MODIFIKASI INSTRUMEN PENGUKUR GAYA TARIK (PULL) DAN KECEPATAN MAJU TRAKTOR RODA 2

Transkripsi

1 MODIFIKASI INSTRUMEN PENGUKUR GAYA TARIK (PULL) DAN KECEPATAN MAJU TRAKTOR RODA 2 Oleh : Galisto A. Widen F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2 MODIFIKASI INSTRUMEN PENGUKUR GAYA TARIK (PULL) DAN KECEPATAN MAJU TRAKTOR RODA 2 SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : Galisto A. Widen F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

3 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR MODIFIKASI INSTRUMEN PENGUKUR GAYA TARIK (PULL) DAN KECEPATAN MAJU TRAKTOR RODA 2 SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : Galisto A. Widen F Dilahirkan pada tanggal 13 Febuari 1982 di desa Rodok, Kalimantan tengah Menyetujui, Bogor, Januari 2006 Dr. Ir. Tineke Mandang., MS Dosen pembimbing I Dr. Ir. I Dewa Made S., M.Agr Dosen pembimbing II Mengetahui, Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departemen Teknik Pertanian

4 Galisto A. Widen. F Modifikasi Instrumen Pengukur Gaya Tarik (Pull) dan Kecepatan Maju Traktor Roda 2. Di bawah Bimbingan : Dr. Ir. Tineke Mandang, MS dan Dr. Ir. I Dewa Made S., M.Agr RINGKASAN Traktor roda 2 telah banyak digunakan di Indonesia terutama untuk pengolahan tanah pada lahan sawah. Dengan banyaknya produk traktor yang ada baik dari dalam maupun luar negeri, maka perlu dilakukan pengujian tenaga tarik dari traktor tersebut untuk kondisi lahan-lahan pertanian di Indonesia. Tentunya untuk mendapatkan tenaga tarik yang nyata (riil) perlu dilakukan pengujian dilapangan yaitu dengan mengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju dari traktor tersebut. Dimana, tenaga tarik berbanding lurus dengan perkalian antara gaya tarik (pull) dengan kecepatan maju traktor yang diuji. Banyak metode pengujian yang digunakan untuk menentukan gaya tarik dan kecepatan maju traktor roda 2. Tetapi, banyak dari metode-metode pengujian yang umum digunakan tidak effisien baik dari jumlah tenaga kerja maupun biaya untuk melakukan pengujian tersebut. Sedikitnya dibutuhkan 4 orang dalam mengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju traktor untuk menentukan tenaga tarik dan dibutuhkan biaya kurang lebih Rp 300 ribu untuk biaya tenaga kerja, konsumsi dan bahan bakar. Instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju traktor roda 2 yang dirancang pada penelitian ini bertujuan untuk mengurangi biaya dan jumlah tenaga kerja pada pengujian traktor khususnya untuk menentukan tenaga tarik traktor roda 2. Instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2 terdiri dari a) rangka utama, b) sensor (loadcell), c) drum penggulung kawat sling, d). mekanisme batang hubung, dan e) sistem pembebanan (pengereman). Rangka utama dan batang hubung dibuat dengan menggunakan besi siku dan besi pejal dengan ukuran 4x4 cm. Silinder penggulung kawat berdiameter 32 cm dan lebar 18 cm terbuat dari pipa besi dan besi plat. Sistem pembebanan terdiri dari roda sepeda dan besi ulir untuk menekan roda sepeda sehingga memberikan efek pengereman. Pengukuran gaya tarik dilakukan dengan menempatkan drum penggulung tali sling pada titik gandeng (hitch point) traktor kemudian traktor dimajukan dalam jarak tertentu dengan berbagai tingkat pembebanan (pengereman). Keluaran dari sensor (loadcell) gaya tarik ditampilkan pada alat peraga (handy strain meter), keluaran dari handy strain dalam satuan (mε) perlu diubah menjadi satuan gaya tarik yaitu Newton dengan menggunakan persamaan yang didapat pada prose kalibrasi. Instrumen pengukur kecepatan maju terdiri dari sensor cahaya yaitu photo interuptor, piringan bercelah, rangkaian tambahan dan AVO meter. Sensor photo interuptor terdiri dari 2 bagian yaitu emitter dan photo dioda, sinar inframerah yang dihasilkan oleh emitter mempengaruhi besarnya tegangan bias masa pada photo dioda. Piringan bercelah yang berputar memungkinkan radiasi inframerah diterima oleh photo dioda dengan frekuensi sesuai dengan jumlah celah yang terdapat pada piringan tersebut. Rangkaian tambahan dibuat untuk menghitung jumlah pulsa dari sensor dan mengubah pulsa tersebut menjadi digital kemudian diubah kembali menjadi analog untuk ditampilkan oleh alat peraga (AVO meter). Piringan bercelah dan sensor ditempatkan pada poros drum penggulung kawat sling pada instrumen

5 pengukur gaya tarik, kecepatan maju didapat dengan mengubah keluaran (volt) dari instrumen pengukur kecepatan maju menjadi kecepatan putar (rpm) drum penggulung tali sling, kemudian kecepatan putaran drum penggulung tali sling diubah menjadi kecepatan maju traktor yang diuji (kecepatan linier). Uji fungsional dilakukan untuk mengevaluasi kedua instrumen hasil perancangan. Sebelum dilakukan uji lapang, kedua instrumen dikalibrasi terlebih dahulu untuk medapatkan karakteristik dari kedua instrumen. Berdasarkan hasil kalibrasi instrumen pengukur gaya tarik (pull) didapatkan persamaan Y=0.4589X dengan R 2 = dimana Y adalah beban (kg) dan X adalah regangan loadcell (mε). Berdasarkan hasil kalibrasi sensor kecepatan maju traktor didapatkan persamaan Y= x dengan R 2 = dimana Y merupakan kecepatan putar drum penggulung tali sling (rpm) dan X merupakan tegangan keluaran yang terbaca pada AVO meter (Volt). Berdasarkan hasil uji fungsional, instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2 menunjukkan bahwa instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2 dapat berfungsi seperti yang diharapkan yaitu mengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2. Semua bagian dari instrumen sudah dapat berfungsi dengan baik. Rangka utama dapat menopang drum penggulung kawat sling, batang hubung dan load cell. Batang hubung juga mampu menahan berat dari drum penggulung kawat sling dan tidak rusak akibat tarikan traktor. Sedangkan pada instrumen pengukur kecepatan maju menunjukkan sensor kecepatan maju dapat berfungsi dengan baik walaupun terdapat beberapa kekurangan. Baik pada saat kalibrasi maupun uji fungsional sensor photo interuptor mengalami gesekan dengan piringan bercelah, gesekan yang terjadi mengakibatkan tutup bercelah dari sensor yang terbuat dari plastik terkikis. Gesekan yang terjadi dapat mengakibatkan celah pada sensor tertutup sehingga mengurangi intensitas cahaya inframerah dari transmitter menuju ke photo dioda yang mengakibatkan hasil pengukuran tidak tepat. Berdasarkan hasil uji fungsional instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2 dan instrumen pengukur kecepatan maju perlu dapat disimpulkan sebaiknya instrumen pengukur gaya tarik (pull) digunakan pada lahan pengujian yang permanen. Dimana, instrumen ini dipasangkan dengan menggunakan baut dan mur pada permukaan lahan yang disemen atau dibeton karena selama ini instrumen tersebut diikatkan pada ban trailer maupun pada lower link traktor roda 4. Perlunya modifikasi sistem pemberi beban (pengereman) sehingga dapat menghasilkan tanaga tarik yang besar (optimal). Hal ini bisa dilakukan dengan mengganti semua sistem pemberi beban atau mengganti roda yang lama dengan roda yang baru yang memiliki tapak yang besar. Instrumen pengukur kecepatan maju perlu dimodifikasi sedemikian rupa, terutama pada bagian sensor cahaya (photo interuptor) sehingga pengaruh cahaya dari luar dapat dikurangi. Salah satu cara untuk mengurangi pengaruh cahaya dari luar adalah dengan menutupi sensor tersebut. Piringan bercelah yang digunakan sebagai perlakuan bagi sensor photo interuptor sehingga menghasilkan pulsa perlu diperbaiki atau diganti dengan yang baru sehingga piringan tersebut tidak bergesekan dengan sensor cahaya (photo interuptor).

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan YME yang telah memberikan segala kasih dan anugerah-nya kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul Modifikasi Instrumen Pengukur Gaya Tarik (Pull) dan Kecepatan Maju Traktor Roda 2. Penulisan skripsi ini berdasarkan pada penelitian yang dilakukan di Laboratorium Lapangan Teknik Mesin Pertanian (Lab. TMBP) dan Laboratorium Instrumentasi dan Kontrol (Bagian Ergotronika). Penelitian ini berlangsung selama 8 bulan, dimulai dari tanggal 3 April 2005 sampai dengan tanggal 11 September Penulis pada kesempatan ini mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membimbing dan membantu baik dalam persiapan, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi ini kepada : 1. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS, sebagai dosen pembimbing akademik I (satu) yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama penelitian sampai penulisan skripsi ini. 2. Dr. Ir. I Dewa Made S., M.Agr, sebagai dosen pembimbing II (dua) yang telah banyak memberikan bantuan selama penelitian sampai penulisan skripsi ini. 3. Ir. Sri Mudiastuti, M. Eng, selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini. 4. Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS, atas bantuan dan sarannya selama pelaksanaan penelitian ini dilakukan. 5. Bapak Abas dan bapak Muhalimin selaku teknisi Laboratorium TMBP yang telah membantu dalam pembuatan kedua instrumen. 6. Bapak, ibu (alm), o m dan tante beserta seluruh keluarga atas doa, kasih sayang dan dukungan kepada penulis. 7. Teman-teman di Teknik Pertanian IPB dan semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu Bogor, Januari 2006 Penulis i

7 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR TABEL... iv DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR LAMPIRAN... viii I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan Penelitian... 1 II. TINJAUAN PUSTAKA... 2 A. Traktor Roda B. Gaya Tarik (Pull) dan Pengukurannya... 3 C. Kecepatan Maju Traktor dan Pengukurannya... 7 D. Tenaga tarik (Drawbar Power) E. Slip roda F. Material Konstruksi Rangka III. METODOLOGI PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Pelaksanaan Penelitian B. Alat dan Bahan C. Tahapan Penelitian a. Analisis masalah b. Perancangan konsep c. Konstruksi intrumen d. Pengujian e. Dokumentasi IV. ANALISIS RANCANGAN DAN KONSTRUKSI ALAT A. Instrumen Pengukur Gaya Tarik B. Instrumen Pengukur Kecepatan Maju ii

8 V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Instrumen Pengukur Gaya Tarik (Pull) a. Pembuatan alat pengukur gaya tarik (pull) traktor roda b. Kalibrasi alat pengukur gaya tarik traktor roda 2 (pull) B. Instrumen Pengukur Kecepatan Maju a. Pembuatan instrumen pengukur kecepatan maju b. Kalibrasi sensor kecepatan maju C. Uji fungsional instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan instrumen pengukur sensor kecepatan maju a. Uji fungsional instrumen pengukur drawbar pull b. Uji Fungsional sensor kecepatan maju VI. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran VII. DAFTAR PUSTAKA VIII. LAMPIRAN iii

9 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Kisaran nilai gaya traktor roda 2 dengan jarak antar sirip cm... 4 Tabel 2 Kisaran nilai kecepatan maju traktor roda Tabel 3 Bagian-bagian dari instrumen pengukur gaya tarik (pull) Tabel 4 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan (fc) Tabel 5 Data pengukuran gaya tarik ( pull) dengan menggunakan instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda Tabel 6 Data pengukuran kecepatan maju traktor roda 2 diukur manual dan slip roda (diukur manual) Tabel 7 Data kecepatan maju traktor roda 2 dengan menggunakan instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda 2 dan slip roda (diukur manual) Tabel 8 Gaya tarik ( pull), tenaga tarik (drawbar power) dan kecepatan maju traktor roda iv

10 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Pengukuran beban tarik traktor 2 roda menggunakan beban traktor roda Gambar 2 Dynamometer sederhana untuk mengukur gaya tarik traktor... 5 Gambar 3 Perlengkapan pengukuran kemampuan traksi roda bersirip gerak dengan sirip berpegas dan sirip karet pada tanah basah... 6 Gambar 4 Instrumen pemberi beban tarik... 7 Gambar 5 Grafik hubungan antara kecepatan maju traktor dengan gaya tarik traktor secara teoritis pada berbagai macam tingkat transmisi traktor... 8 Gambar 6 Grafik hubungan tenaga maksimum yang tersedia untuk sebuah traktor.. 9 Gambar 7 Grafik hubungan antara slip roda dengan gaya tarik (drawbar pull) traktor Gambar 8 Berbagai bentukmaterial baja yang digunakan untuk membuat rangka.. 12 Gambar 9 Tahapan penelitian Gambar 10 Proses konstruksi instrumen Gambar 11 Kombinasi emmiter-penyensor, (a)photo Interupter; (b) reflektor Gambar 12 Skema pengujian Gambar 13 Gaya-gaya yang bekerja pada instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan traktor uji Gambar 14 Diagram metode pengujian instrumen pengukur kecepatan maju dan gaya tarik (pull) traktor roda Gambar 15 Skema kalibrasi instrumen pengukur gaya tarik (pull) Gambar 16 Skema kalibrasi instrumen pengukur kecepaan maju Gambar 17 Material untuk membuat rangka (a) besi siku (angle) (b) besi kotak pejal (hollow square) Gambar 18 Drum penggulung kawat Gambar 19 Piringan bercelah yang terbuat dari PCB Gambar 20 Rangka utama v

11 Gambar 21 Sensor pengukur gaya tarik Gambar 22 Drum penggulung kawat Gambar 23 Komponen batang hubung Gambar 24 Sistem pembebanan (pengereman) Gambar 25 Kalibrasi instrumen pengukur gaya tarik (pull) Gambar 26 Grafik hubungan antara regangan loadcell (mε) dengan beban mati (kg) Gambar 27 Sensor cahaya (photo interuptor) Gambar 28 Piringan bercelah yang terbuat dari PCB Gambar 29 (a) Pengecekan timer pada rangkaian tambahan, (b) rangkaian tambahan Gambar 30 Pulsa dari IC 556 yang dirangkai sedemikian rupa sehingga menghasilkan 2 jenis pulsa yaitu astabil dan monostabil multivibrator Gambar 31 Alat AVO meter digital Gambar 32 Peralatan yang digunakan pada saat kalibrasi instrumen pengukur kecepatan maju Gambar 33 Grafik hubungan antara kecepatan putar (rpm) dengan tegangan (V) keluaran dari instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda Gambar 34 (a) Instrumen diikatkan pada lower link traktor roda 4 pada saat pengujian di Leuwikopo; (b) Instrumen diikatkan pada roda trailer pada saat instrumen digunakan untuk pengujian roda besi di lahan sawah baru Gambar 35 (a) Gaya tarik pada instrumen tidak horizontal melainkan membentuk sudut dengan bidang horizontal; (b) Skema posisi tali sling pada saat pengujian membentuk sudut α Gambar 36 Sistem pengereman yang bergesekan dengan rangka Gambar 37 Persiapan uji fungsional instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju traktor roda Gambar 38 Peralatan yang diperlukan pada saat uji fungsional instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda vi

12 Gambar 39 Grafik hubungan antara kecepatan maju dengan slip roda traksi Gambar 40 Grafik hubungan antara kecepatan maju dengan gaya tarik (pull) Gambar 41 Grafik hubungan antara tenaga tarik (drawbar power) dengan gaya tarik (pull) Gambar 42 Grafik hubungan antara tenaga tarik (drawbar power) dengan kecepatan maju traktor roda vii

13 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Gambar detail sistem pembebanan (pengereman) Lampiran 2. Gambar detail drum penggulungan kawat sling Lampiran 3. Instrument pengukur gaya tarik (pull) traktor roda Lampiran 4. Data hasil kalibrasi Instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda Lampiran 5. Skema perangkaian instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda Lampiran 6. Skema Instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda 2 (Sensor photo interuptor) Lampiran 7. Piringan bercelah yang terbuat dari PCB Lampiran 8. Skema Instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda 2 (Rangkaian tambahan) Lampiran 9. Skema perangkaian timer pada instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda 2 (rangkaian tambahan) Lampiran 10. Data hasil kalibrasi sensor kecepatan maju traktor roda Lampiran 11. Data hasil pengukuran slip roda traksi traktor roda viii

14 I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Penggunaan traktor pertanian khususnya traktor roda 2 pada pertanian lahan sawah di Indonesia memberikan dampak positif, terutama dalam meningkatkan kapasitas, effisiensi dan kenyamanan kerja. Jumlah traktor roda 2 di Indonesia sekitar 27 ribu unit. Jumlahnya akan terus meningkat mengingat kebutuhan nasional untuk menggarap lahan sawah seluas 8.5 ribu juta ha di Indonesia, yaitu sekitar 532 ribu unit (Sugondo, 1999). Penggunaan traktor khususnya traktor roda 2 untuk pengolahan sawah kadangkala mengalami hambatan seperti kurangnya tenaga tarik yang dihasilkan. Besarnya tenaga tarik yang dapat diberikan oleh traktor umumnya dibatasi oleh alat traksinya dan kondisi lahan (Gill dan Berg, 1968). Gaya tarik (pull) yang maksimum didapatkan pada saat gaya traksi maksimum dan tahanan guling yang minimum. Kondisi lahan di lapangan tidak selalu sesuai dengan rancangan traktor dan alat traksinya, hal ini dapat menyebabkan kemampuan traksi traktor menurun. Salah satu cara untuk meningkatkan tenaga tarik traktor adalah dengan meningkatkan gaya traksi dari traktor tersebut. Berbagai alat traksi telah banyak dikembangkan dan dibuat untuk meningkatkan tenaga tarik traktor salah satunya adalah roda besi bersirip. Untuk itu, diperlukan metode pengujian kemampuan traksi roda sirip di lahan sawah. Selain itu, instrumen pengujian yang lebih akurat dan lengkap serta effisien perlu dirancang dan dibuat untuk mengukur pengaruh dari alat traksi terhadap tenaga tarik traktor. B. TUJUAN PENELITIAN Tujuan penelitian ini adalah memodifikasi instrumen untuk mengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju traktor roda 2 hasil rancangan Rangkuti (2002). Instrumen yang dimodifikasi meliputi : 1. Instrumen pengukur gaya tarik (pull). Modifikasi dilakukan terhadap sensor pengukur gaya tarik dan rangka instrumen. 2. Instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda 2. Modifikasi dilakukan terhadap rangkaian sensor cahaya, rangkaian tambahan dan alat peraga. 1

15 II. TINJAUAN PUSTAKA A. TRAKTOR RODA 2 Menurut sakai et al.,(1998), traktor roda 2 mempunyai banyak nama yaitu : traktor berporos tunggal, traktor tangan, traktor kebun, traktor jalan dan sebagainya. Berdasarkan tenaga dari mesin yang digunakan oleh traktor roda 2 dapat dibagi menjadi 5, yaitu: 1. Tipe Mini Tiller (2-3 PS) Ini adalah tipe terkecil dari traktor roda 2. Mesin ini digunakan untuk berkebun di sekitar rumah, bukan untuk suatu usaha tani profesional. Mesin ini disebut motor-tiller atau cultivatior tanpa roda. 2. Tipe Traksi (4-6 PS) Mesin ini digunakan untuk membajak dengan bajak dan mengangkut dengan gandengan dan tidak dipakai untuk pengolahan dengan rotari. Mesin ini dapat disebut power tiller dan mampu untuk menggantikan dan mengungguli ternak sebagai sumber tenaga tarik. 3. Tipe Ganda (5-7 PS) Tipe ini berukuran sedang, berada antara tipe traksi dan tipe gerak. Traktor jenis ini dapat melakukan pembajakan dan menggunakan bajak rotari dengan lebar lintasan yang sempit. Kinerja multigunanya lebih baik dibandingkan dengan tipe gerak tetapi kinerja pembajakannya lebih rendah. 4. Tipe Gerak (7-14 PS) Mesin ini mengolah tanah dengan menyalurkan tenaga tarik traktor secara mekanis pada alat pengolahan tanah yang dipasang di belakang kedua roda traktor. Ini adalah mesin khusus untuk mengolah tanah. Mesin khusus yang dilengkapi dengan alat pengolah tanah rotari disebut rotary power tiller. Rotary power tiller melakukan pemotongan tanah dan penggaruan dalam sekali lintasan, sehingga petani menikmati mudahnya pengolahan tanah dibanding dengan tenaga ternak menarik bajak. Akan tetapi kinerja 2

16 multigunanya rendah karena ukurannya besar dan berat. Berat traktor bersama alat pengolah tanah rotari adalah kgf. 5. Tipe Thai (8-12 PS) Ini adalah mesin dengan struktur sederhana yang dibuat secara lokal menggunakan motor diesel dengan pendinginan air, batang kendalinya lebih panjang, dan lebih berat dari traktor roda 2 tipe traksi yang biasa. Berat mesin dengan roda sangkar adalah kg gaya, yang kuat untuk membajak dan menarik trailer, akan tetapi kemampuan multigunanya sangat terbatas. Traktor roda 2 dan peralatannya dapat dimiliki petani karena harganya murah dan dapat dioperasikan oleh semua anggota keluarga karena sederhana dan mudah dikendalikan. Petani juga dapat diyakinkan bahwa hampir semua pekerjaan yang dapat dilakukan dengan tenaga ternak, dapat juga dikerjakan oleh traktor roda 2, sementara pengetahuan teknis dari usaha tani konvensional masih terus dapat mereka gunakan (Sakai et al., 1998). B. GAYA TARIK (PULL) DAN PENGUKURANNYA Suastawa et al. (2000) menyatakan bahwa drawbar pull merupakan gaya tarik (pull) bersih yang diperlukan agar sebuah traktor dapat bergerak di atas suatu permukaan bidang gerak. Drawbar pull yang dihasilkan tergantung pada jenis mesin yang digunakan dan kondisi tanah dimana traktor digunakan serta distribusi berat pada roda traksi. Menurut Crossley dan Kilgour (1983) traktor konvensional berukuran sedang beroperasi dengan 20% slip akan menarik sekitar 75 % berat traktor tersebut dalam kondisi yang bagus. Traktor dengan ukuran yang lebih kecil memiliki karakteristik yang sama, tetapi akan beroperasi dengan slip yang lebih besar karena diameter roda yang lebih kecil. Artinya traktor dengan berat 750 kgf akan menarik sekitar 5.5 kn dalam kondisi traksi yang baik dan sekitar 3 kn dalam kondisi traksi yang sangat buruk gaya tarik traktor roda 2 mungkin akan bernilai rendah dan mesin yang digunakan mungkin akan bekerja dalam keadaan dimana dibutuhkan tenaga yang lebih besar. 3

17 Gaya tarik optimum (pull) traktor roda 2 dengan roda besi bersirip pada saat mengolah lahan di sawah yang bertekstur debu-berpasir-liat menurut Triratanasirichai (1991) sebesar 400 N. Roda besi bersirip yang digunakan adalah roda besi bersirip kaku dengan jarak antar sirip yang berbeda-beda, yaitu : cm, cm, cm, cm dan sudut sirip yang berbeda juga, yaitu : 15, 30, 45, 60, dan 75. Kisaran gaya tarik traktor roda 2 disajikan pada tabel 1. Tabel 1. Kisaran nilai gaya traktor roda 2 dengan jarak antar sirip cm (Triratanasirichai, 1999) Jenis tanah Efesiensi traksi (%) Slip (%) Drawbar power (watt) Tenaga Pada poros roda (watt) Gaya tarik (pull) (N) Berpasir Tanah sawah Dari tabel 1 diatas dapat diketahui bahwa gaya tarik traktor roda 2 pada tanah sawah berkisar 240 N- 400 N. Sedangkan pada tanah berpasir gaya tarik traktor roda 2 berkisar antara N-256 N. Gambar 1. Pengukuran gaya tarik traktor 2 roda menggunakan beban traktor roda 4 (Triratanasirichai, 1999) 4

18 Metode pengukuran gaya tarik traktor roda 2 yang digunakan Triratanasirichai (1999) dilakukan dengan memberi beban yang ditarik oleh traktor roda 2, yaitu sebuah traktor roda 4. Cara ini dapat mengukur gaya tarik yang dapat dihasilkan oleh traktor roda 2. Untuk mengukur gaya tariknya digunakan sebuah sensor (loadcell) yang dipasang diantara kawat penarik dan traktor roda 4 (pemberi beban/traktor beban) seperti yang disajikan pada gambar 1. Dengan metode yang hampir mirip Crossley dan Kilgour (1983) menggunakan beban tarik berupa traktor (pengereman sebagai beban) atau trailer yang diisi dengan beban. Instrumen yang digunakan adalah sebuah dynamometer yang terdiri dari batang hubung sederhana dan pegas (gambar 2). Gaya tarik yang terjadi dapat dicari dengan menggunakan rumus: R b P a = R b P =...(1) a di mana : P = gaya tarik (pull) a = jarak dari pivot ke rantai b = panjang cantilever dari pivot R = dynamometer Rantai dihubungkan ke traktor uji Traktor beban Gambar 2. Dynanometer sederhana untuk mengukur gaya tarik traktor (Crossley dan Kilgour, 1983) 5

19 Dalam skala laboratorium, Sudianto (2000) telah melakukan pengukuran kemampuan traksi roda besi bersirip pada tanah basah dalam bak tanah. Pada bak tanah ini terdapat sebuah roda besi bersirip yang digerakkan oleh motor listrik. Roda besi yang digerakkan akan menarik kawat yang dihubungkan dengan pemberat yang menahan laju dari roda. Diantara rangka penarik dan bebannya dipasang sebuah transducer gaya tipe cincin untuk mengukur gaya tarik atau beban tariknya. Beban tarik dapat diatur sesuai keinginan dengan menambah atau mengurangi jumlah beban mati pada sistem pembebanannya seperti dapat dilihat pada gambar 3. Gambar 3. Perlengkapan pengukuran kemampuan traksi roda bersirip gerak dengan sirip berpegas dan sirip karet pada tanah basah (Sudianto, 2000) Rangkuti (2002) telah merancang instrumen pemberi beban tarik pada traktor roda 2 untuk mengukur besarnya gaya tarik (pull) traktor roda 2, pada saat dioperasikan pada lahan sawah. Unit pemberi beban tarik yang dibuat terdiri dari unit pengereman ban sepeda, drum penggulung kawat sling dan pengatur ketinggian kawat (gambar 4). 6

20 Sistem pembebanan (pengereman) Drum penggulung kawat sling Pengatur ketinggian kawat sling Gambar 4. Instrumen pemberi beban tarik (Rangkuti,. 2002) C. KECEPATAN MAJU TRAKTOR DAN PENGUKURANNYA Kecepatan maju traktor merupakan salah satu faktor yang penting untuk mengetahui tenaga tarik yang dihasilkan traktor roda 2. Menurut Sakai et al.,(1998) kecepatan maju traktor roda 2 untuk kegiatan pengolahan lahan pertanian berkisar antara 0.25 m/s 1.2 m/s. Kisaran kecepatan maju traktor roda 2 disajikan pada tabel 2. Tabel 2. Kisaran nilai kecepatan maju traktor roda 2 (Sakai et al.,1998). Jenis kegiatan Kecepatan maju traktor roda 2 cm/detik km/jam m/detik Pengolahan tanah dengan rotary Berbagai kerja dilapangan* Membajak Transportasi** - 15, 20, , 5.6, 8.3 Catatan : * melumpur, menyiangi, menanam, membabat, dan sebagainya. ** UU lalu lintas menentukan kecepatan legal. kecepatan maksimum mungkin ditentukan oleh kebiasan lokal Rangkuti (2002) membuat instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda 2 dengan menggunakan prinsip putar dari silinder gulungan lilitan kawat sling yang ditarik traktor. Instrumen pengukur kecepatan maju ini dibuat menggunakan sensor photo dioda yang membaca masukan berupa cahaya yang melewati celah (lubang) pada sisi piringan yang berputar. Celah pada piringan ini akan dibaca oleh sensor berupa data berlogika 1 dan 0. Data-data 7

21 tersebut akan diolah oleh rangkaian elektronik digital to analog converter (DAC) yang akan mengubah data digital menjadi analog dan dihubungkan ke data analyzer. Metode pengukuran kecepatan maju dari traktor roda 2 yang biasa dilakukan adalah dengan mengukur waktu yang diperlukan traktor roda 2 untuk menempuh jarak tertentu. Kecepatan maju traktor dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut: s v =...(2) t di mana : s = jarak tempuh (m), t = waktu tempuh (detik), dan v = kecepatan maju traktor (m/detik) Hubungan antara kecepatan maju dengan gaya tarik (pull) traktor dapat dilihat pada gambar 5. Berdasarkan gambar 5, dapat disimpulkan bahwa semakin besar kecepatan maju maka drawbar pull akan semakin rendah. Drawbar pull teoritis (kn) (effisiensi 100%) Keterangan : Traktor yang digunakan diasumsikan memiliki : Tenaga mesin maksimum rpm Berat 1450 kgf (14.2kN) Ukuran roda Roda Kecepatan maju (m/s) Transmisi 1 205/1 4 51/ /1 5 31/1 3 75/1 6 19/1 Gambar 5. Grafik hubungan antara kecepatan maju traktor dengan gaya tarik (drawbar pull) traktor secara teoritis pada berbagai macam tingkat transmisi traktor (Crossley dan Kilgour, 1983). 8

22 D. TENAGA TARIK (DRAWBAR POWER) Drawbar power dari traktor adalah tenaga yang dihasilkan pada titik gandeng (drawbar) dan dapat dimanfaatkan untuk pekerjaan tarik. Besarnya drawbar power dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut: Db = DbP V...(3) di mana : Db = drawbar power (watt) Dbp = drawbar pull rata-rata(n) V = kecepatan maju rata-rata (m/s) Traktor dengan tenaga yang sama belum tentu memiliki gaya tarik maupun kecepatan maju yang sama. Traktor dengan tenaga 10 kw akan memiliki gaya tarik yang besar dan kecepatan maju yang rendah jika traktor ini digunakan untuk pengolahan tanah atau kegiatan-kegiatan lainnya yang memerlukan gaya tarik yang besar. Sedangkan, untuk kegiatan transportasi yang lebih memerlukan kecepatan dibandingkan gaya tarik akan memiliki kecepatan yang tinggi dengan gaya tarik yang kecil. Drawbar pull (kn) Tenaga maksimum (diasumsikan) 10 kw Kecepatan maju (m/s) Gambar 6. Grafik hubungan tenaga maksimum yang tersedia untuk sebuah traktor (Crossley dan Kilgour, 1983). 9

23 Hubungan antara tenaga tarik (drawbar power), gaya tarik (pull) dan kecepatan maju dapat dilihat pada gambar 6. Pada titik A dengan gaya tarik sebesar 1 kn dan kecepatan 10 m/s umumnya digunakan untuk transportasi, karena dengan gaya tarik (pull) yang kecil traktor tidak akan dapat menarik implemen untuk mengolah tanah. Pada titik B dengan gaya tarik (pull) sebesar 10 kn dan kecepatan 1 m/s dapat digunakan untuk mengolah tanah atau menarik implemen karena dengan gaya tarik (pull) yang maksimum traktor dapat digunakan untuk menarik implemen dalam pengolahan tanah seperti bajak bahkan pada kondisi tanah yang keras sekalipun. E. SLIP RODA Slip roda merupakan perbandingan antara selisih jarak tempuh aktual dan jarak tempuh teoritis. Slip roda traksi dapat dihitung dengan menggunakan rumus: Jtt Jb S = 100%...(4) Jtt Dalam hal ini : S : slip roda traksi (%) Jtt : jarak tempuh teoritis tanpa beban dalam 10 putaran roda (m) Jb : jarak tempuh aktual dalam 10 putaran roda traksi dengan beban (m) Putaran roda teoritis dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Jtt = 10 (2π r g ) = 20π r g...(5) Dalam hal ini : Jtt : jarak tempuh teoritis tanpa beban dalam 10 putaran roda (m) r g : jari-jari gelinding roda traksi (m) Hubungan slip dengan gaya tarik (drawbar pull) ditunjukan pada gambar 7. Berdasarkan grafik pada gambar 7, dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi drawbar pull (gaya tarik pada titik gandeng traktor) maka slip akan menjadi semakin besar. Slip dikatakan tidak ekonomis jika slip yang terjadi berada diatas 15%, dimana gaya tarik yang meningkat akan mengakibatkan kecepatan maju berkurang dan mulai mengurangi tenaga tarik traktor sampai kondisi dimana traktor akan mengalami spin out (100% slip) (Crossley dan Kilgour, 1983). 10

24 Gambar 7.Grafik hubungan antara slip roda dengan gaya tarik (drawbar pull) traktor (Crossley dan Kilgour, 1983). F. MATERIAL KONSTRUKSI RANGKA Pengertian terhadap material adalah dasar untuk mempelajari sifat dari struktur rangka dan dipilih karena syarat-syarat yang harus dipenuhi suatu rangka tersebut. Struktur rangka akan mendapatkan beban dua dimensi atau bahkan tiga dimensi yang kompleks, dan sifat dasar struktur pada material konstruksi ditentukan pada spesimen sederhana yang dibebankan pada penarikan (torsion) dan tekanan (compression). Bahan konstruksi rangka yang dipilih disesuaikan dengan beban yang akan ditangguhkan terhadap suatu pembebanan, kondisi dari suatu fungsi struktur dan kemudahan untuk mendapatkan bahan konstruksi yang dibutuhkan. Adapun bahan-bahan yang biasa digunakan untuk pembuatan rangka adalah baja, besi, kayu dan plastik. Umumnya material yang digunakan untuk membuat rangka memiliki berbagai bentuk seperti I-beam, Z bars, angle, channel, tee bars, U bars dan hollow square seperti yang ditunjukan pada gambar 8, terbuat dari baja yang dibentuk dengan cara ditekan (press) dan dicetak (Smith, 1964). 11

25 Angle I-beam Channel Z-bars Tee bar Hollow square U-bars Rectangle Gambar 8. Berbagai bentuk material dari baja yang digunakan untuk membuat rangka (Smith, 1964) 12

26 III. METODOLOGI PENELITIAN A. TEMPAT DAN WAKTU PELAKSANAAN PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April 2005 sampai dengan bulan September Modifikasi instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju traktor dilakukan di Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya Pertanian (lab. TMBP) serta Laboratorium Instrumentasi dan Kontrol (Bagian Ergotronika), Uji fungsional (uji lapang) dilakukan pada lahan rumput di lahan percobaan Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya Pertanian (lab. TMBP), Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. B. ALAT DAN BAHAN 1. Pembuatan instrumen Peralatan dan bahan-bahan yang akan digunakan dalam pembuatan instrumen ini adalah: a. Instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2. Silinder penggulung kawat dengan diameter luar 32 cm Roda sepeda dengan ukuran 20 Load cell (Kyowa LT-5TSA71C (1µε = 2 kgf)) Handy strain meter Kawat sling Bantalan (Bearing) Baut dan mur Besi siku Besi kotak pejal Peralatan bengkel b. Instrumen pengukur kecepatan maju traktor Sensor Photo interuptor DAC 0808 IC 7493, 7475, 324, 556 AVO meter digital 13

27 Komponen elektronik (potensio, capasitor, resistor, dan lain-lain) Kabel Solder Oscilloscope Power supply 2. Kalibrasi Instrumen Motor listrik variabel Beban mati 3. Uji fungsional Traktor roda 2 Lahan pengujian Patok Stopwatch Meteran C. TAHAPAN PENELITIAN Tahapan penelitian yang dilakukan mengikuti proses perancangan suatu produk yang ditunjukkan pada gambar 9, tahapan penelitian yang dilakukan meliputi : 1. Analisis masalah Untuk menentukan tenaga tarik traktor dibutuhkan nilai gaya tarik (pull) dan kecepatan maju traktor tersebut. Dalam uji performansi traktor untuk menentukan tenaga tarik dibutuhkan sedikitnya 4 orang pekerja untuk mengukur gaya tarik dan kecepatan maju traktor uji. Biaya bahan bakar traktor (traktor uji dan traktor beban) dan uang makan pekerja dalam sekali pengujian kurang lebih membutuhkan Rp Untuk mengukur gaya tarik (pull) umumnya menggunakan beban berupa traktor atau sering disebut dengan traktor beban. Penggunaan traktor beban terkadang menemui hambatan terutama jika lahan pengujian yang tersedia tidak terlalu luas dan susah dijangkau oleh traktor beban (umumnya menggunakan traktor roda 4) sehingga mengakibatkan kerugian berupa waktu dan peningkatan biaya pengujian. 14

28 Kecepatan maju traktor umumnya diukur dengan menggunakan metode sederhana yaitu dengan mengukur waktu tempuh traktor uji untuk menempuh jarak tertentu (10 m). Dengan menggunakan metode ini, dibutuhkan beberapa orang untuk mencatat waktu dan mengukur jarak tempuh traktor tersebut sehingga membutuhkan tenaga kerja yang banyak. Perancangan instrumen pengukur gaya tarik dan kecepatan maju traktor dimaksudkan untuk mengurangi masalah-masalah seperti yang telah disebutkan diatas seperti biaya bahan bakar, biaya tenaga kerja dan efisiensi waktu pengujian. Mulai Analisis masalah Perancangan Konstruksi instrumen Pengujian Dokumentasi Selesai Metode pengukuran tenaga tarik traktor yang tidak effisien : 1. Jumlah tenaga kerja banyak 2. Membutuhkan biaya lebih besar 3. Lahan percobaan yang dibutuhkan besar/luas Instrumen sederhana untuk menentukan tenaga tarik traktor, terdiri dari : 1. Instrumen pengukur gaya tarik traktor 2. Instrumen pengukur kecepatan maju traktor Instrumen pengukur gaya tarik traktor -rangka -sistem pembebanan -sensor (Loadcell) -drum penggulung kawat Instrumen pengukur kecepatan maju traktor -sensor photo interuptor -AVO meter -rangkaian tambahan -piringan bercelah Slip Roda traksi Gaya tarik (pull) traktor uji Kecepatan maju traktor uji Photo Gambar Teknik Data-data pengujian Laporan penelitian (skripsi) Gambar 9. Tahapan penelitian 15

29 2. Perancangan konsep Instrumen ini dibuat untuk mengukur gaya tarik (pull) traktor dan kecepatan maju traktor. Dengan mengetahui nilai gaya tarik (pull) dan kecepatan majunya maka nilai tenaga tarik (drawbar power) dapat dicari dengan menggunakan persamaan 3. Gaya tarik (pull) diukur dengan menggunakan Loadcell yang dipasang pada rangka. Loadcell yang digunakan memiliki sensor strain gauge untuk mendeteksi gaya tarik (pull), keluaran berupa regangan dari strain gauge diperagakan oleh Handy strain meter dalam satuan mikro strain (mε). Instrumen pengukur kecepatan maju, dirancang untuk mengukur kecepatan putar drum penggulung kawat sling. Drum tersebut berputar karena adanya tarikan dari traktor yang diuji, kecepatan maju traktor uji didapatkan dengan mengubah kecepatan putar drum penggulung kawat menjadi kecepatan linier. Instrumen pengukur kecepatan maju menggunakan sebuah sensor cahaya photo interuptor dan rangkaian tambahan untuk mengolah sinyal keluaran dari sensor dan menampilkan keluaran dalam bentuk digital maupun analog. Keluaran dari sensor akan diperagakan dengan menggunakan AVO meter digital, keluaran berupa tegangan listrik dalam satuan volt (V). 3. Konstruksi instrumen Instrumen pengukuran yang akan dirancang yaitu, instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda 2, proses perancangan dapat dilihat pada gambar 10. a. Instrumen pengukur gaya tarik (pull) Pembuatan dan perakitan instrumen pengukur gaya tarik (pull) dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian. Teknik penyambungan digunakan teknik pengelasan dengan menggunakan las listrik serta menggunakan baut dan mur untuk menyatukan bagianbagian utama dari instrumen pengukur gaya tarik (pull). Bagian utama instrumen pengukur gaya tarik (pull) dapat dilihat pada tabel 3. 16

30 Gambar 10. Proses konstruksi instrumen Mulai Pengumpulan alat dan bahan Instrumen pengukur gaya tarik (pull) Rangka Instrumen pengukur kecepatan maju Sensor photo interuptor Loadcell dan handy strain Piringan bercelah perangkaian Rangkaian tambahan selesai Tabel 3. Bagian - bagian dari instrumen pengukur gaya tarik (pull) No. Nama bagian Dasar rancangan 1 Rangka utama Sebagai dudukan dari komponenkomponen lainnya seperti loadcell dan mekanisme batang hubung sejajar 2 Loadcell Sensor yang digunakan untuk mengukur gaya tarik (pull) traktor. Loadcell yang digunakan adalah tipe Kyowa LT-5TSA71C (1µε = 2 kgf) dengan beban minimum 2 kg dan beban maksimum 5000 kg (5 ton) 3 Handy strain meter Alat peraga untuk menampilkan keluaran dari loadcell dengan satuan (mε) 17

31 Tabel 3. Bagian - bagian dari instrumen pengukur gaya tarik (pull) (lanjutan) 4 Mekanisme batang hubung sejajar Berfungsi sebagai penghantar gaya tarik dari tali sling sampai ke loadcell 5 Sistem pembeban Digunakan untuk memberi beban dengan sistem pengereman. Terdiri dari roda sepeda, rem dan sambungan (menghubungkan roda sepeda dengan poros drum penggulung kawat) 6 Drum penggulung kawat Untuk menggulung kawat sling sling (15 m) terdiri dari drum, poros drum dan kawat sling. Drum penggulung kawat, poros dan bantalan (bearing) menggunakan hasil rancangan Rangkuti (2002) b. Instrumen pengukur kecepatan maju Instrumen pengukur kecepatan maju yang dibuat menggunakan sensor photo interruptor (gambar 11) serta piringan bercelah dari PCB sebagai perlakuan bagi sensor dan rangkaian tambahan yang berfungsi mengolah keluaran dari sensor menjadi sinyal yang diinginkan. Rangkaian tambahan menggunakan komponen utama yaitu berbagai jenis IC yang diperlukan dan komponen lain seperti resistor, capasitor dan lain-lain. Keluaran dari Instrumen pengukur kecepatan maju diperagakan dengan menggunakan AVO meter digital tipe DT-830B. Sebagian besar pembuatan dan pengecekan instrumen pengukur kecepatan maju dilakukan di laboratorium Instrumentasi dan Kontrol (Bagian Ergotronika). Pada kegiatan kalibrasi dan uji fungsional dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian (lab.tmbp). 18

32 Transmitter Receiver Gambar 11. Kombinasi emmiter - penyensor, (a) Photo interuptor; (b) reflektor (Woollard, Barry G) 4. Pengujian Pengujian terhadap rancangan dilakukan setelah instrumen pengukur telah selesai dibuat, terdiri dari kalibrasi dan uji fungsional. Uji fungsional dilakukan untuk melihat kinerja dari kedua instrumen, yaitu instrumen pengukur kecepatan maju dan instrumen pengukur beban tarik. Skema pengujian ditampilkan pada gambar 12. Traktor uji V Gaya tarik (pull) penahan Drum penggulung kawat Titik gandeng (hitch point) Gambar 12. Skema pengujian 19

33 (a) (b) Gambar 13. Gaya-gaya yang berkerja pada (a) instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan (b) traktor uji Pada pengujian kedua instrumen tersebut, diasumsikan gesekan yang terjadi antara tali sling dengan drum penggulung kawat sling dan tegangan yang terjadi pada rangka serta penahan instrumen pengukur gaya tarik supaya tidak tertarik oleh traktor uji tidak mempengaruhi gaya tarik (pull) dan kecepatan maju dari traktor yang diuji. Sambungan pada rangka yang dilakukan dengan cara pengelasan diasumsikan tidak mengalami regangan dan keausan pada material (baja) yang mengalami pemuluran. Gaya-gaya yang bekerja baik pada instrumen pengukur gaya tarik dan 20

34 traktor uji dapat dilihat pada gambar 13, sedangkan pada gambar 14 ditampilkan diagram metode pengujian instrumen pengukur kecepatan maju dan gaya tarik (pull) traktor roda 2. mulai kalibrasi Instrumen pengukur gaya tarik (pull) kalibrasi Instrumen pengukur kecepatan maju Uji lapang Slip roda Kecepatan maju traktor uji Gaya tarik (pull) traktor uji Pengolahan data Kesimpulan dari uji fungsional Modifikasi Selesai Gambar 14. Diagram metode pengujian instrumen pengukur kecepatan maju dan gaya tarik (pull) traktor roda 2 a. Kalibrasi instrumen pengukur gaya tarik (pull) Sebelum dilakukan pengujian di lapangan, instrumen pengukur gaya tarik (pull). Kalibrasi ini dilakukan untuk mendapatkan hubungan antara gaya tarik (pull) dengan regangan yang terukur oleh loadcell. Metode kalibrasi untuk instrumen pengukur gaya tarik (pull) adalah dengan membalikkan instrumen seperti terlihat pada gambar 15. Pada saat kalibrasi dilakukan drum penggulung kawat ditahan oleh penahan 21

35 (besi pipa) sehingga poros silinder penggulung kawat tidak berputar (diam), kemudian beban mati diberikan pada ujung kawat sling. Tali penahan instrumen Beban dengan berbagai tingkat pembebanan Gambar 15. Skema kalibrasi instrumen pengukur gaya tarik (pull) Pada saat kalibrasi, kawat diberikan beban mati dari tingkat beban terkecil sampai dengan tingkat beban terbesar. Setelah itu kalibrasi diulangi dengan cara yang sama tetapi dimulai dari tingkat beban terbesar ke tingkat beban terkecil. Beban yang digunakan dalam kalibrasi terdiri dari 5 tingkat beban, yaitu 20 kg, 40.2 kg, 49.7 kg, kg, dan kg. Dengan adanya beban yang diberikan maka loadcell akan tertarik dan menyebabkan sensor (strain gauge) yang terdapat didalamnya akan meregang. Regangan yang terjadi pada sensor dapat dibaca dengan menggunakan handy strain meter. Data yang didapat dari kalibrasi, kemudian diproses untuk mendapatkan hubungan antara regangan yang pada loadcell dengan tingkat beban pada proses kalibrasi untuk mendapatkan nilai gaya tarik (pull) pada ujperformansi traktor roda 2. b. Kalibrasi Instrumen Pengukur Kecepatan Maju Traktor Kalibrasi dilakukan dengan mengunakan putaran dari poros motor listrik yang berbeda-beda, yaitu 25 rpm sampai dengan 100 rpm 22

36 dan sebaliknya. Putaran (rpm) dari motor listrik tersebut dapat diketahui dengan mengukur jumlah putaran poros motor listrik dan waktunya untuk melakukan jumlah putaran tersebut atau dengan menggunakan thachometer untuk mengukur kecepatan putar motor listrik tersebut. Keluaran dari sensor kecepatan putar berupa tegangan (V) akan terbaca pada AVO meter. Dari kalibrasi ini akan diperoleh hubungan antara kecepatan putar dengan tegangan keluaran dari sensor. Skema kalibrasi instrumen pengukur kecepatan maju dapat dilihat pada gambar 16. Motor listrik variabel Piringan bercelah Sensor photo interuptor AVO meter digital Rangkaian tambahan Catu daya Gambar 16. Skema kalibrasi instrumen pengukur kecepatan maju c. Uji fungsional Pengujian dilakukan pada lahan rumput di Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya Pertanian (lab. TMBP). Metode pengujian yang dilakukan adalah metode uji fungsional. Pengujian ini bertujuan untuk melihat apakah semua mekanisme yang bekerja pada kedua instrumen dapat berjalan sesuai dengan rancangan, jika terdapat kekurangankekurangan pada kedua instrumen tersebut maka akan dimasukan sebagai saran kedalam skripsi penelitian. 1) Uji fungsional instrumen pengukur gaya tarik (pull) Pada uji fungsional instrumen pengukur gaya tarik (pull), yang perlu untuk diperhatikan adalah mekanisme penyaluran daya 23

37 dari kawat sling menuju loadcell apakah telah berjalan sesuai dengan rancangan yang diinginkan. Kemudian, perlu diperhatikan apakah sistem pengereman sudah berfungsi dengan baik, sehingga dapat memberikan beban tarik yang cukup untuk digunakan dalam mengukur gaya tarik traktor. Dan, perlu juga diperhatikan kondisi rangka secara keseluruhan terutama pada sambungan yang menggunakan baut dan mur apakah dapat menahan gaya tarik (pull) dari traktor. Pada uji fungsional instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor, dilakukan pengukuran gaya tarik traktor pada tingkat kecepatan putar mesin yang sama dengan beban tarik yang berbeda-beda. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk melihat kinerja dari instrumen tersebut, yaitu mengukur gaya tarik (pull) dari traktor roda 2. 2) Uji fungsional instrumen pengukur kecepatan maju Uji fungsional instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda 2 dilakukan untuk melihat kinerja dari sensor dan piringan bercelah dalam menghasilkan pulsa sebagai input untuk rangkaian tambahan. Uji fungsional yang dilakukan juga meliputi pengukuran kecepatan maju traktor roda dua pada beban tarik yang berbedabeda. Tujuan dari pengujian ini secara keseluruhan adalah melihat kinerja dari instrumen pengukur kecepatan maju untuk mengukur kecepatan maju traktor roda 2. Pengujian ini dilakukan bersama-sama dengan pengujian instrumen pengukur gaya tarik (pull) dengan tujuan mendapatkan nilai gaya tarik (pull) dan kecepatan maju trator roda 2 pada berbagai tingkat beban tarik untuk mendapatkan tenaga tarik dari traktor tersebut. 3) Prosedur pengujian Pada pengambilan data (pengukuran) di lapangan dengan menggunakan kedua instrumen tersebut akan mengikuti langkahlangkah sebagai berikut : 24

38 1. Persiapkan kedua instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju. 2. Buat jarak lintasan sepanjang 10 m. Tempatkan patok setiap interval 2 m dari titik awal sampai titik akhir lintasan tersebut. 3. Hidupkan traktor penarik. Kemudian tentukan kecepatan putar mesin traktor pada 2500 rpm dengan menarik tuas gas. 4. Sambungkan tali sling dari instrumen pengukur gaya tarik (pull) dengan traktor uji dan atur beban tarik pada instrumen dengan memutar tuas pengereman. 5. Traktor penarik digerakkan maju dengan menggunakan perseneling L-1, ukur dan catat waktu yang diperlukan untuk menempuh jarak 10 m dengan menggunakan stopwatch. 6. Ukur dan catat jarak tempuh 5 putaran roda untuk mendapatkan slip roda traksi. 7. Selama proses penarikan, catat 7 data pengukuran yang ditunjukkan oleh handy strain meter dan AVO meter pada jarak yang telah ditentukan. 8. Pengukuran dilakukan pada beberapa tingkat beban tarik. 9. Dari data-data yang didapat tentukan kecepatan maju rata-rata, gaya tarik (pull) rata-rata, slip roda traksi dan tenaga tarik (drawbar power). 10. Buat kurva hubungan antara kecepatan maju traktor-gaya tarik (pull), kecepatan maju traktor slip roda dan gaya tarik (pull)- tenaga tarik (drawbar power). Setelah dilakukan pengkalibrasian alat dan uji fungsional, maka dilanjutkan pada tahap perancangan berikutnya yaitu pengevaluasian produk yaitu instrumen pengukur gaya tarik dan kecepatan maju traktor roda 2 berdasarkan hasil kalibrasi dan uji fungsional yang dilakukan di laboratorium lapangan Teknik Mesin dan Budidaya Pertanian (lab. TMBP). Hasil evaluasi dari kedua instrumen tersebut dimasukan kedalam skripsi penelitian. 25

39 e) Dokumentasi Selama penelitian dilakukan, banyak dokumen-dokumen penelitian yang dihasilkan seperti gambar sketsa maupun gambar teknik yang dihasilkan selama perancangan konsep. Gambar-gambar yang dihasilkan selama perancangan konsep akan diubah menjadi gambar-gambar detail dan mencakup keseluruhan instrumen yang telah dirancang. Gambargambar ini akan berguna sebagai informasi maupun panduan, jika instrumen atau komponennya akan diperbaiki (modifikasi) maupun dibuat ulang. Selain gambar-gambar teknik juga dihasilkan foto-foto selama penelitian. Foto-foto yang dihasilkan diambil selama proses pembuatan sampai dilakukan uji fungsional terhadap kedua instrumen tersebut. Selain sebagai dokumentasi foto-foto ini juga sebagai bukti bahwa instrumen ini telah dibuat, dikalibrasi dan telah dilakukan pengujian terhadap kedua instrumen tersebut. Terdapat juga dokumen berupa perhitungan teknik yang dihasilkan selama proses perancangan. Perhitungan teknik yang dilakukan hanya mencakup bagian-bagian atau komponen dari instrumen yang penting saja. Dokumen-dokumen penelitian berupa gambar teknik, perhitungan teknis, dan foto penelitian dihimpun menjadi satu dalam skripsi penelitian. 26

40 IV. ANALISIS RANCANGAN DAN KONSTRUKSI ALAT A. INSTRUMEN PENGUKUR GAYA TARIK (PULL) Bagian-bagian utama instrumen pengukur gaya tarik (pull) adalah : a. Rangka utama Rangka utama dibuat dengan menggunakan besi siku dan besi kotak berlubang (gambar 17) dengan ukuran 4 cm x 4 cm dan tebal 0.3 cm serta besi plat dengan ukuran 3 cm x 0.4 cm. (a) Besi siku (angle) (b) Besi kotak pejal (hollow square) Gambar 17. Material untuk membuat rangka (a) besi siku (angle), (b) besi kotak pejal (hollow square) b. Mekanisme batang hubung sejajar Mekanisme batang hubung sejajar berfungsi sebagai dudukan drum penggulung kawat dan loadcell, serta meneruskan gaya dari traktor ke load cell. Batang hubung terbuat dari besi siku dan besi kotak berlubang dengan ukuran 4 cm x 4 cm dan tebal 0.3 cm serta besi plat dengan ukuran 3 cm x 0.4 cm. Gaya tarik (pull) dapat dicari dengan menggunakan rumus : fs ls = pull ld...(6) di mana : fs = strain yang terbaca oleh sensor (mε) Ls = jarak sensor-titik vipot Pull = tarikan traktor Ld = panjang pivot- drum penggulung kawat sling 27

41 c. Sistem pembebanan Untuk memberi beban digunakan roda sepeda dan sistem pengeremannya. Sistem pembebanan ini berfungsi sebagai beban tarik bagi traktor yang diuji. Pada roda sepeda diberi tambahan berupa sambungan yang terbuat dari besi bubutan untuk menyambungkan roda sepeda dengan poros drum penggulung kawat. Gambar teknik sistem pembebanan dapat dilihat pada lampiran 1. d. Drum penggulung kawat sling Karena kawat sling yang digunakan sepanjang 15 m dengan diameter kawat 6 mm maka drum penggulung kawat dirancang dengan menggunakan pipa besi dengan diameter 32 cm, lebar 18 cm dengan tebal 5 mm dapat dilihat pada gambar 18. Sedangkan rangka penggulung kawat dibuat dari besi plat berdiameter 31 cm dan tebal 5 mm. Gambar teknik drum penggulung kawat sling dapat dilihat pada lampiran 2. Gambar 18. Drum penggulung kawat sling e. Poros drum penggulung kawat Poros yang digunakan adalah poros yang telah dibuat oleh Rizal Rangkuti (2002), poros drum penggulung kawat yang digunakan berdiameter 25 mm. Menurut Sularso dan K. Suga (1997) dalam Rangkuti (2002), untuk menghitung besarnya diameter poros yang digunakan adalah dengan menentukan daya rencana Pd (kw) dengan rumus : Pd = fc P (kw)... (7) di mana : Pd = Daya rencana ((kw) 28