DISAIN DITCHER UNTUK SALURAN DRAINASE PADA BUDIDAYA TANAMAN TEBU LAHAN KERING. Oleh: AZMI ASYIDDA MUSHOFFA F

Transkripsi

1 DISAIN DITCHER UNTUK SALURAN DRAINASE PADA BUDIDAYA TANAMAN TEBU LAHAN KERING Oleh: AZMI ASYIDDA MUSHOFFA F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2 DISAIN DITCHER UNTUK SALURAN DRAINASE PADA BUDIDAYA TANAMAN TEBU LAHAN KERING SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh AZMI ASYIDDA MUSHOFFA F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

3 INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR DISAIN DITCHER UNTUK SALURAN DRAINASE PADA BUDIDAYA TANAMAN TEBU LAHAN KERING SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : AZMI ASYIDDA MUSHOFFA F Dilahirkan di Brebes Pada tanggal : 14 Maret 1984 Tanggal lulusan: 16 Agustus 2006 Disetujui, Bogor, Agustus 2006 Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Dosen Pembimbing I Dr. Ir. I Nengah Suastawa, MSc Dosen Pembimbing II Mengetahui, Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departemen Teknik Pertanian

4 AZMI ASYIDDA MUSHOFFA. F Disain Ditcher Untuk Saluran Drainase Pada Budidaya Tanaman Tebu Lahan Kering. Di bawah bimbingan : Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS dan Dr. Ir. I Nengah Suastawa, MSc RINGKASAN Ditcher adalah suatu alat/implemen yang berfungsi untuk membuat saluran drainase. Pembuatan saluran drainase dimaksudkan untuk menyalurkan air sisa irigasi dan air hujan dari seluruh juring tanaman tebu. Mayoritas perkebunan tebu yang ada di Indonesia adalah perkebunan yang luas sehingga aplikasi alat dan mesin pertanian mutlak diperlukan dalam kegiatan budidaya tanaman, termasuk pembuatan saluran drainase. Berdasarkan hasil praktek lapangan 2005 di perkebunan tebu PG Jatitujuh, awalnya PG Jatitujuh menggunakan rotary ditcher untuk membuat saluran drainase. Rotary ditcher merupakan implemen pengeruk tanah yang ditarik oleh traktor roda empat dengan menggunakan sudu-sudu pisau yang diputar oleh tenaga PTO traktor. Akan tetapi alat rotary ditcher mudah mengalami kerusakan. Masalah teknis yang mucul pada penggunaan rotary ditcher antara lain: sudusudu pisau mudah tumpul dan patah dan PTO traktor sebagai tenaga penggerak rotary ditcher sudah lemah bahkan rusak. Kendala lain pada pembuatan saluran drainase adalah tanah yang ke samping menutup alur tanam. Penelitian ini bertujuan mendisain dan menguji secara fungsional ditcher untuk saluran drainase pada budidaya tanaman tebu lahan kering. Kegiatan penelitian ini diharapkan mampu menghasilkan ditcher tanpa PTO traktor sebagai tenaga penggerak untuk pembuatan got malang yang akan digunakan di lahan plant cane di PG Jatitujuh, Majalengka, Jawa Barat. Ditcher yang dirancang dilengkapi pengeruk tanah yang menghalangi alur tanam. Disain diarahkan untuk menyiapkan saluran drainase dengan karakteristik sebagai berikut:1) kedalaman = 40 cm, lebar bawah = 35 cm, lebar atas = 90 cm dan 2) tanah yang terpotong dapat mengalir lancar sampai pada pengeruk pada mekanisme lengan ayun. Disain yang dilakukan meliputi: 1) sudut potong pisau sebesar 35 sehingga dua bilah pisau membentuk sudut 70 dengan lebar pemotongan dasar alur sebesar 60 cm; 2) sudut angkat pisau dan pisau penusuk sebesar 15 ; 3) diameter kelengkungan sayap sebesar 65 cm dan 4) bentuk segitiga pada rangka ditcher. Hasil pengujian yang dilakukan di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian, Leuwikopo adalah sebagai berikut. Aliran tanah dapat mengalir sampai pada komponen pengeruk pada mekanisme lengan ayun. Ditcher dapat membuat saluran drainase dengan profil saluran berbentuk trapesium dengan ukuran rata-rata yang dihasilkan adalah 1) kedalaman = 33 cm; 2) lebar bawah 36.9 cm dan 3) lebar atas = 113 cm. Ukuran tersebut cukup sesuai dengan ukuran guludan yang diinginkan. Ditcher untuk mendukung mekanisme lengan ayun telah dapat dibuat dan bekerja dengan baik.

5 RIWAYAT HIDUP Azmi Asyidda Mushoffa, dilahirkan di Brebes pada tanggal 14 Maret Anak ke-6 dari pasangan Bapak Asmawi dan Ibu Sulastri. Pada tahun 1990 penulis menyelesaikan pendidikan di TK Bhayangkari Brebes, kemudian menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Brebes I pada tahun Penulis menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SLTPN I Brebes pada tahun 1999, kemudian melanjutkan pendidikan menengah atas di SMUN 1 Tegal dan menyelesaikanya pada tahun Pada tahun itu juga penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USMI pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Penulis mengambil sub program studi Teknik Mesin Budidaya Pertanian pada tahun Selama kuliah di IPB Penulis aktif mengikuti berbagai kegiatan kampus. Penulis juga aktif dalam organisasi dan kepanitiaan antara lain pelatihan traktor dan pelatihan hidroponik. Selama menjadi mahasiswa, penulis menjabat asisten dosen pada mata kuliah Menggambar Teknik (2004), Motor Bakar dan Tenaga Pertanian (2005), serta Alat dan Mesin Budidaya Pertanian (2006). Pada tahun 2005 Penulis melakukan praktek lapang di PT PG Rajawali II Unit PG Jatitujuh (anak perusahaan dari PT RNI holding company), Majalengka, Jawa Barat dengan judul Aspek Keteknikan Pada Budidaya Tebu Di PT PG Rajawali II Unit PG Jatitujuh.

6 KATA PENGANTAR Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Disain Ditcher Untuk Saluran Drainase Pada Budidaya Tanaman Tebu Lahan Kering. Penyusunan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan S1 di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Skripsi ini tersusun atas kerja sama dan bimbingan orang-orang yang telah membantu penulis selama penyusunan. Kepada mereka penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya : 1. Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS, selaku dosen pembimbing akademik yang memberikan arahan dan bimbingan selama penelitian dan penyusunan skripsi. 2. Dr. Ir. I Nengah Suastawa, MSc, selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan arahan dan bimbingan mengenai proses-proses disain. 3. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS, selaku dosen penguji yang memberikan masukan dalam penyempurnaan skripsi ini. 4. PT. Rajawali Nusantara Indonesia (RNI) atas kesempatan yang telah diberikan untuk berkarya dan bantuan biaya selama penelitian. 5. Bapak dan Ibu serta kakak-kakak atas doa dan dukungannya. 6. Pak Abas, Pak Parma, Mas Bandi yang telah membantu dalam penelitian di bengkel. 7. Bang Samsoel, Alam, Ado, Keket, Al-Capone Camp, Aplikator Crew (Mbah Babby, Tatang dan Komenk), Subsoiler Crew (Wahyu-Ema dan Si Bungsu), brotherhood of machine squad 39 dan seluruh sahabat-sahabat TEP 39 atas semangat dan kebersamaannya serta pihak-pihak yang tidak tersebut.. Bogor, Agustus 2006 Penulis

7 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI...vii DAFTAR TABEL... viii DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR LAMPIRAN... xii I. PENDAHULUAN... 1 A. LATAR BELAKANG... 1 B. TUJUAN... 3 II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. TANAMAN TEBU... 4 B. DRAINASE... 5 C. DITCHER (FURROWER)... 8 D. SIFAT-SIFAT TANAH E. TRAKTOR RODA F. DISAIN (PERANCANGAN) III.METODE PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN B. ALAT DAN BAHAN C. METODE PENELITIAN D. KRITERIA DISAIN E. DISAIN FUNGSIONAL F. DISAIN STRUKTURAL Analisis Teknik Struktur Bagian-Bagian Ditcher IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. KONSTRUKSI DITCHER B. PENGUJIAN V. KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 64

8 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Ukuran standar bagian-bagian tiga titik gandeng Tabel 2. Disain fungsional... 24

9 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Pembuatan got malang dengan alat ditcher 1 mata... 1 Gambar 2. Kendala pada pembuatan got malang dengan ditcher 1 mata... 2 Gambar 3. Bentuk-bentuk saluran drainase... 8 Gambar 4. Gambar penampang furrower... 9 Gambar 5. Tipe-tipe alat pemindah tanah Gambar 6. Parameter-parameter geometri disain bajak singkal Gambar 7. Implemen pada three-point linkage Gambar 8. Bagian-bagian standar tiga titik gandeng Gambar 9. Diagram alir proses perancangan Gambar 10. Tahapan penelitian Gambar 11. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada guludan Gambar 12. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada dasar alur Gambar 13. Penampang saluran drainase yang diinginkan Gambar 14. (a) Pembentuk saluran pada rotary ditcher, dan (b) sketsa ukuran pembentuk saluran pada rotary ditcher Gambar 15. Ukuran guludan dan alur barisan tanam lahan plant cane Gambar 16. Konsep ditcher yang direncanakan Gambar 17. Ilustrasi bentuk guludan (a) sebelum dibuat saluran drainase; (b) sesudah dibuat saluran drainase; (c) saat ditcher lengan ayun dioperasikan Gambar 18. Bentuk dan ukuran saluran drainase yang diinginkan Gambar 19. Jarak lebar atas dan bawah bagian ditcher Gambar 20. Angle rake pada implement yang didisain Gambar 21. Bagian tanah terolah dan tidak terolah pada ukuran saluran drainase yang diinginkan Gambar 22. Bentuk kaki ditcher parabolik Gambar 23. Skema gaya pada kaki ditcher Gambar 24. Beban lentur yang terjadi pada kaki ditcher Gambar 25. Skema gaya pada segitiga bawah Gambar 26. Skema gaya kekuatan las segitiga bawah... 32

10 Gambar 27. Skema gaya pada segitiga atas Gambar 28. Skema gaya kekuatan las segitiga atas Gambar 29. Skema gaya pada pin penahan Gambar 30. Skema gaya pada rangka pipa kotak Gambar 31. Simulasi naik turun ditcher pada beberapa posisi Gambar 32. Disain ditcher lengan ayun secara keseluruhan Gambar 33. Bagian-bagian ditcher Gambar 34. Kaki dan stabilizer ditcher Gambar 35. Bentuk dan posisi pisau penusuk Gambar 36. Bentuk pisau dan dudukannya Gambar 37. Bentuk sayap dan posisi batang penopang Gambar 38. Posisi pisau samping Gambar 39. Rangka dan dudukan ditcher Gambar 40. Ukuran-ukuran pada tiga titik gandeng yang telah disesuaikan dengan kondisi lapangan Gambar 41. Model ditcher lengan ayun Gambar 42. Proses penggerindaan bahan besi Gambar 43. Ditcher yang telah dibangun dan bagian-bagiannya Gambar 44. Komponen kaki dan posisi kaki pada dudukan remanen Gambar 45. Bentuk sayap/singkal setelah dilengkungkan Gambar 46. Posisi batang penopang dan penahannya Gambar 47. Posisi siku dudukan ditcher:(a) bagian atas; (b) bagian bawah Gambar 48. Tampilan ditcher lengan ayun Gambar 49. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada puncak dan dasar guludan Gambar 50. Ukuran guludan yang dipersiapkan Gambar 51. Kondisi guludan yang dipersiapkan Gambar 52. Ditcher lengan ayun setelah digandeng dengan traktor Gambar 53. Modifikasi pada tiga titik gandeng, (a) Sebelum diturunkan; (b) Setelah diturunkan Gambar 54. Penggandengan ditcher lengan ayun dengan traktor setelah modifikasi tiga titik gandeng Gambar 55. Tanah tertahan di pisau samping

11 Gambar 56. Aliran tanah yang membalik ke depan melalui samping sayap Gambar 57. Saluran drainase yang dihasilkan, (a) tampak belakang saat ditcher lengan ayun dioperasikan; (b) bentuk profil V yang dihasilkan Gambar 58. Keadaan ditcher setelah beroperasi di lahan: (a) tanah menempel dan tertimbun pada bagian sayap dan pisau samping; (b) kelengketan tanah yang terjadi Gambar 59. Pisau samping yang dilepas Gambar 60. Pelebaran sayap berdasarkan sudut curah tanah Gambar 61. Modifikasi pada sayap, (a) Rencana modifikasi; (b) Hasil modifikasi Gambar 62. Modifikasi pada pisau, (a) Rencana modifikasi; (b) Hasil modifikasi Gambar 63. Ditcher lengan ayun siap masuk ke lahan Gambar 64. Aliran tanah yang tertahan di rangka dan pipa mekanisme lengan ayun Gambar 65. Pemadatan timbunan tanah pada ditcher setelah operasi Gambar 66. Profil saluran trapesium yang telah dihasilkan oleh ditcher Gambar 67. Ilustrasi kedalaman saluran drainase pada lembah guludan

12 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Data penetrasi cone lahan tebu plant cane Lampiran 2. Data uji kadar air Lampiran 3. Nilai terpilih dari properti mekanika tanah Lampiran 4. Grafik faktor N Lampiran 5. Karakteristik beberapa bahan konstruksi Lampiran 6. Karakteristik beberapa bahan baja Lampiran 7. Data penetrasi cone lahan uji Leuwikopo Lampiran 8. Data uji kadar air tanah lahan uji Leuwikopo Lampiran 9. Pengukuran massa total ditcher lengan ayun Lampiran 10. Data hasil pengukuran profil saluran drainase Lampiran 11. Gambar kerja ditcher... 76

13 I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Ditcher adalah suatu alat/implemen yang berfungsi untuk membuat saluran drainase. Pembuatan saluran drainase dimaksudkan untuk menyalurkan air sisa irigasi dan air hujan dari seluruh juring tanaman. Pembuatan saluran drainase atau got ini meliputi : got mujur (sejajar arah juring tanam) dan got malang (melintang juring tanam). Pada budidaya tebu, got malang dimaksudkan untuk mendapatkan seluruh jalur juring tanam dan tidak memakan banyak lahan karena posisinya yang melintang terhadap juring tanam dan arahnya mengikuti lebar lahan bukan panjang lahan. Oleh karena itu pembuatan got malang lebih sering dilakukan daripada got mujur. Berdasarkan hasil praktek lapangan di perkebunan tebu PG Jatitujuh, awalnya PG Jatitujuh menggunakan rotary ditcher untuk membuat saluran drainase. Rotary ditcher merupakan implemen pengeruk tanah yang ditarik oleh traktor roda empat dengan menggunakan sudu-sudu pisau yang diputar oleh tenaga PTO traktor. Akan tetapi alat rotary ditcher mudah mengalami kerusakan. Masalah teknis yang mucul pada penggunaan rotary ditcher antara lain: sudu-sudu pisau mudah tumpul dan patah dan PTO traktor sebagai tenaga penggerak rotary ditcher sudah lemah bahkan rusak. Untuk mengganti penggunaan rotary ditcher, pembuatan got malang di PG Jatitujuh dilakukan dengan menggunakan ditcher satu mata (Gambar 1). Gambar 1. Pembuatan got malang dengan alat ditcher 1 mata.

14 Kendala pada pembuatan got malang adalah tanah yang ke samping menutup juring kairan media tanam, sehingga pada saat pengairan, aliran air yang digelontor terhambat oleh tanah yang menutupi juring tersebut (Gambar 2). Pada saat terjadi hujan, aliran air permukaan juga tidak mengalir sempurna sehingga terjadi genangan air. Jika lahan terlalu basah maka operasi pemeliharaan tanaman tebu (yang menggunakan tenaga traktor) tidak dapat dilakukan. PG Jatitujuh mengatasinya dengan mencangkuli tanah yang menutupi juring tersebut. Profil saluran drainase yang dihasilkan oleh ditcher satu mata berbentuk V. tanah yang menutupi juring Gambar 2. Kendala pada pembuatan got malang dengan ditcher 1 mata. Oleh karena itu perlu dibuat suatu alat kair yang menghasilkan profil saluran seperti profil saluran yang dibentuk oleh rotary ditcher serta dilengkapi dengan bagian pengeruk atau pemindah tanah yang menutup juring media tanam. Dalam proses perancangan, ada dua macam komponen yang dirancang yaitu: 1) ditcher dan 2) pengeruk tanah yang dikerjakan bersamasama. Dalam laporan ini diuraikan khusus untuk bagian ditcher.

15 B. TUJUAN Penelitian ini bertujuan mendisain dan menguji secara fungsional ditcher untuk saluran drainase pada budidaya tanaman tebu lahan kering. Kegiatan penelitian ini diharapkan mampu menghasilkan ditcher tanpa PTO traktor sebagai tenaga penggerak untuk pembuatan got malang yang akan digunakan di lahan plant cane di PG Jatitujuh, Majalengka, Jawa Barat.

16 II. TINJAUAN PUSTAKA A. BUDIDAYA TEBU Tanaman tebu (saccharum officinarum L.) merupakan salah satu tanaman penting sebagai penghasil gula. Tebu termasuk kelas Monokotiledon, ordo Glumaceae, famili Gramineae, kelompok Andropogoneaae, genus Saccharum (Sudiatso, 1982). Secara morfologi tebu terdiri dari batang, daun, bunga dan akar. Fungsi akar ini segera digantikan oleh akar sekunder yang tumbuh dari pangkal tunas. Pada tanah yang cukup aerasi, akar tebu dapat tumbuh panjang sampai mencapai 1-2 meter. Selain untuk menegakkan tanaman, akar berfungsi untuk mengabsorpsi larutan hara. Tanaman tebu mempunyai kepekaan terhadap kekurangan atau kelebihan air selama periode tertentu. Carter (1975) menyatakan bahwa terdapat hubungan linier yang positif antara tinggi muka air tanah selama periode pertumbuhan dan periode pemasakan terhadap produksi tebu, yaitu semakin dalam tinggi muka air tanah selama periode ini maka hasil tebu yang akan dipanen semakin besar. Kedalaman muka air tanah sedalam 120 cm dari permukaan tanah merupakan keadaan yang optimal bagi pertumbuhan tanaman tebu pada jenis tanah liat berlempung (Carter, 1975). Menurut Barnes dalam Sudiatso (1982) iklim berpengaruh besar terhadap pertumbuhan dan hasil tebu, rendemen dan gula. Tanaman tebu tumbuh baik di daerah beriklim panas di tropika dan subtropika di sekitar khatulistiwa sampai garis isotherem 20 o C, yakni kurang lebih di antara 39 o LU sampai 35 o LS. Muller dalam Sudiatso (1982) menyatakan bahwa data rata-rata curah hujan tahunan yang baik bagi pertumbuhan tebu antara mm. Dalam masa pertumbuhan tanaman tebu membutuhkan banyak air. Sedangkan menjelang tebu masak untuk dipanen, dikehendaki keadaan kering tidak ada hujan, sehingga pertumbuhannya terhenti. Buruknya drainase tanah mengakibatkan berlimpahnya kation tereduksi dan gas metan yang dapat menjadi racun bagi tanaman tebu (Notojoewono, 1970). Sutardjo (1994) menyatakan bahwa sebelum dilakukan penanaman tebu, sebaiknya saluran drainase sudah dibuat. Jarak tanam tanaman tebu disebut

17 jarak tanam pusat ke pusat (PKP) sebesar 130 cm di tanah datar dan 110 cm di tanah yang miring. Kartohadikusumo (1975) menyatakan bahwa masalah drainase lebih penting daripada irigasi karena selama tanah masih dalam keadaan basah maka selama itu pula tanah belum bisa dikerjakan dengan traktor. Menurut Wardojo (1996) pembuatan saluran drainase dimulai dari pembuatan got keliling berukuran cm dengan kedalaman cm. Kemudian got mujur yang berukuran cm dengan kedalaman cm. Jarak antar got mujur ini m. Tegak lurus dengan got mujur dibuat got malang dengan ukuran cm dengan kedalaman cm. Jarak antar got malang ini adalah 10 m. Menurut Kartohadikusumo (1975) di dalam budidaya tebu dikenal dua macam pengolahan tanah yaitu sistem reynoso dan sistem mekanisasi. Untuk pengolahan tanah secara reynoso diperlukan air yang cukup sedangkan pada sistem mekanisasi tidak memerlukan air yang banyak karena diterapkan pada lahan kering. Penanaman bibit dilakukan setelah pengolahan tanah selesai, dan dilanjutkan dengan pengadaan pompa kebun. Kemudian dilanjutkan kegiatan menempatkan bagal (bibit) di kairan yang dilakukan secara manual. Kegiatan selanjutnya yaitu menutup bibit dengan tanah setebal 5-10 cm. Kegiatan terakhir penanaman yaitu penyiraman segera setelah tanam dengan metode gelontor menggunakan pipa agar hasil siraman lebih merata (Mushoffa, 2005). B. DRAINASE Drainase merupakan usaha membuang kelebihan air yang tidak diperlukan lagi oleh tanaman untuk meningkatkan hasil atau produktifitas pertanian. Sumber kelebihan air dapat berasal dari air hujan, air susupan, irigasi yang kurang efisien, pengaruh artesis, dan banjir. Faktor-faktor yang mempengaruhi drainase meliputi faktor tanah, jenis tanaman, iklim, topografi dan kedalaman muka air tanah (Oktoyournal, 1988). Air yang berlebihan akan mengakibatkan tanah tanaman dan tanah yang diolah akan tergenang, yang dapat menyebabkan kerusakan. Jadi di daerah-daerah yang demikian, air

18 berlebih harus dibuang ke daerah-daerah yang lebih rendah yang memerlukan pengairan (Sosrodarsono, 1980). Menurut Schwab et al. (1981) metode yang dipakai untuk mengeringkan lahan dapat dibagi dalam dua kategori, yaitu: drainase permukaan (surface drainage) dan drainase bawah permukaan (sub-surface drainage). Drainase permukaan (surface drainage) mengalirkan kelebihan air yang tergenang di atas permukaan tanah. Sistem drainase permukaan terdiri dari: 1. Sistem acak Sistem acak cocok diterapkan pada lahan yang bertopografi tidak beraturan tetapi cukup datar atau mempunyai lekukan-lekukan tanah yang berisi genangan air yang tersebar di beberapa tempat. Saluran drainase ditempatkan memotong lekukan-lekukan tadi sepanjang yang memungkinkan untuk diteruskan ke bagian lahan yang lebih rendah untuk mencapai pengeluaran yang tersedia. Penggunaan sistem acak ini kurang sesuai untuk lahan pertanian yang menggunakan alat-alat mekanis. 2. Sistem alur Sistem alur merupakan sistem yang terdapat pada lahan yang diolah dengan plow secara menyempit tetapi dalam di mana batas alur (deadfurrower) memanjang mengikuti kemiringan lahan. Sistem ini hanya cocok untuk kemiringan yang kurang dari 1.5% dengan kondisi permeabilitas tanah yang lambat. Dalam perancangan tata letak saluran sistem alur ini yang perlu diperhatikan adalah lebar alur juga merupakan jarak antar saluran. Penentuan lebar alur dan kedalaman saluran tergantung dari kemiringan lahan, karakteristik drainase tanah dan teknik penanaman yang dilakukan. 3. Sistem pararel Pada prinsipnya sistem pararel ini sejenis dengan sistem alur hanya saja jarak antar saluran dan kapasitas saluran pada sistem pararel lebih besar dan dengan jarak antar saluran yang tidak seragam. Sistem ni diterapkan pada tanah yang relatif datar (kemiringan kurang dari 2%). Keberhasilan sistem ini tergantung pada kemiringan lahan dan saluran drainase pada masing-masing lahan pararel.

19 4. Sistem paralel lateral Perbedaan sistem ini dengan sistem paralel hanyalah pada kedalaman salurannya. Untuk sistem ini pada lahan yang datar kedalaman minimum yang ditetapkan adalah 60 cm dengan kemiringan dinding saluran kurang dari 4 : 1 (Schwab et al., 1981). Dengan saluran yang dalam maka pada sistem paralel lateral ini kelebihan air pada daerah perakaran dapat diikutsertakan, ketinggian muka air tanah yang dapat dibuang bisa mencapai kedalaman 120 cm. 5. Sistem memotong kemiringan Untuk lahan yang kemiringannya besar dapat ditempatkan satu atau lebih saluran yang memotong kemiringan. Kemiringan dasar saluran yang paling baik disarankan tidak lebih dari 2%. Saluran dibuat menyimpang sedikit dari garis kontur. Pada sistem ini semua pengoperasian alat-alat mekanis dilakukan secara paralel dengan saluran. Schwab et al. (1981) mengatakan bahwa pemilihan sistem didasarkan pada keadaan topografi lahan dan jenis pengolahannya, di mana sistem yang digunakan tersebut harus: 1) layak untuk suatu sistem pertanian, 2) mempunyai kapasitas pengaliran yang cukup, 3) arah aliran kelebihan air mulai dari lahan menuju saluran tanpa bahaya erosi dan pengendapan, dan 4) tidak menggangu operasi peralatan. Penggunaan drainase permukaan tanah sebagai sistem drainase memberikan keuntungan sebagai berikut : 1. Mempunyai kapasitas menyalurkan air yang cukup 2. Mudah dikerjakan dengan biaya yang relatif murah 3. Dapat dibuat dengan cara mekanis atau tenaga manusia Di samping memberikan keuntungan, drainase permukaan juga memberikan beberapa kerugian antara lain: luas pertanian akan berkurang, operasi traktor dan alat-alat pertanaian akan terganggu serta diperlukan pemeliharaan yang teratur.

20 Untuk merancang bentuk saluran dikenal ada beberapa jenis yang umum yaitu bentuk trapezoidal, segi empat, segitiga dan parabola (Gambar 3). trapezoidal Gambar 3. Bentuk-bentuk saluran drainase (Oktoyournal, 1988). Tanaman tebu menghendaki drainase yang baik. Bagi daerah-daerah yang bertanah porus dan mempunyai muka air tanah dalam ( 1 m), biasanya tidak dijumpai masalah drainase. Masalah ini timbul terutama di daerah tanah berat, muka air tanah yang dangkal dan daerah yang datar di mana pembuangan air selalu jadi masalah. C. DITCHER (FURROWER) Menurut Boers (2003) fungsi furrower antara lain membuat alur, menutup benih dan membuat alur untuk irigasi. Furrower terutama digunakan di daerah tropis dan subtropis karena banyak tanaman yang tumbuh di daerah tersebut, seperti kapas, jagung, kentang, tebu dan sayuran, dibudidayakan dalam suatu alur baris tanaman. Kelebihan furrower antara lain : a) dapat digunakan untuk satu atau lebih alur baris, b) dapat menggunakan hewan maupun traktor sebagai tenaga penarik, c) dapat dikombinasikan dengan implemen yang lain, dan d) dapat digunakan sebagai alat penyiang. Bagian-bagian furrower adalah sebagai berikut: mata bajak yang berfungsi sebagai ujung bajak yang memulai menembus tanah, pisau bajak yang berungsi untuk membelah, sayap majemuk yang berfungsi untuk mengangkat dan membalik tanah ke kanan dan ke kiri, rangka batang penarik yang berfungsi sebagai tempat menempelnya bajak dan berhubungan dengan kerangka utama. Gambar penampang furrower dalam bentuk gambar teknik disajikan pada Gambar 4.

21 Gambar 4. Gambar penampang furrower (Wijanto, 1988). Gill dan Berg (1968) menyatakan bahwa mekanisme pengolahan tanah merupakan sebab dan akibat dari aksi dan reaksi antara alat dan tanah yang diolah. Pada dasarnya mekanisme pengolahan tanah adalah memotong, mengangkat, menggeser, membalik dan menghancurkan tanah. Sedangkan akibat yang timbul sebagai reaksi dari tanah berupa gerakan meluncur, menggeser, memberi beban, terbalik, pecah dan hancur serta dalam kondisi tertentu terjadi kelengketan antara tanah dan bajaknya. Daywin et al. (1985) menyatakan bahwa terdapat empat perilaku yang menggambarkan proses pengolahan tanah yaitu gesekan antara tanah dan metal, keruntuhan geser tanah, gaya percepatan gerak tanah dan tahanan pemotongan tanah. Hasil

22 akhir dari pengolahan tanah berupa kondisi tanah dan tenaga untuk menggerakkan alatnya. Secara keseluruhan tenaga yang diperlukan dalam pengolahan tanah meliputi tenaga untuk pemotongan tanah, tenaga untuk mengatasi gaya kohesi dan gaya geser termasuk dalamnya pemampatan, penggeseran, pembalikan dan penghancuran tanah, dan tenaga untuk mengatasi gaya gesek antara tanah dan bajak, tanah dan land side (Baver et al., 1972). Gil dan Berg (1968) menyatakan bahwa faktor-faktor yang sangat berpengaruh terhadap tenaga dalam pengolahan tanah adalah tegangan normal pada permukaan bajak, luas permukaan bajak, sudut kemiringan bajak dengan permukaan horizontal, serta sudut geser tanah di permukan bajak. Menurut McKyes (1985) konstruksi alat pemindah tanah dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu: 1) blade, 2) ripper dan 3) shovel. Blade digunakan seperti pada alat road grader, hauling scraper, snowplow dan semua alat yang mempunyai bidang pisau yang lurus. Tipe blade memotong dan mendorong tanah atau material lain yang berbentuk granular pada suatu kedalaman yang secara umum lebih pendek dari lebarnya. Tipe ripper biasanya lebih digunakan untuk operasi yang berhubungan dengan kedalaman, dan kadang ditambahkan pada alat grader dan bulldozer untuk tujuan memotong dan memecah tanah keras, membuka lapisan soft rock bila diperlukan. Tipe shovel dilengkapi dengan bidang samping yang membentuk wadah di mana tanah atau bahan yang lain dapat dipotong dan diangkat. Bentuk dari ketiga tipe alat pemindah tanah disajikan pada Gambar 5. Gambar 5. Tipe-tipe alat pemindah tanah (McKyes, 1985). Parameter geometri dari furrower dapat didekati berdasarkan parameter geometri pada bajak singkal (Gambar 6). Soehne (1959) dalam McKyes (1985) memberikan sudut pertemuan mata bajak (δ 1 ) = pada titik

23 pertemuan dan 8-10 pada ujung mata bajak, sudut potong mata bajak (Ø 1 ) = Gambar 6. Parameter-parameter geometri disain bajak singkal (McKyes, 1985). D. SIFAT-SIFAT TANAH 1. Kadar Air Das (1993) menyatakan bahwa kadar air tanah didefinisikan sebagai perbandingan antara berat cair dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki. Kadar air sangat berkaitan dengan kelas drainase tanah, yaitu mudah tidaknya air hilang dari dalam tanah. Air terdapat di dalam tanah karena ditahan (diserap) oleh massa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau keadaan drainase yang kurang baik (Hardjowigeno, 1987). 2. Tekstur Tanah Tekstur tanah adalah perbandingan relatif antara butir primer pasir, debu dan liat (Hardiyatno, 1992). Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah berdasarkan perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu dan liat (Hardjowigeno, 1987). Tekstur tanah dipengaruhi oleh ukuran tiap-tiap butir yang ada di dalam tanah (Das, 1993). Penentuan jenis tekstur tanah dapat dilakukan berdasarkan perbandingan masingmasing partikel tanah. 3. Kerapatan Isi Tanah Metode pengukuran kerapatan isi tanah tergantung dari massa suatu tanah yang sudah diketahui volumenya terlebih dahulu (Davies et al., 1993). Kerapatan isi tanah menunjukkan perbandingan antara berat tanah kering dengan volume tanah termasuk volume pori-pori tanah. Kerapatan isi tanah menunjukkan kepadatan tanah. Semakin padat sutau tanah maka

24 semakin tinggi kerapatan isinya, yang berarti semakin sulit meneruskan air atau ditembus oleh akar tanaman (Hardjowigeno, 1987). 4. Struktur Tanah Menurut Hardjowigeno (1995), struktur tanah merupakan gumpalan kecil dari butiran-butiran tanah. Gumpalan-gumpalan kecil ini mempunyai bentuk, ukuran dan kemampuan (ketahanan) yang berbeda-beda. Faktorfaktor yang mempengaruhi struktur tanah di antaranya adalah bentuk, ukuran, dan komposisi mineral dari butiran tanah serta sifat fisik dan komposisi air tanah (Das, 1993). Tanah yang berstruktur baik (granular atau remah) mempunyai tata udara yang baik, unsur-unsur hara lebih mudah tersedia dan mudah diolah (Hardjowigeno, 1987). 5. Tahanan Penetrasi Tanah Kekuatan tanah adalah kemampuan dari suatu tanah untuk melawan gaya yang bekerja, atau dikatakan juga sebagai kemampuan suatu tanah untuk mempertahankan diri dari deformasi atau regangan (Mandang dan Nishimura, 1991). Tahanan penetrasi dapat dijadikan ukuran untuk menggambarkan besarnya kemampuan tanah yang diperlukan oleh peralatan pertanian untuk bekerja atau akar tanaman untuk menembus tanah. Nilai tahanan penetrasi diukur dengan menggunakan penetrometer dengan parameter cone index (indeks kerucut), yaitu suatu indeks untuk menyatakan kemampuan tanah melawan atau menahan gaya penetrasi dari suatu kerucut. Indeks kerucut tanah menunjukkan tingkat kekerasan tanah dan untuk mengetahui ada tidaknya lapisan kedap pada kedalaman tertentu. Faktor yang mempengaruhi nilai cone index adalah kerapatan isi, kadar air dan jenis tanah. Devies et al. (1993) menyatakan bahwa tahanan penetrasi tanah sangat tergantung pada kadar air tanah dan biasanya digunakan sebagai pembanding antara tempat-tempat yang berbeda pada areal lahan yang sama pada hari yang sama. E. TRAKTOR RODA-4 DAN TIGA TITIK GANDENG Traktor roda-4 merupakan penarik, penggerak dan penyaluran daya bagi alat pengolahan tanah atau implemen. Daywin et al. (1999) menyatakan bahwa, traktor dikelompokkan menjadi 3 jenis, yaitu traktor kecil (mini)

25 dengan daya lebih kecil dari 15 kw, traktor sedang daya 22 kw sampai 34 kw, traktor besar dengan pembagian 50 kw sampai 60kW, 60 kw sampai dengan 90 kw dan dengan daya lebih besar dari 90 kw serta khusus untuk traktor roda rantai. Allock (1986), menyatakan bahwa load transfer maksimum yang dapat diberikan pada implement terbatas (Gambar 7) dan dapat dihitung dengan persamaan : di mana : W 1 : berat implement (N) x 5 x 6 L x 5 W1 L.(1) x6 : jarak ujung sambungan ke titik gandeng sebenarnya (m) : jarak beban ke titik gandeng sebenarnya (m) : gaya angkat hidrolik (N) Gambar 7. Implemen pada three-point linkage (Allock, 1986). Traktor mempunyai standar ukuran-ukuran pada rodanya. Sebagai contoh traktor Case 1594 daya 89.5 hp memiliki ukuran-ukuran roda sebagai berikut: thread width rear (jarak antar roda belakang) 1594 mm 2159 mm, thread width front (jarak antar roda depan) 1524 mm 2235 mm dan wheel base 2540 mm (Liljedahl, 1989). Tiga titik gandeng memiliki ukuran ukuran standar menurut American Standards Agricultural Engineering (ASAE). Bagian-bagian yang menjadi standar tiga titik gandeng disajikan pada Gambar 8.

26 Gambar 8. Bagian-bagian standar tiga titik gandeng (ASAE, 1998). ASAE (1998) membagi traktor berdasarkan daya yang dimiliki menjadi tiga kategori. Dari ketiga kategori tersebut berbeda pada ukuran-ukuran standar tiga titik gandeng. Ukuran dari bagian-bagian tersebut disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Ukuran standar bagian-bagian tiga titik gandeng Sumber: ASAE, F. DISAIN (PERANCANGAN) Menurut Ullman (1992) membangun suatu produk yang dapat dirakit dari suatu kebutuhan awal bukanlah pekerjaan mudah. Prosesnya berbeda dari produk ke produk dan dari industri ke industri. Ada tiga fase penting selama proses disain suatu produk yaitu: perencanaan spesifikasi, disain konsep dan disain produk.

27 Menurut Harsokoesoemo (1999) perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat untuk meringankan hidupnya. Perancangan itu sendiri terdiri dari serangkaian kegiatan yang berurutan, oleh karena itu perancangan kemudian disebut sebagai proses perancangan yang mencakup seluruh kegiatan yang terdapat dalam proses perancangan tersebut. Kegiatan-kegiatan dalam proses perancangan disebut fase. Salah satu deskripsi proses perancangan adalah deskripsi yang menyebutkan bahwa proses perancangan terdiri dari fase-fase seperti terlihat pada Gambar 9. Kebutuhan Analisis masalah, spesifikasi produk dan perancangan proyek Perancangan konsep produk Perancangan produk Evaluasi produk hasil rancangan Dokumen untuk pembuatan produk Gambar 9. Diagram alir proses perancangan (Harsokoesoemo, 1999).

28 III. METODE PENELITIAN A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Desember 2005 sampai dengan bulan Juli Disain dan pembuatan prototipe ditcher dilaksanakan di Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya Pertanian sedangkan uji fungsional dilakukan di Laboratorium Lapangan, Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor. B. ALAT DAN BAHAN 1. Alat Penelitian a. Instrumen pengukuran kondisi tanah yang terdiri dari: peralatan analisis tekstur tanah, perlengkapan pengambilan contoh tanah (ring sample), penetrometer tipe SR-2, oven dan timbangan. b. Alat untuk pembuatan prototipe dicher, antara lain: las listrik, las LPG, gerinda tangan, gerinda duduk, bor tangan, bor duduk, mesin bubut, penggaris atau meteran, penggaris busur, gunting, kertas, tang, obeng, kunci pas dan kunci ring. c. Instrumen untuk pengukuran lapangan yang terdiri dari: traktor roda-4 (daya 70 hp), penggaris stainless steel (60 cm dan 100 cm), penggaris busur. d. Instrumen pengukuran berat alat yang terdiri dari: crane, load cell (Kyowa, LT-5TSA71C) dan handy-strain meter ( UCAM-1A). 2. Bahan Penelitian Bahan yang digunakan untuk pembuatan prototipe ditcher terdiri dari: a. besi plat (30 mm, 15 mm, 10 mm, 8 mm) b. besi silinder pejal (diameter 20 mm, diameter 30 mm) c. besi pipa (diameter 40 mm) d. besi siku (100mm 100 mm, tebal 8 mm) dan (30 mm 30 mm, tebal 3 mm) e. mur, baut dan ring sebagai pengencang f. cat dan perlengkapan pengecatan.

29 C. METODE PENELITIAN Metode yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural. Adapun tahapan dari penelitian yang akan dilaksanakan yaitu seperti tampak pada Gambar 10. Mulai Data dan informasi penunjang Identifikasi masalah Perumusan dan penyempurnaan konsep desain Analisis/perhitungan gambar teknik dan gambar kerja Pembuatan model Uji fungsional Berhasil tidak ya Pembuatan prototipe alat Uji fungsional Modifikasi tidak Berhasil ya Uji kinerja Selesai Mulai Gambar 10. Tahapan penelitian.

30 1. Identifikasi masalah Masalah yang ada di lapangan sudah teridentifikasi sehingga diperlukan data pendukung yang lain, yaitu: kondisi topografi areal kebun tebu, kondisi tanah berupa sifat fisik dan mekanik tanah khususnya pada saat pembuatan saluran drainase dilakukan, ukuran dan pola penampang saluran drainase. Kondisi topografi areal kebun tebu PG Jati Tujuh landai bergelombang dengan ketinggian 3 50 meter di atas permukaan laut. Kondisi tanah berupa hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman, pada guludan dan dasar alur tanam disajikan pada Gambar 11 dan 12. Data pengukuran disajikan pada Lampiran 1. Tahanan Tahanan Penetrasi Penetrasi (kg/cm (kg/cm2) 2 ) Kedalaman (cm) Gambar 11. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada guludan Tahanan Penetrasi (kg/cm2) 2 ) Kedalaman (cm) Gambar 12. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada dasar alur.

31 Ukuran penampang saluran drainase yang diinginkan oleh pihak PG Jaitujuh terlihat pada Gambar 13. Kedalaman (cm) Lebar (cm) Gambar 13. Penampang saluran drainase yang diinginkan. Ukuran ini didasarkan pada profil saluran drainase yang terbentuk oleh bagian pembentuk profil rotary ditcher seperti terlihat pada Gambar Tinggi (cm) (a) Lebar (cm) Gambar 14. (a) Pembentuk saluran pada rotary ditcher, dan (b) sketsa ukuran pembentuk saluran pada rotary ditcher. Ukuran guludan dan alur barisan tanam lahan plant cane hasil pengukuran seperti terlihat pada Gambar cm (b) 30 cm Gambar 15. Ukuran guludan dan alur barisan tanam lahan plant cane.

32 Data pengujian kadar air pada lahan di PG Jatitujuh disajikan pada Lampiran 2. Kadar air rata-rata di permukaan guludan 19.9 %, di tengah guludan 21.6 %, di bawah guludan 17.1 % dan di dasar guludan 21.6 %. 2. Penyempurnaan ide dan perumusan konsep desain Pada tahapan ini dilakukan analisis dari permasalahan yang ada dan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah dengan mempertimbangkan berbagai aspek yang terkait. Perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep desain fungsional maupun desain struktural dilengkapi dengan : gambar sketsa, analisis teknik, perkiraan kapasitas lapangan teoritis, prasyarat dan sistem yang mendukung efektifitas operasional alat di lapangan. Pemilihan konsep terbaik untuk dilanjutkan ke tahap analisis desain dan pembuatan gambar kerja. Beberapa konsep yang direncanakan disajikan pada Gambar 16. (a) Gambar 16. Konsep ditcher yang direncanakan: (a) konstruksi tegak, (b) konstruksi lebih landai. 3. Analisis disain dan pembuatan gambar teknik konsep 4. Pembuatan model Pembuatan model dimaksudkan untuk melihat apakah mekanisme penyelesaian masalah tersebut sudah berfungsi dengan baik atau tidak. Jika terjadi kesalahan penyelesaian mudah dikoreksi dan meminimumkan biaya pembuatan prototipe. Jika model sudah berfungsi maka dilanjutkan dengan pembuatan prototipe. 5. Uji fungsional Uji fungsional dilakukan pada prototipe untuk mengetahui dan (b) memastikan tiap-tiap bagian dapat berfungsi dengan baik. 6. Modifikasi prototipe

33 Penyempurnaan desain ditcher sehingga berfungsi dengan baik dan dapat bekerja secara efektif di lapangan. 7. Pengujian di lapangan. D. KRITERIA DISAIN Disain ditcher disesuaikan dengan bentuk dan ukuran saluran drainase yang diinginkan. Saluran drainase yang diukur dengan ukuran yang diharapkan antara lain: lebar saluran bagian bawah (L b )= 35cm dan bagian atas (L a )= 90 cm, serta kedalaman saluran = 40 cm. Kedalaman saluran terdiri dari 30 cm tanah terolah dan 10 cm tanah tidak terolah. Tanah terolah dalam hal ini adalah tanah yang telah menjadi guludan (tinggi guludan). Ilustarasi guludan sebelum dan sesudah dibuat saluran drainase (got malang) disajikan pada Gambar 17. (a) Bentuk penampang saluran drainase (b)

34 (c) Gambar 17. Ilustrasi bentuk guludan (a) sebelum dibuat saluran drainase; (b) sesudah dibuat saluran drainase; (c) saat ditcher lengan ayun dioperasikan. Ukuran bentuk penampang saluran drainase yang akan dicapai pada penelitian ini adalah seperti terlihat pada Gambar 18. Ukuran penampang saluran drainase ini didasarkan pada profil saluran drainase yang terbentuk oleh rotary ditcher sesuai dengan pesanan dari pihak PG Jatitujuh. Kedalaman 10 cm dari dasar guludan (tanah tidak terolah) dimaksudkan supaya aliran air yang berlebih pada alur tanam dapat mengalir lancar ke saluran drainase melintang (got malang). Untuk mendapatkan lebar saluran bagian bawah sebesar 35 cm, maka lebar pemotongan pisau diatur sebesar 35 cm. Kemiringan profil samping saluran drainase diatur dengan mendisain kemiringan pisau samping sayap dan posisi tampak depan sayap sebesar 55 dan dengan merancang ketinggian sayap sebesar 65 cm. Disain ukuran bagian bawah dan atas dicther disajikan pada Gambar 19. Rancangan dari suatu alat memerlukan perhitungan mengenai gaya dan beban yang bekerja pada tiap-tiap bagiannya. Hal ini dimaksudkan untukmengetahui dimensi dan bahan yang digunakan. Dimensi dan bahan juga disesuaikan dengan ketersediaanya di pasaran.

35 90 cm 48.8 cm 35 cm 30 cm 10 cm Tanah terolah Tanah tidak terolah Gambar 18. Ukuran bentuk penampang saluran drainase yang diinginkan. L a = 90 cm L b = 35 cm Gambar 19. Jarak lebar atas dan bawah bagian ditcher. E. DISAIN FUNGSIONAL Fungsi utama dari alat yang akan dirancang adalah untuk membuat saluran drainase. Untuk memenuhi fungsi tersebut maka digunakan implemen ditcher. Ditcher yang digunakan pada dither lengan ayun ini adalah ditcher yang menggunakan tenaga tarik traktor dengan tiga titik gandeng sebagai mekanisme penggandengannya tanpa menggunakan tenaga PTO. Hal ini dimaksudkan untuk menyesuaikan masalah teknik yang terjadi pada penggunaan rotary ditcher di PG Jatitujuh. Masalah teknis yang mucul pada

36 penggunaan rotary ditcher antara lain: sudu-sudu pisau mudah tumpul dan patah dan PTO traktor sebagai tenaga penggerak rotary ditcher sudah lemah/rusak. Ditcher lengan ayun terdiri dua bagian, yaitu: ditcher dan bagian pengeruk dengan mekanisme lengan ayun. Masing-masing bagian dirancang dengan memperhatikan aspek perhitungan teknik dan empirik sehingga fungsi yang diinginkan dapat tercapai. Bagian-bagian tersebut dirancang oleh beberapa peneliti. Penulis mendapat tugas perancangan pada bagian ditcher. Untuk mendukung tercapainya fungsi utama tersebut maka diperlukan fungsi-fungsi turunannya antara lain: fungsi memotong tanah, mengangkat tanah, menarik bagian ditcher dan lain-lain. Tabel 2 menyajikan disain fungsional yang menyatakan hubungan antara fungsi-fungsi yang dibutuhkan dengan komponen/bagian untuk mencapai fungsi tersebut. Tabel 2. Disain fungsional No. Fungsi Komponen/bagian 1. Menghubungkan ditcher dengan rangka, Kaki ditcher menyokong sayap, memperkecil tahanan tarik 2. Membuka tanah pertama, membantu pada Pisau penusuk pengoperasian ditcer dalam mencapai kedalaman tanah yang diinginkan. 3. Memotong tanah yang akan disalurkan ke Pisau bajak bagian sayap, membentuk profil bagian dasar dari saluran drainase. 4. Menyatukan pisau dengan bagian sayap dan Dudukan pisau kaki dticher 5. Mengalirkan tanah yang telah dipotong oleh Sayap pisau ke arah samping kanan dan kiri, membentuk profil bagian samping kanan dan kiri dari saluran drainase. 6. Mempertahankan sudut antar sayap Batang penopang 7. Memotong dan merapikan profil dinding Pisau Samping samping dari saluran drainase 8. Menstabilkan posisi ditcher saat beroperasi Stabilizer 9. Menarik ditcher dan bagian pengeruk dengan tiga titik gandeng pada traktor Rangka Kaki ditcher berfungsi sebagai penyokong sayap Kaki ditcher. Kaki ditcher yang digunakan berbentuk parabolik, hal ini dimaksudkan agar tahanan tarik yang dihasilkan kecil. Pada bagian atas kaki ditcher terdapat dua

37 lubang yang ukurannya disesuaikan dengan pin atau baut yang akan mengunci ditcher pada rangka. Pada bagian ujung kaki ditcher terdapat pisau penusuk. Pisau penusuk digunakan untuk membuka tanah pertama. Pisau penusuk juga membantu pada pengoperasian ditcer dalam mencapai kedalaman tanah yang diinginkan. Ada sepasang bilah pisau yang membentuk huruf V, berfungsi memotong tanah yang akan disalurkan ke bagian sayap. Pisau juga berfungsi sebagai pembentuk profil bagian dasar dari saluran drainase. Bentuk yang diinginkan adalah dasar saluran yang rata. Pada bagian pinggir pisau terdapat tiga lubang yang ukurannya disesuaikan dengan baut yang akan mengunci pisau dengan dudukan pisau. Mekanisme penguncian ini dilakukan agar memudahkan dalam perbaikan maupun penggantian pisau jika terjadi kerusakan atau aus. Untuk menyatukan pisau dengan bagian sayap, digunakan dudukan pisau. Pada bagian tengah dudukan pisau dilengkungkan sesuai dengan kelengkungan sayap. Hal ini dimaksudkan agar dudukan pisau menempel dengan kokoh pada bagian bawah sayap yang akan dilas. Terdapat tiga lubang yang disesuaikan dengan lubang pada bagian pisau yang akan dikunci dengan baut. Sayap yang digunakan berbentuk permukaan lengkung seperti pada bajak sayap tetapi kelengkungannya lebih landai. Hal ini dimaksudkan agar sayap dapat mengalirkan tanah yang telah dipotong oleh pisau ke arah samping kanan dan kiri ditcher tanpa membalik tanah. Sayap juga berfungsi sebagai pembentuk profil bagian samping kanan dan kiri dari saluran drainase. Untuk mencapai tujuan tersebut maka diperlukan batang penopang, bagian belakang di antara sepasang sayap tersebut terdapat batang penopang yang berfungsi mempertahankan jarak antar sayap. Hal ini dimaksudkan agar mempertahankan posisi sayap tetap berada di tengah, tidak melenting ke samping kanan atau kiri. Pisau samping berguna memotong dan merapikan profil dinding samping dari saluran drainase. Rangka tarik berguna untuk menarik ditcher lengan ayun dengan traktor. Bagian ini juga sebagai penopang mekanisme lengan ayun. Ukuran-ukuran pada rangka tarik disesuaikan dengan traktor yang digunakan untuk

38 menariknya di PG Jatitujuh yaitu traktor dengan daya 110 hp. Ukuran tersebut antara lain digunakan untuk: 1) mengeset jarak antara ujung pisau penusuk dengan tanah ketika implement ditcher lengan ayun diangkat oleh traktor, dan 2) posisi roda mekanisme yang berada di belakang roda traktor ketika menaiki dan menuruni guludan. F. DISAIN STRUKTURAL 1. Analisis Teknik Analis teknik bertujuan untuk memperhitungkan bentuk, ukuran dan bahan masing-masing komponen sehingga memenuhi kriteria kekuatan bahan dan fungsional seperti yang diharapkan. Besarnya gaya yang bekerja pada ditcher (F) digunakan sebagai acuan untuk melakukan perhitungan. Nilai F yang bekerja pada ditcher ditentukan dengan menggunakan rumus (McKyes, 1985): F k cdn w...(2 ) c di mana: c : kohesi tanah (Pa) d : kedalaman implemen (m) N c : faktor kohesi w : lebar implemen (m) 65º Tanah terolah 42º Tanah tidak terolah Gambar 20. Angle rake pada implemen yang didisain.

39 Untuk nilai tegangan kohesi tanah (c) ditentukan 6900 Pa (tanah terolah) dan Pa (tanah tidak terolah). Nilai kohesi ini didekati dengan melihat tabel nilai terpilih dari properti mekanika tanah pada Lampiran 3. Kedalaman olah (d) yang telah direncanakan yaitu 30 cm untuk tanah terolah dan 10 cm untuk tanah yang tidak terolah. Nilai faktor kohesi didekati dengan melihat grafik faktor N pada Lampiran 4. Dengan disain rake angle (α) sebesar 65º pada tanah terolah dan 42º pada tanah tidak terolah (Gambar 20) dan menghubungkannya dengan nilai sudut gesekan dalam (ø) maka faktor kohesi didapatkan 1.6 (tanah terolah ø = 20 ) dan 3.9 (tanah tidak terolah ø = 38 ). Ukuran penampang saluran drainase ini didasarkan pada profil saluran drainase yang terbentuk oleh rotary ditcher sesuai dengan pesanan dari pihak PG Jatitujuh. Kedalaman 10 cm dari dasar guludan (tanah tidak terolah) dimaksudkan supaya aliran air yang berlebih pada alur tanam dapat mengalir lancar ke saluran drainase melintang (got malang). Lebar implement (w) terbagi menjadi dua bagian yaitu lebar tanah yang terolah dan lebar tanah yang tidak terolah, disajikan pada Gambar 21. Lebar implement (w) didapatkan dari perhitungan berikut ini: 90 cm 48.8 cm 35 cm 30 cm 10 cm Tanah terolah Tanah tidak terolah Gambar 21. Bagian tanah terolah dan tidak terolah pada ukuran saluran drainase yang diinginkan Wterolah m..(3) Wtidak _ terolah m.(4) 2

40 Sehingga nilai F dapat ditentukan dengan persamaan: F cdn w.. (5) Fterolah F tidak c N..(6) _ terolah N.. (7) F F terolah F tidak _ terolah N.(8) a) Kaki Ditcher Kaki ditcher didekati bentuknya dengan lingkaran yang masingmasing berjari-jari 500 mm dan 450 mm sehingga membentuk suatu bilah kaki seperti terlihat pada Gambar 22. R=500, α = 65 R=450, α = 85 Gambar 22. Bentuk kaki ditcher parabolik. Gaya yang bekerja pada ditcher akan ditahan oleh kaki dticher. Nilai F yang bekerja diasumsikan menyebar sepanjang kedalaman olah dari ditcher yaitu 40 cm, sehingga resultan gaya yang bekerja pada kaki ditcher diasumsikan berada pada sepertiga dari kedalaman olah dari dasar ujung bawah kaki atau pada jarak (L) 650 mm dari titik tengah rangka. Skema gaya pada kaki ditcher disajikan pada Gambar 20.

41 b h Permukaan tanah 650 mm ` Gambar 23. Skema gaya pada kaki ditcher. Dimensi kaki menurut besarnya beban yang mengenainya dapat ditentukan dengan menggunakan rumus (Singer, 1995): c a M...(9) I di mana: a : Nilai kekuatan tarik bahan yang diperbolehkan (kgf/mm 2 ) M : Momen yang terjadi pada tangkai (kgf.mm) c : Titik tengah bahan (mm) I : Inersia bahan (mm 4 ) Untuk pembuatan kaki ditcher, digunakan plat bahan S45C dengan ketebalan (b) = 30 mm. Nilai kekuatan tarik bahan baja karbon S45C yang diperbolehkan ( ) sebesar 58 kgf/mm 2 (Lampiran 6), sehingga lebar kaki (h) dapat ditentukan dengan persamaan: a c a M.. (10) I 0.5h FL..(11) 1 3 bh 12 sehingga F

42 6FL h... (12) b a s f digunakan safety factor (s f ) = 4, sehingga h (13) 4 h mm..(14) L b h 1/3 F F Gambar 24. Beban lentur yang terjadi pada kaki ditcher. Kaki ditcher mengalami beban dari arah depan (berlawanan dengan arah maju traktor) dan juga mengalami beban dari samping yang diakibatkan oleh kontak antara tepi tanah yang diolah dengan bagian sayap. Arah gaya yang mengenai kaki ditcher disajikan pada Gambar 24. Besarnya beban dari samping adalah sepertiga kali beban dari arah depan. Beban samping ini terjadi pada sisi kanan dan kiri, maka lebar rangka minimum untuk dapat menahan beban samping dapat ditentukan dengan perhitungan: 6 1 F L h 6... (15) a 2 b s f

43 h 6.. (16) h mm.(17) Dari kedua perhitungan di atas, diperoleh lebar minimum kaki adalah mm. Sehingga ditentukan ukuran-ukuran pada kaki yang digunakan yaitu: tebal (b) = 30 mm, lebar (h) = 200 mm dan panjang = 930 mm. b) Segitiga Bawah Segitiga bawah dibuat dari bahan S45 C (σ B = 58 kgf/mm 2 ) dengan ketebalan (b) = 30 mm dan tinggi (h) = 100 mm. Skema gaya pada segitiga bawah diperlihatkan pada Gambar mm Permukaan tanah F a 725 mm F ` Gambar 25. Skema gaya pada segitiga bawah. Beban lentur yang terjadi pada segitiga bawah diuraikan di bawah ini: 725 Fa kgf..(18) 295 B a (s f = 3).. (19) s f 58 a kgf/mm (20) 3

44 c M... (21) I 0.5h F a l...(22) 1 3 bh (24) kgf/mm 2 <σ a....(25) Perlu dicek lebih lanjut pada kekuatan geseran segitiga bawah dengan sambungan lasnya. Skema gaya kekuatan las segitiga bawah disajikan pada Gambar 26. throat F x 58 leg 45 F a leg Gambar 26. Skema gaya kekuatan las segitiga bawah. F cos (26) x F a F cos (27) x F kgf (28) x Nash (1957) mengasumsikan bahwa hanya gaya geser saja yang bekerja pada sambungan las karena kerusakan umumnya timbul oleh geseran pada sudut 45 sepanjang throat. Penghitungan kekuatan las menggunakan rumus (Nash, 1957): P n A (29) A l l t (30) w l di mana: P : beban tarik (kgf) h

45 : tegangan geser yang diijinkan (kgf/mm 2 ) n : jumlah sambungan A : luas sambungan las (mm 2 ) l w l l t h : panjang las (mm) : leg (mm) : throat (mm) American Welding Society menentukan tegangan geser yang diijinkan untuk fusion welding sebesar 7.95 kg/mm 2. Sambungan las yang direncanakan adalah sebagai berikut: jumlah sambungan (n) = 2, Panjang las (l w ) = 100 mm, leg (l l ) = 5 mm. Throat (t h ) dicari dengan perhitungan berikut: t 5 sin (31) h t 3.54 mm....(32) h sehingga A (33) A 2828 mm (34) Didapatkan luas sambungan las 2528 mm 2, sehingga P (35) P kgf....(36) Jadi sambungan las yang direncanakan memenuhi syarat P > F x. Berdasarkan perhitungan di atas, dimensi dari segitiga bawah yang direncanakan dengan ukuran 100 mm 100 mm, tebal 30 mm memenuhi syarat aman. c) Segitiga Atas Segitiga atas memiliki dimensi dan bahan yang sama dengan segitiga bawah. Kelayakan segitiga atas diuji dengan melihat besar kecilnya gaya yang bekerja pada segitiga atas (F b ) dibandingkan dengan gaya yang bekerja pada segitiga bawah (F a ). Skema gaya pada segitiga atas diperlihatkan pada Gambar 27.

46 F b 295 mm Permukaan tanah 570 mm F ` Gambar 27. Skema gaya pada segitiga atas. 570 Fb kgf....(37) 295 F a > F b.... (38) Jadi dimensi segitiga atas memenuhi syarat kekuatan beban lentur karena F a > F b. Kekuatan las segitiga atas diuji dengan melihat besar kecilnya gaya geser yang bekerja pada sambungan las segitiga atas (F y ) dibandingkan dengan gaya yang bekerja pada sambungan las segitiga bawah (F x ). Hal ini dilakukan karena karakter las yang dirancang sama dengan sambungan las yang ada di segitiga bawah. Skema gaya kekuatan las segitiga atas disajikan pada Gambar 28. F b leg 58 F y 45 leg throat Gambar 28. Skema gaya kekuatan las segitiga atas.

47 F cos (39) y F b F cos (40) y F kgf < F x (41) y Karena F y < F x maka sambunga las pada segitiga atas sudah pasti mampu menahan gaya geser F y. Jadi sambungan las yang direncanakan memenuhi syarat. d) Pin Penahan Beban yang bekerja pada pin penahan ini adalah beban lentur. Skema gaya pada pin penakan disajikan pada Gambar 29. F a Gambar 29. Skema gaya pada pin penahan. Besarnya F a didekati dengan bobot ditcher. Massa dithcer (m) dicari dengan persamaan: m v.(42) di mana: m : massa (kg) ρ: Massa jenis (kg/m3) v : volume (m3) Massa jenis (ρ) bahan besi baja diketahui 7800 kg/m 3 (Lampiran 5). Dengan menggunakan software AutoCAD, volume (v) ditcher dapat diketahui sebesar mm 3. Sehingga massa ditcher didapat: 3 3 m 7800kg / m m 110kg..(43) Ukuran diameter pen dapat didekati dengan rumus tegangan geser. Bahan yang dipilih yaitu poros baja S45C denganσ b = 58 kgf/mm 2 σ a = 30 kgf/mm 2 maka didapat nilai:

48 d di mana : F a 4xF a xs x f : Gaya aksial (kg) τ : Tegangan geser (kg/mm2) d : diameter poros (mm) s f... (44) : safety factor Massa tersebut ditopang oleh dua pin yang berseri, jadi untuk keamanannya didekati satu pin menanggung semua bobot ditcher yang menjadi gaya aksial (F a = 110 kgf). B s f....(45) d (46) d = 9.32 mm... (47) Dari hasil perhitungan, maka dipilih poros pin dengan diameter 20 mm. e) Rangka Pipa Kotak Rangka pipa kotak dibuat dari bahan S45C (σ B = 58 kgf/mm 2 ). Skema gaya pada rangka pipa kotak (F p ) diperlihatkan pada Gambar 30. Kekuatan rangka pipa kotak didekati dengan perhitungan berikut ini: 650 Fp kgf...(48) 870 B a (s f = 3).. (49) s f 58 a kgf/mm2... (50) 3

49 h o h i l = 870 mm Permukaan tanah F p 650 mm F ` Gambar 30. Skema gaya pada rangka pipa kotak. c M...(51) I 0.5ho F pl... (52) 1 h 4 4 o h i (53) kgf/mm 2 <σ a (54) Jadi rangka kotak yang direncanakan telah memenuhi syarat aman. f) Mekanisme Penggandengan Mekanisme penggandengan yang digunakan adalah tiga titik gandeng. Pergerakan naik dan turun ditcher didekati dengan mengukur besarnya sudut angkat lower link traktor yaitu sebesar 20 (Gambar 31). Dari simualsi di dalam AutoCAD didapatkan jarak maksimum antara ujung pisau penusuk dengan permukaan tanah adalah 15 cm (posisi C). Posisi A merupakan posisi di mana traktor dan ditcher bekerja di lahan sedangkan posisi B merupakan posisi di mana ujung pisau penusuk rata dengan permukaan tanah.

50 Posisi maksimum Permukaan tanah 15 cm B C Dasar saluran A Gambar 31. Simulasi naik turun ditcher pada beberapa posisi. 2. Struktur Bagian-bagian Ditcher Disain ditcher lengan ayun secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 32. Secara struktural bagian-bagian ditcher pembuat saluran drainase terdiri dari kaki ditcher, pisau penusuk, pisau bajak, sayap, pisau samping, dan rangka tarik (Gambar 33). Bagian pengeruk dengan mekanisme lengan ayun Ditcher Gambar 32. Disain ditcher lengan ayun secara keseluruhan.

51 Rangka tarik kaki Sayap Pisau penusuk Pisau bajak Pisau samping Stabilizer Gambar 33. Bagian-bagian ditcher. a. Kaki Ditcher Kaki ditcher dibuat dari bahan besi plat dengan ketebalan 30 mm. Kaki berbentuk parabolik. Kaki ditcher dilengkapi dengan stabilizer yang dibuat dari bahan besi plat dengan ketebalan yang sama dan di ujungnya diberi peluncur dari besi siku ukuran 100 mm 100 mm dengan ketebalan 8 mm. Bentuk kaki dan stabilizer ditcher disajikan pada Gambar 34. Stabilizer Gambar 34. Kaki dan stabilizer ditcher.

52 b. Pisau penusuk Pisau penusuk terbuat dari bahan besi plat dengan ukuran panjang 30 cm, lebar 5 cm dan tebal 15 mm. Pada bagian ujung pisau penusuk ditajamkan. Pisau penusuk terletak di ujung atas kaki ditcher dengan kemiringan 15. Bentuk dan posisi pisau penusuk disajikan pada Gambar 35. Pisau penusuk Gambar 35. Bentuk dan posisi pisau penusuk. c. Pisau Bajak Pisau bajak dibuat dari bahan besi plat dengan tebal 10 mm. Pisau berbentuk jajar genjang dengan ukuran 250 mm 100 mm. Pisau dibuat satu pasang untuk bagian kanan dan kiri membentuk huruf V dengan sudut potong 35. Pisau menempel pada dudukan pisau dengan penguncinya berupa tiga baut. Pada bagian tengah dudukan pisau dilengkungkan sesuai dengan kelengkungan sayap. Terdapat tiga lubang yang disesuaikan dengan lubang pada bagian pisau yang akan dikunci dengan baut. Bentuk pisau dan dudukannya dapat dilihat pada Gambar 36. d. Sayap Sayap terbuat dari besi plat dengan tebal 8 mm. Ada dua bilah sayap yang terletak di atas pisau. Keduanya menempel bada sisi kanan dan kiri kaki ditcher. Sepasang sayap tersebut dilengkapi dengan batang penopang yang terbuat dari besi pipa diameter 40 mm. Bentuk sayap disajikan pada Gambar 37.

53 Pisau bajak Dudukan pisau bajak Gambar 36. Bentuk pisau dan dudukannya. Sayap Batang penopang Gambar 37. Bentuk sayap dan posisi batang penopang. e. Pisau Samping Plat setebal 10 mm digunakan sebagai bahan pembuat pisau samping. Pisau samping menempel di pinggir luar kanan dan kiri dari bagian sayap dengan kemiringan 55 terhadap horizontal. Bentuk dan posisi pisau samping dapat dilihat pada Gambar 38. f. Rangka Tarik dan Tiga Titik Gandeng Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan rangka adalah besi siku yang ditangkupkan membentuk pipa kotak berukuran 100 mm 100 mm dengan ketebalan 8 mm. Rangka berbentuk segitiga. Dudukan ditcher dibuat dari besi siku ukuran 100 mm 100 mm, tebal 8 mm

54 dengan panjang 40 cm. Besi siku tersebut dibuat dua pasang untuk posisi atas dan posisi bawah. Pemasangannya pada dua pipa kotak yang berada di tengah segitiga rangka menggunakan baut M16 sebanyak 8 buah. Untuk mengunci ditcher pada dudukan ditcher, digunakan baut M20 sebanyak 2 buah (untuk posisi atas dan bawah). Pada rangka juga dilengkapi dengan penahan segitiga atas dan bawah yang dibuat dari besi plat tebal 30 mm. Gambar rangka dapat dilihat pada Gambar 39. Pisau samping 55 Gambar 38. Posisi pisau samping. Penguat Tiga titik gandeng Segitiga atas Siku dudukan ditcher Gambar 39. Rangka dan dudukan ditcher.

55 Tiga titik gandeng dibuat dari besi plat dengan ketebalan 10 mm. Ukuran-ukuran pada tiga titik gandeng disesuaikan dengan standar ASAE dan juga pada traktor yang akan digunakan untuk pengujian di laboratorium lapangan. Ditcher ini dirancang untuk ditarik traktor dengan daya 110 hp (kategori III) sedangkan traktor yang tersedia hanya memiliki 70 hp (kategori II). Oleh karena itu dilakukan penyesuaian-penyesuaian agar dapat digunakan oleh kedua kategori tersebut sehingga menghasilkan ukuran-ukuran: mass height mm, lower hitch point spread 850 mm, lower hitch stud 28 mm dan linchpin hole distance 10 mm. Ukuranukuran tersebut disajikan pada Gambar mm 530 mm 850 mm d 28 mm 55 mm Gambar 40. Ukuran-ukuran pada tiga titik gandeng yang telah disesuaikan dengan kondisi lapangan.

56 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. KONSTRUKSI DITCHER Sebelum dilakukan tahap pembangunan prototipe maka dibuat suatu model terlebih dahulu. Model dibuat dengan skala 1 : 5. Komponen yang dibuat model hanya pada bagian rangka dan mekanisme lengan ayun. Setelah dilakukan pembuatan model, maka dapat diketahui kesulitan-kesulitan yang nantinya akan dihadapi pada saat pembangunan prototipe yang sebenarnya. Gambar model disajikan pada Gambar 41. Gambar 41. Model ditcher lengan ayun. Sebelum bahan besi konstruksi disusun, dipersiapkan mal atau pola dasar untuk memotong besi terutama besi plat. Komponen dipotong dengan menggunakan las LPG berdasarkan pola dasar yang telah dibuat. Setelah bahan-bahan dan peralatan sudah tersedia maka perakitan dapat dilakukan. Beberapa komponen dari ditcher memerlukan perlakukan khusus dalam pembuatannya. Jika ada keterbatasan alat dan bahan maka dimensi disesuaikan dengan alat dan bahan yang ada tanpa mengurangi aspek kelayakan teknik. Salah satu perlakuannya adalah dengan digerinda. Gambar 42 menyajikan proses penggerindaan yang sedang dilakukan. Urutan pemasangan suatu komponen dimualai dari yang paling mudah untuk pemasangan komponen yang lainya.

57 Gambar 42. Proses penggerindaan bahan besi. Ditcher yang telah dibangun disajikan pada Gambar 43 dan terdiri atas bagian-bagian sebagai berikut: kaki Sayap Pisau samping Pisau bajak Pisau penusuk Gambar 43. Ditcher yang telah dibangun dan bagian-bagiannya. 1. Kaki Ditcher Kaki ditcher dibuat dari besi plat dengan ketebalan 30 mm. Bahan besi plat dipotong sesuai dengan pola dasar yang telah dibuat. Terdapat dua lubang sebagai lubang baut pengunci. Pembuatan lubang dilakukan

58 dengan cara mengebor dengan mata bor M23. Terjadi kesulitan saat melakukan pengeboran di antaranya: bahan kaki sulit dibuat dudukan yang pas pada meja bor, keterbatasan tenaga untuk mengangkat, memutar dan mengepaskan titik yang akan dibor. Oleh karena itu, untuk mengatasi kesulitan tersebut perlu dibuat lubang pada pola dasar sehingga pembuatan lubang dapat dilakukan dengan las potong. Kaki ditcher dipasang berdiri tegak pada suatu dudukan remanen berbentuk persegi. Kaki disokong pada bagian belakang dan dengan besi siku ukuran 30 mm 30 mm tebal 3 mm. Penempelan kaki pada besi siku penyokong dan dudukannya dengan cara dilas titik. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan dalam pelepasan dan pengoreksian bila terjadi kesalahan. Posisi kaki pada dudukan remanen (jig) disajikan pada Gambar 44. Gambar 44. Komponen kaki dan posisi kaki pada dudukan remanen. 2. Pisau Penusuk Pisau penusuk memerlukan kekuatan dan ketajaman yang lebih. Oleh karena itu, setelah besi plat dipotong membentuk pola dasar pisau penusuk, maka bahan tersebut selanjutnya ditajamkan dan dikeraskan di tempat pandai besi. Pisau penusuk dipasang miring dengan sudut 15. Pemasanganya dengan cara meratakan dengan ujung atas kaki yang pola dasarnya sudah diset 15 pada saat pemotongan.

59 3. Pisau Bajak Perlakuan pada pisau bajak juga sama seperti pada pisau penusuk. Pisau ditajamkan dan dikeraskan di tempat pandai besi. Pisau yang dibuat memiliki sudut potong 35 dan sudut pengangkatan tanah sebesar 15. Pembuatan lubang baut pengunci dilakukan bersamaan dengan pembuatan lubang pada dudukannya. Pisau dan dudukan pisau ditumpuk dari sisi atas atau bawah, kemudian dilas titik pada bagian pinggirnya. Setelah dibor dengan mata bor M12, keduanya dipisahkan. Pada bagian sisi atas pisau, lubang bor diperbesar dengan mata bor M20 tetapi dengan kedalaman hanya ¼ dari ketebalan. Hal ini dimaksudkan untuk ruangan baut tirus sehingga pada saat pisau dipasang, terlihat rata atau sebidang. Penggunaan baut tirus penting agar aliran tanah yang terpotong oleh pisau lebih lancar. Dudukan pisau dilengkungkan dengan cara ditempa beberapa kali sehinggga didapatkan kelengkungan yang diinginkan. Pemasangan dudukan pisau dilakukan dengan cara dilas titik pada dudukan remanen dan pada kaki sehingga didapatkan sudut-sudut yang diinginkan seperti pada posisi pisau. 4. Sayap Sayap dibuat dibuat dari besi plat 8 mm dengan dilakukan perlakuan pelengkungan. Pekerjaan ini adalah yang terberat dan sulit dilakukan. Bahan sayap dipanaskan dengan gas LPG (Liquid Petroleum Gas) kemudian dipukul sesuai garis kelengkungannya. Penempaan dilakukan berulang kali sampai mendapatkan kelengkungan dengan diameter 65 cm. Pola kelengkungan dibuat dari bahan tripleks, dibuat bentuk ¼ silinder. Hasil kelengkungan kurang mulus karena keterbatasan tenaga untuk menempa. Bentuk sayap sesudah dilengkungkan disajikan pada Gambar 45. Untuk memudahkan pemasangan sayap digunakan bantuan besi siku penyokong ukuran 30 mm 30 mm tebal 3 mm yang bersifat sementara. Siku penyokong tersebut juga untuk membentuk sudut profil saluran drainase yang diinginkan, dilas titik pada dudukan remanen dengan kemiringan 55. Ada 4 batang besi siku penyokong yang digunakan untuk

60 menbentuk sudut tersebut. Dua bagian dipasang pada bagian depan dan sisanya di bagian belakang, dengan posisi yang sama pada sisi kanan dan kiri. Pada bagian belakang sayap diberi batang penyokong sekaligus penahannya (Gambar 46). Gambar 45. Bentuk sayap/singkal setelah dilengkungkan. Batang penahan Batang penopang Gambar 46. Posisi batang penopang dan penahannya. 5. Pisau Samping Pisau samping ditajamkan di pandai besi. Bagian yang ditajamkan adalah bagian yang akan memotong profil dinding samping saluran drainase. Plat setebal 10 mm digunakan sebagai bahan pembuat pisau samping. Pisau samping menempel di pinggir luar kanan dan kiri dari bagian sayap dengan kemiringan 55 terhadap horizontal. Pemasangannya juga mengikuti 4 batang siku penyokong yang digunakan pada pemasangan sayap.

61 6. Rangka Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan rangka adalah tiga batang pipa kotak. Konstruksi rangka yang berbentuk segitiga disusun di atas suatu dudukan remanen (jig). Kedua batang pipa kotak yang panjang disatukan membentuk sudut 28 dengan menggunakan besi siku ukuran 30 mm 30 mm tebal 3 mm yang bersifat sementara. Tiga titik gandeng dibuat dari besi plat dengan ketebalan 10 mm yang dilas dengan rangka segitiga yang telah dibuat. Pada rangka juga dilengkapi dengan penahan segitiga atas dan bawah yang dibuat dari besi plat tebal 30 mm. Keduanya dilas pada dua pipa kotak yang berada di tengah segitiga rangka. Untuk memperkuat antara top link dengan segitiga atas maka digunakan tambahan penguat dengan cara dilas. Dudukan ditcher dibuat dari besi siku ukuran 100 mm 100 mm, tebal 8 mm dengan panjang 40 cm. Besi siku tersebut dibuat dua pasang untuk posisi atas dan posisi bawah. Pemasangannya pada dua pipa kotak yang berada di tengah segitiga rangka menggunakan baut M16 sebanyak 8 buah. Untuk mengunci ditcher pada dudukan ditcher, digunakan baut M20 sebanyak 2 buah (untuk posisi atas dan bawah, Gambar 47). Selain menjepit kaki ditcher, dudukan ini juga menjepit segitiga atas dan segitiga bawah. (a) (b) Gambar 47. Posisi siku dudukan ditcher:(a) bagian atas; (b) bagian bawah. Konstruksi dari ditcher lengan ayun yang telah dibuat disajikan pada Gambar 48.

62 Gambar 48. Tampilan ditcher lengan ayun. B. PENGUJIAN Pengujian dilakukan untuk melihat kualitas saluran drainase yang dihasilkan sesuai dengan yang diinginkan. Jenis tanah pada lahan pengujian adalah Latosol Darmaga dengan komposisi 18.29% pasir, 15.58% debu dan 66.12% liat (Harjanto, 2003). Kondisi tanah berupa hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman, pada guludan dan dasar alur tanam disajikan pada Gambar 49. Data pengukuran disajikan pada Lampiran 7. (Kg/cm2) cone index (kgf/cm2) 0 0 kedalaman (cm) puncak guludan Leuwikopo dasar guludan Leuwikopo Gambar 49. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada puncak dan dasar guludan.

63 Data pengujian kadar air pada lahan uji Leuwikopo disajikan pada Lampiran 8. Kadar air rata-rata di puncak guludan %, di tengah guludan %, dan di dasar guludan 30.02%. Dengan rata-rata kerapatan isi tanahnya 0.98 gr/cm3. Sebelum dilakukan pengujian, dilakukan pengolahan tanah primer dan sekunder. Kemudian dibuat guludan dengan ukuran sesuai ukuran guludan di PG Jatitujuh (Gambar 50). 135 cm 30 cm Gambar 50. Ukuran guludan yang dipersiapkan. Guludan dibuat dengan menggunakan implemen furrower yang dirapikan dengan manual (menggunakan cangkul) supaya tercapai ukuran yang diinginkan. Hasil guludan yang telah dibuat disajikan pada Gambar 51. Gambar 51. Kondisi guludan yang dipersiapkan. Setelah dilakukan penggandengan terhadap prototipe ditcher lengan ayun terhadap traktor, terlihat pada Gambar 52, posisi lower link traktor sudah mengangkat maksimal tetapi jarak pisau dan pisau penusuk dengan tanah

64 hanya sekitar 5 cm. Pengangkatan lower link traktor tidak sejajar dengan pengangkatan rangka. Gambar 52. Ditcher lengan ayun setelah digandeng dengan traktor. Dalam kondisi seperti itu maka pengujian tidak dapat dilanjutkan. Untuk mengatasi hal tersebut, dilakukan modifikasi pada bagian tiga titik gandeng. Untuk mencapai jarak 20 cm antara pisau dengan tanah maka posisi tiga titik gandeng diturunkan sebesar 15 cm (Gambar 53). 15 cm (a) (b) Gambar 53. Modifikasi pada tiga titik gandeng, (a) sebelum diturunkan; (b) setelah diturunkan. Gambar 54 menunjukkan bahwa setelah dimodifikasi pengangkatan lower link tampak maksimal. Terlihat juga pengangkatan lower link sejajar dengan pengangkatan rangka.

65 Gambar 54. Penggandengan ditcher lengan ayun dengan traktor setelah modifikasi tiga titik gandeng. Dari hasil tersebut dapat diduga bahwa kesalahan disain awal tiga titik gandeng ada pada panjang top link traktor yang tidak diperhitungkan. Setelah dilakukan pembenahan terhadap bagian tiga titik gandeng maka uji di lapangan dapat dilanjutkan. Pada pengoperasian prototipe ditcher di lahan, tanah yang terpotong oleh pisau bajak tidak mengalir secara lancar. Tanah tertahan di pisau samping seperti terlihat pada Gambar 55. Gambar 55. Tanah tertahan di pisau samping.

66 Akibat dari tanah yang tertahan di pisau samping, aliran tanah membalik ke depan keluar melewati samping sayap yang tidak tertutupi oleh pisau samping (Gambar 56). Hal ini menyebabkan tanah tidak sampai pada bagian pengeruk. Tujuan yang diinginkan adalah tanah mengalir melalui pisau samping langsung disambut oleh pengeruk (tanpa jatuh dulu ke guludan). Gambar 56. Aliran tanah yang membalik ke depan melalui samping sayap. Saluran drainase yang dihasilkan tidak berbentuk trapesium seperti yang diinginkan tetapi berbentuk profil V. Hal ini terjadi karena terdapat tanah yang turun kembali (mengalir) ke dasar saluran drainase. Saluran drainase yang dihasilkan oleh ditcher disajikan pada Gambar 57. (a) (b) Gambar 57. Saluran drainase yang dihasilkan, (a) tampak belakang saat ditcher lengan ayun dioperasikan; (b) bentuk profil V yang dihasilkan.

67 Keadaan ditcher setelah pengoperasian antara lain terjadi kelengketan tanah dan tanah memadat di sela-sela antara sayap dengan pisau samping. Hal ini terjadi karena selama operasi, tanah yang tertahan di sudut antara sayap dan pisau samping terdesak terus oleh tanah yang ada di depan, seperti terlihat pada Gambar 58. (a) (b) Gambar 58. Keadaan ditcher setelah beroperasi di lahan: (a) tanah menempel dan tertimbun pada bagian sayap dan pisau samping; (b) kelengketan tanah yang terjadi. Untuk mengatasi kesalahan-kesalahan tersebut maka dilakukan beberapa modifikasi. Modifikasi yang dilakukan antara lain: 1. Pisau samping dilepas untuk mengatasi tanah yang tertahan di pisau samping seperti terlihat pada Gambar 59. Gambar 59. Pisau samping yang dilepas.

68 2. Sayap diperlebar untuk mengatasi tanah yang turun kembali (mengalir) ke dasar saluran. Pelebaran sayap didasarkan pada sudut curah granular tanah. Setiap bentuk granular mempunyai kecenderungan untuk mencapai keseimbangan bentuk sehingga membentuk sudut curah. Sudut curah tanah ternyata lebih landai dibandingkan dengan kemiringan sudut sayap samping` seperti terlihat pada Gambar 60. Kemiringan sayap sebelum diperlebar Penyesuaian pelebaran sayap mengikuti sudut curah tanah Granular tanah Sudut curah Gambar 60. Pelebaran sayap berdasarkan sudut curah tanah. Pada bagian pinggir (samping) sayap diperlebar ke bawah sampai pada ujung pinggir dari pisau bajak. Rencana modifikasi dan hasilnya disajikan pada Gambar cm Rencana modifikasi (a)

69 (b) Gambar 61. Modifikasi pada sayap, (a) rencana modifikasi; (b) hasil modifikasi. 3. Mengganti pisau dengan pisau bajak yang lebih panjang garis potongnya sehingga didapatkan lebar pemotongan yang lebih lebar. Hal ini dilakukan agar tidak terbentuk profil V atau supaya terbentuk saluran drainase dengan profil trapesium. Penyebabnya juga terkait dengan masalah sudut curah tanah sehingga dengan modifikasi tersebut, diharapkan hasil modifikasi pada pelebaran sayap bisa optimal. Dengan modifikasi tersebut, maka lebar potong pisau menjadi 60 cm seperti terlihat pada Gambar cm 35 cm (a) (b) Gambar 62. Modifikasi pada pisau, (a) rencana modifikasi; (b) hasil modifikasi. Setelah modifikasi maka pengujian dilakukan kembali. Gambar 63 memperlihatkan ditcher lengan ayun siap masuk ke lahan. Berat ditcher tersebut memiliki berat total kira-kira 435 kg diukur dengan menggunakan load cell (Lampiran 9).

70 Gambar 63. Ditcher lengan ayun siap masuk ke lahan. Pada pengujian kali ini, aliran tanah cukup lancar sehingga pengeruk pada mekanisme lengan ayun juga dapat bekerja dengan baik. Agar tanah yang terpotong lebih terarah ke samping (terlihat pada Gambar 64, sayap/singkal hampir terbenam oleh aliran tanah) maka menambah ketinggian bagian depan sayap/singkal dapat dijadikan bahan pertimbangan modifikasi. Ada sebagian aliran tanah yang tertahan di bagian rangka dan pipa mekanisme lengan ayun. Tanah tersebut merupakan akumulasi dari tanah yang tertahan di bagian sayap. Aliran tanah yang tertahan di rangka dan pipa mekanisme lengan ayun disajikan pada Gambar 64. Gambar 64. Aliran tanah yang tertahan di rangka dan pipa mekanisme lengan ayun.

71 Di samping itu juga masih ada pemadatan timbunan tanah di bagian sayap dan pisau. Pemadatan timbunan tanah pada ditcher disajikan pada Gambar 65. Gambar 65. Pemadatan timbunan tanah pada ditcher setelah operasi. Saluran drainase yang dihasilkan berbentuk trapesium. Hal ini dapat terjadi karena sayap telah dilebarkan ke bawah sehingga mneghalangi tanah untuk mengalir ke tepi dinding saluran drainase. Dari hasil pengamatan secara keseluruhan terhadap dasar saluran drainase adalah rata (tidak bergelombang). Dasar dari saluran drainase jika dianalisis lebih lanjut sebenarnya tidak rata karena pengaruh naik turunnya traktor terhadap guludan (lintasan traktor melintang terhadap alur tanam). Saluran drainase yang dihasilkan oleh ditcher disajikan pada Gambar cm 33 cm 36.9 cm Gambar 66. Profil saluran trapesium yang telah dihasilkan oleh ditcher.

72 Pengukuran profil dilakukan pada bagian puncak dan lembah guludan. Data hasil pengukuran profil saluran drainase disajikan pada Lampiran 10. Terlihat nilai rata-rata lebar bawah cm untuk puncak dan cm untuk lembah. Nilai rata-rata dari keduanya sebesar 36.9 cm dengan deviasi 4.48 cm, nilai ini hampir sama dengan lebar yang direncanakan yaitu 35 cm. Lebar atas yang direncanakan adalah 90 cm sedangkan lebar atas yang dihasilkan adalah 113 cm dengan deviasi 8.14 cm. Kedalaman yang dihasilkan 33 cm dengan deviasi 4.04 cm. Kedalaman pada lembah guludan dapat mencapai 11 cm dengan deviasi 3.88 cm. Ilustrasi kedalaman pada lembah guludan disajikan pada Gambar cm Gambar 67. Ilustrasi kedalaman saluran drainase pada lembah guludan.

73 V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN 1. Prototipe ditcher untuk saluran drainase pada budidaya tanaman tebu lahan kering telah dibuat dan dimodifikasi pada bagian: 1) rangka, 2) pisau samping, 3) sayap dan 4) pisau. 2. Hasil pengujian menunjukkan bahwa ditcher dapat membuat saluran drainase dengan profil saluran berbentuk trapesium dengan ukuran ratarata lebar atas 113 cm, lebar bawah 36.9 cm dan kedalaman 33 cm. B. SARAN 1. Perlu dicari teknik untuk membuat lengkungan besi plat yang luas dan tebal. 2. Perlu dilakukan pengujian beberapa lebar potong pisau dan pengaruhnya terhadap lebar bawah profil saluran yang terbentuk. 3. Perlu dilakukan pengujian terhadap variasi sudut angkat pisau. 4. Bentuk rangka perlu dimodifikasi misal dengan menambah ketinggian rangka terhadap pipa mekanisme atau dengan menggunakan bentuk segiempat yang mempunyai ruang tengah lebih luas untuk mengatasi tanah yang tertahan di rangka dan pipa mekanisme lengan ayun. 5. Perlu dilakukan pengukuran perbedaan tinggi (rata atau tidaknya) dari dasar saluran drainase karena pengaruh naik turunya traktor terhadap guludan.

74 DAFTAR PUSTAKA Alcock, R Tractor-Implements Systems. The Avi Publishing Company, Inc. Wesport, U.S.A. Anonim Pedoman Budidaya Tebu Lahan di Lahan Kering. Lembaga Pendidikan Perkebunan. Yogyakarta. ASAE Standards Standards Engineering Practice Data. ASAE. N.Y., U.S.A. Das, B.M Mekanika Tanah (Prinsip-prinsip Rekayasa Geoteknis). Penerbit Erlangga. Jakarta. Davies, et al Soil Management. Farming Press. Ipswich. Daywin F.J., R.G. Sitompul dan I. Hidayat Mesin-mesin Budidaya Pertanian. JICA-DGHE/IPB PROJECT/ADAET. Bogor. Gill, W.R., G.E.V. Berg Soil Dynamic in Tillage and Traction. Agric.Res.Service. US Departement of Agriculture. U.S.A. Hardiyatno, H.C Mekanika Tanah I. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Hardjowigeno, S Ilmu Tanah. Akademika Pressindo. Jakarta. Humbert, R.P The Growing of Sugarcane. Elsevier Publishing Company. N.Y., U.S.A. Kartohadikusumo, N Proceedings Ikatan Ahli Gula Indonesia, Pertemuan II, Yogyakarta, Maret Koto, H Rancangan Hidrolik Terbaik Pada Saluran Drainase Permukaan di Pabrik Gula Jatitujuh PTP (Persero) XIV Jatibarang Cirebon-Jawa Barat. Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian, IPB. Bogor. Liljedahl, J.B. et al Tractors and Their Power Units. Avi Book. N.Y., U.S.A. McKyes, E Soil Cutting and Tillage. Elsevier Science Publishers. Amsterdam. Netherlands. Mandang, T. dan I. Nishimura Hubungan Tanah dan Alat Pertanian. JICADGHE-IPB PROJECT/ADAET. Bogor. Mushoffa, A.A Aspek Keteknikan Pada Budidaya Tebu Dan Proses Produksi Gula di PT PG Rajawali II Unit PG Jatitujuh. Laporan Praktek Lapangan. Departemen Teknik Pertanian, IPB. Bogor. Nash, W.A Theory and Problems of Strength of Materials. McGraw-Hill Book Company. F.L, U.S.A. Notojoewono, W Tebu. PT. Soeroengan. Jakarta. Nurharyono, B.D Desain Uji Teknis Model Instrumen Pengukur Kecepatan Traktor. Skripsi. Jurusan Teknik Pertanian, IPB. Bogor.

75 Oktoyournal Drainase. Polytechnic Education Development Center for Agriculture IPB. Bogor. Popov, E.P Diterjemahkan oleh Z. Astamar. Mekanika Teknik. Erlangga. Jakarta. Schwab, G.O. et al. Soil and Water Conservation Engineering. John Wiley and Sons, Inc. N.Y., U.S.A. Smith, H.P Farm Machinery and Equipment Fifth Edition. McGraw-Hill Book Company. N.Y., U.S.A. Sosrodarsono, S. dan T. Kensaku Hidrologi Untuk Pengairan. Pradnya Paramita. Jakarta. Sularso dan Kuga Elemen Mesin. Pradnya Paramita. Jakarta. Sutardjo, R.M.E Budidaya Tanaman Tebu. Bumi Aksara. Jakarta. Ullman, D.G The Mechanical Design Process. McGraw-Hill, Inc. NJ. USA. Wijanto Desain Alat Penanam Tebu Mekanis. Thesis. Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian, IPB. Bogor.

76 LAMPIRAN

77 Lampiran 1. Data penetrasi cone lahan tebu plant cane PG Jatitujuh Data penetrasi cone lahan tebu plant cane pada guludan Kedalaman (cm) Beban (kg) Total Rata-rata Cone Index (kg/cm2) Data penetrasi cone lahan tebu plant cane pada dasar alur PG Jatitujuh Kedalaman (cm) Total Rata-rata Cone Index (kg/cm2) Beban (kg)

78 Lampiran 2. Data uji kadar air tanah lahan PG Jatitujuh Ket (posisi) No Sampel BW (gram) BB+R (gram) BK+R (gram) BB (gram) BK (gram) KA (%) Vt (cc) BD R permukaan guludan R tengah guludan R bawah guludan R dasar guludan R dasar guludan R dasar guludan