RANCANG BANGUN UNIT PENGANGKAT SERASAH TEBU PADA MESIN PENCACAH SERASAH TEBU SKRIPSI MUQOROB TAJALLI F

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN UNIT PENGANGKAT SERASAH TEBU PADA MESIN PENCACAH SERASAH TEBU SKRIPSI MUQOROB TAJALLI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

2 DESIGN OF GATHERING-CONVEYING UNIT OF MOBILE SUGAR CANE TRASH CHOPPING MACHINE Muqorob Tajalli and Wawan Hermawan Department of Mechanical and Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University IPB Darmaga Campus, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia ABSTRACT A machine for gathering and chopping the piles of sugarcane trash on the field after harvesting is being designed. As a part of the machine, a gathering-conveying unit was designed. Important data including condition and characteristics of trash were collected and used for designing the unit. The average bulk density of trash on the field was 7.7 kg/m 3, the average pressure to compress the trash from 40 cm to 30 cm thickness was N/m 2, and the pressure to compress the trash from 27 cm to 8 cm thickness was N/m 2. The unit was designed to be operated at 0.3 m/s forward speed, and having 60 cm working width. The unit was consisted of: a gathering reel, a pair of conveyors, cover-frame and power transmission components. Size and operational speed of moving components were determined by analyzing mass flow rate of the trash, and operating power of the components. The gathering reel was 100 cm in diameter and having 4 series of gathering fingers for drawing and feeding the trash into the conveyors. A pair of chain-conveyors equipped with L-shaped steel bars was set face to face on lower side and upper side for conveying and feeding the leaves to the chopping unit. The stationary test showed that the gathering reel and the conveyors could work properly. The average rotational speed of the conveyor shaft and the gathering reel were rpm and 9.97 rpm, respectively. The working capacity of the unit was kg/hour. Keywords: sugarcane trash, gathering reel, conveyors, design, stationary test

3 Muqorob Tajalli. F Rancang Bangun Unit Pengangkat Serasah Tebu pada Mesin Pencacah Serasah tebu. Di bawah bimbingan Wawan Hermawan RINGKASAN Dalam memudahkan penyiapan lahan plant cane atau pekerjaan pemeliharaan ratoon cane maka dilakukan pembakaran serasah hasil sisa tebangan di lahan. Praktek pembakaran ini dalam jangka panjang akan sangat merugikan paling tidak dari dua aspek, yaitu degradasi lahan dan pemborosan energi. Jika serasah tersebut dapat dicacah dan dibenamkan ke dalam tanah maka dapat diharapkan menjadi pupuk organik bagi tanah. Dalam praktek jangka panjang, jika dilakukan pembenaman serasah ke dalam tanah dan tidak dilakukan pembakaran maka kualitas tanah di perkebunan tebu tentu akan makin meningkat, sehingga diharapkan produktivitas lahan kebun tebu akan meningkat pula. Mengingat luasnya areal kebun tebu, kegiatan pencacahan dan pembenaman serasah ke dalam tanah hanya mungkin dilakukan dengan mekanisasi. Kegiatan mekanisasi ini hanya bisa dilakukan apabila ada mesin pengumpul, pencacah dan pengangkat serasah. Spesifikasi mesin juga harus memenuhi kebutuhan dan kondisi budidaya tebu di Indonesia. Mengingat belum tersedianya alat maupun mesin tersebut, maka sangat mendesak untuk mempelajari aspek pencacahan dan pembenaman serasah tebu, merancang dan membuat mesinnya. Melalui kegiatan ini diharapkan akan meniadakan salah satu hambatan dalam budidaya tebu sehingga dapat memproduksi gula yang mencukupi dan berkualitas di Indonesia. Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun unit pengangkat serasah tebu pada mesin pencacah serasah tebu. Berdasarkan hasil pengukuran serasah tebu di perkebunan PT. Rajawali II Unit PG. Subang diperoleh ketebalan maksimum tumpukan serasah tebu terhadap permukaan tanah adalah 40 cm, bulk density serasah tebu adalah 7.7 kg/m 3. Mengacu pada permasalahan yang ada di perkebunan beberapa pendekatan yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah tumpukan serasah yang terhampar di lahan salah satunya adalah penerapan implement pencacah serasah tebu di lapangan yang digandengkan dengan traktor 4 roda dengan memanfaatkan putaran PTO traktor dengan kecepatan putar 1000 rpm atau 540 rpm. kriteria atau dasar rancangan mesin pencacah serasah tebu mengacu pada sumber tenaga penggerak (penarik) yang tersedia dan kondisi lahan di perkebunan. Untuk kecepatan maju mesin sekaligus menjadi kecepatan pengumpanan serasah adalah 0.3 m/s mengikuti kecepatan maju traktor karena mesin ini akan ditarik oleh traktor. Untuk lebar pemotongan (pengangkatan) adalah 0.6 m karena dibatasi oleh lebar juring 1.2 m dan panjang daun serasah adalah cm. Rata-rata tekanan yang diberikan beban terhadap elastisitas serasah tebu dari 0.4 m menjadi 0.3 m adalah N/m 2. Rata-rata tekanan yang diberikan beban terhadap elastisitas serasah tebu dari 0.27 m menjadi 0.08 m adalah N/m 2. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural. Serasah ini direncanakan untuk dicacah.pada rancangan fungsional unit pengangkat berfungsi sebagai mengangkat serasah tebu dari lahan ke unit pencacah. Untuk mendukung fungsi tersebut unit pencacah terdiri dari fungsi menarik serasah dari lahan ke komponen penyalur, fungsi menyalurkan serasah dari komponen penarik ke unit pencacah, fungsi mendukung unit pengangkat dan menghasilkan tenaga putar dan fungsi menyesuaikan jumlah putaran sesuai kebutuhan. Rancang bangun untuk desain struktural adalah adanya komponen silinder penarik serasah dari lahan kemudian dimasukkan ke dalam mesin dan selanjutnya terdapat komponen penyalur serasah dari komponen silinder penarik ke unit pencacah. Unit pengangakat mesin pencacah serasah tebu ini digerakan oleh PTO traktor yang sebelumnya juga digunakan untuk menggerakan unit pencacah mesin pencacah serasah tebu. Oleh sebab itu, kedua komponen ini harus terintegrasi sehingga dapat menyalurkan aliran serasah ke unit pencacah sehingga serasah dapat tercacah sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Komponen cover dan rangka merupakan komponen yang terbentuk dari besi plat, besi U, pipa silinder, besi silinder dan dilengkapi pillow block. Komponen cover direncanakan mempunyai lebar pemasukan 640 mm karena lebar pengangkatan serasah yang direncanakan adalah 600 mm dan mempunyai tinggi pemasukkan awal (di depan) adalah 625 mm karena tinggi pengangkatan serasah yang direncanakan adalah 400 mm. Sedangkan tinggi pengeluaran (di belakang) adalah 382 mm karena tinggi pengeluran serasah yang direncanakan adalah 80 mm. Oleh sebab itu terdapat perbedaan

4 luas pemasukkan dan pengeluaran serasah. Komponen silinder penarik merupakan komponen yang terletak dibagian depan dari cover dengan diameter 1000 mm. Komponen ini terbuat dari besi plat, besi silinder, pipa besi dan bearing. Komponen ini terbagi menjadi poros penarik, badan penarik, sudu penarik dan sistem empat batang hubung. Komponen penyalur merupakan komponen yang terletak setelah komponen penarik jika dilihat dari depan. Komponen penyalur ini terdiri dari konveyor bawah dan konveyor atas. Serasah akan melewati ruang diantara konveyor atas dan konveyor bawah. Konveyor yang digunakan pada komponen ini adalah konveyor rantai. Jarak antara konveyor atas dan konveyor bawah di depan adalah 27 mm sedangkan di belakang berjarak 8 mm. Komponen ban depan merupakan komponen pelengkap yang terletak di bagian depan kanan dan kiri komponen cover. Ban yang digunakan kali ini adalah ban karet dengan diameter 250 mm dan memiliki tebal 63 mm. Komponen transmisi dibuat untuk memenuhi kebutuhan daya yang sesuai untuk komponen penarik dan komponen penyalur, memperoleh arah putaran yang sesuai untuk komponen penarik dan komponen penyalur dan memperoleh kecepatan putar yang sesuai dengan kebutuhan masing-masing komponen. Bagian penyusun komponen transmisi adalah sproket dengan rantai, puli dengan sabuk dan sproket dengan rantai konveyor. Bagian transmisi pembalik arah terdapat pada unit pencacah yang berupa sproket dengan rantai. Bulk density serasah di tiap-tiap komponen adalah serasah di lahan (lahan) adalah 7.7 kg/m 3, serasah di bawah komponen penarik ( m) adalah 6.41 kg/m 3, serasah di depan komponen penyalur ( m) adalah 7.12 kg/m 3 dan serasah di antara konveyor atas dan konveyor bawah ( m) adalah kg/m 3. Besarnya daya yang diperlukan oleh komponen silinder penarik untuk menarik serasah adalah kw dengan kecepatan putar 9 rpm. Sedangkan untuk komponen penyalur besarnya daya yang diperlukan untuk menyalurkan serasah adalah kw dengan kecepatan putar 59 rpm. Dari hasil pengujian didapat rata-rata kecepatan putar dengan tanpa beban pada poros konveyor atas belakang, poros konveyor bawah belakang, poros konveyor atas depan, poros konveyor bawah depan dan poros penarik adalah rpm, rpm, rpm, rpm dan 8.80 rpm. Sedangkan rata-rata kecepatan putar dengan beban pada poros konveyor atas belakang, poros konveyor bawah belakang, poros konveyor atas depan, poros konveyor bawah depan dan poros penarik adalah rpm, rpm, rpm, rpm dan 9.97 rpm. Kapasitas pengangkatan serasah tebu pada unit pengangkat adalah 398 kg/jam. Terjadi slip antara puli pada poros penarik dengan puli pada poros konveyor atas sebesar % dengan tanpa beban dan sebesar % dengan beban serasah tebu. Slip yang terjadi antara puli konveyor dengan puli penarik dapat menggangu dari kinerja komponen penarik. Permasalahan yang timbul saat pengujian adalah komponen penarik yang berputar sangat lambat. Hal ini disebabkan oleh terjadi slip di sabuk dan puli yang merupakan transmisi dari poros konveyor atas dengan poros komponen penarik. Selain itu juga sudu komponen penarik akan membentur sangat keras pada penahan sudu sehingga bisa menimbulkan kebengkokkan pada penahan sudu. Di komponen penyalur sendiri terjadi kerenggangan pada rantai konveyor sehingga dapat menghambat perputaran dari konveyor itu sendiri bila serasah yang masuk banyak. Poros konveyor atas belakang juga terganggu dengan naik turunnya poros penjepit belakang. Hal ini disebabkan oleh terhubungnya kedua poros tersebut dengan sproket dan rantai. Setelah melewati tahapan perancangan maka prototipe unit pengangkat pada mesin pencacah serasah tebu telah berhasil dibuat dan dapat berfungsi dengan baik.

5 RANCANG BANGUN UNIT PENGANGKAT SERASAH TEBU PADA MESIN PENCACAH SERASAH TEBU SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh MUQOROB TAJALLI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011

6 Judul Skripsi Nama NIM : Rancang Bangun Unit Pengangkat Serasah Tebu pada Mesin Pencacah Serasah Tebu Muqorob Tajalli : F Menyetujui, Pembimbing Akademik, (Dr.Ir.Wawan Hermawan, MS.) NIP Mengetahui, Ketua Departemen, (Dr.Ir.Desrial, M.Eng) NIP Tanggal lulus :

7 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Rancang Bangun Unit Pengangkat Serasah Tebu pada Mesin Pencacah Serasah Tebu adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. 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 skripsi ini. Bogor, Juli 2011 Yang membuat pernyataan Muqorob Tajalli F

8 Hak cipta milik Muqorob Tajalli, tahun 2011 Hak cipta dilindungi Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya.

9 BIODATA PENULIS Muqorob Tajalli. Lahir di Sorong, 6 Maret 1988 dari ayah Supriyadi dan ibu Sri Sulastri, sebagai putra ketiga dari tiga bersaudara. Penulis menamatkan SMA pada tahun 2006 dari SMA Negeri 1 Sukoharjo dan pada tahun yang sama diterima di IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih Program Studi Teknik Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai asisten praktikum antara lain, Gambar Teknik pada tahun , dan Teknik Mesin Budidaya Pertanian pada tahun Penulis melaksanakan Praktik Lapangan pada tahun 2009 di Perkebunan Tebu Rajawali Nusantara Indonesia Unit II, PG Subang, Jawa Barat. Untuk menyelesaikan program sarjana, penulis melakukan penelitian dengan judul Rancang Bangun Unit Pengangkat Serasah Tebu Pada Mesin Pencacah Serasah Tebu.

10 KATA PENGANTAR Puji dan syukur dipanjatkan ke hadapan Allah SWT atas karunianya sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul Rancang Bangun Unit Pengangkat Serasah Tebu Pada Mesin Pencacah Serasah Tebu dilaksanakan di di Bengkel Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor sejak Desember 2009 sampai Juni Dengan telah selesainya penelitian hingga tersusunnya skripsi ini, penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih kepada: 1. Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan usulan penelitian ini. 2. Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M.Agr. dan Ir. Agus Sutejo, M.Si. selaku dosen penguji skripsi atas saran dan masukannya dalam penyusunan laporan penelitian ini. 3. Ayahanda dan Ibunda serta kakak tercinta yang selalu memberikan dorongan motivasi dan do a selama ini. 4. Pak Joko, pak Wahyu dan Habib rekan satu proyek penelitian penulis. 5. Pak Untung dan pak Wana yang membantu pelaksanan pembuatan mesin. 6. Zani, rosyid dan teman-teman di pondok kode yang telah memberikan semangat kepada penulis. 7. Seluruh teman di Departemen Teknik Pertanian angkatan 43 yang telah banyak membantu selama ini. Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Bogor, Juli 2011 Muqorob Tajalli iii

11 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... iii DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR LAMPIRAN... viii I. PENDAHULUAN... 1 A. LATAR BELAKANG... 1 B. TUJUAN... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA... 3 A. SIFAT FISIK SERASAH TEBU... 3 B. SISTEM PEMANENAN... 5 C. ALAT PENCACAH KOMPOS... 8 D. TUB GRINDERS... 9 E. FORAGE CHOPPER... 9 F. POWER TAKE OFF (PTO) TRAKTOR G. KONVEYOR H. TRANSMISI SABUK-V I. UKURAN POROS KONVEYOR DAN PENARIK J. SILINDER PENARIK K. PERANCANGAN III.METODE PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT B. ALAT DAN BAHAN C. TAHAPAN PENELITIAN IV.PENDEKATAN DESAIN A. KRITERIA DESAIN B. DESAIN FUNGSIONAL C. DESAIN STRUKTURAL D. METODE PENGUKURAN V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. KONDISI SERASAH DI LAHAN B. PROTOTIPE UNIT PENGANGKAT C. HASIL PENGUJIAN VI. KESIMPULAN DAN SARAN A.. KESIMPULAN B.. SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN iv

12 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros Tabel 2. Uraian fungsi dari unit pengangkat Tabel 3. Kecepatan putar poros Tabel 4. Bulk density serasah tebu di perkebunan tebu PT. Rajawali II Unit PG Subang Tabel 5. Data pucuk tebu pada serasah tebu PG Subang Tabel 6. Data daun tebu pada serasah tebu PG Subang Tabel 7. Elastisitas serasah tebu dari 0.4 m menjadi 0.3 m Tabel 8. Elastisitas serasah tebu dari 0.27 m menjadi 0.08 m Tabel 9. Hasil pengukuran kecepatan putar tiap poros tanpa beban Tabel 10. Hasil pengukuran kecepatan putar tiap poros dengan beban Tabel 11. Data pengujian mesin dengan beban v

13 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Serasah tebu sisa hasil tebangan setelah dipanen Gambar 2. Struktur batang tebu... 3 Gambar 3. Tunas batang tebu... Gambar 4. Struktur daun... Gambar 5. Daun tebu yang sudah siap dipanen... 4 Gambar 6. Struktur pucuk tebu... Gambar 7. Truk dan trailer pengangkut tebu Gambar 8. Sistem penebangan Gambar 9. Sistem penebangan Gambar 10. Tanaman tebu yang telah ditebang... Gambar 11. Serasah yang dihasilkan combine... 7 Gambar 12. Pembakaran tebu sebelum panen untuk menghilangkan serasah Gambar 13. Alat pencacah kompos... Gambar 14. Tub Grinders... 9 Gambar 15. Mekanime pemanenan pakan ternak Gambar 16. Power Take Off (PTO) traktor Gambar 17. Jenis-jenis konveyor rantai Gambar 18. Konstruksi sabuk-v Gambar 19. Ukuran penampang sabuk-v Gambar 20. Silinder pengambil pada grain combine Gambar 21. Serasah tebu berupa daun dan pucuk tebu Gambar 22. Tahapan penelitian rancang bangun mesin pencacah serasah tebu Gambar 23. Kondisi serasah tebu di lahan Gambar 24. Skema konsep mesin pengangkat dan pencacah serasah tebu Gambar 25. Skema fungsi unit pengangkat Gambar 26. Skema unit pengangkat serasah tebu pada mesin serasah tebu Gambar 27. Komponen cover dan rangka Gambar 28. Komponen silinder penarik Gambar 29. Sistem empat batang hubung Gambar 30. Komponen penyalur Gambar 31. Konveyor rantai pada komponen penyalur Gambar 32. Komponen ban depan Gambar 33. Skema Skema komponen transmisi Gambar 34. Skema pemenuhan kebutuhan arah putar pada komponen transmisii Gambar 35. Aliran massaa serasah pada mesin Gambar 36. gaya pada komponen silinder penarik Gambar 37. Skema gaya pada komponen penyalur Gambar 38. Profil guludan di PG Subang Gambar 39. Proses pengukuran profil guludan dengan Profilmeter Gambar 40. Gambar orthogonal unit pengangkat Gambar 41. Unit pengangkat Gambar 42. Bagian konveyor rantai vi

14 Gambar 43. Komponen silinder penarik Gambar 44. Komponen ban Gambar 45. Komponen transmisi Gambar 46. Pengukuran kecepatan putar Gambar 47. Pengujian mesin dengan beban Gambar 48. Serasah menumpuk di depan konveyor Gambar 49. Serasah tertinggal di konveyor vii

15 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Analisis aliran massa Lampiran 2. Analisis mekanisme Lampiran 3. Analisis kebutuhan daya komponen silinder penarik Lampiran 4. Analisis kebutuhan daya komponen penyalur Lampiran 5. Perhitungan pemilihan poros, sabuk-v dan rantai rol Lampiran 6. Perhitungan diameter penampang sudu silinder penarik Lampiran 7. Skema perhitungan poros dari buku Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin (Sularso dan Suga, 1997) Lampiran 8. Skema perhitungan sabuk-v dari buku Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin (Sularso dan Suga, 1997) Lampiran 9. Skema perhitungan rantai rol dari buku Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin (Sularso dan Suga, 1997) Lampiran 10. Data dimensi pucuk tebu pada serasah tebu PG. subang Lampiran 11. Data dimensi daun tebu pada serasah tebu PG. subang Lampiran 12. Gambar teknik mesin pencacah serasah tebu viii

16 I. PENDAHULUAN A.LATAR BELAKANG Tebu merupakan tanaman utama penghasil gula yang merupakan komoditas pangan penting baik untuk dikonsumsi langsung maupun untuk keperluan industri di Indonesia. Pada tahun 1930-an Jawa pernah sebagai eksportir gula terbesar di dunia, namun saat ini kita selalu kekurangan gula. Gula adalah komoditi strategis setelah BBM dan beras. Indonesia masih memiliki ketergantungan terhadap impor walaupun sejak tahun 2004 luas lahan perkebunan tebu telah meningkat dari 335 ribu hektar menjadi 400 ribu hektar pada tahun 2007 (Ditjenbun 2007). Di samping kurangnya luasan lahan karena minimnya pembukaan kebun tebu baru, rendahnya produktivitas tebu disebabkan karena menurunnya kualitas praktek pemeliharaan dalam budiaya tebu saat ini. Pada zaman Hindia Belanda praktek pengelolaan perkebunan tebu sangat rapi dan bersih. Selain pembibitan, penyiapan lahan, pengairan dan drainase yang baik juga dilakukan pekerjaan klentek yaitu melepas daun tebu tua pada masa pertumbuhannya sehingga kondisi tebu relatif bersih saat dipanen. Saat ini pekerjaan klentek umumnya tidak dilakukan karena mahalnya tenaga kerja. Untuk memudahkan pemanenan, maka pada kebun tebu yang jauh dari permukiman, misalnya PT Sugar Group, PT Gunung Madu Plantation di Lampung melakukan pembakaran daun tebu di kebun, satu hari sebelum panen. Untuk kebun-kebun tebu di Jawa pembakaran sebelum panen tidak diizinkan karena umumnya berdekatan dengan pemukiman penduduk. Kondisi ini mengakibatkan pada saat habis panen, banyak serasah daun dan sebagian kecil batang tebu yang masih tersisa di lahan. Serasah tebu hasil tebangan sangat bulky berupa pucuk, batang, sisa daun, dongkelan, sogolan dan akar. Sebagai akibatnya untuk memudahkan penyiapan lahan plant cane atau pekerjaan pemeliharaan ratoon cane maka dilakukan pembakaran serasah hasil sisa tebangan di lahan seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Praktek pembakaran ini dalam jangka panjang akan sangat merugikan paling tidak dari dua aspek, yaitu degradasi lahan dan pemborosan energi. Pembakaran akan mematikan mikroorganisme di lapisan tanah olah sehingga dalam jangka panjang dapat menyebabkan degradasi lahan dalam kandungan hara organik dan kesuburan tanah. Serasah hasil tebangan di lahan tebu dapat mencapai ton/ha (Toharisman 1991). Jika dibakar maka serasah yang jumlahnya sangat besar tersebut hanya terbuang sia-sia, padahal jika serasah tersebut dapat dicacah dan dibenamkan ke dalam tanah maka dapat diharapkan menjadi pupuk organik bagi tanah. Dalam praktek jangka panjang, jika dilakukan pembenaman serasah ke dalam tanah dan tidak dilakukan pembakaran maka kualitas tanah di perkebunan tebu tentu akan makin meningkat, sehingga diharapkan produktivitas lahan kebun tebu akan meningkat pula (Sudiaman 2008).

17 Gambar 1. Serasah tebu sisa hasil tebangan setelah dipanen dengan tangan (kiri) dan pembakaran sebelum pengolahan tanah (kanan) Mengingat luasnya areal kebun tebu, kegiatan pencacahan dan pembenaman serasah ke dalam tanah hanya mungkin dilakukan dengan mekanisasi. Kegiatan mekanisasi ini hanya bisa dilakukan apabila ada mesin pengumpul, pencacah dan pembenam serasah. Spesifikasi mesin juga harus memenuhi kebutuhan dan kondisi budidaya tebu di Indonesia. Mengingat belum tersedianya alat maupun mesin tersebut, maka sangat mendesak untuk mempelajari aspek pencacahan dan pembenaman serasah tebu, merancang dan membuat mesinnya. Melalui kegiatan ini diharapkan akan meniadakan salah satu hambatan dalam budidaya tebu sehingga dapat memproduksi gula yang mencukupi dan berkualitas di Indonesia. B. TUJUAN Tujuan penelitian ini adalah merancang bangun unit pengangkat serasah tebu pada mesin pencacah serasah tebu. 2

18 II. TINJAUAN PUSTAKA A.SIFAT FISIK SERASAH TEBU Sifat fisik dari serasah tebu merupakan syarat awal untuk kegiatan perancangan (desain) implemen pengangkat dan pencacah serasah tebu. Adapun serasah tebu terdiri dari daun tebu kering, batang tebu, dan pucuk tebu. 1. Batang Tebu Panjang batang tebu pada saat panen berkisar antara 2-4 m dengan diameter cm pada kondisi ini batang tebu sudah layak untuk diproses menjadi gula. Secara morfologi batang tebu dibagi menjadi 2 bagian yaitu node dan internode. Bagian node terdiri dari lingkaran tumbuh (growth ring), bagian akar (root band), bagian daun (leaf scar) sedangkan bagian internode terletak di antara node berjumlah ruas (Gambar 2) (James 2004). Node Internode Gambar 2. Struktur batang tebu (James 2004) Di bagian akar (root promordia) akan tumbuh tunas baru yang berupa kuncup yang nantinya cikal bakal menjadi batang tebu di mana batang tebu akan tumbuh lebih dari satu batang. Mekanisme tumbuh dari batang tebu berasal dari tunas yang tumbuh di bagian akar dimana batang tebu ditanam secara horizontal. Apabila batang tebu kita potong maka batang tebu dibagi menjadi tiga bagian yaitu batang primer, batang sekunder dan batang tersier seperti terlihat pada Gambar 3 (James 2004). 3

19 Gambar 3. Tunas batang tebu (James 2004) 2. Daun Tebu Posisi daun tebu melekat pada batang dan tumbuh pada pangkal node (Gambar 4). Setiap daun terdiri dari bagian yang melekat (sheath) dan bagian yang tidak melekat (Blade or lamina). Bagian yang melekat (sheath) berbentuk seperti pipa yang menyelimuti batang dengan panjang dari bawah sampai atas batang. Daun tebu mempunyai struktur yang tipis dan mudah sobek (James 2004). Gambar 4. Struktur daun tebu (James 2004) Ketika daun tebu sudah mulai panen maka daun tebu tumbuh sebagai lamina dengan panjang daun berdasarkan pengukuran di lapangan berkisar cm, lebar daun cm dan massa daun 8.9 gram seperti terlihat pada Gambar 5. Daun tebu inilah yang merupakan salah satu serasah tebu paling banyak jumlahnya pada saat setelah pemanenan. Gambar 5. Daun tebu yang sudah siap dipanen (James 2004) 4

20 3. Pucuk Tebu dan Bunga Tebu Bunga tebu terjadi pada perubahan dari fase vegetatif ke fase reproduktif. Menurut Steven (1965) pucuk tebu tumbuh setahun dua kali dengan penyinaran matahari yang baik. Pucuk tebu tumbuh di ujung batang tebu dengan pajang 90 cm atau lebih seperti terlihat pada Gambar 6 (James 2004). Gambar 6. Struktur pucuk tebu (James 2004) B. SISTEM PEMANENAN Pemanenan yang biasanya dilakukan adalah dengan penebangan yang dilakukan secara manual. Alat yang digunakan untuk menebang adalah sabit. Alat ini telah disediakan oleh Perkebunan Tebu yang harus dibeli oleh penebang. Ada juga penebang yang membawa sendiri alat sabitnya. Tenaga tebang ada 2 macam yaitu tenaga tebang lokal dan tenaga tebang luar. Tenaga tebang lokal adalah tenaga tebang yang berasal dari masyarakat sekitar pabrik, sedangkan tenaga tebang luar merupakan tenaga tebang yang berasal dari luar daerah yang tidak melakukan panen padi. Alat angkut yang digunakan oleh Perkebunan adalah trailer dengan kapasitas ton sedangkan kapasitas truk antara 6-8 ton seperti terlihat pada Gambar 7 (Tajalli 2009). Gambar 7. Truk (kiri) dan trailer (kanan) pengangkut tebu (Tajalli 2009) Menurut Tajalli (2009) standar cara penebangan adalah membersihkan daun tebu (klaras) sampai bersih kemudian pemotongan batang tebu sampai rata dengan tunggak (pandes). Pemotongan pucuk tebu pada daun kelima dari titik tumbuh atau sekitar 30 cm. Setelah tebu bersih dan dipotong kemudian diikiat per batang tebu. Biasanya untuk tenaga lokal menggunakan tali tulus sedangkan tenaga tebang luar menggunakan tali tebu yang dibelah menjadi 2 atau 4 bagian. 5

21 Kemudian, tebu ditumpuk di lahan untuk menunggu angkutan datang. Sistem penebangan yang diterapkan di perkebunan adalah sistem tebang 4-2 (Gambar 8) dan sistem tebang 2-2 (Gambar 9). Sistem tebang yang biasa dilakukan adalah 4-2, sedangkan untuk sistem 2-2 biasanya untuk lahan yang sulit seperti banyak tebu yang roboh atau tebu yang melilit.. Sistem tebang 4-2 artinya adalah empat juring atau barisan tempat meletakkan tebu dan 2 juring tempat meletakkan sampah tebu berupa pucuk dan daun tebu yang disebut trash. Begitu juga untuk sistem 2-2 hanya bedanya jumlah barisan tebu bersihnya hanya 2 barisan. Tujuan dari penerapan sistem 4-2 yaitu untuk menekan tunggak dan mempermudah dalam pembersihan lahan. Serasah Batang Tebu Serasah Gambar 8. Sistem penebangan 4 2 (Tajalli 2009) Serasah Batang Tebu Serasah Gambar 9. Sistem penebangan 2 2 (Tajalli 2009) Pelaksanaan pengangkutan tebu yang telah ditebang seperti pada Gambar 10 harus segera diangkut ke dalam truk karena jika tebu yang telah ditebang dibiarkan di lahan bahkan sampai menginap maka akan terjadi penurunan rendemen, pada akhirnya mengakibatkan kerugian perusahaan. Selanjutnya untuk mempersiapkan lahan yang siap olah, perkebunan tebu sebelumnya melakukan pembakaran sisa serasah tebu yang terhampar di lahan. Hal ini dimaksudkan selain menghemat biaya diharapkan lahan tersebut bersih dari serasah. Karena serasah ini sangat mengganggu terhadap proses pengolahan tanah (Tajalli 2009). 6

22 Gambar 10. Tanaman tebu yang telah ditebang (Tajalli 2009) Meskipun membakar daun tebu setelah panen memiliki keunggulan bisa memusnahkan penyakit dan serangga di lahan tebu serta bisa menyediakan potasium dan fospat, tetapi bila serasah dipertahankan sebagai mulsa daun, akan dapat menjaga kelembaban tanah, perlindungan tanah dari erosi dan kebocoran nutrisi, dapat membunuh gulma, dan untuk meningkatkan bahan organik dalam tanah. Hanya dengan membiarkan daun tebu di lahan setelah panen, ternyata dapat meningkatkan produktifitas tebu, dan kesuburan lahan pun menjadi meningkat (Phan 1995) Bobot tanaman tebu terdiri dari 75%-80% batang dan 20-25% terdiri dari daun dan pucuk daun yang kelak akan menjadi serasah (sering dikatakan sebagai sampah kebun tebu). Dengan membakar tebu sebelum panen akan dapat meniadakan 50% dari sampahnya. Cara ini tidak berkontribusi apapun terhadap produksi gula (Anonymous 2000). Menurut Hatermink (1998) penyebab utama yang mempengaruhi kesinambungan pengelolaan lahan perkebunan tebu adalah penggunaan alat-alat berat, penggunaan pupuk anorganik dan sejumlah besar material yang terambil ketika panen. Meskipun akibat yang ditimbulkan oleh praktek managemen seperti itu masih bisa ditanggulangi, tapi akan sangat mahal. Oleh sebab itu, sistem pengolahan lahan untuk produksi tebu secara berkelanjutan harus lebih proaktif dilakukan. Strategistrategi berdasarkan pengelolaan lahan berdasarkan jenis tanah, pemanfaatan residu tanaman (serasah), dan nutrient recycling akan banyak membantu pengembangan sistem produksi tebu berkelanjutan. Di Brasil ada dua sistem panen tebu yaitu dengan tenaga manusia dan mesin combine (Gambar 11). Bila tebu dibakar sebelum panen, pekerja dapat memotong tebu dengan tangan menggunakan arit sebanyak 5-8 ton/hari. Bila dipanen dengan mesin, kapasitasnya adalah ton/hari. Bila panen tidak didahului dengan pembakaran, kapasitas panen orang menjadi turun seperlima dari panen yang didahului dengan pembakaran, sedangkan kapasitas panen mesin turun menjadi ton per.hari. Panen dengan tanpa bakar ini juga meningkatkan jumlah serasah (sampah daun tebu) (Ripoli 2000). Gambar 11. Serasah yang dihasilkan combine (Ripoli 2000) Pembakaran tebu (Gambar 12) ternyata menimbulkan masalah lingkungan. Masalah tersebut antara lain polusi udara, kemungkinan tidak bisa mengendalikan api di kebun, semakin sulit dalam 7

23 menggunakan kendali serangga secara biologis, bahkan dapat mengganggu aliran listrik yang dekat kebun (Ripoli 2000). Indeks serasah dari tebu adalah 25%. Dengan kata lain seperempat dari massa tanaman tebu terdiri dari pucuk tebu dan daun. Dengan mempertimbangkan ekonomi dan keseimbangan energi, salah satu pemanfaatan dari serasah tebu ini di Brasil adalah untuk bahan bakar di pabrik. Karena dengan tidak melakukan pembakaran, diketahui bahwa 1.28 barel bahan bakar ekuivalen dengan satu ton serasah. Gambar 12. Pembakaran tebu sebelum panen untuk menghilangkan serasah (Ripoli 2000) Suatu sistem panen tebu yang ideal pernah disampaikan oleh De Beer (1974) yang menyatakan bahwa menggunakan unit mesin yang dapat memotong, batang, pucuk, mencacah semua sampah kebun dan mengembalikan ke tanah, bisa memanen batang tebu yang tegak, miring maupun rebah. Mesin juga harus dapat meletakkan batang tebu hasil panen pada alur yang teratur, atau dapat mengikatnya dan meletakkan di tanah atau di trailer, untuk memudahkan pengangkutan. Mesin tersebut harus murah, sederhana, mudah dioperasikan dan dipelihara. Mesin juga harus dapat memanen tebu pada lahan dengan kemiringan hingga 20 o. Menurut Dahiya (2001) ketertarikan dalam penggunaan bahan organik sebagai mulsa semakin meningkat karena bahan organik memberikan keuntungan dan efek terhadap ketersediaan hara (nutrient) dan perannya yang besar dalam memperbaiki produktivitas tanah. Mereka mempelajari bahwa baik Sesbania aculeata dan serasah tebu telah meningkatkan ketersediaan N dan P pada tanah ketika digunakan sebagai mulsa hijauan.. Hal ini dapat menjaga kesinambungan produktivitas tanah. C.ALAT PENCACAH KOMPOS Alat pencacah kompos seperti terlihat pada Gambar 13 merupakan salah satu alat yang dapat membantu dalam proses pembuatan kompos secara anaerob yang berasal dari sampah khususnya sampah organik. Alat pencacah kompos biasanya dipakai untuk memperkecil ukuran sehingga proses pengomposan dapat dilakukan dengan baik (Sudrajat 2006). 8

24 Gambar 13. Alat pencacah kompos (Sudrajat 2006) Sistem kerja alat ini pada dasarnya sama dengan gilingan martil (hammer mill). Menurut Kong (1989) martil (hammer) pada mesin hammer mill yang berfungsi sebagai batang pemukul dapat juga diganti dengan batang pisau pemotong. Sistem kerja dari alat ini adalah bahan atau material seperti serat, dedaunan, sayuran dimasukkan ke dalam hammer mill yang berputar. Produk yang dihasilkan menjadi ukuran yang yang lebih kecil (size reduction). Di dalam industri makanan hammer mill banyak digunakan untuk menghancurkan lada, rempah-rempah dan lain-lain. D. TUB GRINDERS Tub grinders (Gambar 14) adalah alat khusus yang digunakan untuk memotong atau membelah (chopping) kayu termasuk di dalamnya batang dan dedaunan dalam jumlah yang besar. Sistem kerja dari tub grinders ini sistem kerja hammer mill yang bergerak secara horizontal. Tub grinders terdiri dari drum, hammer mill (pisau pemotong), dan auger yang semuanya terbuat dari plat baja. Tenaga penggerak menggunakan mesin diesel dengan tenaga sebesar 500 hp (Robert 1995). Gambar 14. Tub Grinders (Robert 1995) E. FORAGE CHOPPER Salah satu fungsi utama dari alat forage chopper (alat pencacah tanaman pakan ternak) adalah memperkecil ukuran kemudian membawa produk hasil cacahan tersebut ke dalam bak truk. American Society Agricultural Engineering (ASAE) standar S472 menentukan ada 2 tipe dalam penanganan pemanenan untuk makanan ternak yang pertama adalah pemotongan bahan dengan presisi dan pemotongan bahan yang tidak presisi. Untuk tipe alat pemotong dengan presisi biasanya alat yang digunakan adalah alat pemotong tipe silinder pemotong dan bagian diam (Srivastava 1993). Pemotongan bahan pakan ternak dengan presisi dibagi menjadi 3 tipe yaitu tipe dipotong lalu dilempar (Gambar 15 (a)), tipe dipotong lalu dihembuskan (Gambar 15 (b)), dan tipe pemotongan 9

25 dengan sistem hembusan menggunakan fasilitas auger konveyor yang dipasang di antara chopper dan blower (Gambar 15(c)) (Srivastava 1993). Gambar 15. Mekanime pemanenan pakan ternak (Srivastava 1993) Secara teoritis panjang pemotongan berkisar antara 3 sampai 90 mm. Panjang pemotongan aktual berkisar 50% lebih panjang dari panjang teoririts secara perhitungan. Pengaturan panjang pemotongan dapat juga diatur dari kecepatan silinder pengumpanan. Kecepatan putar pada cutterhead berkisar antara 850 rpm sampai 1000 rpm. Dengan diameter silinder 520 mm sampai 620 mm dan panjang silinder 450 mm sampai 620 mm (Srivastava 1993). Secara teori panjang pemotongan dapat dihitung dengan persamaan: (1) Di mana : Lc = Panjang pemotongan (mm) Vf = Kecepatan roda pengumpan (m/s) k = Jumlah pisau pada cutterhead nc = Kecepatan putar pada cutterhead (rpm) (Srivastava 1993). F. POWER TAKE OFF (PTO) TRAKTOR Power take off (PTO) adalah sumber tenaga yang disediakan oleh traktor yang bersifat tenaga putar untuk mentransmisikan daya dari traktor kepada mesin yang akan digandengkan dengan traktor. Biasanya PTO letaknya di belakang traktor seperti yang pada Gambar 16 (Srivastava 1993) PTO berbentuk poros yang berputar dengan dimensi yang sudah distandarkan oleh American Society Agricultural Engineering (ASAE) pada tahun Untuk ukuran poros yang berdiameter 35 mm mempunyai putaran 540 rpm dan 1000 rpm seperti pada Gambar 17. Untuk putaran 540 rpm biasanya traktor yang digunakan mempunyai daya 65 kw atau lebih. Sedangkan untuk putaran 1000 rpm daya yang tersedia pada traktor 45 kw sampai 120 kw. 10

26 Gambar. 16 Power Take Off (PTO) traktor (Srivastava 1993) G.KONVEYOR Menurut Srivastava (1993) konveyor aliran massa adalah sudu dari berbagai bentuk berdempetan pada jarak yang sama dan ditempatkan di sebuah sepanjang dasar kerangka mesin. Menurut Thayab (2004) konveyor En-Masse terdiri dari seri kerangka atau pengangkatan solid pada rantai yang tidak putus yang beroperasi sepanjang casing yang dicocokkan dengan baik untuk pembawa penggerakan. Material penting adalah disampaikan dan ditinggikan di dalam aliran keadaan kontinu dalam seksi kerangka mesin yang kotak. Sebuah konveyor digunakan untuk membawa, menarik atau mengerakan material yang dikirimkan ke konveyor melalui feeder. Konveyor rantai adalah konveyor dimana rantainya saling terhubung dari jenis seluruh konveyor yang melakukan tarikan dari unit penggerak daripada beberapa hasil pembawa beban untuk transport. Adapun jenisjenis konveyor dapat dilihat pada Gambar 17. Gambar 17. Jenis-jenis konveyor rantai (Thayab 2004) Panjang rantai yang diperlukan dapat dihitung dengan rumus di bawah ini. (2) Di mana : Lp = Panjang rantai, dinyatakan dalam jumlah rantai Z1 = Jumlah gigi sprocket kecil Z2 = Jumlah gigi sprocket besar Cp = Jarak sumbu poros, dinyatakan dalam jumlah mata rantai 11

27 Jika jumlah mata rantai dan jumlah gigi kedua sprocket sudah lebih dahulu ditentukan, maka jarak sumbu poros dapat dihitung dengan rumus-rumus di bawah ini (Sularso 1987). (3) (4) Kecepatan rantai V (m/s) dapat dihitung dari (5) Di mana : p = Jarak bagi rantai (mm) Z1 = Jumlah gigi sprocket kecil n1 = Putaran sprocket kecil (rpm) Beban yang bekerja pada satu rantai F (kg) dapat dihitung seperti pada sabuk dengan rumus (6) H.TRANSMISI SABUK-V Sabuk-V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Tenunan tetoron atau semacamnya dipergunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan yang besar (Gambar 18). Sabuk-V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulan sabuk-v dibandingkan dengan sabuk rata. Dalam Gambar 19 diberikan berbagai proporsi penampang sabuk-v yang umum dipakai (Sularso 1987). Terpal Karet pembungkus Bagian penarik Bantal karet Gambar 18. Konstruksi sabuk-v (Sularso 1987) 12

28 Gambar 19. Ukuran penampang sabuk-v (Sularso 1987) I. UKURAN POROS KONVEYOR DAN PENARIK Menurut Sularso (1987) poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. Untuk merencanakan sebuah poros, perlu diperhatikan kekuatan poros, kekakuan poros, putaran kritis, korosi dan bahan poros. Poros untuk mesin biasanya dibuat dari baja batang yang ditarik dingin dan difinis, baja karbon konstruksi mesin (disebut bahan S- C) yang dihasilkan dari ingot yang di-kill (baja yang dideoksidasikan dengan ferrosilikon dan dicor; kadar karbon terjamin) (JIS G3123 Tabel 1). Tabel 1. Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinis dingin untuk poros (Sularso 1987) Standar dan Lambang Perlakuan panas Kekuatan tarik keterangan macam (kg/mm 2 ) Baja karbon S30C Penormalan 48 konstruksi S35C Penormalan 52 mesin (JIS G S40C Penormalan ) S45C Penormalan 58 S50C Penormalan 62 S55C Penormalan 66 Batang baja S35C-D 53 Ditarik yang difinis S45C-D 60 dingin, dingin S55C-D 72 digerinda, dibubut atau gabungan antara halhal tersebut J. SILINDER PENARIK Dalam penanganan mesin pemanen pakan ternak ada 2 tipe mekanisme dalam mengambil atau pengumpul pakan ternak yaitu tipe roda silinder yang dilengkapi dengan pegas dan yang satunya dengan tipe konveyor seperti yang terlihat pada Gambar 20. Perhitungan kapasitas pengumpanan dapat didekati dengan persamaan berikut (Srivastava 1993) : (7) Dimana : Mf = Kapasitas pengumpanan (kg/s) 13

29 f = Berat jenis bahan dalam silinder (kg/m 3 ) At = Luas penampang silinder (m 2 ) Lc = Panjang pemotongan (mm) k = Jumlah pisau pada cutterhead nc = Kecepatan putar pada cutterhead (rpm) Silinder penarik Gambar 20. Silinder pengambil pada grain combine (Srivastava 1993) K.PERANCANGAN Menurut Ullman (1992) alasan penerapan perancangan adalah karena adanya kebutuhan akan produk baru, efektifitas biaya, dan kebutuhan akan produk yang berkualitas tinggi. Masalah yang sering muncul pada produk baru adalah produk tersebut tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya, membutuhkan waktu yang lama dalam merealisasikannya di masyarakat, biaya terlalu mahal, hasil produk yang kurang memuaskan. Dari permasalahan-permasalahan tersebut maka perlu dilakukan analisis permasalahan untuk mendapatkan solusi melalui tahapan perencanaan yang tepat. Perencanaan merupakan tahapan bagaimana untuk memperoleh suatu produk tertentu yang sesuai dengan kebutuhan yang ada. 14

30 III. METODE PENELITIAN A.WAKTU DAN TEMPAT Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2009 sampai dengan Juni Desain pembuatan prototipe, uji fungsional dan uji kinerja dilaksanakan di Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor. B. ALAT DAN BAHAN Peralatan yang digunakan untuk mengukur kondisi lahan tebu dan serasah tebu dari PT Rajawali II Unit PG Subang adalah: 1. Penggaris 2. Meteran 3. Jangka sorong 4. Timbangan digital 5. Timbangan pegas 6. Profilmeter 7. Waterpass 8. Kotak dengan ukuran panjang 0.6 m, lebar 0.5 m dan tinggi 0.4 m 9. Ember Peralatan yang digunakan untuk menganalisis rancangan adalah: 1. Satu unit laptop dengan software AutoCad 2010, Microsoft Office Word 2007dan Microsoft Office Exel Kalkulator Peralatan yang digunakan pada pembuatan prototipe adalah: 1. Unit las listrik dan karbit 2. Gerinda listrik 3. Mesin bor listrik 4. Penggaris 5. Meteran 6. Busur derajat 7. Jangka sorong 8. Tools box 9. Waterpass Bahan yang digunakan untuk pembuatan prototipe adalah: 1. Pipa besi (diameter 30 mm) 2. Besi silinder pejal (diameter 9 mm, 25 mm dan 31 mm) 3. Besi plat (tebal 5 mm) 4. Besi U (40 mm x 55 mm, tebal 5 mm) 5. Besi siku (38 mm x 38 mm, tebal 2 mm) 6. Besi kotak (tebal 8 mm) 7. Bearing 8. Pillow block (diameter poros 25 mm dan 31 mm) 9. Sprocket (15 gigi) 15

31 10.Rantai konveyor no Puli (diameter 3 inchi dan 5 inchi) 12.Sabuk tipe B 13.Ban (diameter 250 mm, tebal 63 mm) 14.Mur dan baut 15.Cat Peralatan yang digunakan pada pengujian fungsional dan pengujian kinerja prototipe adalah: 1. Tachometer 2. Stopwatch Bahan pengujian yang digunakan pada pengujian funsional dan pengujian kinerja adalah serasah tebu yang diambil dari perkebunan tebu PT Rajawali II Unit PG Subang seperti tampak Gambar 21. Gambar 21. Serasah tebu berupa daun dan pucuk tebu C.TAHAPAN PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural. Adapun tahapan penelitian disajikan dalam Gambar 22. Mulai Identifikasi Masalah Analisis Masalah Pembuatan Prototipe Pembuatan Gambar Kerja Konsep Desain Pengujian Fungsional Perbaikan Desain ya Berhasil Pengujian kinerja Selesai tidak Gambar 22. Tahapan penelitian rancang bangun mesin pencacah serasah tebu 16

32 1. Identifikasi Masalah Permasalahan yang timbul akibat serasah tebu adalah dapat menghambat pemecahan tanah dengan subsoiler dan menghambat putaran piringan bajak pada pembajakan. Jika dibakar maka membahayakan rumah penduduk di sekitar perkebunan, menimbulkan polusi udara dan dapat merusak tanah. Serasah dalam jumlah yang banyak sulit untuk dibuang atau dipindahkan karena akan menghabiskan banyak waktu dan biaya. Hal ini akan lebih baik jika serasah itu dapat dikembalikan ke tanah dalam bentuk pupuk organik (kompos). Keuntungannya adalah dapat meningkatkan kesuburan tanah, mengurangi kerusakan tanah akibat pembakaran dan meningkatkan hasil tebu yang dipanen. Syarat untuk mempercepat pengomposan diperlukan proses pencacahan terlebih dahulu setelah itu baru ditambahkan bakteri pengurai. Oleh karena itu dibutuhkan suatu mesin yang dapat mencacah serasah tebu di lahan dan dapat digerakan oleh traktor. 2. Analisis Masalah Setelah diketahui permasalahan yang ada pada perkebunan maka dilakukan analisis permasalahan. Dalam tahapan ini dilakukan analisis untuk mendapatkan solusi permasalahan yang sesuai dengan kebutuhan yang diharapkan. Solusi inilah yang selanjutnya akan diterapkan dalam pembuatan konsep desain mesin pencacah serasah tebu. Kondisi serasah tebu yang terhampar di lahan setelah pemanenan dapat dilihat pada Gambar 23. Serasah ini direncanakan untuk dicacah. Berdasarkan hasil pengukuran serasah tebu di perkebunan PT Rajawali II Unit PG Subang diperoleh ketebalan maksimum tumpukan serasah tebu terhadap permukaan tanah adalah 40 cm (Tabel 4), bulk density serasah tebu adalah 7.7 kg/m 3 (Tabel 4). Gambar 23. Kondisi serasah tebu di lahan Mengacu pada permasalahan yang ada di perkebunan, beberapa pendekatan yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah tumpukan serasah yang terhampar di lahan salah satunya adalah penerapan implement pencacah serasah tebu di lapangan yang digandengkan dengan traktor 4 roda dengan memanfaatkan putaran PTO traktor dengan kecepatan putar 1000 rpm atau 540 rpm. 17

33 3. Konsep Desain Kriteria atau dasar rancangan mesin pencacah serasah tebu mengacu pada sumber tenaga penggerak (penarik) yang tersedia dan kondisi lahan di perkebunan. Untuk kecepatan maju mesin sekaligus menjadi kecepatan pengumpanan serasah adalah 0.3 m/s mengikuti kecepatan maju traktor karena mesin ini akan ditarik oleh traktor. Untuk lebar pemotongan (pengangkatan) adalah 0.6 m karena dibatasi oleh lebar juring 1.2 m (Gambar 37) dan panjang daun serasah adalah cm (Tabel 6). 4. Pembuatan Gambar Kerja Pembuatan gambar kerja dimaksudkan sebagai acuan dalam pembuatan prototipe. Gambar keja dilengkapi dengan keterangan ukuran dan bahan rencana. Dengan adanya gambar kerja dapat dilihat dari bagian-bagian yang akan dirangkai menjadi sebuah prototipe. 5. Pembuatan Prototipe Mesin Pencacah Serasah Tebu Setelah desain mesin pencacah serasah tebu ini selesai, kemudian dibuatlah prototipe mesin pencacah serasah tebu sesuai dengan hasil rancang bangun yang telah dilakukan. Pembuatan prototipe ini dilakukan di Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor. Pembuatan prototipe ini dilakukan agar dapat dilakukan pengujian di lapangan apakah alat tersebut dapat berfungsi sesuai dengan desain yang diinginkan atau tidak. 6. Pengujian Fungsional Pengujian fungsional dilakukan untuk mengetahui apakah setiap unit pada mesin telah berfungsi dengan baik atau tidak. Pengujian ini dilakukan setelah mesin pencacah serasah tebu selesai dibuat. Dalam pengujian ini unit pencacah, unit pengangkat dan rangka harus dirangkai agar terintegrasi sesuai dengan yang direncanakan. Namun dalam pengujian ini mesin belum bisa dirangkai dengan traktor karena belum ada unit penggandeng. Oleh sebab itu, dalam pengujian ini mesin dalam keadaan statis. Mesin pencacah serasah tebu ini dioperasikan di tempat dengan digerakkan oleh motor diesel dengan daya 8.5 hp dan dengan kecepatan putar sebesar 2200 rpm tanpa diberikan beban berupa serasah tebu itu sendiri. Pengujian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah seluruh bagian mesin telah berfungsi dengan baik sebelum dilakukan pengujian kinerja. Pada pengujian ini dilakukan pengukuran kecepatan putar dari konveyor dan silinder penarik dengan menggunakan tachometer. Dari hasil pengukuran tersebut akan diketahui apakah putaran konveyor dan silinder penarik sudah optimal atau belum dengan digerakkan oleh motor diesel. 7. Pengujian Kinerja Pengujian kapasitas pengangkatan serasah ditujukan untuk mengetahui jumlah serasah yang dapat diangkat dan diumpankan ke unit pencacah berdasarkan satuan waktu. Pada pengujian ini dilakukan pengukuran kecepatan putar dari konveyor dan silinder penarik dengan menggunakan tachometer. Pengujian ini akan diambil 10 kg sampel yang dilakukan 3 kali dan dicatat waktu kerja efektif. Sehingga akan didapatkan serasah yang terangkat setiap jam nya (kg/jam). 18

34 Perhitungan kapasitas kerja pengangkatan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : (8) Di mana : KP = kapasitas pengangkatan (kg/jam) msa = massa serasah yang terangkat (kg) tk = waktu pengangkatan (jam) 19

35 IV. PENDEKATAN DESAIN A. KRITERIA DESAIN Perancangan atau desain mesin pencacah serasah tebu ini dimaksudkan untuk mencacah serasah yang ada di lahan tebu yang dapat ditarik oleh traktor dengan daya hp. Seperti yang tertulis dalam tujuan penelitian, perancangan mesin pencacah serasah tebu pada penelitian ini difokuskan hanya pada fungsi pengangkatan serasah dari lahan ke unit pencacah. Adapun kebutuhan daya dan jumlah putaran yang dibutuhkan oleh mesin pencacah serasah tebu diasumsikan telah terpenuhi oleh sumber tenaga putar PTO traktor. Perancangan ini merupakan bentuk rancangan baru karena belum ada mesin pencacah serasah tebu yang mobile mencacah serasah tebu di lahan tebu. Konsep yang dirancang adalah untuk mengangkat serasah tebu yang menumpuk di lahan, lalu menyalurkan serasah ke unit pencacah untuk selanjutnya dibenamkan. Rancangan mesin ini digerakkan oleh traktor roda 4 dan diputar dengan poros PTO traktor. Konsep rancangan mesin disajikan pada Gambar 24. Oleh karena itu, dengan waktu dan sumber daya yang tersedia, penelitian ini baru mengarah pada pemenuhan fungsi pencacahan, penarik dan penyalur saja. Perancangan bagian pencacah dikerjakan oleh peneliti lain sedangkan penelitian ini difokuskan pada pengerjaan bagian penarik dan penyalur. Desain ini dimulai dari ide dan penggabungan konsep dari bagian-bagian utama sampai pembuatan prototipe dan pengujian dari fungsi pengangkat pada mesin pencacah serasah tebu. V mesin = 0.3 m/s Penjepit Silinder penarik Serasah 1.2 m Pencacah Traktor Penyalur Gambar 24. Skema konsep mesin pengangkat dan pencacah serasah tebu B. DESAIN FUNGSIONAL Fungsi utama dari unit yang akan dirancang adalah mengangkat serasah tebu dari lahan ke unit pencacah. Adapun penguraian fungsi utama menjadi fungsi penguraian disajikan pada Gambar