelai yang digunakan berupa lahan kering atau
tegalan, sebaiknya dilakukan pengolahan tanah terlebih dahulu. Tanah dicangkul
atau dibajak sedalam 15–20 cm. Di sekeliling lahan dibuat parit selebar 40 cm
dengan kedalaman 30 cm. Selanjutnya, dibuat petakan-petakan dengan panjang
antara 10–15 cm, lebar antara 3–10 cm, dan tinggi 20–30 cm. Antara petakan
yang satu dengan yang lain (kanan dan kiri) dibuat parit selebar dan sedalam 25
cm. Antara petakan satu dengan petakan di belakangnya dibuat parit selebar 30
cm dengan kedalaman 25 cm. Selanjutnya, lahan siap ditanami benih.
Apabila lahan yang digunakan termasuk tanah asam (memiliki pH <5),
bersamaan dengan pengolahan tanah dilakukan pengapuran. Dosis pengapuran
disesuaikan dengan pH lahan. Lahan sawah supra insus dianjurkan diberi kapur
sebanyak 300 kg ha-1
. Kapur disebarkan merata, kemudian tanah dibalik sedalam
20–30 cm dan disiram hingga cukup basah.
Sebelum dilakukan kegiatan penanaman, terlebih dulu diberi pupuk dasar.
Pupuk yang digunakan berupa TSP sebanyak 75–200 kg ha-1
, KCl
50–100 kg ha-1
, dan Urea 50 kg ha-1
. Dosis pupuk dapat pula disesuaikan dengan
anjuran petugas Wilayah Kerja Penyuluh Pertanian (WKPP) setempat. Pupuk
disebar secara merata di lahan atau dimasukkan ke dalam lubang di sisi kanan dan
kiri lubang tanam sedalam 5 cm.
Penempatan arah tanam di daerah tropik tidak menunjukkan perbedaan
antara ditanam arah timur-barat dengan utara-selatan. Hal yang terpenting yaitu
arah tanam harus sejajar dengan arah saluran irigasi atau pematusan sehingga air
tidak menggenang dalam petakan. Berikut jarak tanam dan populasi kedelai per
hektar disajikan pada Tabel 1.
3
Tabel 1 Jarak dan populasi kedelai per hektar (Sumarno dan Harnoto 1983)
Lingkungan Jarak tanam
(cm x cm)
Populasi
Tanaman/ha
a. Tanah kurus kurang air
b. Kesuburan tanah sedang, pengairan cukup
c. Tanah subur, pengairan cukup
10 x 35
10 x 40
20 x 20
15 x 25
10 x 50
5 x 50
10 x 45
15 x 35
15 x 40
20 x 25
20 x 30
15 x 45
7.5 x 45
15 x 50
20 x 35
20 x 40
25 x 25
25 x 30
571428
500000
500000
533333
400000
400000
444444
380925
333332
400000
333333
296296
296296
266666
285714
250000
320000
266666
Keterangan : ditanam dua benih per lubang tanam
Mesin Penanam Benih
Mesin penanaman adalah peralatan tanam untuk mengatur dan
menempatkan biji atau benih di dalam tanah pada kedalaman tertentu atau
menyebarkan biji di atas permukaan tanah atau menanamkan tanaman di dalam
tanah. Penanaman dimaksudkan untuk mendapatkan perkecambahan serta
pertumbuhan biji yang baik. Perkecambahan dan pertumbuhan biji suatu tanaman
dipengaruhi suatu faktor yaitu: jumlah biji yang ditanam, daya kecambah biji,
perlakuan terhadap biji, keseragaman ukuran biji, kedalaman penanaman, jenis
tanah, kelembaban tanah, mekanisme pengeluaran biji, keseragaman penyebaran,
tipe pembuka dan penutup alur, waktu penanaman, tingkat pemadatan tanah
sekitar biji, drainase yang ada, hama dan penyakit, dan keterampilan operator.
Penanaman dapat dilakukan dengan menggunakan tangan saja, dengan bantuan
alat-alat sederhana ataupun dengan bantuan mesin-mesin penanam. Unit penanam benih harus mampu menanam benih dengan jumlah benih per
lubang tanam yang sesuai kebutuhan (1-2 benih) serta pada jarak tanam 20 cm
dalam barisan dan 75 cm antar baris, dengan satu tanaman per rumpun, atau jarak
40 cm dalam barisan dengan dua tanaman per rumpun (Hermawan 2011). Metode
penanaman benih dengan bantuan mesin dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu:
4
Mesin Tanam Sebar (Broadcast Seeder)
Pada mesin ini penjatahan benih dari hopper masuk melalui satu lubang
variabel (variable orifice). Suatu agitator ditempatkan di atas lubang variabel
tersebut untuk mencegah kemacetan karena benih-benih saling mengunci (seed
bridging), juga agar aliran benih dapat kontinyu. Centrifugal spreader merupakan
alat yang cukup fleksibel karena dapat dipergunakan untuk menyebar benih,
pupuk, pestisida, dan material lain yang berupa butiran. Setelah operasi tanam
sebar kemudian dilakukan operasi pengolahan tanah kedua untuk menutup benih
dengan tanah. Alat tanam sebar dan hasil penempatannya dapat dilihat pada
Gambar 1 (Srivastava 1996).
Mesin Tanam Acak dalam Lajur (Drill Seeder)
Pada mesin ini setiap alur tanam, benih dijatah dari hopper oleh suatu
silinder bercoak yang digerakkan dengan roda tanah (ground wheel). Jumlah
benih per satuan waktu atau laju benih dikontrol melalui lebar bukaan yang dapat
diatur. Benih tersebut melewati tabung penyalur benih jatuh secara gravitasi ke
lubang tanam yang dibuat oleh pembuka alur, bisa berupa disk atau bentuk lain.
Umumnya jarak antara benih berkisar antara 150-400 mm.
Metoda penutupan benih dapat dilakukan dengan rantai tarik, yang
ditempatkan di belakang pembuka alur (furrrow opener). Setelah benih tertutup
tanah maka tanah di atas dan di samping benih tersebut akan diperkeras
menggunakan roda tekan.
Gambar 1 Mesin tanam sebar dan hasil penempatannya (Srivastava et al. 1996)
Gambar 2 Mesin tanam acak dan hasil penempatannya (Srivastava et al. 1996)
5
Mesin tanam acak dan hasil penempatannya dapat dilihat pada Gambar 2.
Proses penempatan benih dan bagian-bagian mesin penanam dapat dilihat pada
Gambar 3 dan 4.
Mesin Tanam Presisi (Precision Seeder)
Mesin tanam presisi memberikan penempatan yang tepat dari setiap benih
pada interval yang sama dalam setiap alur tanam. Jarak antara alur tanam atau
sering juga disebut jarak barisan, umumnya dibuat cukup lebar untuk keperluan
penyiangan. Sumber tenaga yang digunakan untuk menarik mesin tanam presisi
adalah traktor roda-4. Secara umum ada 4 bagian utama yang selalu ada dalam
alat tanam presisi, yaitu: 1) pembuka alur (furrow opener) untuk mengontrol
kedalaman tanam, 2) penjatah benih (metering seed) untuk menjaga interval jarak
benih dalam alur dapat seragam, 3) penutup alur untuk menutup alur tanam, dan
4) roda tekan (pressing wheel) untuk memadatkan tanah di sekitar benih agar
kontak antara benih dan tanah cukup baik (Srivastava et al. 1996). Mesin tanam
presisi dan hasil penempatannya dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 3 Proses penempatan benih (Srivastava et al. 1996)
Gambar 4 Bagian-bagian mesin penanam (Hermawan 2011)
6
Penjatah Benih (Metering device)
Alat penjatah benih merupakan unit alat penanam yang menentukan hasil
dari penanaman. Konsep penjatah benih dapat menggunakan piringan bercelah
miring (Gambar 6). Jumlah celah benih dianalisis dari transmisi putaran roda
penggeraknya.
Roda Penggerak pada Mesin Tanam dan Interaksinya dengan Tanah
Mesin penanam dan pemupuk jagung bertenaga tarik traktor tangan dengan
roda penggerak telah berhasil didesain pada tahun 2011 yang ditunjukkan pada
Gambar 7 (Hermawan 2011)
Besarnya tingkat luncuran roda penggerak berkaitan dengan kebutuhan torsi
putar roda penggerak. Semakin besar kebutuhan torsi putar roda penggerak maka
gaya reaksi tanah yang dibutuhkan juga akan semakin besar. Hasil pengujian
luncuran roda penggerak yang didapatkan sebesar 22.97 %. Menurut Srivastava,
et al (1996). Salah satu bentuk roda penggerak pada mesin tanam ditunjukkan
pada Gambar 8.
Gambar 5 Mesin tanam presisi (Pneumatic Planter) dan hasil penanamannya
(Agromaster 2014)
Gambar 6 Konsep penjatah benih piringan bercelah miring (Srivastava et al. 1996)
7
Roda penggerak untuk menggerakkan metering device mesin tanam, pada
umumnya merupakan roda jenis towed wheel (roda yang ditarik). Roda tersebut
menurut Liljedahl et al. (1989) memiliki bentuk gaya-gaya yang bekerja seperti
diperlihatkan pada gambar 9 a) free-body diagram dari roda yang ditarik. Akibat
gaya tarik TF dan reaksi tanah G pada roda maka dihasilkan reaksi tanah
komponen horizontal sebesar gaya TF, gaya tersebut menghasilkan torsi untuk
dapat memutar metering device.
Menurut Liljedahl et al. (1989) interaksi roda yang memiliki sirip dan
masuk ke permukaan tanah menghasilkan gaya geser sebesar persamaan (1)
tanWAcF (1)
F : gaya geser (N)
A : luas bidang kontak roda dengan tanah (m2)
C : kohesi tanah (Pa)
W : beban vertikal (N)
: sudut gesekan dalam tanah (o)
Gambar 7 Roda penggerak metering device pada mesin penanam dan pemupuk
jagung (Hermawan 2011)
Gambar 8 Roda bantu pada alat penanam benih butiran (Srivastava et al. 1996)
8
Menurut Mandang dan Nishimura (1991) kelengketan tanah dipengaruhi
oleh beberapa faktor yaitu: (a) kecepatan maju, (b) luas kontak tanah, (c) tekanan
per satuan luas, (d) tegangan permukaan dari lapisan air, (e) sifat permukaan, (f)
kadar air, (g) tekstur, dan (h) bahan pembentuk alat. Besarnya kelengketan tanah
biasanya dinyatakan dengan stickness index. Teori yang mendasari fenomena ini
adalah sebagai berikut:
1111 tanqpcF (2)
dimana
F1 = tegangan geser yang terjadi dalam tanah
c1 = kohesi tanah
p1 = tekanan normal pada tanah
q1 = sudut gesekan antara partikel tanah
2222 tanqpcF (3)
dimana
F2 = tegangan gesek antara bahan dan tanah
c2 = adhesi
p2 = tekanan normal pada permukaan gesekan
q2 = sudut gesekan bahan dan tanah
Secara sederhana dapat disimpulkan bahwa kelengketan tanah pada suatu
bahan akan terjadi bila F2 > F1
Flexible Shaft
Flexlible shaft merupakan sebuah poros lentur yang mentransmisikan
gerakan berputar seperti transmisi poros baja pejal. Tetapi flexible shaft dapat
diatur melewati atas bawah maupun mengelilingi penghalang sehingga
mempermudah dalam instalasinya. Flexible shaft terdiri dari poros berputar (inti)
dengan bagian akhir baja untuk digabungkan pada bagian lain. Casing luar
pelindung digunakan bila diperlukan. Casing ini memiliki perlengkapan sendiri
disebut ferrules yang akan tetap diam saat digunakan. Susunan flexible shaft dapat
dilihat pada Gambar 10.
(a) (b)
Gambar 9 a) free-body diagram dari roda yang ditarik, b) free-body dari
diagram roda yang digerakkan oleh mesin ( Liljedahl et al. 1989 )
9
Gambar 10 Konstruksi flexible shaft
Pengolahan Tanah
Setiap kegiatan budidaya pertanian di lahan pasti membutuhkan
pengkondisian lahan terlebih dahulu, karena tanaman salah satunya akan tumbuh
dengan baik pada kondisi fisik tanah yang kondusif bagi pertumbuhan tanaman.
Secara umum tanaman membutuhkan kondisi lahan yang siap untuk ditanam, di
antaranya memiliki tingkat kegemburan tanah yang cukup untuk pertumbuhan
akarnya dan kandungan hara tanah yang cukup untuk pertumbuhan tanaman.
Menurut Oisat (2001) dalam budi daya tanaman, pengolahan tanah diperlukan
untuk menciptakan lingkungan fisik tanah yang kondusif bagi pertumbuhan
tanaman.
Pengolahan tanah dapat dibagi menjadi pengolahan tanah pertama dan
pengolahan tanah kedua (Daywin et al. 1993). Alat pengolahan tanah pertama
adalah alat yang pertama sekali digunakan, yaitu untuk memotong, memecah dan
membalik tanah. Pengolahan tanah kedua dilakukan setelah pembajakan.
Pengolahan tanah kedua membuat tanah menjadi gembur dan rata, tata air
diperbaiki, sisa-sisa tanaman dan tumbuhan pengganggu dihancurkan dan
dicampur dengan lapisan tanah atas, kadang-kadang diberikan kepadatan tertentu
pada permukaan tanah, dan mungkin juga dibuat guludan atau alur penanaman.
Sifat Fisik dan Mekanik Tanah
Menurut Hardjowigeno (1995), tanah adalah sekumpulan dari benda alam di
permukaan bumi yang tersusun dalam horizon-horizon, terdiri dari campuran
bahan mineral, bahan organik, dan merupakan media untuk tumbuhnya tanaman.
Bahan-bahan penyusun tanah memiliki jumlah yang berbeda untuk setiap jenis
tanah setiap lapisan tanah.
Tekstur Tanah
Hardjowigeno (1995) menyatakan bahwa tanah terdiri dari butir-butir tanah
berbagai ukuran. Bagian tanah yang berukuran lebih dari 2 mm sampai lebih kecil
dari pedon disebut fragmen batuan (rock fragment) atau bahan kasar (kerikil
sampai batu). Bahan-bahan tanah yang lebih halus (< 2mm) disebut fraksi tanah
halus (fine earth fraction). Fraksi tanah halus ini dapat dibedakan menjadi: pasir
(2mm-50µ), debu (50-2µ), dan liat (< 2µ).
Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah dari fraksi tanah halus
(<2mm). Tanah yang bertekstur pasir maka setiap satuan berat (misal setiap
gramnya) mempunyai luas permukaan lebih kecil sehingga sulit untuk menyerap
(menahan) air dan unsur hara. Tanah bertekstur liat maka setiap satuan beratnya
10
memiliki luas permukaan yang lebih besar sehingga kemampuan menahan air dan
menyediakan unsur hara tinggi (Hardjowigeno, 1995).
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 (4) berikut (Budhu 2007) :
k
kbA
m
m-m =K (4)
Dengan: KA = kadar air tanah basis kering (%)
mb = massa tanah basah (g)
mk = massa tanah kering (g)
Bulk Density Tanah
Bulk density atau bobot isi merupakan perbandingan antara berat tanah
kering dengan volume total tanah termasuk volume pori-pori tanah. Bulk density
sangat dipengaruhi oleh tekstur tanah, kandungan bahan organik, struktur tanah
dan cara pengolahan tanah.
Hillel (1980) menyatakan bahwa nilai bulk density tanah berkisar antara
1.1– 1.6 g cm-3
, sedangkan Wesley (1973) menyatakan bulk density tanah berkisar
dari 0.6 g cm-3
sampai 2.4 g cm-3
. Semakin tinggi nilai, maka semakin kecil pori-
porinya dan semakin tinggi derajat kepadatannya. Bulk density tanah ini dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan (5) berikut (Budhu 2007) :
v
m = k
d (5)
Dengan: ρd = kerapatan isi tanah (g/cm3)
mk = massa tanah kering (g)
v = volume tanah (cm3)
Ketenggelaman Roda (Sinkage)
Menurut Mandang dan Nishimura (1991) terjadinya penurunan permukaan
tanah akibat gaya dari luar khususnya karena lalu lintas, merupakan pertanda
terjadinya pemadatan tanah pada daerah tersebut. Penurunan permukaan akan
terjadi sampai pada keadaan di mana gaya penahanan dari tanah seimbang dengan
beban yang diberikan.
Ketenggelaman roda yang besar akan menyebabkan tahanan gelinding
(motion resistance) semakin besar pula. Menurut Sembiring et al. (1990), tahanan
gelinding adalah besarnya tahanan yang harus diatasi traktor untuk dapat bergerak
menarik melalui rodanya. Besarnya tahanan gelinding dipengaruhi oleh kondisi
permukaan tanah dan ukuran roda. Bila roda masuk ke dalam tanah atau
tenggelam maka akan menaikkan tahanan gelinding dan menurunkan gaya
tarikan.
Menurut Sudianto (2000) dari hasil penelitiannya menyimpulkan bahwa
dengan meningkatnya pembebanan mendatar maka nilai ketenggelaman roda
cenderung bertambah. Hal ini disebabkan oleh terdeformasinya tanah untuk
11
mengatasi beban tarik yang ditumpu oleh tanah yang ditekan sirip lebih besar
pada saat pembebanan mendatar yang besar.
METODOLOGI
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Perancangan, pabrikasi serta pengujian kinerja roda penggerak metering
device ini dilakukan mulai dari bulan Februari sampai dengan Juni 2014. Tahap
perancangan dilakukan pada akhir Februari hingga pertengahan Maret, dilanjutkan
tahap pabrikasi hingga akhir Mei. Pengujian kinerja roda penggerak dilakukan
pada bulan Juni 2014. Seluruh kegiatan penelitian ini dilakukan di Laboratorium
Lapangan Siswadhi Soepardjo, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem,
Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan berdasarkan tahapan penelitian ini adalah
sebagai berikut.
Alat dan Bahan Perancangan
Alat yang digunakan dalam perancangan, yaitu perangkat komputer,
software Computer Aided Design SolidWorks 2012 x32 Edition, software
Microsoft Excel 2010, printer, kalkulator teknik, mistar, jangka sorong dan
peralatan tulis. Alat tersebut digunakan pada tahap perancangan terutama gambar
teknik serta analisis teknik roda penggerak.
Alat dan Bahan Pembuatan Prototipe
Alat yang digunakan pada proses pembuatan roda penggerak antara lain:
alat-alat perbengkelan seperti, gerinda, bor duduk, las listrik, las argon, mesin
bubut, mesin roll, ragum, gergaji baja, pemotong baja plat, tang, palu, obeng,
kikir, siku, mistar, jangka sorong, dan peralatan pendukung lainnya. Bahan yang
digunakan dalam pembuatan prototipe antara lain: baja plat (ketebalan 2, 3, dan 5
mm), baja silinder, roda ban sepeda, cat, mur dan baut.
Alat dan Bahan Pengujian Kinerja
Pada tahap pengujian kinerja digunakan traktor tangan Yanmar tipe YZC-L
(Gambar 11) yang menarik garu rotari dan mesin penanam kedelai. Spesifikasi
traktor dapat dilihat pada Lampiran 1. Alat yang digunakan pada pengujian antara
lain: timbangan, ring sample, pita meter, mistar dan stopwatch. Pada saat
pengujian digunakan alat bantu berupa: kunci pas, obeng, tang, kamera digital dan
tiang pancang, sedangkan bahan yang digunakan adalah benih kedelai dan bahan
bakar solar.
12
Tahapan Penelitian
Pada penelitian ini dilakukan pendekatan perancangan mesin secara umum
yaitu dengan pendekatan fungsional dan pendekatan struktural. Tahapan
penelitian secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 12.
Identifikasi Masalah
Pada tahap ini dicari permasalahan-permasalahan yang ada dan dilakukan
pengumpulan berbagai informasi yang dibutuhkan dalam perancangan. Roda
penggerak harus dapat menghasilkan torsi putaran untuk memutar piringan
penjatah benih pada mesin penanam kedelai. Sementara ini untuk
mentransmisikan putaran masih menggunakan sistem transmisi rantai – sprocket
dan pasangan bevel gear. Luncuran roda penggerak masih tinggi, sekitar 22%. Hal
ini akan mempengaruhi kinerja penjatahan benih pada mesin tanam.
Penyempurnaan Ide dan Pemilihan Konsep
Setelah mengetahui permasalahan, analisis dilakukan untuk mencari solusi-
solusi pemecahan masalah. Solusi pemecahan masalah yang dihasilkan berupa
beberapa konsep rancangan fungsional maupun rancangan struktural dari roda
penggerak metering device mesin penanam kedelai yang potensial untuk
dikembangkan. Konsep-konsep tersebut berupa: lima jenis roda yang berbeda,
daya ditansmisikan oleh poros lentur, roda penggerak bekerja pada posisi traktor
mengolah dengan kedalaman 12 cm, dan roda bekerja pada tanah gembur.
Gambar 11 Traktor tangan Yanmar tipe YZC-L dan mesin penanam kedelai
13
Pemilihan Konsep Rancangan, Analisis dan Pembuatan Gambar Kerja
Dari beberapa konsep rancangan yang dihasilkan pada tahap sebelumnya,
dilakukan analisis kelayakan baik dari segi teknis maupun segi ekonomisnya
untuk menentukan suatu konsep rancangan yang akan diteruskan dalam
pembuatan prototipenya. Berdasarkan konsep rancangan yang dipilih, dilakukan
analisis teknik untuk menentukan: bahan, bentuk, ukuran dan cara pembuatan dari
tiap-tiap bagian alat. Dari hasil analisis tersebut kemudian dibuat gambar kerjanya
dengan bantuan software untuk mempermudah pembuatannya.
Pembuatan Prototipe
Pembuatan prototipe dilaksanakan dengan bantuan gambar kerja yang telah
dibuat sebagai dasar. Proses fabrikasi prototipe diupayakan menghasilkan hasil
nyata yang memiliki ukuran-ukuran yang sama persis dengan yang telah tertera
pada perancangan gambar teknik.
Gambar 12 Diagram alir tahapan penelitian
14
Pengujian Mesin
Pada tahap ini dilakukan pengujian fungsional dan pengujian kinerja.
Pengujian fungsional mencakup pengujian komponen unit penggerak metering
device untuk memastikan setiap komponen dapat berfungsi dengan baik. Jika
diperlukan, dilakukan beberapa modifikasi lanjutan agar komponen unit
penggerak metering device dapat bekerja dengan baik. Pengujian kinerja meliputi:
luncuran roda, keamblasan roda dan tanah yang lengket pada roda. Pengujian alat
ini dilakukan di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo Departemen Teknik
Mesin dan Biosistem.
Pengukuran Kondisi Tanah
Pengukuran kondisi tanah bertujuan untuk mengetahui nilai kadar air tanah,
bulk density tanah, kohesi tanah, nilai adhesi antara tanah dan karet, nilai adhesi
antara baja dan tanah serta sudut gesek dalam tanah.
Pengukuran densitas tanah dan kadar air tanah dilakukan tiga kali
pengulangan dengan mengambil sampel tanah menggunakan ring sampel
kemudian tanah dioven selama 24 jam. Kadar air tanah dapat dihitung
menggunakan persamaan (4) dan bulk density tanah dihitung menggunakan
persamaan (5).
Pengukuran nilai kohesi, nilai adhesi dan sudut gesekan dalam tanah
dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan. Penetrometer SR-2 dilengkapi ring
gesek dan ring geser bersirip digunakan untuk mengukur kondisi tanah tersebut.
Pengukuran dilakukan dengan dua kondisi tekanan normal ( ) yaitu sebesar
39017.05 Pa dan 78034.09 Pa serta pada dua kondisi tanah yang berbeda, yaitu
tanah dengan kadar air 30.13% dan tanah dengan kadar air 52.38%. Persamaan (6)
digunakan untuk menentukan tahanan geser tanah (Oida 1992).
Arir
rir
M
o
o
22
33
3
2
Arir
rir
M
o
o
33
33
3
2
332
3
rir
M
o
(6)
Dengan: M = momen puntir (N.m)
= tahanan geser (N/m2)
ro = jari-jari luar cincin (0.05m)
ri = jari-jari dalam cincin (0.03m)
Grafik hubungan antara tahanan geser tanah dan tekanan normal (Gambar
13) digunakan untuk menentukan nilai kohesi dan sudut geser dalam tanah.
Setelah mendapatkan nilai kohesi, maka sudut geser dalam tanah dihitung dengan
menggunakan persamaan (7).
15
c1tan (7)
Dimana:
: sudut gesekan dalam tanah (o)
: tahanan geser tanah (Pa)
c : nilai kohesi (Pa)
: tekanan normal (Pa)
Tabel 2 dan 3 menunjukkan hasil pengukuran nilai kohesi, adhesi dan sudut
gesek dalam tanah.
Tabel 2 Nilai kohesi dan sudut gesek dalam tanah untuk roda bersirip
Kadar air (%) Kohesi (Pa) (o)
30.13 3982.86 30.61
52.38 6373.23 29.20
Tabel 3 Nilai adhesi dan sudut gesek dalam tanah untuk roda polos
Jenis bahan Kadar air (%) Adhesi (Pa) δ (o)
Karet 30.13 2788.66 33.14
52.38 3188.25 31.83
Baja 30.13 1994.05 32.28
52.38 3982.86 30.08
Perhitungan Kebutuhan Torsi Piringan Penjatah
Beban putaran roda penggerak berupa beban torsi putar piringan penjatah
benih, yang bersumber dari: 1) gesekan benih kedelai yang berada di atas piringan
penjatah (Gambar 14), 2) gesekan benih pada celah benih di piringan penjatah
dengan dasar hoper (Gambar 15), dan 3) gesekan yang terjadi pada bearing dan
kabel fleksible shaft. Perhitungan beban torsi total metering device dijelaskan
sebagai berikut:
Gambar 13 Kurva hubungan tekanan normal ( ) dan tahanan geser ( ) tanah
16
Asumsi lebar piringan penjatah (acrylic) yang menampung benih sama
dengan sepertiga diameter lingkaran (jatuhan benih dari hopper) yaitu 40 mm.
Maka didapatkan panjang tali busur adalah 113.14 mm dan besar sudut juring
adalah 141°. Untuk menghitung volume benih yang berada di atas piringan
penjatah dihitung terlebih dahulu luas lingkaran (LO) luas juring (Lj) luas
tembereng (Ltm), sebagai berikut:
2
Ο r×π=L (8) 22 mm 11309.73=60×3.14=LΟ
360 ×L=L Ojr
(9)
2mm 4429.64=360
141 × 11309.73=L jr
Gambar 14 Benih kedelai yang berada di atas piringan penjatah
Gambar 15 Benih kedelai yang berada pada celah benih di piringan penjatah
17
2
t×a =LΔ (10)
2mm 1131.40=2
20×113.14 =LΔ
Volume tembereng (Vtm) dapat dihitung sebagai berikut:
LΔL=L jrtm - (11)
2mm 3298.24= 1131.40- 4429.64=Ltm
t×L=V tmtm (12)
3mm 131929.60= 40× 3298.24=Vtm
Dengan angle of repose sebesar 45°, maka volume yang terisi benih (Vtb)
adalah:
3
tb =V mm 65964.80 2
131929.60
Beban torsi (τ) pada metering device dapat dihitung menggunakan rumus
berikut:
v×=mbk (13)
N=Fg (14)
l×F=1 (15)
dalam hal ini:
mbk : massa benih kedelai (g)
ρ : massa jenis benih kedelai (gram/cm3)
v : volume yang terisi benih (cm3)
Fg : gaya (N)
l : jarak (m)
g : gravitasi (9.81 m/s2)
Jika diketahui volume benih (v) adalah 65.96 cm3, massa jenis benih kedelai
(ρ) adalah 0.7 gram/cm3, sudut kemiringan metering device (θ) adalah 45° dan
friksi antara benih dengan piringan penjatah (μ) adalah 0.332 (LoCurto et al.
1997), maka:
v×=mbk (16)
g 46.18 65.96 0.7 =mbk
N=Fg (17)
cos gmbk=Fg
18
N 0.106 )cos(459.81 1046.180.332 -3 =Fg
l×F=T1 (18)
Nm 0.0064 0.06×0.106 =T1
Jumlah lubang pada piringan penjatah adalah lima lubang. Jika rancangan
jari-jari lubang adalah 5 mm dan ketebalan piringan penjatah adalah 10 mm. Torsi
pada celah benih di piringan penjatah dapat dihitung sebagai berikut:
tπr 5=V 2
lp (19)
3mm 392699 10×253.145 =Vlp
v×=mbk (20)
gram 2.753.92×0.7 =mbk
N=Fg (21)
cosθgm=F bkg
N 0.0063 )cos(459.81102.750.332 -3 =Fg
l×F=T2 (22)
Nm 0.00033 0.0525×0.0063 =T2
maka, total beban torsi yang ada pada metering device (τtotal) adalah
21total TT=T (23)
Nm 0.00673 0.00033+ 0.0064 =Ttotal
Perhitungan Torsi Roda
Perhitungan torsi pada roda dilakukan dengan kondisi roda menekan tanah
dan masuk pada tanah sedalam ±4.5 cm dari permukaan tanah (Gambar 16).
Panjang permukaan roda (l) yang kontak dengan tanah dihitung menggunakan
persamaan (24) dan lebar roda (b) yang kontak tanah yaitu sebesar 10 cm.
Persamaan (25) digunakan untuk menentukan luas permukaan (A) roda yang
kontak dengan tanah. Gaya geser (Fr) dan gaya gesek (Ff) tanah maksimum yang
dapat dihasilkan roda baja tanpa sirip dan roda karet tanpa sirip dihitung
menggunakan persamaan (26) dan (28). Persamaan (27) digunakan untuk
menghitung torsi yang dihasilkan oleh roda bersirip. Dengan menggunakan bobot
vertikal roda (W) sebesar 191.3 N, maka hasil perhitungan torsi pada masing-
masing roda disajikan pada Tabel 4 dan 7. Untuk roda polos (tanpa sirip) maka
gaya gesek roda dengan tanah dihitung dengan persamaan (29).
19
222 zRRl (24)
blA (25)
)tan(WAcFr (26)
RFT r (27)
)tan(WAcF af (28)
RFT f (29)
dimana:
: sudut geser dalam tanah (o)
Fr : tahanan geser tanah (kg/cm2)
c : nilai kohesi (kg/cm2)
l : panjang permukaan kontak cm)
b : lebar permukaan kontak (cm)
z : kedalaman keamblasan roda (cm)
R : jari-jari roda (cm)
T : torsi (kg.cm)
Ff : tahanan gesek tanah (kg/cm2)
ac : nilai adhesi (kg/cm2)
Tabel 4 Hasil perhitungan torsi
Jenis bahan Kadar air (%) Fr (N) Ff (N) T(N.m)
Bersirip 30.13% 151.43 - 18.93
52.38% 168.12 - 21.02
Karet polos 30.13% - 159.33 18.96
52.38% - 164.63 18.67
Baja tanpa sirip 30.13% - 139.99 17.50
52.38% - 141.42 18.63
Gambar 16 Roda sirip pada saat beroperasi
20
Hasil perhitungan torsi roda penggerak diatas lebih besar dari kebutuhan
torsi metering device yaitu sebesar 0.00673 Nm. Ini berarti roda penggerak
mampu menggerakkan metering device.
Metode Pengujian Kinerja
Setelah setiap komponen dari unit penggerak dipastikan dapat bekerja
dengan baik maka dilakukan pengujian kinerja unit penggerak metering device.
Uji kinerja unit penggerak metering device yang dilakukan antara lain: 1)
mengukur tingkat luncuran dari roda penggerak dengan lima macam tipe roda
yang berbeda, 2) mengukur tingkat pemadatan tanah dengan cara membandingkan
nilai bulk density tanah sebelum dilewati oleh roda dan setelah dilewati oleh roda
penggerak metering device, 3) pengukuran keamblasan tanah setelah dilewati oleh
roda penggerak metering device, 4) serta menguji kemudahan pengaturan dan
pengendalian traktor dalam pengoperasiannya
Luncuran Roda
Luncuran semua pengujian dilakukan pada saat menggerakkan mesin
penanam. Pengukuran luncuran roda dilakukan dengan cara mengukur jarak
tempuh dalam tiga putaran roda penggerak penjatah benih saat mengoprasikan
mesin tanam. Pengukuran luncuran roda dilakukan sebanyak tiga kali
pengulangan di setiap tipe roda. Luncuran roda dihitung menggunakan rumus:
%1003
rp
rp
ldK
SS (30)
dimana:
Sld : luncuran roda penggerak (%)
Srp : jarak tempuh roda penggerak dalam tiga putaran (m)
Krp : keliling roda penggerak (m)
Perubahan Bulk Density
Pengukuran bulk density tanah dilakukan dengan cara mengambil contoh
tanah menggunakan ring sample pada lintasan yang akan dilewati oleh roda
penggerak dan mengambil kembali sampel tanah menggunakan ring sample pada
tanah yang telah dilewati oleh roda penggerak. Bulk density tanah ditentukan
dengan menggunakan persamaan (7):
Keamblasan Tanah
Pengukuran kedalaman keamblasan tanah dilakukan dengan cara
menempatkan penggaris pada tanah yang telah dilintasi oleh roda penggerak
kemudian mengukurnya dengan menggunakan penggaris lainnya. Cara
21
pengukuran kedalaman tanah dapat dilihat pada Gambar 17.
Kelengketan Tanah pada Roda Penggerak
Pengukuran kelengketan tanah pada masing masing roda dilakukan setelah
roda penggerak berjalan dengan jarak 10 m. Tanah yang lengket pada roda
dikumpulkan pada lembaran kertas penampung (yang telah ditimbang) ditaruh di
bawah roda kemudian membersihkan tanah yang melekat pada roda secara
perlahan dan menimbang berat tanah pada kertas koran tersebut.
ANALISIS RANCANGAN
Kriteria Perancangan
Roda penggerak metering device ini merupakan tenaga penggerak dari
piringan penjatah. Kriteria perancangan dijelaskan pada beberapa poin berikut:
1. Roda penggerak harus dapat dipasangkan pada traktor roda dua dengan
mesin tanam.
2. Roda penggerak memiliki tingkat luncuran yang rendah dan mampu
memutar metering device.
3. Putaran roda penggerak dapat ditransmisikan oleh poros lentur (flexible
shaft)
Rancangan Fungsional
Berdasarkan fungsinya, roda penggerak metering device berfungsi untuk
memutar piringan penjatah dengan menggunakan transmisi daya poros lentur
(flexible shaft). Rancangan fungsional disajikan pada Tabel 5:
Roda penggerak akan berputar akibat majunya mesin oleh tenaga tarik
traktor tangan. Putaran roda disalurkan dengan sistem transmisi flexible shaft
untuk memutar piringan penjatah benih serta jumlah putaran roda sama dengan
jumlah putaran piringan penjatah benih.
Gambar 17 Cara pengukuran keamblasan tanah yang dilintasi roda penggerak
22
Tabel 5 Rancangan fungsional
Fungsi Utama Sub fungsi Komponen
Memutar piringan
penjatah dengan
menggunakan
transmisi daya poros
lentur
Menghasilkan tenaga putar Roda
Menyalurkan tenaga putar dari
roda ke piringan penjatah
Poros lentur (flexible
shaft)
Menahan roda Garpu roda
Memberikan gaya tekan ke
roda
Pegas
Menahan garpu roda dan
memasangkan pada bagian
rangka rotari traktor
Rangka utama roda
penggerak
Analisis Rancangan Struktural
Struktur roda penggerak yang dirancang adalah: rangka utama, pegas, roda
dan flexible shaft.
Rangka Utama
Dalam perancangan rangka utama perlu dilakukan pengukuran jarak bebas
antara spakboard dengan permukaan tanah (y) dan jarak yang tersedia untuk
dudukan bawah rangka utama (x). Pengukuran ini disimulasikan dengan cara garu
rotari turun (lebih rendah) posisinya dari roda traktor ±12 cm dari permukaan
tanah (Gambar 18).
Hasil pengukuran di atas didapatkan x sebesar 140 mm yaitu jarak yang
tersedia untuk batang pengunci rangka utama, serta y sebesar 255 mm yaitu jarak
yang tersedia untuk komponen komponen roda penggerak lainnya. Rancangan
rangka utama roda dapat dilihat pada Gambar 19.
Gambar 18 Pengukuran jarak vertikal dudukan rangka utama ke permukaan
tanah
23
Perancangan Roda Penggerak
Roda penggerak dirancang untuk menggerakkan piringan penjatah bibit
kedelai yang ditransmisikan oleh flexible shaft. Roda penggerak berputar dengan
memanfaatkan gaya gesekan dan gaya geseran dari tanah yang dilaluinya. Putaran
tersebut akan menggerakkan sistem transmisi flexible shaft yang akan memutar
poros pada piringan penjatah. Adapun gambar mekanisme perputaran piringan
penjatah dapat dilihat pada Gambar 20.
Berdasarkan dari gambar 21 jarak 1 putaran roda adalah jumlah dari keliling
roda dan luncuran roda penggerak (Persamaan 31) serta jarak tanam per baris
kedelai yaitu 20 cm. Lebar dari roda penggerak dibuat 10 cm untuk menjaga agar
tidak terjadi pemadatan tanah pada daerah tanam. Diameter dari roda penggerak
dipengaruhi oleh jarak tanam bibit tanaman kedelai, luncuran pada roda
Gambar 19 Rancangan rangka utama roda
Gambar 20 Mekanisme perputaran metering device
24
penggerak, serta jumlah lubang pada piringan penjatah. Luncuran pada roda
penggerak diasumsikan sebesar 25%. Untuk menentukan diameter roda penggerak
digunakan persamaan 32:
rnp dlJ )1( (31)
n
tcr
l
Jnd
1 (32)
di mana:
dr : diamater roda penggerak (cm)
nc : jumlah lubang pada piringan penjatah
Jt : jarak tanam bibit kedelai (cm)
Jp : jarak satu putaran roda(cm)
ln : luncuran yang terjadi pada roda penggerak (diasumsikan 25%)
Dari perhitungan menggunakan rumus di atas maka diperoleh perbandingan
antara jumlah lubang pada piringan penjatah dan diameter roda dalam Tabel 6
sebagai berikut:
Tabel 6 Perbandingan nc dan dr
nc dr (cm)
3 15.27
4 20.36
5 25.55
6 30.55
Berdasarkan hasil perhitungan di atas maka digunakan lima lubang pada
piringan penjatah dan diameter roda penggerak sebesar 25.55 cm.
Dalam penelitian ini digunakan lima jenis roda yang berbeda, yaitu roda
baja tanpa sirip, roda karet tanpa sirip, roda karet dengan sirip karet, roda baja
dengan sirip karet, dan roda baja dengan sirip baja. Tinggi sirip (ts) yang
digunakan pada roda ini sebesar 1 cm, jari jari roda (r) 12.5 cm. Dengan
menggunakan persamaan (33) maka didapatkan sudut (α) minimal dari sirip
tersebut sebesar 44.38o. Simulasi perhitungan dari sudut maksimal sirip dapat
dilihat pada Gambar 22.
Gambar 21 Mekanisme perputaran metering device
25
str
r1cos2
(33)
Setelah didapatkan sudut maksimal antar sirip maka dapat ditentukan
jumlah sirip (Js) minimal yang digunakan pada roda. Jumlah sirip minimal yang
digunakan pada roda adalah:
11.838.44
360360
sJ (34)
Berdasarkan perhitungan di atas maka jumlah sirip harus lebih dari 8 buah.
Dalam desain ini digunakan sirip pada setiap sisi roda sebanyak 10 sirip. Jadi total
sirip yang digunakan pada roda adalah 20 sirip. Gambar 23 menunjukkan posisi
penempatan sirip roda.
Transmisi Daya
Flexible shaft yang digunakan harus mampu menahan semua beban yang
diterima. Perhitungan beban torsi tersebut belum termasuk beban yang ada pada
bearing dan flexible shaft, maka beban torsi minimal yang harus dapat ditahan
oleh flexible shaft adalah 0.00673 Nm. Proses perancangan menggunakan bahan
yang mudah ditemukan di pasaran, sehingga digunakan flexible shaft berdiameter
3.2 mm yang mampu menahan beban 1.3 Nm (Lampiran 2).
Gambar 22 Simulasi perhitungan sudut minimal sirip roda penggerak
Gambar 23 Posisi penempatan sirip roda
26
Mekanisme penguncian yang digunakan pada sistem transmisi flexible shaft
adalah dengan cara menekan poros flexible shaft dengan baut pada poros roda.
Mekanisme penguncian tersebut digambarkan pada Gambar 24.
Gambar 24 Mekanisme penguncian flexible shaft
HASIL DAN PEMBAHASAN
Konstruksi Prototipe Roda Penggerak
Roda penggerak piringan penjatah terdiri dari rangka utama (1), pegas (2),
garpu roda (3) dan roda (4). Hasil perancangan roda penggerak piringan penjatah
dapat dilihat pada gambar 25.
Rangka utama dari roda penggerak ini terbuat dari baja silinder dengan
diameter 40 mm, serta plat baja dengan ketebalan 5 mm. Kemudian plat dilubangi
sebesar 12 mm untuk menempatkan poros pengunci. Rangka utama ini kemudian
dipasangkan pada tempat roda penggerak yang terdapat pada spakboard traktor
roda utama. Gambar dari rancangan rangka utama dapat dilihat pada Gambar 26.
Desain lengan ayun dapat dilihat pada Gambar 27. Lengan ayun dibuat dari
plat baja dengan ketebalan 5 mm yang disambungkan dengan las pada pipa baja
berdiameter 20 mm dengan diameter dalam 12 mm kemudian dipasangkan pada
rangka utama dan dikunci menggunakan baut as ukuran M14. Pada plat baja
dibuat lubang 10 mm untuk poros pengunci dudukan pegas
Gambar 25 Rancangan roda penggerak piringan penjatah
27
Desain dari roda dapat dilihat pada Gambar 28. Untuk mempermudah
pembuatan, bagian poros dan velg roda digunakan roda ban sepeda yang banyak
dijual di pasaran kemudian disesuaikan ukuran velg dengan diameter roda yang
akan dirancang, sedangkan bagian luar roda dibuat dari plat baja dengan
ketebalan 3 mm yang dilingkarkan. Pelengkungan plat roda menggunakan mesin
roll. Roda dibuat dengan diameter 250 mm dan lebar 100 mm. Dibuat lima jenis
roda dengan sirip yang berbeda yaitu: roda karet bersirip karet, roda besi bersirip
karet, roda besi bersirip besi, roda karet tanpa sirip, roda besi tanpa sirip.
Roda baja tanpa sirip dirancang dengan cara melingkarkan plat besi 3 mm
menggunakan mesin rol. Roda karet tanpa sirip dirancang dengan menambahkan
lapisan karet yang di buat melingkar dan dimasukkan pada roda baja tanpa sirip.
Gambar roda baja tanpa sirip dan roda karet tanpa sirip dapat dilihat pada Gambar
29 dan 30.
Gambar 26 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) rangka utama
Gambar 27 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) lengan ayun
Gambar 28 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda
28
Roda karet bersirip karet dirancang dengan menambahkan sirip karet pada
roda karet tanpa sirip. Sirip karet yang dipasang memiliki tebal 10 mm panjang
70 mm dan lebar 20 mm dan dipasangkan dengan kemiringan 450. Gambar roda
karet bersirip karet dapat dilihat pada Gambar 31.
Roda baja bersirip karet dirancang dengan menambahkan sirip karet pada
roda baja tanpa sirip dengan dimensi dan peletakan sirip sama dengan roda karet
bersirip karet. Gambar dari roda baja bersirip karet dapat dilihat pada Gambar 32.
Gambar 29 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja tanpa sirip
Gambar 30 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda karet tanpa sirip
Gambar 31 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda karet bersirip karet
29
Terakhir yaitu roda baja bersirip baja yaitu dengan memasangkan sirip baja
pada roda baja tanpa sirip dengan dimensi panjang sirip 50 mm, tebal 2 mm, dan
tinggi 10 mm yang dipasangkan dengan sudut 900. Gambar dari roda baja bersirip
baja dapat dilihat pada Gambar 33.
Bagian terakhir dari komponen roda penggerak yaitu dudukan pegas yang
dibuat dari pipa baja dengan diameter luar 20 mm, diameter dalam 12 mm dan
panjang 130 mm yang kemudian dilaskan dengan batang baja dengan diameter 10
mm, untuk mempermudah agar dudukan pegas ini bergerak bebas dibuat poros
dengan diameter 12 mm, serta masing-masing ujung poros dilubangi sebesar baut
M12. Desain dari dudukan pegas dapat dilihat pada Gambar 34.
Kinerja Prototipe Roda Penggerak
Pengukuran kinerja roda penggerak dilakukan pada tanah basah dengan
kadar air rata-rata 53.3 % dan tanah kering dengan kadar air rata-rata 31.05 %
Gambar 32 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja bersirip karet
Gambar 33 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) roda baja bersirip baja
Gambar 34 Rancangan (kiri) dan prototipe (kanan) dudukan pegas
30
untuk data kadar air lengkap terlampir pada Lampiran 8 dan 9. Tingkat luncuran
roda penggerak merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kinerja alat
penanam. Kemacetan atau luncuran roda penggerak mengakibatkan jarak tanam
yang dihasilkan akan bertambah besar (Khaerudin 2009). Tabel 7 menunjukkan
data setelah dilakukan pengujian. Data lengkap pengukuran luncuran roda
terlampir pada Lampiran 4 dan 5.
Tabel 7 Luncuran pada masing-masing roda penggerak
Kadar
air (%)
luncuran (%)
Roda karet
bersirip
karet
Roda baja
bersirip
karet
Roda baja
bersirip
baja
Roda baja
tanpa sirip
Roda karet
tanpa sirip
31.05 21.33 24.44 29.39 34.91 35.75
53.30 22.32 26.57 26.99 29.11 29.81
Berdasarkan data yang tersaji pada Tabel 7 roda karet bersirip karet
mempunyai luncuran paling kecil yaitu 21.33% pada tanah kering (kadar air
31.05%) dan 22.32% pada tanah basah (kadar air 53.3%). Roda bersirip
mempunyai luncuran paling kecil dibandingkan dengan tanpa sirip dikarenakan
pada perhitungan torsi yang dihasilkan roda (Tabel 4) roda bersirip menghasilkan
torsi lebih besar dibandingkan dengan roda tanpa sirip.
Tanah yang melekat pada roda penggerak akan mempengaruhi kinerja roda
penggerak, khususnya pada roda yang bersirip semakin banyak tanah yang
melekat pada roda bersirip akan semakin besar pula luncuran yang dihasilkan. Hal
ini terbukti pada data hasil pengukuran. Foto dari tanah yang melekat pada roda
dapat dilihat pada Gambar 35. Pengukuran tanah yang lengket pada roda tersaji
pada Tabel 8.
Tabel 8 Jumlah tanah lengket pada roda
Kadar
air (%)
Tanah yang lengket pada roda (gram)
Roda karet
bersirip
karet
Roda baja
bersirip
karet
Roda baja
bersirip
baja
Roda baja
tanpa sirip
Roda karet
tanpa sirip
31.05 12 4 28 3 2
53.30 2373 2798 2608 1274 987
Baik pada lahan basah maupun lahan kering tanah yang melekat pada roda
baja tanpa sirip lebih besar dibandingkan dengan tanah yang melekat pada roda
karet tanpa sirip. Hal ini dikarenakan nilai adhesi karet (3188.25 Pa) lebih kecil
dari nilai adhesi baja (3982.86 Pa). Untuk mengurangi tanah yang melekat pada
roda dapat digunakan bahan sirip yang memiliki nilai adhesi rendah serta
menggunakan sirip lentur.
31
Selain tanah yang melekat pada roda penggerak, gaya tekan roda ke tanah
pun akan mempengaruhi kinerja pada roda penggerak. Semakin kecil gaya tekan
roda pada tanah maka semakin besar luncuran yang dihasilkan. Pengujian gaya
tekan pada tanah dilakukan dengan menggunakan dua pegas yang berbeda
(Gambar 36). Pegas A dengan perubahan 10 mm dapat menghasilkan gaya
sebesar 46.107 N sehingga nilai konstanta pegasnya 46107 Nm-1
, sedangkan
pegas B dengan perubahan panjang 10 mm dapat menghasilkan gaya sebesar
212.88 N dengan konstanta pegas 212877 Nm-1
. Pengukuran gaya yang dihasilkan
dari pegas tersebut adalah dengan cara menarik pegas sampai suatu jarak tertentu
dengan mengguunakan timbangan tarik digital. Kedua pegas tersebut diuji pada
lahan kering dengan menggunakan roda karet bersirip karet untuk mengetahui
luncuran yang terjadi pada masing-masing pegas, luncuran yang dihasilkan dari
pegas A adalah sebesar 36.59 %, sedangkan pegas B sebesar 21.33%. Hal ini
dikarenakan semakin besar dorongan gaya yang diberikan pegas pada roda, maka
roda akan lebih menekan pada tanah dan akan menaikkan nilai beban vertikal (W).
Berdasarkan persamaan 35, nilai beban vertikal sejajar dengan nilai gaya gesek
(Ff) antara roda dengan tanah. Jika nilai beban vertikal naik, maka nilai gaya
gesek akan meningkat dan torsi dari roda penggerak pun akan naik.
Gambar 35 Tanah yang melekat pada roda
Gambar 36 Pegas A (kiri), pegas B (kanan)
32
)tan( WAcFf
RFT f (35)
Pengukuran rata-rata jarak tanam pada tanah kering masing-masing roda
dapat dilihat pada Gambar 37 serta pengukuran lengkap jarak tanam terlampir
pada Lampiran 3. Berdasarkan Gambar 37 jarak tanam yang sesuai dengan yang
direncanakan yaitu sebesar 20.1 cm dengan menggunakan roda besi tanpa sirip.
Bersamaan dengan naiknya gaya gesek antara roda dengan tanah, maka
luncuran roda pun akan semakin berkurang. Data luncuran hasil percobaan
terlampir pada Lampiran 3 dan 4. Untuk membuktikan pegas tersebut bekerja,
maka dilakukan pengukuran keamblasan tanah yang telah dilewati oleh roda
tersebut. Hasil pengukuran keamblasan tanah untuk dua kondisi tanah yang
berbeda dapat dilihat pada Tabel 10. Kerapatan isi tanah sebelum roda melintas
sebesar 0.91 g/cm3 lebih kecil dari pada kerapatan isi tanah setelah roda melintas
yaitu sebesar 0.94 g/cm3. Hal ini menunjukkan bahwa terjadi pemadatan tanah
setelah lahan dilintasi oleh roda penggerak. Data kerapatan isi tanah telampir pada
Lampiran 8 dan 9.
Tabel 9 Keamblasan tanah
Kadar air (%) Keamblasan (cm)
31.05 4.2
53.30 4.5
Berdasarkan hasil pengujian kinerja roda penggerak roda karet bersirip karet
mempunyai data terbaik daripada roda tipe lainnya. Hasil pengujian roda karet
bersirip karet mempunyai luncuran sebesar 21.33% pada tanah kering dan 22.32%
pada tanah basah. Berat tanah lengket pada roda karet bersirip karet sebesar
12 g pada tanah kering dan 2373 g pada tanah basah. Pegas yang digunakan
adalah pegas dengan konstanta pegasnya sebesar 212877 Nm-1
karena pegas
tersebut mampu menghasilkan gaya yang lebih besar, sehingga akan menaikkan
torsi yang dihasilkan oleh roda.
Gambar 37 Rata-rata pengukuran jarak tanam
33
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Hasil pengujian menunjukkan bahwa roda mampu memutar kedua piringan
penjatah benih kedelai. Pegas dengan konstanta 212877 N/m mampu bekerja
dengan baik dan mengurangi luncuran pada roda. Roda karet bersirip karet
memiliki tingkat luncuran yang paling rendah (21.33% pada tanah kering, dan
22.32% pada tanah basah). Roda karet tanpa sirip memiliki keunggulan dimana
jumlah tanah yang lengket paling sedikit pada tanah basah.
Saran
Roda karet bersirip karet digunakan untuk memutar kedua piringan penjatah
pada mesin penanam kedelai. Pada hasil pengujian didapatkan berat tanah yang
lengket pada roda masih besar. Untuk mengatasi hal tersebut dapat digunakan
bahan sirip dengan nilai adhesi rendah dan sirip lentur.
DAFTAR PUSTAKA
Adisarwanto T dan Wudianto. 1999. Meningkatkan Hasil Panen Kedelai di Lahan
Sawah-Kering-Pasang Surut. Penebar Swadaya. Bogor
Agromaster. 2014. Pneumatic Precision Planter. [terhubung berkala]
http://www.astepar.com.tr [18 oktober 2014]
Budhu M. 2007. Soil Mechanics and Foundation. New Jersey: John Wiley, INC
Daywin FJ, Sitompul RG, Hidayat I. 1993. Mesin-mesin Budidaya Pertanian.
Academic Development of the Graduate Program, the Faculty of Agricultural
Engineering and Technology, Bogor Agricultural University. Bogor.
Durney Construction Machinary [DCM]. 2014. DURNEY Universal Speedometer
/Tachometer Inner Wire. [terhubung berkala] http://www.durney.net/.
Eriska A. 2012. Skripsi. Peningkatan Kinerja Unit Pemupuk Pada Mesin
Penanam dan Pemupuk Jagung Terintegrasi. Bogor: IPB Press.p-
Hardjowigeno.1995. Ilmu Tanah I. Granesia Pustaka, Jakarta
Hermawan W. 2011. Perbaikan desain mesin penanam dan pemupuk jagung
bertenaga traktor tangan. Jurnal Keteknikan Pertanian (JTEP). ISSN: 0216-
3365.
Hidayat OD. 1985. Morfologi Tanaman Kedelai. Hal 73 - 86. Dalam
S.Somaatmadja et al (Eds.). Griffin, Georgia. 325-541 p.
Hillel D. 1980. Fundamentals of Soil Physics. Academic Press, New York, 413 pp.
Liljedahl JB, Turnquist PK, Smith DW, Hoki Makoto. 1989. Tractors and Their
Power Units. New York: Van Nostrand Reinhold
Mandang T, Isao Nishimura. 1991. Hubungan Tanah dan Alat Pertanian. JICA-
DGHE/IPB PROJECT/ADAET: JTA-9a (132). Proyek Peningkatan Perguruan
Tinggi. Institut Pertanian Bogor.
Oida A. 1992. Report on Terramechanics, FEM and FFT Analyzer. JICA-
DGHE/IPB PROJECT : JTA-9a(132). Academic Development of the Graduate
Program, IPB.
34
Oisat.2001. Soil Tillage (www.oisat.org/control_methods).p.1-2 Pitoyo J, dan Sulistyosari N. 2006. Mesin Penanam Jagung dan Kedelai (Seeder)
untuk permukaan bergelombang. Prosiding Seminar Mekanisasi Pertanian. Balai
Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Bogor. P. 75-81.
Sembiring EN, Hermawan W, Suastawa IN, Radite PAS. 2000. Rancang Bangun
Mesin Penanam dan Pemupuk Kedelai. Laboratorium Teknik Mesin Budidaya
Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, IPB.
Sembiring EN, Suastawa I, Desrial. 1990. Sumber Tenaga Tarik di Bidang Pertanian.
JICA/DGHE/IPB PROJECT/ADAET : JTA-9a(132). Proyek Peningkatan
Perguruan Tinggi, IPB.
Srivastava AK, Goering CE, Rohrbach RP. 1996. Engineering Principles of
Agricultural Machines. Michigan: ASAE Sudianto D. 2000. Perancangan dan Pengukuran Kemampuan Traksi Roda baja
Bersirip Gerak dengan Mekanisme Sirip Berpegas dan Sirip Karet pada Tanah
Basah. Skripsi. Jurusan Mekanisasi Pertanian, IPB, Bogor.
Sumarno dan Harnoto. 1983. Kedelai dan cara bercocok tanamnya. Pusat Penelitian
dan Pengembangan Tanaman Pangan. Buletin Teknik 6:53 hal.
Virawan G. 1989. Skripsi. Disain dan Uji Mesin Penanam dan Pemupuk Dengan
Tenaga Tarik Traktor Tangan. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. Bogor. Wesley LD. 1973. Some Basic Engineering Properties of Halloysite and
Allophane Clays in Java, Indonesia. Geotechnique Vol 23, No. 4, pp. 471- 494.
Yanmar Diesel Indonesia [YDI]. 2014. Spesifikasi - YZC Seri. [terhubung berkala]
http://id.yanmar.com/ [1 Juli 2014]
35
Lampiran 1 Spesifikasi traktor roda-2 yang digunakan
Sumber: YDI 2014
Model YZC-L
Dimensi Panjang – mm 2414
Lebar – mm 800
Tinggi – mm 1130
Berat Berat, kg 352
Motor Penggerak Model TF 105 ML-di
Sistem pembakaran Injeksi langsung
Volume langkah (cc) 583
Daya keluaran , KW (PS)/rpm 10,5/2400
Bahan Bakar solar
Kapasitas Tangki Bahan Bakar, L 11
Metode penyalaan Manual (engkol)
Transmisi Tipe transmisi Roda gigi - rantai
Transmisi mundur Roda gigi - rantai
Transmisi utama Roda gigi - rantai
Jumlah gigi F3/R1
Jalur penggerak Roda depan 5-12
Kopeling Cakram majemuk kering
Rem bantalan rem
Kemudi Kopling belok
PTO Gigi PTO F2
Kopeling Cakram majemuk kering
Penggandengan Stay hitch
Traktor yang sesuai Traktor rotary
Metode penyambungan Traktor rotary
Metode pembajakan Stay hitch
Lebar pembajakan, mm Rotary
Kedalaman bajak 660
25
36
Lampiran 2 Karakteristik flexible shaft
Diameter
(mm)
Toleransi
(mm)
Jumlah
lapisan
Momen (N.m) (pada
sampel dengan panjang
500 mm)
Berat
(kg/
100m)
2.0 +0.02
-0.02
3/5 0.8 1.8
2.5 3/5 1.0 2.8
3.2 3/5 1.3 4.6
3.8 3/5 1.5 6.5
5.0 +0.00
-0.05
3/4/5 1.8 11.3
6.0 3/4/5 2.4 16.2
6.5 4/5/7 2.9 18.7
8.0 5/7 7.5 28.8
10 4/5/6 22.5 45.5
12 5/7 39.0 66.5
13 5/7 50.5 77.5
16 5/7 115.0 114.0
18 5/7 160.0 145.0
Sumber : DCM 2014
Lampiran 3 Hasil Pengkuran Jarak Tanam Lima Jenis Roda Penggerak
Pengulangan
Jarak Tanam (cm)
Roda karet
bersirip karet
Roda besi
bersirip karet
Roda besi
bersirip besi
Roda besi
tanpa sirip
Roda karet
tanpa sirip
1 19 21 23 23 24
2 20 19 21 22 22
3 22 22 24 25 23
4 20 19 20 21 24
5 22 21 22 21 23
6 19 23 20 22 25
7 20 23 21 24 21
8 21 18 23 19 21
9 21 23 21 22 23
10 20 23 23 18 28
Rata-rata (x) 20.4 21.2 21.8 21.7 23.4
37
Lampiran 4 Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Basah (Pegas
B)
Jenis Roda Ulangan Jarak 3
putaran (cm)
rata-rata
(cm)
Keliling aktual 3
putaran roda (cm)
Luncuran
(%)
Roda karet
tanpa sirip
1 311
306.00 235.71 29.82 2 300
3 307
Roda baja
tanpa sirip
1 308
304.33 235.71 29.11 2 307
3 298
Roda baja
bersirip
karet
1 281
298.33 235.71 26.57 2 308
3 306
Roda baja
bersirip
baja
1 303
299.33 235.71 26.99 2 290
3 305
Roda karet
bersirip
karet
1 275
278.33 235.71 22.32 2 280
3 280
Lampiran 5 Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Kering (Pegas
B)
Jenis Roda Ulangan
Jarak tiga
putaran
(cm)
Rata-rata
(cm)
Keliling aktual
tiga putaran roda
(cm)
Luncuran
(%)
Roda karet
tanpa sirip
1 310
320.00 235.71 35.76 2 325
3 325
Roda baja
tanpa sirip
1 300
318.00 235.71 34.91 2 364
3 290
Roda baja
bersirip karet
1 296
293.33 235.71 24.44 2 314
3 270
Roda baja
bersirip baja
1 298
305.00 235.71 29.39 2 310
3 307
Roda karet
bersirip karet
1 290
286.00 235.71 21.33 2 270
3 298
38
Lampiran 6 Data Pengujian Luncuran Roda Penggerak pada Lahan Basah (Pegas
A)
Jenis Roda Ulangan Jarak tiga
putaran (cm)
rata-rata
(cm)
Keliling aktual
tiga putaran roda
(cm)
Luncuran
(%)
Roda karet
bersirip
karet
1 375
323.33 236.71 36.59 2 315
3 280
Lampiran 7 Jumlah Tanah Melekat pada Roda
Jenis Lahan Jenis Roda Berat Tanah (gram)
Basah
Karet tanpa sirip 987
Baja tanpa sirip 1274
Baja bersirip karet 2798
Baja bersirip baja 2608
Karet bersirip karet 2373
Kering
Karet tanpa sirip 2
Baja tanpa sirip 3
Baja bersirip karet 4
Baja bersirip baja 28
Karet bersirip karet 12
39
Lampiran 8 Hasil Pengukuran Kondisi Tanah pada Tanah Kering
1. Roda Karet Bersirip Karet
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 199.71 94.52 105.19 83.38 26.16 0.85
B 98.21 206.85 92.79 114.06 88.91 28.29 0.91
2 A 98.21 205.75 98.85 106.90 83.55 27.95 0.85
B 98.21 204.40 93.53 110.87 89.67 23.64 0.91
3 A 98.21 213.85 99.48 114.37 92.02 24.29 0.94
B 98.21 214.85 93.80 121.05 96.50 25.44 0.98
2. Roda Besi Bersirip Karet
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 178 86 92 70 31.43 0.71
B 98.21 198 93 105 71 47.89 0.72
2 A 98.21 195 94 101 77 31.17 0.78
B 98.21 196 95 101 76 32.89 0.77
3 A 98.21 177 85 92 70 31.43 0.71
B 98.21 188 87 101 75 34.67 0.76
3. Roda Besi Bersirip Besi
40
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 190 94 96 74 29.73 0.75
B 98.21 168 66 102 77 32.47 0.78
2 A 98.21 205 93 112 87 28.74 0.89
B 98.21 176 76 100 74 35.14 0.75
3 A 98.21 186 89 97 75 29.33 0.76
B 98.21 172 67 105 78 34.62 0.79
4. Roda Besi Tanpa Sirip
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 194 88 106 80 32.50 0.81
B 98.21 182 94 88 68 29.41 0.69
2 A 98.21 195 94 101 78 29.49 0.79
B 98.21 188 94 94 71 32.39 0.72
3 A 98.21 186 93 93 71 30.99 0.72
B 98.21 194 95 99 77 28.57 0.78
41
5. Roda Karet Tanpa Sirip
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 189 85 104 78 33.33 0.79
B 98.21 202 95 107 82 30.49 0.83
2 A 98.21 188 93 95 72 31.94 0.73
B 98.21 204 99 105 82 28.05 0.83
3 A 98.21 165 71 94 71 32.39 0.72
B 98.21 202 94 108 79 36.71 0.80
Lampiran 9 Pengukuran Kondisi Tanah pada Tanah Basah
1. Roda Karet Bersirip Karet
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 230.81 93.15 137.66 87.72 56.93 0.89
B 98.21 238.40 98.44 139.96 89.40 56.55 0.91
2 A 98.21 227.61 94.39 133.22 84.66 57.36 0.86
B 98.21 235.82 93.53 142.29 91.61 55.32 0.93
3 A 98.21 240.04 96.50 143.54 95.96 49.58 0.98
B 98.21 244.92 94.95 149.97 97.27 54.18 0.99
42
2. Roda Besi Bersirip Karet
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 241.17 94.56 146.61 96.49 51.94 0.98
B 98.21 239.59 92.52 147.07 96.73 52.04 0.98
2 A 98.21 243.21 94.75 148.46 96.32 54.13 0.98
B 98.21 240.82 93.56 147.26 98.49 49.52 1.00
3 A 98.21 224.72 94.62 130.10 88.46 47.07 0.90
B 98.21 227.11 94.38 132.73 89.84 47.74 0.91
3. Roda Besi Bersirip Besi
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 235.69 94.42 141.27 88.72 59.23 0.90
B 98.21 238.98 94.82 144.16 90.83 58.71 0.92
2 A 98.21 241.74 93.28 148.46 95.67 55.18 0.97
B 98.21 239.53 86.06 153.47 96.69 58.72 0.98
3 A 98.21 238.40 94.50 143.90 97.12 48.17 0.99
B 98.21 242.34 93.68 148.66 98.22 51.35 1.00
43
4. Roda Besi Tanpa Sirip
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 233.93 94.14 139.79 92.05 51.86 0.94
B 98.21 235.42 93.70 141.72 93.01 52.37 0.95
2 A 98.21 238.58 94.64 143.94 89.18 61.40 0.91
B 98.21 239.34 93.54 145.80 90.87 60.45 0.93
3 A 98.21 232.67 99.17 133.50 94.72 40.94 0.96
B 98.21 235.20 93.34 141.86 95.60 48.39 0.97
5. Roda Karet Tanpa Sirip
Sampel No.
Ring
Vol. Ring
(cm3)
Ring + Tanah
Basah (g)
Ring
Kosong (g)
Massa Tanah
Basah (g)
Massa Tanah
Kering (g)
Kadar
Air (%)
Kerapatan Isi
Tanah (g cm-3
)
1 A 98.21 228.13 94.37 133.76 86.30 54.99 0.88
B 98.21 235.76 97.15 138.61 89.44 54.98 0.91
2 A 98.21 233.35 94.14 139.21 88.12 57.98 0.90
B 98.21 235.95 99.90 136.05 92.68 46.80 0.94
3 A 98.21 231.98 94.62 137.36 90.30 52.12 0.92
B 98.21 234.87 94.74 140.13 91.57 53.03 0.93
44
Lampiran 10 Gambar Kerja Roda Penggerak
45
46
47
48
48 RIWAYAT HIDUP
Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara,
Nita Ekana’ul, dan Adhika Rozi Ahmad, dari ayah
Sukarminto Adi Winarno dan ibu Sulastri. Penulis
menempuh pendidikan dasar di Sekolah Dasar Negeri
Bogorejo, dan melanjutkan pendidikan ke Sekolah Menengah
Pertama Negeri 6 Tuban, serta Sekolah Menengah Atas
Negeri 2 Tuban. Penulis kemudian melanjutkan kuliah di
Institut Pertanian Bogor melalui jalur masuk UTM, dengan
memilih Departemen Teknik Mesin dan Biosistem sebagai
program studi tujuan. Penulis berkontribusi aktif dalam kepanitian Sapa Himateta
pada tahun 2012, dan Agriculture Mechanical Fair (AMF) pada tahun 2012.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif menjadi asisten praktikum Gambar
Teknik pada tahun ajaran 2013/2014. Penulis aktif sebagai ketua club mesin dan
energi dibawah naungan Himateta serta anggota Engineering Desain Club (EDC).
Penulis juga pernah melaksanakan Praktik Lapangan selama 40 hari kerja di PT
Citra Borneo Indah (CBI), Pangkalan Bun, Kalimantan Tengah.
