JURNAL PERANCANGAN TRANSMISI PADA ALAT TANAM PADI
Transcription
JURNAL PERANCANGAN TRANSMISI PADA ALAT TANAM PADI
JURNAL PERANCANGAN TRANSMISI PADA ALAT TANAM PADI SEMI MANUAL TM – 10 AHG Oleh : GUNANDA ZULFIRMAN 10.10.002.21201.025 UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA BARAT PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN TAHUN 2014 PERANCANGAN TRANSMISI PADA ALAT TANAM PADI SEMI MANUAL TM – 10 AHG GUNANDA ZULFIRMAN, ARMLA, HARIADI ABSTRAK Sistem tanam padi sawah di Indonesia masih didominansi oleh sistem pindah tanam (96%). Walaupun cara ini membutuhkan tenaga tanam lebih besar dari tanam langsung maupun sebar mencapai 25 - 30% dari total tenaga produksi. Sedangkan kelangkaan tenaga tanam sudah terjadi pada sentra-sentra produksi padi. Sehingga perlu adanya alternatif penggunaan teknologi mekanisasi untuk kegiatan pindah tanam ini secara sederhana, mudah dan murah. Penelitian ini bertujuan melakukan modifikasi alat tanam bibit padi tipe dua baris model China yang sesuai untuk kondisi dan kebiasaan petani padi sawah di Indonesia. Metodologi yang digunakan adalah identifikasi karakter bibit padi, lahan sawah dan cara tanam bibit padi, dilanjutkan prarancangan, gambar teknik dan pembuatan prototipe alat tanam bibit padi tipe dua baris. Uji laboratorium, uji lapang dan modifikasi alat tanam bibit padi tersebut dilakukan untuk mengetahui dan menyempurnakan kinerja alat tanam. Berdasarkan hasil uji lapang, diperoleh: jumlah bibit tertanam tiap lubang berkisar 2 - 8 bt/lubang (seharusnya 2 - 4 bt/lubang), jumlah lubang tidak ada tanaman 41,27% (seharusnya < 5%), bibit mengambang 9,92% (seharusnya < 3 – 4%), bibit rusak 7,5% (seharusnya < 3 – 4%) dan kedalaman tanam sebesar 9,8 cm (seharusya 4,5 – 6 cm). Hal ini menunjukkan bahwa kinerja alat tanam masih belum sempurna. Sedangkan kapasitas kerja sebesar 20,29 jam/ha (sudah memenuhi persyaratan yang diinginkan) dan biaya tanam sebesar Rp 351.000/ha (dapat ditekan dari Rp 750.000/ha atau 46,87%). Kata kunci: alat tanam bibit padi, tipe dua baris, modifikasi. ABSTRACT Lowland rice cropping system in Indonesia is still dominated transplanting system (96%). Although this method needs large amount of labor (25 - 30% of the total power production). While the shortage of labor have occurred in the centers of rice production. Therefore, it needs an alternative use of mechanization technology for this transplanting activities simple, easy and cheaper ways.The methodology used was identification characters of rice seeds, rice lowland and planting rice seedlings manner, pre design, technical drawings and manufacture of prototype equipment of rice transplanter two rows type. Laboratory tests, field test and modification of rice transplanter tool were conducted to determine and refine the performance of planting equipment. Based on field test results, it was obtained: number of rice seeds implanted ranged 2-8 plants / hole (it should be 2-4 plants / hole), 41.27% missing hills (it should be less than 5%), floating-hill 9.92% (it should be less than 3-4%), damage hill 7.5% (it should be less than 3-4%) and planting depth was 9.8 cm (it should be 4.5 to 6 cm). The results indicated that the performance of planting equipment was still not perfect. While, work capacity and the cost reduction of planting has been reached, each amounting to 20.29 hours / ha and Rp 351.000/ha (it reduced the cost of planting by 46.87%). Key words: rice manual transplanter, type two rows, and modifications. I. PENDAHULUAN bakar berpenggerak sendiri (self-propelled transplanter). (Anonim, 1984). Latar Belakang Kegiatan tanam bibit padi sawah di Indonesia masih dilakukan secara manual dan menyerap tenaga tanam, waktu dan biaya produksi relatif lebih besar 25-30 hok/ha (200 – 240 jam/ha) atau 25 - 30% total tenaga untuk budidaya padi (100 – 120 hok/ha). Sedangkan kelangkaan tenaga tanam sudah terjadi dimana-mana, termasuk di sentra-sentra produksi padi di Jawa. Akibatnya lahan sawah irigasi banyak yang mengalami penundaan waktu tanam, walaupun sudah diupayakan menaikkan ongkos tanam sebesar Rp 750.000-850.000/ha sudah cukup mahal. Untuk mengatasi kelangkaan tenaga tanam, perlu dilakukan rekayasa prototipe alat tanam bibit padi manual dan menggunakan bibit padi hasil dari persemaian basah atau konventional. Alat tanam tersebut sebagai alternatif penyediaan alat tanam bibit padi manual bagi petani yang tidak menggunakan persemaian kering/dapog.(D.A.Budiman dan Koes Sulistiadji, 2008). Perkembangan sistem penanaman padi sebelum tahun 1965, hampir semuanya menggunakan teknologi sistem tanam pindah (the transplanter) dengan menggunakan bibit padi dari hasil persemaian bibit padi di lahan sawah dengan umur bibit 30 – 40 hari. (Anonim, 1979). Sedangkan pengembangan sistem tanam pindah (the transplanter) di Jepang dimulai dengan penggunaan alat tanam bibit padi tersebut dengan tenaga penggerak untuk tanamnya ditarik dengan traktor (tractor mounted) dan menggunakan bibitnya hasil dari persemaian kering (band-type seedlings) dimana penempatan bibit menggunakan kotak persemaian (mat-type seedlings) dan sampai saat ini berkembang alat tanam bibit padi dengan tenaga penggerak untuk tanam ditarik dan diputar oleh motor Maksud Dan Tujuan Tugas Akhir Maksud Maksud dirancang transmisi alat ini adalah untuk mengetahui berapa besar daya yang direncanakan, dan diameter poros yang di perlukan. Tujuan dari perancang ini, yaitu: 1. Memberikan pengetahuan kepada pembaca mengenai transmisi 2. Memberikan pengetahuan kepada pembaca mengenai prinsip kerja transmisi 3. Memberikan dasar perhitungan secara analitis tentang transmisi Batasan Masalah Agar tidak terjadi penyimpangan dari ruang lingkup permasalahan nantinya, maka penulis memberikan batasan masalah. Adapun masalah yang akan dibahas yaitu: Perhitungan transmisi dan komponenkomponen yang berkaitan dengan transmisi pada alat tanam padi semi manual TM – 10 AHG. II. TINJAUAN PUSTAKA Tanaman Padi Padi merupakan bahan makanan yang menghasilkan beras. Bahan makanan ini merupakan makanan pokok bagi sebagian besar penduduk Indonesia. Meskipun padi dapat digantikan oleh makanan lainnya, namun padi memiliki nilai tersendiri bagi orang yang biasa makan nasi dan tidak dapat dengan mudah digantikan oleh bahan makanan yang lain. Setelah berdaun 5-6 helai, kira kira berumur 21-23 hari (dari saat tabur benih) bibit dapat dipindahkan ke sawah. Adapun syarat-syarat bibit yang baik adalah : 1. Tinggi bibit + 22-25 cm. 2. Mempunyai 5-6 helai daun. 3. Batang yang dibagian bawahnya besar dan keras. 4. Bebas dari hama dan penyakit. 5. Bibit yang ditanam seragam Transmisi Pengertian Sistem transmisi adalah sistem yang berfungsi untuk konversi torsi dan kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda-beda untuk diteruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar yang tinggi menjadi lebih rendah tetapi lebih bertenaga, atau sebaliknya. Fungsi Transmisi Secara umum transmisi sebagai salah satu komponen sistem pemindah tenaga (power train) mempunyai fungsi sebagai berikut: 1. Meneruskan tenaga/putaran mesin dari kopling ke poros propeler. 2. Merubah momen yang dihasilkan mesin sesuai dengan kebutuhan (beban mesin dan kondisi jalan). Karakter bibit padi Kira-kira dua hari sebelum bibit dicabut, air dimasukan kedalam persemaian hingga tergenang. Dengan air yang cukup tanah akan menjadi lunak dan bibit dapat dicabut dengan mudah. Pada waktu akan mencabut bibit, hanya air di selokan antara petak-petak ditinggilkan. Bibit dicabut dengan hati-hati, satu demi satu tanpa banyak merusak akar. Pencabutan dilakukan dari pinggir ke tengah. Bibit yang telah dicabut diikat dalam ikatan yang cukup besar, lalu dibawa ke sawah dan dibagi tiap petak. Dasar Perancangan Transmisi Poros Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Poros adalah suatu bagian stasioner yang berputar, dan berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen roda gigi, pulli dan pemindah daya lainnya. Poros bisa menerima beban-beban lentur, tarikan, tekan, atau puntiran, yang bekerja sendirisendiri atau berupa gabungan satu dengan yang lainnya. Poros Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan, 𝑓𝑐 . 𝑓𝑐 Daya yang akan ditransmisikan Daya rata-rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan Daya normal 1,2-2,0 0,8-1,2 1,0-1,5 Faktor – factor koreksi daya yang ditransmisikan Bantalan Transmisi roda gigi (gears) Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran dan gerakan bolak-baliknya dapat berlansung secara halus, aman, dan tahan lama. Pada bantalan terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol jarum dan rol bulat. Bantalan gelinding pada umumnya cocok untuk beban kecil daripada bantalan luncur, tergantung pada bentuk elemen gelindingnya. Putaran pada bantalan ini dibatasi oleh gaya sentrifugal yang timbul pada elemen gelinding tersebut. Roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat serta jarak yang ralatif pendek. Roda gigi dapat berbentuk silinder atau kerucut. Transmisi roda gigi mempunyai keunggulan dibandingkan dengan sabuk atau rantai karena lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan tepat, dan daya lebih besar. Kelebihan ini tidak selalu menyebabkan dipilihnya roda gigi di samping cara yang lain, karena memerlukan ketelitian yang lebih besar dalam pembuatan, pemasangan, maupun pemaliharaanya Bantalan Tata Nama Roda Gigi 2.3.4 Transmisi rantai-sproket (chain and sprocket) Transmisi rantai-sproket digunakan untuk transmisi tenaga pada jarak sedang. Kelebihan dari transmisi ini dibanding dengan transmisi sabuk-puli adalah dapat digunakan untuk mennyalurkan daya yang lebih besar seperti diuraikan berikut ini. Sketsa rantai dan sproket diperlihatkan pada Gambar 2.4 Rantai dan Sproket Rantai III. METODOLOGI PENELITIAN Materi perancangan Gerak putar roller mengikuti gerak poros engkol akan menjadi suatu gerak lokus berputar unit pengambil bibit (picker), sedangkan gerak putar lokus lengan penanam (planting arm) disebabkan adanya gerak putar roller pada pusat eksentriks yang menggerakan empat batang hubung. Hal ini menyebabkan terjadinya gerak lokus bolak balik pada lengan penanam.Sedangkan gerak putar lengan pengambil (picker) pada unit pengumpan (Qc) ditentukan berdasarkan hubungan antara keliling putar lengan pengambil (rotary picker) pada poros engkol dengan jumlah putaran tuas engkol. Langkah langkah perancangan Langkah perancangan terdiri dari analisis fungsional, yaitu penentuan komponenkomponen yang dibutuhkan dalam pembuatan alat tanam benih padi semi manual dan langkah - langkah struktural yaitu menentukan bentuk dari masingmasing komponen yang sesuai dengan analisis teknik komponen. IV. dari masing-masing DATA DAN ANALISA Data Data – data yang dikumpulkan dalam perancangan poros, yang dibutuhkan dalam perancangan mesin tanam padi semi manual TM – 10 AHG ini, untuk mampu mentransmisikan daya yang di gerakan dengan cara memutar engkol yang terletak di ujung tuas penarik pada mesin tanam padi semi manual TM – 10 AHG, Maka hal – hal yang akan direncanakan antara lain: 1. Poros 2. Sprocket rantai 3. Bantalan 4. Roda gigi ( Sprocket ) Analisa Berdasarkan data di atas dapat dianalisa perancangan transmisi sebagai berikut: 1. Poros No Dimensi Rancangan Ukuran 1 Daya rencana (P𝒅 ) 0.823 kW 2 Momen puntir (T) 1272 kg.mm 3 Tegangan geser (𝛕𝒂 ) 3.3 Kg/mm2 4 Diameter poros (d𝒔 ) 26.12 mm Analisa Poros 2. Sprocket rantai No Dimensi Rancangan Ukuran 1 Putaran poros yang digerakkan (n1 ) 2 Jarak sumbu poros (C) 1600 mm 3 Panjang rantai (L) 300 cm 4 Kecepatan Sabuk (V) 315 mm/s Analisa Sprocket Rantai 41.675 put/mnt 3. Bantalan No Dimensi Rancangan Ukuran 1 Beban radial Fr 0.266 kg 2 Beban Ekivalen Pr 99,12 kg 3 Perhitungan umur bantalan Analisa Bntalan 2086 jam Maka perancangan transmisi mesin tanam padi semi manual ini dapat dirancang dengan daya 0.86 PS pada 41.675 put/mnt. Sehingga dapat memutar poros yang tesambung pada lengan penanam. 0.823 63 Mp = 9.74 x 105 ( 1272 kg/mm ) kg/mm = 2. Tegangan geser maksimum 𝜋𝑏 60 𝜏𝑔 = 𝜏𝑔 = 𝑠𝑓 1 .𝑠𝑓 1. Hasil Perbandingan Data 6x3 = 3.3 kg/mm2 Berdasarkan hasil analisa di atas dengan putaran poros 41,675 put/mnt jika dibandingkan dengan putaran poros 63 put/mnt maka: 1. Momen Puntir Yang Ditrasmisikan Poros (Mp), kg.mm 𝑃 Mp = 9.74 x 105 𝑛 3. Diameter poros ( D ) (mm) 3 D = 5,1 𝑥 𝑘𝑡 𝑥 𝑐𝑏 𝑥 𝑚𝑝 3 𝜏𝑔 5,1x3𝑥 2x 1923 3.3 = = 10.26 mm D = 11 mm Berdasarkan hasil perhitungan diatas dengan menggunakan daya rencana yang sama yaitu 0.823 kg.mm2 maka dapat diambil data hasil perbandingan pada table 7 rpm Momen puntir Tegangan geser max Diameter poros 41.675 put/mnt 1923 kg/mm 3.3 kg/ mm2 26.12 mm 63 put/mnt 1272 kg/mm 3.3 kg/ mm2 10.26 mm Hasil perbandingan data Dari perbandingan data diatas dapat dapat diketahui bahwa takperlu menggunakan tenaga yang besar untuk memutar poros yang memggerakan lengan penanam, Karena dengan tenaga atau daya yang sedang sudah dapat sudah dapat memutar poros engkol untuk menggerakan lengan penanam. V. KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN Dari hasil yang telah di dapatkan dalam proses pembuatan Poros Transmisi pada alat tanam padi semi manual, maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Transmisi adalah sistem yang berfungsi untuk konversi torsi dan kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda-beda untuk diteruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar yang tinggi menjadi lebih rendah tetapi lebih bertenaga, atau sebaliknya. 2. Bahan yang digunakan adalah batang baja yang difinis dingin (S 45C- D) dengan kekuatan tarik 60 kg/mm2 . 3. Dari data yang di dapat bahwasanya satu kali putaran engkol menghasilkan satu kali putaran poros disebabkan karena perbandingan roda gigi 1 sama dengan roda gigi 2, jadi dalam satu kali putaran engkol dapat menanam dua rumpun padi. SARAN Dari kesimpulan di atas, maka penulis hanya dapat menyarankan sebagai berikut: 1. Untuk pengembanagan alat, diharapkan untuk kedepanya dilakukan modifikasi lagi untuk menyempurnakanya. 2. Perlu adanya pelindung rantai dan bantalan yang menyeluruh sehingga tingkat keamanan alat terjami DAFTAR PUSTAKA [1] Sularso, Kiyokatsu Suga. (1978), “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” PT. Pradnya Paramita, Jakarta, hal 7 – 10 [2] Sularso, Kiyokatsu Suga. (1978), “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” PT. Pradnya Paramita, Jakarta, hal 12 – 16 [3] Sularso, Kiyokatsu Suga. (1978), “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” PT. Pradnya Paramita, Jakarta, hal 17 – 19 [4] Sularso, Kiyokatsu Suga. (1978), “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” PT. Pradnya Paramita, Jakarta, hal 15 [5] Sularso, Kiyokatsu Suga. (1978), “Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin” PT. Pradnya Paramita, Jakarta.