Transkripsi

1

2

3

4

5

6 Gambar 41 Peragaan pengukuran tahanan pemotongan kulit tanaman tua. Cara memegang alat ukur pada saat menggiris kulit pohon karet tanaman muda terlihat pada Gambar 42. Bagian atas maupun bawah ring tidak boleh tersentuh oleh tangan agar gaya yang terukur akurat. Gambar 42 Pengukuran tahanan pemotongan kulit tanaman muda TT Gambar 43 Pengukuran tahanan pemotongan kulit tanaman tua TT Pengukuran tahanan pemotongan kulit pada kulit pulihan yaitu umur tanaman 17 tahun (tahun tanam 1993) ditunjukkan pada Gambar 43. Bentuk permukaan kulit pulihan tidak rata dan timbul tonjolan. 35

7 Konsep Mekanisme Pemotongan Berdasarkan mekanisme pemotongan dilakukan pengujian pendahuluan dengan menggunakan sistem pisau rotari (Gambar 44). Pemotongan kulit pohon karet menggunakan pisau rotari dengan putaran rendah (180 rpm) bersumber arus searah (DC). Mekanisme pemotongan kedua (Gambar 45) yaitu menggunakan gerakan bolak-balik solenoid bersumber arus bolak-balik (AC). Gambar 44 Mata pisau rotari. Gambar 45 Solenoid dengan simpangan kecil. Mekanisme gerak pengirisan disesuaikan dengan sifat agroteknis pohon karet pada tanaman uji. Diameter tanaman karet yang akan diuji menggunakan pisau sadap elektrik sekitar cm. Ketebalan kulit tanaman karet sekitar 7-9 mm dan kulit yang disisakan menempel di jaringan kambium sekitar mm. Pisau sadap elektrik diujikan pada sistem sadap ke arah bawah dengan irisan ½ spiral (½S). 36

8

9

10

11

12 ANALISIS DISAIN Analisis Disain Ring Transducer Tahanan pemotongan diukur menggunakan ring tranducer yaitu berupa pipa besi galvanis berdiameter 3.5 inch (8.9 cm) yang mempunyai modulus elastisitas E sekitar GPa. Ring transducer dirancang mampu menahan tekanan sampai 500 με sehingga tahanan maksimal ring hingga 490 N. Maka diperoleh lebar ring sebesar 3.1 cm (Lampiran 3). Gambar 47 Jembatan Wheatstone dengan 2 strain gage. Jembatan Wheatstone Input Tegangan Referensi Emant300 USB Gambar 48 Jembatan Wheatsone dan Emant300 USB. Analisis Disain Pisau Sadap Elektrik Penentuan Mekanisme Pemotongan Langkah disain selanjutnya yaitu dilakukan pemilihan mekanisme pengirisan kulit pohon karet dengan sistem gerakan bolak-balik dengan simpangan efektif. Sistem pengirisan gerakan bolak-balik yang menghasilkan

13 panjang irisan yang efektif tersebut menggunakan mekanisme gerak batang/crank dan peluncur/slider. Pada Gambar 49 memperlihatkan bahwa mata pisau di alur sadapan mengiris dengan sudut 400 terhadap garis vertikal. Panjang langkah pengirisan efektif diperoleh pada rancangan yaitu Gambar 50. Panjang pengirisan efektif ini merupakan panjang gerak translasi dari batang penghubung. 400 Mata pisau Gambar 49 Sudut alur sadap. Kulit yang tidak diiris Kulit yang diiris Mata pisau Kayu Gambar 50 Panjang efektif pengirisan terhadap bidang horisontal. Tanaman karet klon PB 260 umur 5-10 tahun mempunyai diameter pohon rata-rata 200 mm dan tebal kulit rata-rata 8 mm. Panjang irisan yang membentuk garis lurus dengan kemiringan 400 terhadap garis vertikal dari kedua tepi diameter batang tanaman karet adalah 70 mm dan panjang irisan efektif 10 mm. Berdasarkan panjang irisan efektif 10 mm dan sudut kemiringan 400 sehingga diperoleh panjang irisan 15 mm. Panjang irisan 15 mm merupakan gerak translasi 42

14 batang peluncur yang dihasilkan dari putaran batang engkol dengan jarak 7.5 mm dari pusat sumber tenaga putar (flywheel). Pola pengirisan pisau sadap membentuk spiral dengan panjang irisan ½ diameter pohon. Gambar 51 memperlihatkan pola panjang irisan kulit pohon karet 15 mm dengan membentuk sudut 400 terhadap garis vertikal. Pola irisan mata pisau Kulit yang disisakan Gambar 51 Pola panjang irisan efektif 15 mm. Analisis Disain Fungsional Fungsi utama yang harus ada pada disain pisau sadap elektrik adalah pengendali ketebalan irisan kulit yaitu mengiris kulit tanaman karet dengan ketebalan irisan yang terkontrol 1.5 mm, pengendali kedalaman sadapan yaitu kedalaman irisan tidak melukai jaringan kambium maupun kayu, mata pisau sadap digerakkan dengan daya listrik dan pisau sadap elektrik dioperasikan oleh seorang penyadap. Selain itu diharapkan alur bekas sadapan berbentuk ½ spiral rata dan rapi. Fungsi yang mendukung fungsi utama yaitu: 1. Mengiris kulit pohon Pada proses mengiris dilakukan dengan mengiris ketebalan 1.5 mm menggunakan mata pisau 2 arah ketajaman yaitu depan dan belakang. Pisau itu bergerak maju dan bergerak mundur. Gerakan tersebut bersumber dari tenaga putar yang dipasok tenaga dari daya baterai. Arah pengirisan dimulai 43

15

16 Analisis Disain Struktural Pisau sadap elektrik yang akan dirancang dapat membentuk alur irisan ½ spiral (sadap ke arah bawah) seperti pada Gambar 51. Gambar 52 Alur sadapan ½ spiral. Panjang pisau disesuaikan dengan panjang pisau manual yaitu sekitar panjang 25 cm. Mata pisau terbuat dari bahan besi karbon tinggi S35C yang mempunyai kekuatan tarik 52 kg/mm2. Hasil pengukuran tahanan pemotongan maksimal tanaman karet tua sekitar 93.2 N. Sehingga dengan persamaan (15) dibawah ini akan diperoleh tebal mata pisau harus lebih dari 0.4 mm. Perhitungan rancangan pada Lampiran 4. M.c....(15) I M F p.l.....(16) a I kotak pejal t.w3.. (17) 12 w...(18) 2 6.Fp.L t... (19) a.w 2 c di mana : σ a kekuatan tarik yg diijinkan (kgf/mm 2 ) M momen pada rangka (kgf.mm) c titik tengah beban (mm) 45

17 I momen inersia bahan (mm 4 ) w lebar pisau (mm) Fp gaya pemotongan (N) L panjang lengan pisau (mm) t tebal pisau (mm) Persamaan yang digunakan untuk menentukan kecepatan dan percepatan gerak bolak balik adalah sebagai berikut ; Kecepatan, V = R. ω(sin θ + Percepatan, A = R. ω (cos θ + di mana : sin 2θ)....(20) cos 2θ).(21) V = kecepatam (m/s) R = jari-jari engkol putaran (m) ω = kecepatan sudut (rad/s) θ = sudut putaran (derajat) = panjang engkol (m) Panjang irisan rata-rata tanaman karet adalah 30 cm dan waktu normal untuk mengiris membutuh waktu 8 detik per pohon. Dengan menginginkan kecepatan menyadap 3 kali lebih cepat menggunakan pisau elektrik ini maka frekuensi 3.75 hertz dan amplitude 0.27 detik (Lampiran 5). Konstruksi mekanisme gerak bolak-balik terlebih dahulu menentukan ukuran batang-batang penghubungnya. Karena panjang langkah 15 mm, maka panjang batang engkol (batang-2) 7.5 mm. Adapun panjang batang tekannya (batang-3) harus lebih besar dari panjang batang-2. Dalam hal ini panjang batang tekannya adalah 40 mm. Flywheel Batang peluncur Batang engkol Gambar 53 Rancangan batang penghubung. 46

18

19

20

21