SKRIPSI. RANCANG BANGUN MESIN PEMANGKAS JARAK (Jatropha curcas Linn) Oleh: DIAN SULISTIAWAN F

Transkripsi

1 SKRIPSI RANCANG BANGUN MESIN PEMANGKAS JARAK (Jatropha curcas Linn) Oleh: DIAN SULISTIAWAN F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2010

2 Dian Sulistiawan. F Mesin Pemangkas Batang Jarak Pagar. Di bawah bimbingan: Prof. Dr. Ir. Tinneke Mandang MS. RINGKASAN Isu lingkungan merupakan isu yang berhembus cukup kuat akhir-akhir ini. Hal ini dikarenakan sumber energi yang penerapannya sangat luas yaitu minyak bumi, ketersediaannya di alam kini terus berkurang. Oleh karena itu, potensi energi yang bersumber dari alam mulai dikembangkan kembali. Beberapa produk pertanian yang dimanfaatkan sebagai sumber penghasil energi adalah jarak pagar dan kelapa sawit dengan tujuan untuk menghasilkan solar yang dikenal dengan biosolar. Agar dapat memberikan hasil yang lebih menjanjikan maka perlu dilakukan upaya-upaya yang berkaitan langsung dengan pertambahan nilai, baik itu dari onfarm, maupun di off-farmnya. Salah satu nilai itu dapat diperoleh dengan melakukan investasi di bidang on-farmnya. Hal itu telah dilakukan melalui upaya pemenuhan kebutuhan budidayanya. Kegiatan pemeliharaan merupakan salah satu kegiatan on-farm, sehingga perlu mendapatkan perhatian serius. Salah satu bentuk pemeliharaan adalah dengan pemangkasan. Kegiatan pemangkasan merupakan kegiatan yang berkaitan langsung dengan menghilangkan bagian tanaman dari bagian tanaman utamanya. Penelitian tentang pemangkasan di bidang agronomi sendiri dibagi menjadi dua yaitu, pemangkasan batang utama yang dilakukan pada akhir tahun pertama, dan pemangkasan percabangan. Pemangkasan batang utama dilakukan untuk menghasilkan mata percabangan-percabangan baru. Percabangan yang terbentuk ini selanjutnya akan tumbuh menjadi dan membentuk cabang-cabang baru. Sedangkan pemangkasan cabang dilakukan untuk meningkatkan percabangan terminal untuk tujuan pembuahan. Jarak pagar merupakan tumbuhan semak berkayu yang mampu bertahan hingga 20 tahun. Tumbuhan ini dapat terus tumbuh hingga ketinggian beberapa meter. Namun untuk kepentingan mekanisasi, tumbuhan ini perlu mendapatkan perawatan rutin untuk menjaga ketinggian optimum setinggi 2 meter, sehingga kegiatan budidaya yang dilakukan dapat berjalan dengan baik. Tanaman ini untuk tujuan perkebunan ditanaman dengan jarak tanam 1.5 x 2 m, dengan populasi sebesar 3330 pohon/ha. Mesin pemangkas yang dirancang dalam penelitian ini ditujukan untuk melakukan pemangkasan pada batang utama. Mesin dirancang untuk melakukan pemangkasan pada ketinggian potong yang beragam mulai dari 25 cm, 30 cm, dan 35 cm, 40 cm, dan 45 cm. Untuk keperluan pemangkasan ini, digunakan circular saw. Dengan pemangkas ini, akan dihasilkan pemangkasan yang seragam. Sumber tenaga penggerak circular saw berasal dari putaran engine brush cutter. Berdasarkan hasil pengujian, putaran saw minimun yang diperlukan adalah sebesar 3600 rpm untuk menghasilkan potongan yang baik.

3 Berat mesin pemangkas batang jarak sebesar 26.5 kg. Hasil pemangkasan yang halus pun diberikan mesin pemangkas saat kecepatan operasi di lahan sebesar 0.65 meter/detik.

4 RANCANG BANGUN MESIN PEMANGKAS JARAK (Jatropha curcas Linn) Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : DIAN SULISTIAWAN F DEPARTEMEN TEKNIK PPERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2010

5 Judul Skripsi : Rancang Bangun Mesin Pemangkas Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.) Nama : Dian Sulistiawan NIM : F Menyetujui, Pembimbing (Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS.) NIP Mengetahui : Ketua Departemen (Dr. Ir. Desrial, M.Eng) NIP Tanggal lulus :

6 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor, Jawa Barat pada tanggal 2 Oktober 1986 sebagai anak pertama pasangan Sunaryo dan Endang Listiawati. Pendidikan formal didapatkan dari SD Budi Mulia Bogor, lulus tahun 1999, SLTP Budi Mulia Bogor lulus tahun 2002, dan SMU Negeri 1 Bogor lulus tahun Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui jalur SPMB (Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru). Selama menempuh perkuliahaan, penulis aktif dalam beberapa kegiatan organisasi antara lain sebagai. Pengurus Komisi Kesenian Persekutuan Mahasiswa Kristen IPB periode kepengurusan tahun , Pengurus HIMATETA (Himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian) Divisi Humas periode kepengurusan tahun Wakil Ketua Persekutuan Fakultas Teknologi Pertanian periode kepengurusan tahun Penulis juga berkesempatan menjadi asisten Praktikum Fisika pada tahun Pada tahun 2007 penulis melaksanakan praktek lapang di Sentul, Jawa Barat dengan judul Aspek Keteknikan Pertanian di Sentul Highlands Golf Club Penulis menyelesaikan skrispi dengan judul Rancang bangun Alat Pemangkas Batang Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn) dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS. Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas limpahan berkat-nya dan tuntunan tangan-nya, penulis mampu menyusun dan menyelesaikan skripsi dengan judul Rancang Bangun Mesin Pemangkas Jarak (Jatropha curcas Linn). Penulis menyadari bahwa dalam menyusun skripsi ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, M.S. selaku Dosen Pembimbing yang telah member banyak masukan dan bimbingan kepada penulis. 2. Dr. Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M. Agr selaku Dosen Penguji yang memberikan banyak masukan untuk perbaikan skripsi kepada penulis. 3. Ir. Sri Mudiastuti. M.Eng selaku Dosen Penguji atas saran yang diberikan untuk perbaikan skripsi. 4. Bapak dan ibuku tercinta yang selalu mendoakan penulis, memberikan motivasi, dorongan dan dukungan selama ini. 5. Bapak Parma yang telah membantu penulis dalam proses pembuatan alat pemangkas batang jarak pagar. 6. Teman-temanku khususnya Sarah (atas kerjasama), Aris (terima kasih untuk tenaga, semangatnya), Ifah (terima kasih untuk waktunya ). Serta mahasiswa Teknik Pertanian IPB angkatan 42, terimakasih atas kebersamaannya. 7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Penulis menyadari dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna, karenanya penulis mengharapkan saran dan kritik demi kesempurnaan penelitian ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan pengembangan ilmu pengetahuan khususnya teknik pertanian Bogor, Januari 2010 Penulis

8 DAFTAR ISI DAFTAR ISI... i DAFTAR GAMBAR... iii DAFTAR TABEL... iv I. PENDAHULUAN 1 A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan... 1 C. Manfaat Hasil Penelitian... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA... 3 A. Tanaman Jarak Pagar (Jatropha Curcas)... 3 B. Teori Pemangkasan... 6 C. Mesin Pemangkas... 7 D. Sifat Umum Kayu III. BAHAN DAN METODE A. Bahan B. Alat dan Mesin C. Tempat dan Waktu Penelitian D. Pendekatan Rancangan dan Konstruksi Alat E. Uji Kinerja Alat IV. ANALISA TEKNIK A. Analisis Pengatur Ketinggian B. Analisis Pusat Massa C. Analisis Rolling Resistance D. Analisis Kebutuhan Daya Engine Pemotongan Pemutaran Piring Kehilangan Daya pada Tansmisi V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Rancangan dan Konstruksi Deskripsi Alat... 36

9 a. Sumber Tenaga Penggerak b. Batasan dalam Perancangan Alat c. Cara Kerja Alat d. Bentuk Alat Rancangan Fungsional Rancangan Struktural a. Rangka Utama b. Roda c. Batang Kendali d. Transmisi B. Uji Kinerja Mesin Pemangkas Berat Alat dan Titik Berat Alat Kualitas Pemotongan Ketinggian Pemotongan Kecepatan Maju Alat VI. KESIMPULAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 51

10 DAFTAR GAMBAR Nomor Halaman 1. Pemanfaatan Komponen Jarak Pagar Hedge Pruner Secateurs Saw Hedge trimmers Chainsaw Billhook Circular Saw Engine Motor Bensin 2-Tak Diagram Alir Desain dan Konstruksi Mesin Pemangkas Batang Jarak Pagar Rancangan dengan Acuan Titik Koordinat (0,0,0) Titik Pusat Massa Skema Pengujian Keteguhan Geser Sederhana Luas Daerah Penggergajian Skema Pengujian Kehilangan Gaya Transmisi Mesin Pemangkas Tanaman Jarak Pagar Komponen Mesin Pemangkas Batang Jarak Titik Pusat Massa Rangka Mesin Pemangkas Hasil Pemangkasan Batang Jarak... 45

11 DAFTAR TABEL Nomor Halaman 1. Analisis Koordinat Pusat Massa Mesin Pemangkas Batang Jarak Pagar Nilai Crr dari Roda Rantai dan Roda Karet Pengujian Pemangkasan Batang Jarak Pengujian Luas Bidang Geser Analisis Tegangan Geser Analisis Luas dan Gaya Pemotongan Berat Mesin Pemangkas Hasil Pengamatan Ketinggian Pemotongan Pengujian Kecepatan Mesin di Permukaan Aspal Pengujian Kecepatan Maju Alat di Lahan... 47

12 BAB I PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Cadangan energi di Indonesia berupa minyak bumi tersisa hanya untuk 25 tahun lagi. Hal ini disebabkan explorasi secara besar-besaran sedangkan jumlah minyak bumi yang tersimpan sangatlah terbatas. Berbagai kebijakan telah dibuat pemerintah untuk mengatasi permasalahan energi ini. Seluruh kebijakan yang direncanakan dan akan diimplementasikan adalah untuk menjamin ketersediaan energi di Indonesia. Kebijakan-kebijakan yang dibuat termasuk mengatur pembatasan explorasi minyak bumi, menggantinya dengan sumber energi alternatif terbarukan, dan penyuluhan mengenai konsep hemat energi. Salah satu kebijakan yang ditempuh pemerintah untuk mengurangi konsumsi energi berupa minyak bumi di Indonesia adalah dengan menerapkan konsep energi terbarukan. Energi terbarukan merupakan konsep yang menggambarkan energi yang dapat diperoleh kembali dalam waktu yang relatif lebih singkat, berbeda halnya dengan energi fosil, yang untuk memperolehnya kembali memerlukan waktu yang lama. Dengan berpegang pada konsep energi terbarukan, maka salah satu kebijakan pemerintah tersebut adalah dengan mencanangkan tanaman jarak pagar (jatropha curcas linn), sebagai tanaman penghasil energi. Dalam kebijakannya, pemerintah akan memanfaatkan biodiesel dari jatropha curcas, sebagai bahan bakar pengganti BBM. Untuk keperluan ini maka perlu diperhatikan faktor-faktor penunjang pertumbuhan tanaman jarak pagar ini. Budidaya merupakan faktor utama yang harus diperhatikan oleh komoditikomoditi yang berasal dari pertanian, Dan kegiatan pemeliharaan merupakan salah satu kegiatan budidaya yang dilakukan untuk mengoptimalkan kondisi dari tanaman objek. Dalam hal ini, lingkungan tumbuh diupayakan agar dapat dihasilkan buah yang lebih banyak. Salah satu metodenya adalah dengan menambah percabangan tanaman jarak. Seperti yang kita tahu tanaman jarak merupakan tanaman yang berbuah terminal (di percabangan), dan jumlah cabang akan berkolerasi positif dengan dengan produksi buah. Beberapa penelitian

13 agronomis pun secara lebih spesifik membahas masalah percabangan ini lebih mendalam. Salah satu cara untuk menghasilkan percabangan yang optimal, maka perlu diupayakan kegiatan pemangkasan. Kegiatan pemangkasan merupakan kegiatan yang berkaitan langsung dengan menghilangkan bagian tanaman dari bagian tanaman utamanya. Penelitian berkenaan dengan pemangkasan di bidang agronomi sendiri dibagi menjadi dua yaitu, pemangkasan batang utama yang dilakukan pada akhir tahun pertama, dan pemangkasan percabangan. B. TUJUAN Penelitian ini bertujuan untuk mendesain mesin pemangkas tanaman jarak pagar yang dapat dipergunakan untuk kegiatan budidaya yaitu pemangkasan pada awal tahun pertama dan melakukan pengujian kinerja. C. MANFAAT HASIL PENELITIAN Desain yang dihasilkan dalam penelitian ini diharapkan dapat dipergunakan oleh perkebunan kecil maupun perkebunan rakyat yang komoditi usahanya adalah jarak pagar.

14 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. TANAMAN JARAK PAGAR (Jatropha Curcas linn.) Tanaman Jarak pagar (Jatropha curcas) adalah tanaman yang berasal dari daerah Amerika Tengah dan telah didistribusikan oleh pelaut Portugis melalui pulau Cape Veerde ke berbagai Negara di Afrika dan Asia (Hambali, 2005). Selain itu, dinyatakan secara lebih spesifik bahwa asal tanaman ini dari Brazil. Tanaman jarak pagar ini sendiri pemanfaatannya menjadi luas pada zaman penjajahan Jepang. Tanaman jarak pagar merupakan tanaman perkebunan yang saat ini diharapkan akan menjadi salah satu sumber bahan bakar nabati. Di Indonesia awalnya tanaman jarak ini lebih dikenal sebagai tanaman obatobatan, karena khasiatnya untuk mengobati luka, dan sebagai obat pencahar. Tanaman ini lebih banyak pemanfaatannya pada kawasan timur Indonesia, seperti Nusa Tenggara. Pemanfaatan dan pengelolaan tanaman jarak pagar ini semakin berkembang, tidak hanya pada ruang lingkup yang kecil sebagai tanaman hedge, tetapi telah menjadi komoditi utama dalam skala perkebunan. Hal itu dikarenakan kandungan minyak yang terdapat pada tanaman jarak mencapai 30% dari bagian bijinya. Jarak pagar merupakan tanaman tahunan dengan umur produktivitasnya mencapai 20 tahun. Namun dalam pemeliharaannya, perlu dilakukan pemangkasan/rejuventil setiap 10 tahun sekali yang gunanya untuk memudakan kembali batang yang sudah tua. Berdasarkan klasifikasi ilmiah, tanaman yang juga dikenal dengan nama physic nut ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut: Klasifikasi Kingdom : Plantae (Tumbuhan) Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji) Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga) Kelas : Magnoliopsida (berkeping dua / dikotil)

15 Sub Kelas : Rosidae Ordo : Euphorbiales Famili : Euphorbiaceae Genus : Jatropha Spesies : Jatropha curcas L. Jarak pagar adalah pohon kecil atau tanaman perdu yang cukup luas yang tingginya dapat mencapai 5 m. tanaman ini memiliki pertumbuhan ke arah keluar dengan bentuk morfologis yang tidak terus-menerus sama setiap perkembangannya. Dormansinya dipengaruhi oleh fluktuasi dari curah hujan suhu udara, dan penyinaran matahari. Batang tanamannya mengandung lateks. Normalnya, akan terbentuk lima akar pada saat penyemaian, satu sebagai akar utama, dan keempat akar lainya mengelilinginya. Sebuah akar tap biasanya tidak terbentuk melalui perbanyakan secara vegetatif. Inflorescences terbentuk pada percabangan batang/terminal dan sangat kompleks. Tanaman jarak termasuk kelompok tanaman berumah satu, dan bunganya termasuk bunga unisexual dan terkadang bunga bisa bersifat hemaprodit. Sedangkan penyerbukan terjadi dengan bantuan serangga semut (Heller 2006). Secara ekologis, seperti kebanyakan spesies jatropha lainnya, jatropha curcas adalah tanaman yang kaya akan air/succulent yang menggugurkan daunnya pada musim kering. Hal ini merupakan bentuk adaptasi terbaik pada daerah kering/gersang dan agak kering. Pada penyebaran tanaman jarak pagar, tampak bahwa tanaman ini dapat tumbuh baik pada daerah kering pada iklim tropis, dengan curah hujan tahunan 300 sampai 1000 mm. Karena tanaman jarak pagar ini banyak tumbuh pada daerah dengan ketinggian m, maka dapat pula ditarik kesimpulan bahwa tanaman ini dapat beradaptasi dengan suhu tinggi, dengan fluktuasi suhu antara o C (Heller,1996). Tanaman ini dapat tumbuh dengan baik pada tanah kering dengan aerasi tanah baik dan dapat beradaptasi dengan baik pada tanah marginal dengan sedikit kandungan nutrisi.

16 Duke (1985) di dalam Gubitz et al. (1999) menyebutkan bahwa seluruh bagian dari tanaman jarak pagar telah digunakan sebagai obat pencahar, obat kulit, dan penghilang nyeri akibat reumatik. Menurut Heyne (1987), getahnya mempunyai sifat laksatif yang sangat kuat. Selain itu rebusan daunnya digunakan untuk obat batuk dan antiseptik pascakelahiran, hal ini dikarenakan daunnya memiliki daya memecahkan pembengkakan (antiinflimasi). Daun tanaman jarak ini juga diketahui memiliki daya mencuci luka. Hal ini diperkuat dengan hasil penelitian mengenai isolasi dan karakterisasi senyawa yang berpotensi sebagai penyembuh luka dan efek anti-peradangan ( Jatropha curcas -Pengendali erosi -Tanaman pelindung -Tanaman pagar -Fire wood Buah Daun -Pengobatan -Bahan anti bakar - Eri Silk worm Getah -kandungan zat penutup luka -pengobatan Seed -Insektisida -Pangan/pakan (varietas tak beracun) Cangkang buah -Biogas -Pupuk hijau -Bahan bakar kering Seed Oil -Produksi sabun -Bahan bakar miyak -Insektisida -Pengobatan Seed cake -Pupuk -Biogas -Pakan (varietas tak beracun) Cangkang bijj -Bahan bakar langsung Gambar 1. Pemanfaatan Komponen Jarak Pagar

17 B. TEORI PEMANGKASAN Syarat mutlak untuk melakukan pemangkasan adalah memahami fisiologis pertumbuhan tanaman. Ada dua cara tanaman tumbuh (1) pertumbuhan primer, yaitu peningkatan panjang pucuk (length of shoots) dan akar yang menyebabkan peningkatan tinggi dan lebar kanopi, (2) pertumbuhan sekunder, yaitu peningkatan ukuran (tickness) batang dan akar. Kedua tipe pertumbuhan tersebut membutuhkan pembelahan sel yang diikuti pembesaran dan diferensiasi sel (Marini, 2003). Dinyatakan bahwa dalam batang terdapat dua tipe meristem tanaman (1) meristem apikal, terletak di ujung setiap pucuk (shoot) dan akar (root). Bagian tanaman berupa pucuk dan akar termasuk jenis meristem apikal ini. (2) meristem apikal kecil atau dikenal dengan axillary meristem. Meristem ini akan membentuk axillary bud (tunas ketiak) yang selalu dorman sampai sebuah daun yang berhadapan dengannya berkembang penuh. Tunas ketiak ini dapat mengalami masa dorman, atau berkembang menjadi cabang lateral atau bunga. Menurut Raden, 2009 peran tunas dalam kegiatan pemangkasan sangat penting untuk menunjang pertumbuhan vegetatif dan pertumbuhan reproduktif pohon. Pemangkasan merupakan salah satu teknik memanipulasi pertumbuhan dan pembungaan, sehingga dapat diperoleh produksi buah yang meningkat. Pemangkasan bertujuan untuk membentuk pohon kokoh dan tegar, memperbanyak percabangan (munculnya daun pada ketiak daun dan pucuk cabang atau batang), menghindari terjadinya dominasi apikal, penekanan pertumbuhan calon tunas ketiak daun (lateral) oleh ujung ranting yang aktif tumbuh akibatnya tanaman memanjang, pemilihan tunas baru yang teratur dan berpola serta meningkatkan jumlah bunga dan buah pada tanaman yang berbunga terminal sehingga membentuk kerangka pohon yang dapat mendukung pembungaan dan pertumbuhan buah (Widodo, 1995). Berdasarkan intensitas pemangkasan dikenal beberapa istilah pemangkasan diantaranya : Tipping/ pinching (memangkas atau memetik

18 pucuk ranting), cutting back (memangkas sebagian cabang), stubbing (memangkas cabang dekat pangkalnya menyisakan 2-5 ruas sehingga menyerupai puntung cerutu ), dan thinning (penjarangan cabang dengan cara memotong tepat pada pangkalnya) (Widodo, 1995). Menurut Raden, 2009 jumlah cabang primer dan cabang sekunder akan menentukkan jumlah bunga, buah dan biji jarak pagar. Oleh karena itu pemangkasan tajuk yang teratur dan berpola dengan merujuk pada jumlah cabang primer dan sekunder akan membentuk tajuk dan cabang yang ideal untuk meningkatkan produktivitas tanaman jarak pagar. Jarak pagar yang pembungaannya terminal, membutuhkan penyiapan tempat berbunga yang sebanyak-banyaknya dan diikuti dengan perakaran pohon yang baik agar dapat menyangga buah yang lebat. Pembentukan tajuk jarak pagar diperlukan untuk per tanaman agar tajuk tempat keluarnya bunga dan buah dapat terbentuk, tetapi dengan percabangan yang kompak. Umumnya rumus pangkas bentuk memberi hasil yang terbaik untuk tanaman berbunga terminal. Setelah tipe tajuk yang cocok untuk menyediakan tempat pembungaan banyak terbentuk, maka pemangkasan selanjutnya hanya berupa pemeliharaan bentuk dan kebersihan tajuk. Ranting membawa bunga pada pohon yang berbunga pada terminal perlu dipotong. C. MESIN PEMANGKAS Teknologi pemangkasan berkembang dari waktu ke waktu mulai dari alat yang sederhana hingga menggunakan mesin sebagai sumber tenaga. Awalnya, alat pemangkas hanya mengandalkan tenaga manusia melalui ayunan lengan, seperti pada penggunaan parang, tetapi kini alat pemangkas semakin efisien dalam penggunaan tenaga manusia. Beberapa alat pemangkas dapat dilihat pada gambar-gambar dibawah ini.

19 Gambar 2. Hedge Pruner Gambar 3. Secateurs Gambar 4. Saw Gambar 5. Hedge Trimmers Gambar 6. Chainsaw Gambar 7. Billhook Mesin pemangkas yang digunakan senantiasa mengalami perkembangan, dari yang hanya digunakan secara statis di satu lokasi, hingga yang penggunaannya dapat dengan mudah berpindah, seperti mesin pemangkas rumput. Bentuk alat pemotong pun semakin berkembang, tidak hanya berupa pelat, tetapi sudah mengadopsi teknologi pengergajian. Pada pemangkasan dengan pisau, gaya pemotongan terjadi minimum sekali secara impact, sedangkan pada pemangkasan dengan menggunakan gergaji pemotongan terjadi melalui rangkaian gaya impact yang terjadi terus-menerus dengan besaran gaya yang sama. Pada teknologi pemangkasan yang mengadopsi teknologi pengergajian kayu, gaya yang dihasilkan oleh ayunan lengan digantikan oleh putaran dari pisau gergaji. Jenis gergaji yang umum digunakan untuk kegiatan pemotongan kayu glondongan adalah jenis circular saw. Jenis gergaji ini memberikan hasil pemotongan yang baik pada kayu. Tipe gergaji ini penggunaannya mulai diarahkan untuk tujuan pemangkasan. Bentuk dari gergaji ini dapat dilihat pada Gambar 8.

20 Gambar 8. Circular Saw Pada pemangkasan dengan mesin, daya yang dibutuhkan untuk pemangkasan bergantung pada tingkat kerapatan kayu, yang sebanding pula dengan tingkat kekuatan kayu. Daya yang dibutuhkan untuk pemangkasan akan mempengaruhi kecepatan pisau/gergaji pemangkas. Nilai kekuatan kayu ini yang sekaligus menunjukkan tingkat kesulitan pemotongan. Kerapatan batang nilainya sangat bervariasi, dan berkisar antara 0.2 s/d 1. Untuk beberapa tanaman, seperti jarak pagar, tingkat kerapatan batangnya cukup rendah yakni sebesar 0.3. Pada kegiatan pemangkasan yang mempergunakan circular saw perlu diperhatikan kecepatan putar yang dipergunakan. Untuk kepentingan pengergajian pada industri kayu potong, tingkat kecepatan putar cukup bervariasi antara 1000 s/d 5000 rpm. Faktor lain yang perlu mendapatkan perhatian selain kecepatan putar adalah kecepatan pengumpanan/feeding speed. Pada industri kayu potong, feeding adalah kegiatan pengumpanan bahan yang akan dipotong menuju bilah gergaji yang sedang bergerak/berputar. Pada kegiatan pemangkasan, feeding lebih didekatkan artinya dengan kecepatan maju alat. Feeding speed sangat bergantung pada tingkat kekerasan bahan yang akan digergaji. Feeding speed yang saat ini umum diterapkan pada industri pengergajian bervariasi nilainya mulai dari 1000 s/d 4000 mm/menit. Untuk kayu dengan tingkat kekerasan yang rendah/lunak, maka feeding speed yang dapat diasumsikan dengan kecepatan maju, dapat mencapai 67 mm/detik.

21 Tipe circular saw yang umum digunakan pada adalah tipe circular saw dengan teep yang disambung dengan las. Dalam desain circular saw yang terpenting adalah cutting circle diameter yang sama untuk setiap teep. Cutting circle diameter adalah diameter terluar sebuah circular saw yang berupa ujung dari teep pada setiap gigi yang terdapat pada gergaji. Cutting circle diameter yang sama akan berpengaruh pada distribusi gaya yang sama besar pada setiap teep saat pengergajian. Jika ada teep yang patah, maka penyebaran gaya pemotongan pada setiap teep menjadi tidak seragam, sehingga hasil pemotongan akan kasar, dan dapat merusak mata gergaji lainnya. Bagian utama dari circular saw yang memiliki fungsi untuk mengergaji adalah bagian bagian mata gergaji. Mata gergaji ini terbuat dari bahan baku baja High Speed Steel (HSS). Untuk menunjang fungsinya pemangkasa, maka bagian mata gergaji tersebut dirancang menyerong ke arah luar (bergantian ke arah kiri dan kanan). Fungsi bagian ini adalah untuk mencegah mata gergaji yang berputar terjepit pada saat kegiatan pemotongan kayu-kayu yang berukuran besar. Dengan begitu resiko circular saw menjadi panas akibat gaya gesek yang besar akan berkurang. Sehingga kerugian akibat panas yang terjadi, seperti menurunnya tingkat kekerasan mata akan berkurang. Faktor desain circular saw lainnya yang harus diperhatikan adalah jarak antara setiap teep yang harus dijaga agar tetap sama diantara seluruh teep yang ada, sehingga shear stress yang terjadi pada setiap teep nilainya sama besar/ seragam. Selain faktor jarak teep, perlu dipastikan luas area gulet untuk dipertahankan sama antara setiap teep. Gulet adalah area kosong yang berada di belakang mata baja/teep, yang sekaligus menjadi pembatas antar teep yang satu dengan teep yang lain. Gulet berfungsi untuk menyalurkan bahan yang sudah digerus oleh bagian teep di depannya untuk kemudian dibuang. Faktor desain lain yang harus diperhitungkan adalah areal pemotongan optimum. Areal pemotongan optimum ini berada di wilayah yang meliputi 1/3 diameter circular saw. Hal ini mengingat tidak

22 keseluruhan bagian circular saw dapat digunakan untuk mengergaji, hanya bagian yang terbuat dari bahan HSS. Kegiatan pemangkasan untuk memperoleh hasil yang baik perlu dilengkapi dengan kegiatan kontrol. Kontrol yang dilakukan pada sistem pemangkasan yang menggunakan circular saw adalah untuk menjaga kecepatan putar (rpm), dan feeding speednya agar sesuai dengan jenis kayu yang akan dipangkas. Untuk tujuan menjaga umur circular saw yang dipergunakan, maka perlu diatur besar kecepatan putar dari bilah gergaji jika diperbesar, maka feeding speednya harus diturunkan. Tujuanya adalah agar teep yang ada pada circular saw tidak segera mengalami keausan. Faktor tambahan yang perlu menjadi pertimbangan dalam penggunaan gergaji untuk pemotongan adalah kandungan silika yang terdapat di dalam tanaman, mata kayu, dan lainnya. Tenaga Satuan SI untuk energi dan kerja adalah Joule yang didefinisikan sebagai kerja yang telah dilakukan ketika suatu gaya sebesar satu newton memindahkan suatu material sejauh satu meter yang sesuai dengan arah gaya yang diberikan. Satuan joule (J) nilainya setara dengan satu newton meter (Nm). Sedangkan untuk daya adalah watt (W) yang setara dengan satu joule per detik (J/s), atau satu newton meter per detik (Nm/s). Unit yang umum digunakan adalah kw yang setara dengan satu kilo newton meter per detik (kn.m/s).... (1)... (2) (Sumber: W. Smith, 1993) Pemangkasan baik secara manual, maupun yang menggunakan mesin, memerlukan sumber tenaga yang dapat dipergunakan untuk menggerakkan /memutar bilah gergaji, baik jenis circular, maupun jenis bandwith. Sumber tenaga yang umumnya dipergunakan dalam industri pengergajian dapat dibagi menjadi dua, yaitu sumber tenaga dari bahan

23 bakar, dan sumber tenaga yang berasal dari energi listrik. Daya yang dipergunakan berkisar antara 1 s/d 3 Hp atau setara dengan kw s/d kw. Tipe engine yang umum digunakan untuk sumber tenaga mesin pemangkas dapat dilihat pada Gambar 9 dibawah. Gambar 9. Engine Motor Bensin 2-tak Sebuah konsep berkembang pada kegiatan operasi peralatan di lahan. Konsep ini dikemudian dikenal dengan rolling resistance. Roling resistance adalah besar gaya yang dibutuhkan untuk membuat peralatan tetap bergerak dengan kecepatan yang tetap yang besarnya sebanding dengan komponen penyusun berat peralatan tersebut. Gaya ini adalah gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan komponen ban karet, serta untuk menekan dan melemparkan tanah, serta untuk mengatasi gaya gesek antara bantalan dengan poros roda. Secara harafiah koefisien rolling resistance diartikan sebagai perbandingan antara gaya horizontal (draft) yang dibutuhkan untuk menarik peralatan serta rodanya pada permukaan horizontal, dengan gaya vertikal yang terjadi pada poros roda (pull / weight). Ketika operasi dilakukan pada lahan dengan kemiringan tertentu, berat diperhitungkan tidak secara tegak lurus, namun turut memperhitungkan kemiringan yang ada.

24 D. SIFAT FISIK-MEKANIK KAYU Kollman dan Cote (1968), menyatakan bahwa semua kayu yang berstruktur selular dimana masing-masing kayu disusun oleh sel-sel secara simetris baik pada arah vertikal, maupun pada arah horizontal. Zat penyusun kayu terdiri atas bagian kayu, zat ekstraktif, dan air yang kandungannya sangat bervariasi baik antar bagian satu pohon, antar pohon sejenis, maupun antar jenis pohon. Hal ini menyebabkan terdapat ragam sifat fisik, dan sifat mekanik pada berbagai jenis kayu. Kayu merupakan produk alam yang memiliki sifat ortotropis. Hal ini karena kayu memiliki sifat mekanis yang khas yang berbeda pada ketiga arah sumbu yang saling tegak lurus, yaitu arah radial, tangensial dan arah longitudinal. Arah tangensial merupakan arah yang tegak lurus terhadap serat. Arah radial adalah arah yang searah dengan lingkar tumbuh. Sedangkan arah longitudinal merupakan arah yang sejajar terhadap serat. Kayu bersifat higroskopis, yaitu dapat mengikat dan melepaskan air sesuai dengan keadaan suhu dan kelembaban udara sekitarnya. Selain itu kayu bersifat anisotropis artinya pengembangan dan penyusutan yang terjadi pada kayu tersebut tidak sama besar pada ketiga arah sumbunya. Sifat mekanis kayu Menurut Haygreen dan Bowyer (1982) sifat kekuatan kayu terhadap perubahan bentuk akibat beban atau gaya luar yang mengenainya sangat ditentukan oleh sifat mekanis kayu. Gaya luar atau beban tersebut dapat berupa tekanan, tarikan, atau geseran. Gaya yang timbul oleh gaya luar disebut tegangan (stress) dan gaya ini menimbulkan regangan yang bertendensi untuk mengubah bentuk dan ukuran, dari benda bersangkutan. Sifat mekanis yang dapat digunakan untuk menilai kekuatan kayu secara terperinci adalah sebagai brerikut: keteguhan tarik (tensile streanght), keteguhan tekan (compresive strenght), keteguhan geser (shearing strenght), keteguhan lentur statik (static bending strenght), sifat kekakuan (stiffness), sifat keuletan (toughness), sifat kekerasan (hardness), sifat ketahanan belah (cleavage resistance) (Green et al.1994).

25 Surjokusumo (1987) diacu dari skripsi Wasman (1996), mengatakan bahwa dalam membuat klasifikasi mutu kayu, sifat kayu, sifat mekanis kayu yaang diperhatikan sebagai standar klasifikasi adalah modulus elastisitas (MOE), dan keteguhan lentur patah (MOR). Modulus elastisitas adalah. Tegangan adalah besar dari gaya yang diberikan pada suatu luas area tertentu. Regangan adalah perbandingan perubahan yang terjadi terhadap ukuran awalnya akibat diberikan suatu gaya dengan besaran tertentu. Surjokusumo juga menyatakan bahwa modulus elastisitas dapat digunakan sebagai alat penduga kekuatan kayu. Pendugaan kekuatan kayu berdasarkan MOE memiliki tingkat kepastian yang lebih jika dibandingkan dengan pendugaan dengan dasar berat jenis atau kerapatan, karena modulus elastisistas turut memperhitungkan cacat yang terjadi pada bahan. Selanjutnya Haygreen dan Bowyer (1982) menyatakan bahwa MOE ini berkaitan dengan regangan, defleksi, dan perubahan bentuk yang terjadi. Besarnya defleksi yang terjadi dipengaruhi oleh besar dan lokasi pembebanan yang terjadi, panjang dan ukuran penampang balok serta MOE kayu itu sendiri. Modulus Geser Sifat kayu lainnya yang berkaitan dengan ke kuatan kayu adalah modulus geser. Menurut Nash (1957) menyebutkan bahwa modulud geser merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan geser. Modulus geser ini biasanya disebut juga dengan modulus rigidity menunjukkan kekuatan defleksi dari benda yang disebabkan oleh tegangan geser (Green et al. 1999). Dalam persamaan defleksi nilai ini merupakan nilai yang seringkali diabaikan dalam perhitungan (Hoyle Jr 1978). ASTM D yang dikutip dari Ginoga,1974 disebutkan bahwa nilai modulus geser untuk balok dengan penampang segi empat dapat dicari dengan menggunakan persamaan:... (3)

26 Keterangan: 1.2 = Merupakan faktor bentuk G K = Modulus geser (kg/cm 2 atau MPa) = Konstanta yang ditetapkan dari hasil ploting nilai 1/E f (dimana E f adalah satu titik) dengan (h/l) 2 untuk setiap bentang yang diujikan. Pada persamaan untuk perubahaan bentuk kayu (deformasi), nilai modulus elastisitas dan nilai modulus rigidity merupakan nilai yang penting selain nilai beban yang dikenakan dan dimensi dari bahan. Persamaan perubahaan bentuk ini penting untuk menetapkan dimensi penampang minimum yang diperlukan dalam perencanaan bangunan guna mengetahui batas perubahan bentuk pada kayu ditunjukkan oleh nilai defleksi apabila kayu tersebut merupakan sebuah balok yakni bahan yang mengalami pembebanan tegak lurus terhadap sumbu memanjangnya. Defleksi dari balok pada tengah bentang biasanya dihitung dengan persamaan yang mengabaikan komponen defleksi geser. Persamaan ini biasa digunakan dalam perhitungan untuk memperoleh nilai MOE dari bahan yang diuji. Persamaan tersebut adalah:... (4) Di dalam ASTM D disebutkan juga bahwa sering hubungan antara defleksi dan konstanta elektrik disederhanakan dengan mengabaikan kontribusi dari defleksi geser dimana konstanta elastic tersebut dikenal dengan nilai modulus of elasticity apparent atau modulus elastisitas nyata yang dilambangkan dengan E f. Pada kenyataannya defleksi merupakan fungsi dari modulus elastisitas dan modulus geser bahan, persamaan yang lebih teliti untuk balok dengan penampang segi empat dihitung dengan menggunakan 2 element dari defleksi total balok (Hoyle Jr 1978). Defleksi untuk balok lurus dengan tegangan elastic dan memiliki ukuran panjang yang tetap untuk memiliki persamaan defleksi

27 Bakir Ginoga (1974) memberikan petunjuk lain untuk mencari nilai keteguhan geser. Dengan berdasarkan pada standar JIS Z 2114 (1957) dan JIS Z 2101 (1957) serta JIS Z (1957). Menurutnya pengujian tegangan geser dilakuakan searah dengan serat. Nilai keteguhan geser dapat dihitung dengan:... (5) Keterangan, P = beban maksimum (kg) A = luas bidang geser (cm 2 )

28 A. BAHAN BAB III BAHAN DAN METODE Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Besi plat esser dengan ketebalan 2 mm, dan 5 mm, sebagai bahan konstruksi pendorong batang, dan konstruksi roda karet belakang. b. Besi pipa 25.4 mm, dan mm digunakan untuk membuat konstruksi rangka belakang, handle, pipa penutup shaft transmisi., dan kostruksi set ketinggian. c. Besi siku 30 mm digunakan sebagai rangka penguat konstruksi. untuk d. Besi pelat dengan ketebalan 4 mm, 3 mm, 2 mm, untuk untuk konstruksi penyeimbang getaran yang dialami, konstruksi roda bergerigi, dan konstruksi pisau pemutar konstruksi roda bergerigi. e. Besi sproket dengan diameter luar 15 cm sebagai komponen pembentuk roda bergerigi. f. Besi poros dengan diameter 11 mm digunakan untuk poros konstruksi roda bergerigi. g. Bearing dengan diameter dalam 11 mm untuk digunakan sebagai dudukan poros pada konstruksi roda bergerigi. h. Bilah circular saw dengan diameter luar 28 cm, dan jumlah gigi sebanyak 40 buah. i. Roda karet dengan diameter 30 cm digunakan sebagai roda untuk menopang konstruksi pada bagian belakang. j. Mur dan Baut, yang digunakan untuk merangkai komponen yang memiliki hubungan tidak permanen. k. Engine brush cutter merek YOSHIDA YD-328 dengan tenaga sebesar 1.5 Hp

29 B. ALAT DAN MESIN Alat-alat dan mesin yang dipergunakan adalah: 1. Mesin Bubut 2. Gergaji Mesin 3. Gergaji Besi 4. Las listrik 5. Gerinda 6. Kikir besi 7. dan perlengkapan bengkel lainnya. C. TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN Kegiatan penelitian ini meliputi kegiatan studi pendahuluan, persiapan lahan, dan perancangan mesin dilakukan di Bengkel Teknik Pertanian Fateta, di Leuwikopo pada bulan Februari hingga Agustus Kegiatan perancangan dilanjutkan dengan kegiatan pengujian di lapangan yang dilakukan di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor. D. PENDEKATAN RANCANGAN DAN KONSTRUKSI ALAT Mesin yang dirancang akan terdiri dari lima bagian utama yang berperan penting dalam operasi mesin, yaitu: gergaji pemotong, level unit, rangka, komponen pendorong batang dan roda. 1. Gergaji Pemotong Rancangan gergaji pemotong yang akan dipergunakan adalah gergaji tipe circular saw, dengan diameter mata gergaji sebesar 28 cm. Nilai ini diambil karena diketahui kedalaman potong efektif gergaji hanya sebesar 1/3 diameter gergaji. Sedangkan bahan yang akan dipergunakan sebagai bahan gergaji adalah jarak dengan diameter 4 cm, sehingga ketinggian potong efektifnya masih terpenuhi. 2. Level Level setup dalam desain dibuat agar ketinggian pemotongan dapat diatur sesuai ketinggian pemangkasan yang akan dilakukan. Beda setup

30 level pada desain adalah sebesar 5 cm. Sehingga desain akan memiliki ketinggian potong dengan beda ketinggian sebesar 5 cm. 3. Rangka Rangka merupakan bagian utama yang akan menopang sebagian besar berat dari rancangan komponen. Selain itu, rangka yang akan memberi bentuk pada desain yang dibuat. Rangka akan dibuat cukup tinggi, sehingga batang hasil pemotongan dapat di lalukan pada bagian bawah mesin. 4. Komponen Pendorong Batang Pendorong batang adalah komponen yang dirancang untuk dapat memberi gaya, sehingga batang akan memiliki kedudukan yang sama tegak. Hal ini akan mempermudah kegiatan pemangkasan, selain itu, batang hasil pemangkasan diharapkan akan terlempar ke satu arah yang sama, ke depan. Hal ini akan mempermudah kegiatan pemangkasan berikutnya dan kegiatan transportasi alat. 5. Roda Roda dirancang untuk mempermudah pemotongan dan transportasi di lahan. Roda dibuat bergerigi, sehingga dapat menahan getaran yang dihasilkan oleh engine. Hal ini di karenakan gigi-gigi pada roda akan masuk ke dalam tanah. Getaran yang dihasilkan engine selanjutnya teredam oleh tahanan tanah. E. UJI KINERJA ALAT Parameter-parameter pengujian yang diukur pada oprasi alat pemangkas tanaman jarak pagar (Jatropha curcas linn.) perlu ditentukan, agar keberhasilan perancangan dapat diketahui. Pada pengujian skala laboratorium, besaran yang diukur : a. Berat mesin pemangkas b. Titik berat mesin pemangkas yang dirancang Pada pengujian di lapang, besaran yang akan diamati dan diukur : a. Kebutuhan tenaga operator b. Kecepatan maju alat

31 c. Kecepatan pemotongan Mulai Identifikasi Permasalahan Analisis Rancangan Desain dan Konstruksi Alat Prototipe Mesin Pemangkas Tidak Uji Fungsi dan Mekanisme Ya Perbaikan Prototipe Uji Performansi Baik? Tidak Ya Finishing Mesin Pemangkas Jarak Siap Pakai Selesai Gambar 10. Diagram Alir Desain dan Konstruksi Mesin Pemangkas Batang Jarak Pagar

32 a. Identifikasi Masalah Permasalahan dalam kegiatan pemangkasan batang tanaman jarak pagar yang muncul diantaranya adalah kapasitas pemangkasan yang masih kecil, dikarenakan kegiatan pemangkasan dilakukan secara manual, ketinggian pemangkasan kurang seragam karena ketinggian pemotongan bergantung pada tenaga kerja yang bekerja. Kegiatan pemangkasan dengan mengunakan alat potong biasa tidak bisa dilakukan dengan metoda sekali jalan, perlu ada gerakan tambahan dari tenaga kerja, seperti untuk membungkuk, dan mengayunkan alat potong atau gergaji tangan. b. Analisis Rancangan Desain yang dibuat akan mempertimbangkan parameterparameter yang terdapat di lapangan untuk kemudian dapat diimplementasikan pada desain tersebut. Parameter-parameter yang akan dipertimbangkan diantaranya adalah ketinggian pisau, tipe roda, posisi pisau, jarak antara roda, dan titik pusat massa. c. Desain dan Konstruksi Alat Parameter-parameter dari lahan yang sudah diketahui, kemudian digunakan untuk mendesain komponen-komponen penyusun mesin pemangkas tanaman jarak pagar. Setiap komponen, maupun antar komponen akan didesain sehingga akan dihasilkan fungsionalitas dari desain terpenuhi. Komponen penyusunnya, diantaranya adalah batang kendali, rangka, roda, leveling, circular saw, flexible shaft, dan sumber tenaga. d. Prototype Mesin Pemangkas Proses desain ini akan menghasilkan sebuah prototype berupa mesin pemangkas, yang seluruh mekanismenya dapat berjalan dengan baik, sehingga secara fungsional proses desain sudah dapat dikatakan berhasil. Apabila rancangan belum mampu berjalan secara baik, maka

33 akan dilakukan proses iterasi sehingga dihasilkan desain yang dapat berjalan secara fungsi dan secara struktur. e. Uji Fungsi dan Mekanisme Proses desain yang telah dilakukan kemudian akan dilanjutkan dengan pengujian kinerja. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kualitas dan kinerja dari mesin pemangkas tanaman jarak pagar. Pengujian dilakukan di bengkel dan di lahan percobaan. Pengujian yang dilakukan di bengkel bertujuan untuk mengetahui bobot mesin, kecepatan maju operator di lahan aspal. Sedangkan pengujian yang dilakukan di lahan percobaan bertujuan untuk mengetahui kecepatan operasi di lahan. Pengujian berat alat dilakukan secara langsung di bengkel leuwikoppo dengan menggunakan timbangan. Pengukuran dilakukan beberapa ulangan pada desain yang diukur. Selain pengukuran massa, akan dilakukan analisis massa untuk menentukkan titik pusat massa mesin pemangkas yang telah dirancang. Pengujian berikutnya adalah untuk mengetahui kecepatan maju alat. Kecepatan maju alat adalah besarnya kecepatan yang perlu disediakan oleh operator untuk kegiatan operasi di lahan. Pengujian ini diperlukan untuk mengetahui kecepatan maju operator. Pengujian terakhir yang perlu dilakukan adalah pengujian kecepatan pemotongan. Kecepatan pemotongan yang diuji adalah untuk mengetahui kecepatan putar minimum yang dibutuhkan oleh circular saw, agar kegiatan waktu untuk pemotongan yang dilakukan membutuhkan waktu yang lebih singkat.

34 BAB IV ANALISIS TEKNIK MESIN A. ANALISIS PENGATUR KETINGGIAN Komponen pengatur ketinggian didesain dengan prinsip awal untuk mengatur ketinggian antara pisau pemotong terhadap permukaan tanah, sehingga dapat diperoleh ketinggian potong yang lebih seragam. Ketinggian pisau pemotong didesain mengikuti percobaan pemangkasan di sektor agronomi. Pada desain dilengkapi dengan empat level ketinggian yang berbeda dimulai dari ketinggian 25 cm, sampai ketinggian 40 cm, masingmasing dengan beda ketinggian sebesar 5 cm. Mekanisme pengaturan ketinggian pemotongan tergolong sederhana yaitu menggunakan sistem mur baut, dengan jarak masing-masing lubang sebesar 5 cm. Pada desain terdapat satu batang leveling untuk setiap roda, sehingga untuk terdapat empat pengaturan leveling yang berbeda untuk setiap roda. B. ANALISIS PUSAT MASA Analisis Pusat massa mesin merupakan analisis yang dilakukan untuk mengetahui titik pusat beban utama yang dapat mewakili seluruh komponen massa dari desain yang dibuat. Dalam analisis ini dipergunakan bantuan program AutoCAD untuk menentukkan titik pusat massa tiap komponen yang menyusun desain mesin. Langkah analisis pusat massa diawali dengan menentukkan koordinat pusat (0,0,0) pada desain yang sudah digambarkan. Koordinat pusat ini akan digunakan sebagai acuan untuk menetukkan pusat massa komponen penyusun yang lebih kecil pada desain yang telah dibuat. Pada analisis ini ditentukkan koordinat pusat (0,0,0) berada pada titik tengah diantara dua roda di depan. Langkah berikutnya adalah menentukan pusat massa setiap komponen yang membentuk desain. Seluruh komponen yang dipergunakan dapat dianalisis pusat massanya kecuali bagian dari engine.

35 Gambar 11. Rancangan dengan Acuan Titik Koordinat (0,0,0) Analisis Pusat massa menggunakan persamaan sebagai berikut (Meriam dan Kraige, 2003): Keterangan: Analisis untuk mencari pusat massa kemudian dibantu dengan program CAD tertentu untuk lebih mempermudah penentuan jarak pusat massa. Hasil perhitungan tersedia pada Tabel 1 berikut dengan koordinat pusat massa setiap komponen, dan koordinat pusat massa satu kesatuan desain.

36 Tabel 1. Analisis Koordinat Pusat Massa Mesin Pemangkas Batang Jarak Pagar KOMPONEN MASSA Massa (kg) (mm) (mm) (mm) (kg.mm) (kg.mm) (kg.mm) roda depan-kanan roda depan-kiri roda belakang-kanan roda belakang-kiri rangka pendorong pemotong kepala transmisi handle pendorong pipa transmisi joint Total Koordinat pusat masa keseluruhan Berdasarkan pada perhitungan yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa pusat massa mesin pemangkas tanaman jarak pagar yang telah dirancang terletak pada koordinat (-3.4;378.5;-325.9) jika digunakan acuan koordinat pusat (0;0;0) yang terletak pada jarak tengah roda depan. Sehingga titik yang menjadi pusat massa ini akan terletak diantara roda depan dan roda belakang. Letak pusat massa dapat dilihat lebih jelas terlihat pada Gambar 12. Gambar 12. Titik Pusat Massa

37 C. ANALISIS ROLLING RESISTANCE Rolling Resistance adalah beban yang timbul karena adanya roda yang berputar. Beban ini diakibatkan karena adanya berat yang terdapat pada roda. Terdapat dua faktor yang mempengaruhi Rolling resistance yaitu, jenis roda yang dipergunakan, dan kondisi tanah yang dilewati. Untuk mengetahui besarnya rolling resistance yang diperlukan, terlebih dahulu harus ditentukan besarnya koefisien tahanan gelinding (Crr). Koefisien tahanan gelinding adalah perbandingan gaya horizontal untuk menggerakkan roda terhadap gaya vertikal yang diterima oleh roda (W)....(9a)...(9b)...(10) Keterangan: Wn = Berat normal pada roda (tegak lurus pada permukaan) (N) Rr P V = Rolling Resistance, Tahanan gelinding (N) = Tenaga (W) = Kecepatan (m/s) (Sumber: Hunt, 2008) Tabel 2. Nilai Crr dari Roda Rantai dan Roda Karet Crr Tanah Kering Tanah Lumpur Roda Rantai Roda karet Asumsi awal yang digunakan adalah nilai Crr roda gerigi diambil sebesar 0.55, dan menggunakan kondisi lahan kering, karena lahan percobaan merupakan lahan datar yang kering.

38 Nilai Crr: Roda belakang (roda karet) Crr = Roda depan (roda gerigi) Crr = m alat = 27.5 kg W alat = 27.5 kg x 9.81m/s 2 = N Perhitungan 1. Rolling resistance Roda karet 4 Rr = Crr x W = x N Rr = N Roda gerigi 4 Rr = Crr x W = x N Rr = N Rr total (2 roda depan dan 2 roda belakang) Rr total = 2 Rr (karet) +2 Rr (gerigi) = 2 ( ) N + 2( ) N = N N = N

39 2. Tenaga P = Rr total x v = N x 0.65 m/s = kw = hp Jadi, kebutuhan daya untuk mendorong adalah sebesar hp. Tabel 3. Pengujian Pemangkasan Batang Jarak Batang Waktu potong Rpm Diameter (det) (put/menit) (cm) Rataan D. KEBUTUHAN DAYA ENGINE Daya pada engine diperlukan untuk kegiatan: 1. Pemotongan 2. Memutar piringan 3. Daya yang hilang pada transmisi Analisis Kebutuhan Daya: 1. Pemotongan Kebutuhan daya pemotongan...(11)...(12)...(13) Keterangan:

40 Untuk mengetahui kebutuhan gaya pemotongan batang, perlu diketahui karakteristik khusus dari batang jarak pagar. Karakteristik khusus yang perlu diketahui adalah nilai dari keteguhan geser dari batang tanaman jarak pagar. Nilai keteguhan geser/ shear strength dari batang jarak pagar dicari dengan melakukan pengujian kekuatan tarik sederhana seperti dapat dilihat pada Gambar 13 dibawah. Pada Tabel 5 disajikan hasil analisis tegangan geser yang diperoleh dari hasil pengujian keteguhan geser sederhana sebelumnya. t l F Gambar13. Skema Pengujian Keteguhan Geser

41 Tabel 4. Pengujian Luas Bidang Geser Ulangan Lebar Tebal Luas bid. Geser (mm) (mm) ( ) ( ) Rataan Tabel 5. Analisis Tegangan Geser Massa beban (kgf) Gaya beban (N) Shear Strength ,148, ,480, ,505,150.6 Rataan ,378,212.8 Berikutnya dilakukan analisis untuk mencari luas bidang potong maksimum dan gaya pemotongan minimum untuk batang jarak berdasarkan data yang disajikan pada Tabel 3. Hasil analisis dapat dilihat pada Tabel 6.

42 Tabel 6. Analisis Luas dan Gaya Pemotongan Batang Rps Putaran Jumlah Tebal potong pemotongan gigi kerja 1 mata gergaji Luas max (put/detik) (put) (buah) (cm) ( ) ( ) (N) Gaya Rataan Perhitungan: 1) Luas permukaan pemotongan Luas permukaan pemotongan merupakan luas pemotongan maksimum untuk satu mata gergaji dalam sekali pemotongan. Luas permukaan pemotongan didekatkan dengan persamaan luas persegi panjang yaitu merupakan hasil perkalian komponen panjang dan lebar. Luas bidang potong merupakan bagian yang diarsir seperti terlihat pada Gambar 14 dibawah ini. Diketahui: Gambar 14. Luas Daerah Pengergajian (Tabel 3) (Tabel 6) Analisis:

43 2) Gaya Pemotongan 1 mata pisau (Tabel 5) 3) Momen gaya 4) Kebutuhan daya pemotongan Jadi kebutuhan daya untuk memutar circular saw adalah sebesar 0.13 Hp 2. Pemutaran piring

44 Diketahui ; Untuk bentuk dimensi tabung Asumsi digunakan Asumsi: circular saw berputar selama satu detik Jadi kebutuhan daya untuk memutar circular saw selama 1 detik adalah sebesar x 10-3 Hp 3. Kehilangan Daya pada Transmisi Keterangan:

45 R t 0 t 1 W W Gambar 15. Skema Pengujian Kehilangan Gaya Transmisi Asumsi: Daya untuk memutar transmisi diasumsikan sebagai daya tahanan yang terdapat di sepanjang transmisi, seperti: - bantalan karet yang terdapat di dalam pipa transmisi. - bantalan di kepala transmisi. Dalam analisis dayanya, gaya tahanan antara transmisi dengan bantalan, nilainya diasumsikan sebesar gaya yang dibutuhkan untuk memutar circular saw beserta shaft transmitionnya. Analisisnya dilakukan pada sumbu vertikal, sehingga melibatkan faktor gravitasi. Perhitungan: 1) Perhitungan besar gaya hilang pada transmisi 2) Perhitungan besar daya hilang pada transmisi

46 Watt Jadi besarnya daya yang diperlukan untuk memutar transmisi adalah sebesar Hp Kebutuhan daya engine minimun untuk pemangkasan adalah jumlah dari : 1. Kebutuhan Daya untuk pemotongan. 2. Kebutuhan Daya untuk memutar piringan. 3. Kebutuhan Daya untuk memutar transmisi. Jadi, kebutuhan daya untuk kegiatan pemotongan adalah sebesar Hp, atau sebesar 133 Watt.

47 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN A. HASIL RANCANGAN DAN KONSTRUKSI 1. Deskripsi Alat Gambar 16. Mesin Pemangkas Tanaman Jarak Pagar a. Sumber Tenaga Penggerak Sumber tenaga pada mesin pemangkas diklasifikasikan menjadi dua. Sumber tenaga manusia dan sumber tenaga mesin. Sumber tenaga manusia dibutuhkan untuk mendorong mesin untuk kegiatan transportasi dan operasi, sedangkan sumber tenaga yang kedua adalah mesin akan dipergunakan sebagai penggerak komponen pemangkas berupa circular saw. Selanjutnya circular saw yang berputar akan didorong maju menuju batang agar proses pemotongan terjadi. Engine yang dipergunakan dapat menyediakan tenaga sebesar 1.5 HP, sedangkan kecepatan putaran yang dipergunakan adalah sebesar yang akan menghasilkan putaran sebesar 4000 rpm.. b. Batasan dalam Perancangan Alat Perancangan dilakukan dengan memperhatikan faktor-faktor langsung yang ada di lapangan. Faktor-faktor lingkungan yang turut dipertimbangkan untuk kegiatan perancangan antara lain, jarak tanaman jarak pagar,

48 topografi, dan keadaan tanah. Faktor lingkungan tersebut akan menentukan dimensi rancangan. Mesin pemangkas menggunakan rangka pipa stainless steel, karena memiliki kelebihan-kelebihan seperti lebih kokoh, keras, kuat dan mudah dilas. Untuk bahan circular saw, dipergunakan bahan baja HSS. Batasan perancangan lainnya adalah kecepatan operasi mesin pemangkas. Semakin cepat seseorang berjalan maka energi yang dikeluarkan akan semakin besar. Kecepataan seseorang laki-laki dewasa berjalan secara normal adalah sebesar 3 sampai 6 km/jam. Kecepatan maju disetarakan nilainya dengan kecepatan dari operator untuk mendorongnya, dalam hal ini dipergunakan kecepatan maksimum sebesar 3.6 km/jam atau sama dengan 1 meter/detik (Prihanto,1984). c. Cara Kerja Alat Mesin pemangkas tanaman jarak pagar dirancang untuk dioperasikan oleh seorang operator dengan cara didorong. Sistem mendorong mesin akan dipergunakan untuk kegiatan transportasi di lahan, maupun untuk kegiatan operasi di lahan, yaitu, saat pemotongan batang. Sumber tenaga yang berasal dari engine brush cutter akan memutar drive shaft dalam pipa transmisi. Putaran drive shaft ini selanjutnya akan ditransmisikan ke kepala transmisi yang berfungsi sebagai elbow, atau pembelok arah putaran transmisi. Selanjutnya putaran yang dihasilkan, akan memutar sebuah piringan pemotong circular saw. Komponen terakhir ini yang akan secara langsung melakukan kontak dengan batang jarak. Mesin pemangkas dilengkapi dengan unit leveling, sehingga pemotongan yang diperoleh akan seragam pada ketinggian tertentu, sesuai dengan setup level yang dipergunakan. Unit leveling ini memiliki beberapa tingkat ketinggian pemangkasan, yaitu mulai dari 25 cm, hingga 35 cm. Unit leveling ini terbuat dari besi pipa yang sekaligus berfungsi sebagai kuda-kuda yang menopang circular saw yang akan berputar. Unit leveling

49 didesain menjadi empat bagian, dua unit di depan, dan dua unit di belakang. Masing-masing unit diset secara terpisah. d. Bentuk Alat Rancangan mesin akan terdiri dari beberapa komponen seperti diperlihatkan pada Gambar Keterangan 1. Engine 2. Flexible shaft 3. Drive shaft 4. Handle 5. Rangka 6. Roda karet 7. Rangka pendorong 8. Roda Sangkar 9. Pisau 10. Penutup Pisau Gambar 17. Komponen Mesin Pemangkas Batang Jarak

50 2. Rancangan Fungsional Mesin yang dirancang terdiri dari beberapa komponen utama, seperti: 1. Batang kendali, yang terbuat dari bahan pipa besi, fungsi utamanya adalah untuk mengendalikan gerak mesin. 2. Rangka, terbuat dari bahan pipa besi memiliki fungsi utama untuk menegakkan berdirinya mesin pemangkas. 3. Roda, berfungsi untuk mempermudah operasi dan transportasi di lahan. 4. Leveling, terbuat dari besi siku dengan ukuran tinggi 30 cm, berfungsi untuk menjaga ketinggian pemotongan tetap setinggi 30 cm pada setiap tanaman jarak pagar. 5. Circular saw, berupa sebilah gergaji berbentuk bulat yang terbuat dari bahan baja HSS atau bahan baja karbon tinggi. 6. Sumber tenaga yang memutar circular saw berasal dari putaran poros engkol dalam engine brush cutter 1.5 HP. 7. Flexible shaft, dipergunakan untuk transmisi putaran tenaga yang berasal dari engine sehingga dapat memutar circular saw yang selanjutunya akan memotong tanaman 3. Rancangan Struktural a. Rangka Utama Untuk memperoleh ketinggian yang seragam pada hasil pemotongan/pemangkasan, maka perlu dilakukan perancangan awal. Kegiatan pemangkasan percabangan awal, umumnya dilakukan pada akhir tahun pertama, atau setelah sebagian besar tanaman telah mencapai ketinggian minimum satu meter. Untuk memperoleh hasil potongan yang baik, perlu dilakukan perancangan ketinggian pemotongan, sehingga batang yang terpotong dapat diharapkan memberi hasil yang tetap sama untuk tiap pemotongan. Untuk perancangan ketinggian pemotongan, dapat diatur ketinggian potongnya mulai dari ketinggian 25 cm, hingga 45 cm, dengan besar kenaikan 5 cm.

51 Pengatur ketinggian berhubungan langsung dengan komponen roda, sehingga perubahan ketinggian dapat dilakukan dengan mengatur beda antara roda dengan rangka utama. Karena terdapat empat buah roda yang berbeda maka pengaturan ketinggian pun berbeda. Faktor lain yang penting untuk dipertimbangkan dalam perancangan adalah lebar kerja. Tanaman jarak pagar memiliki lebar kanopi yang bervariasi, sehingga hal ini akan menentukkan keberhasilan operasi dari mesin. Lebar kerja mesin sebesar 25 cm, merupakan jarak antara kedua roda depan. Dengan demikian tanaman jarak dengan lebar kanopi lebih kecil dari 25 cm dapat dengan mudah terlewati melalui bagian bawah roda depan. b. Roda Roda merupakan bagian yang cukup vital dalam kegiatan operasi di lahan maupun untuk kegiatan transportasi ke lahan, sehingga perlu mendapatkan perhatian yang serius. Roda pada desain mesin pemangkas tanaman jarak pagar dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu roda depan, dan roda belakang. Roda depan dilengkapi dengan gigi-gigi tipis yang akan menembus masuk ke dalam tanah, sehingga akan membantu meredam goncangan yang dihasilkan oleh mesin. Roda depan terdiri atas beberapa komponen kecil yang pentingserpti bearing, poros, besi pelat, besi pelat bergerigi, dan pasangan mur baut. Roda depan dilengkapi gerigi dengan diameter 15 cm, tujuannya agar roda dapat lebih kokoh karena memperoleh tahanan sisi-sisinya. Dengan begitu ketika operasi pemotongan dilakukan, keseluruhan rangka dari mesin, dapat tetap stabil meskipun mengalami geteran yang cukup besar. Roda depan dilengkapi dengan landasan yang terbuat dari besi plat berukuran (196.3 x 102) mm 2. Tujuan penambahan landasan adalah untuk mencegah roda gerigi terjebak masuk ke dalam tanah terlalu dalam yang selanjutnya dapat menghambat operasi dan transportasi di lahan. Pada proses desain roda depan, terjadi beberapa perbaikan. Awalnya roda depan digunakan roda karet yang flexible, sehingga ketika dilakukan kegiatan operasi pemotongan di lahan tidak terlalu sulit. Flexibilitas roda

52 karet ini ternyata menyebabkan mesin pemangkas menjadi tidak stabil. Hal ini berdampak pada arah gerakmesin yang jadi tidak stabil. Rancangan kedua baru menggunakan roda besi yang dilengkapi dengan gigi-gigi seperti telah dijelaskan sebelumnya, arah gerak mesin menjadi lebih stabil, meskipun getaran yang dialami mesin pemangkas masih cukup besar. Namun hal ini berdampak pada tingkat manuverability yang cenderung berkurang, sehingga untuk berbelok diperlukan waktu yang lebih lama. Roda belakang dirancang dengan jarak antar roda sebesar 1238 mm. Roda belakang menggunakan ban karet yang dipompakan udara. Roda belakang inilah yang menjadi bagian yang menopang sebagian besar berat mesin keseluruhan, sehingga tekanan udara yang sesuai harus terpenuhi. Ukuran roda belakang tidak terlalu besar, karena jari-jari roda belakang hanya sebesar 15 cm. c. Batang kendali Batang kendali merupakan bagian yang berkaitan langsung dengan penyaluran tenaga operator ke mesin yang akan didorong. Batang kendali dirancang agar dapat dipegang oleh satu tangan, maupun oleh dua tangan. Batang kendali ini dirancang dengan kemiringan sebesar 25 o dari sumbu horizontal, seperti dapat dilihat dari Gambar 17. Batang kendali untuk dua tangan terbuat dari bahan pipa stainless steel dengan jarak antara handle sebesar 60 cm. Batang kendali untuk satu tangan merupakan batang kendali yang sekaligus merupakan silinder transmisi, yang juga terbuat dari pipa stainless steel. d. Transmisi Transmisi merupakan bagian paling vital jika dilihat dari fungsi mesin yang didesain. Hal ini karena transmisi yang terhubung saling berkaitan dari sumber tenaga putar hingga putaran akhir yang akan memutar mata circular saw, komponen utama yang berfungsi untuk kegiatan pemotongan dalam desain ini. Daya yang dihasilkan oleh poros engkol dari engine yang digunakan, akan di transmisikan melalui shaft-shaft penghubung (flexible shaft,dan

53 common shaft). Selanjutnya daya yang ditransmisikan itu akan digunakan untuk memutar piringan circular saw, sehingga komponen terakhir itu, dapat menjalankan fungsinya untuk memotong. Panjang transmisi pada flexible shaft 70 cm, dan panjang transmisi pada common shaft 119 cm. Putaran transmisi yang diterima oleh common shaft ini kemudian di transmisikan oleh kepala transmisi, sehingga diperoleh putaran dengan kemiringan tertentu. B. UJI KINERJA MESIN PEMANGKAS 1. Berat Alat dan Titik Berat Alat Pengukuran berat mesin dilakukan dengan penimbangan secara langsung menggunakan timbangan badan. Penimbangan massa mesin diawali dengan menimbang massa orang tanpa mesin. Kemudian setelah massa dari orang tersebut diketahui besarannya, dilakukan pengukuran massa orang dengan mesin (dalam hal ini mesin diangkat ketika pengukuran dilakukan). Massa mesin diketahui dengan melakukan pengurangan antara variabel massa orang dengan mesin, dan variabel massa yang hanya terdiri dari orang tersebut. Hasil penimbangan massa disajikan pada Tabel 6. Tabel 7. Berat Mesin Pemangkas No Massa (orang) Massa (orang+mesin) Massa mesin Berat Mesin (kg) (kg) (kg) (N) Rata-rata Dari hasil pengukuran langsung menggunakan timbangan dapat diketahui bahwa berat alat adalah sebesar 26.5 kgf, sehingga dengan percepatan gravitasi sebesar 9.82 m/s 2 akan diperoleh berat total mesin sebesar Newton. Selain berat total mesin, perlu juga diketahui titik pusat massa mesin tersebut berada. Berdasarkan analisis yang telah

54 dilakukan sebelumnya, diketahui bahwa titik pusat massa berada pada koordinat (-3.4;378.5;-325.9) dengan mengacu pada koordinat pusat (0;0;0) yang berada pada jarak tengah antara roda depan kiri dan kanan. Untuk lebih lengkap dapat dilihat pada analisis teknik pada bab sebelumnya. Gambar 18. Titik Pusat Massa Rangka Mesin Pemangkas Terlihat pada Gambar 18, bahwa lokasi titik pusat massa berada diantara roda depan dan roda belakang. Hal ini menunjukkan bahwa mesin di lahan datar memiliki kemungkinan yang sangat kecil untuk terjungkir baik ke depan maupun ke belakang. Hasil pengukuran titik berat tidak berada pada titik yang simetris dikarenakan beberapa faktor yaitu: 1. Komponen penyusun mesin maupun pengerjaan di bengkel yang tidak dapat dilakukan dengan tingkat presisi yang tinggi. Hal ini dikarenakan pengerjaan masih memanfaatkan tenaga manusia sehingga tingkat ketelitiannya sangat kurang. 2. Komponen yang dihasilkan sebagian besar berasal dari barang-barang bekas, sehingga tingkat keseragamannya sudah tidak dapat dijamin

55 3. Sering terjadi perombakan dalam pembuatan, sehingga komponen yang sebelumnya salah, tetap dipergunakan setelah mengalami perlakukan tambahan 2. Kualitas Pemotongan Tanaman jarak pagar termasuk tanaman berkayu dengan tingkat kerapatan yang rendah. Berdasarkan pengamatan yang dilakukan secara langsung di Laboratorium Percobaan Leuwikopo, tanaman ini memiliki tingkat pertumbuhan rata-rata per minggunya sebesar 4.34 cm/ minggu. Laju pertumbuhan maksimum perminggu dapat mencapai 10.7 cm/minggu, dan pertumbuhan minimumnya hanya 0.5 cm/minggu. Untuk mencapai ketinggian 1 meter, minimal akan dibutuhkan waktu selama 10 minggu. Namun kenyataan yang terjadi di lapang adalah fluktuasi pertumbuhan yang cukup beragam. Kebutuhan gaya untuk pemotongan rata-rata batang jarak adalah sebesar 24.2 kgf/cm 2, dapat dilihat dari Tabel 5. Sedangkan kekuatan batang jarak secara struktur kolomnya adalah sebesar kgf/cm 2, merupakan kombinasi dari kekuatan tekan batang sebesar kgf/cm 2 dan kekuatan lentur batang sebesar kgf/cm 2. Hasil pengujian kuat tekan dan kuat lentur batang jarak dapat dilihat di lampiran 7 dan 8. Kegiatan pemotongan dilakukan di bengkel untuk menguji waktu pemotongan dan kualitas hasil pemotongan, sebelum dilakukan pengujian di lapangan. Tahap ini dilakukan dengan melalukan batang jarak melalui piringan circular saw yang berputar. Hasil pemotongan dapat dilihat pada Gambar 19a dan 19b.

56 (a) Gambar 19. Hasil Pemangkasan Jarak (a) Tampak Depan, (b) Tampak Atas (b) Hasil pemotongan cukup beragam karena pengujian dilakukan dengan tingkat kecepatan putaran circular saw yang berbeda, dan kecepatan pengumpanan yang juga berbeda. Namun dari Gambar 19 tampak bahwa penggunaan circular saw memberikan hasil pemotongan yang lebih baik daripada metode pemotongan secara impact.

57 3. Ketinggian Pemotongan Secara agronomis, pemangkasan batang utama yang nantinya akan menjadi percabangan utama, dilakukan pada tingkat ketinggian pemotongan yang berbeda. Ketinggian pemotongan bervariasi antara 30 cm, 35 cm, dan 40 cm. Untuk memenuhi kebutuhan agronomis tersebut, maka mesin pemangkas ini dirancang dengan lima setup level yang berbeda, bervariasi dari ketinggian 25 cm hingga 45 cm. Pada Tabel 8, disajikan hasil pengujian lapang berkaitan dengan ketinggian pemotongan untuk setup level 25 cm dari permukaan tanah. Tabel 8. Hasil Pengamatan Ketinggian Pemotongan No. Sample Tinggi potongan (cm) Rataan 26.1 Dari Tabel 8 tampak bahwa hasil pemotongan tidak tepat memberikan hasil sesuai dengan setup level sebesar 25 cm. Hal ini dikarenakan beberapa hal seperti lahan yang menjadi lokasi, yang kurang seragam kelandaiannya. Selain itu, faktor penggunaan roda depan yang bergerigi ternyata tidak cukup dalam masuk ke dalam tanah. Hal itu yang menyebabkan posisi gergaji tidak berada pada posisi horizontal. 4. Kecepatan Maju Alat Produktivitas suatu lahan pertanian sangat dipengaruhi oleh faktor waktu. Semakin banyak waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan suatu pekerjaan, semakin rendah tingkat produktivitasnya. Oleh karena itu untuk memperoleh produktivitas yang tinggi, maka perlu diperoleh suatu nilai kecepatan optimum, yang disamping meningkatkan produktivitas, tidak menambah beban kerja operator.

58 Pada Tabel 9. dapat dilihat kecepatan maju ketika mesin didorong pada permukaan aspal, sedangkan kecepatan maju mesin di lahan dapat dilihat pada Tabel 10. Tabel 9. Pengujian Kecepatan Mesin di Permukaan Aspal Operator Jarak t v (m) (detik) (m/detik) Operator Rata-rata Operator Rata-rata Keterangan : t v = waktu tempuh (detik) = kecepatan maju alat (m/detik) Tabel 10. Pengujian Kecepatan Maju Alat di Lahan t v Ulangan (detik) (m/detik) Rata-rata Berdasarkan data diatas, dapat diketahui bahwa untuk melakukan pemangkasan pada areal seluas 1 ha diperlukan waktu selama 4.23 jam, dengan asumsi operator tidak melakukan istirahat, sedangkan untuk keperluan waktu belok belum bisa diidentifikasi.

59 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN 1. Mesin pemangkas tanaman jarak berhasil dirancang dengan dimensi m x m. Mesin tersebut memiliki berat sebesar 26.5 kg dengan titik berat berada pada koordinat (-3.4; 378.5; ) dengan acuan koordinat pusat (0; 0; 0) yang terletak diantara dua roda depannya. 2. Rancangan pemangkas dapat menjalankan fungsi utamanya untuk melakukan pemangkasan dengan hasil potongan yang baik. 3. Roda depan dapat menahan getaran yang dihasilkan mesin, dan cukup stabil dalam operasi di lahan. Namun hal ini berdampak pada berkurangnya kemampuan roda untuk melakukan maneuver. 4. Operator membutuhkan tenaga sebesar Hp untuk mendorong mesin pemangkas dengan kecepatan 0.65 m/s. 5. Tenaga yang dibutuhkan untuk melakukan kegiatan pemangkasan sebesar 0.2 hp, sehingga terdapat kelebihan daya yang dihasilkan oleh motor bakar yang digunakan (1.5 hp). 6. Roda tidak dapat berputar dengan baik saat operasi di lahan, hal ini karena kontur lahan pengujian yang kurang beraturan. Selain itu faktor perancangan yang kurang presisi pada roda turut menyebabkan hal tersebut. 7. Komponen yang berfungsi menjatuhkan batang belum mampu berfungsi secara sempurna, karena batang jarak yang telah terpangkas tidak semuanya terjatuh kearah depan. Hal ini mengganggu perputaran dan laju roda pada kegiatan transportasi dan operasi di lahan. 8. Kecepatan putaran circular saw yang diperlukan cukup besar (diatas 3600 rpm), mengakibatkan munculnya getaran pada rangka mesin pemangkas.

60 B. SARAN 1. Bahan yang dipergunakan dalam rancangan selain mempertimbangkan kekokohan rancangan juga perlu mempertimbangkan beban yang diperlukan oleh operator untuk mendorong. 2. Jarak antar roda depan perlu diperlebar, mengingat batang jarak yang jatuh setelah terpotong memiliki tinggi berkisar 50 cm. Hal ini perlu di lakukan agar operasi dan transportasi mesin tidak terhambat. 3. Rancangan setup level perlu untuk disempurnakan, sehingga waktu yang dibutuhkan tidak terlalu panjang. 4. Jika memungkinkan daya berlebih yang digunakan untuk memotong circular saw dapat dipergunakan untuk membentuk transmisi penggerak roda, sehingga memudahkan kerja operator. 5. Roda depan agar dapat dirancang lebih flexible untuk operasi di lahan. 6. Engine sebaiknya ditempatkan pada alat sehingga mengurangi beban operator.

61 DAFTAR PUSTAKA Dwi Eriyatno, Bagus Rancang Bangun Alat Tanam Buru Hotang Tipe Dorong. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. E. Goering, Carroll Engine and tractor Power. Breton Publisher. Baston Massachusetts. Ginoga, Bakir Pengujian Sifat Fisik dan Mekanik Kayu Di Jepang. Direktorat Jendral Kehutanan Departemen Pertanian: Bogor. Hunt, Donnell Farm Power and Machinery Management. Waveland Press, Inc. United State of America. K. Campbell, Joseph Dibble Stick, Donkey, and Diesel Machine in Crop Production International Rice Research Institute: Manila, Philippines. Departement of Agricultural and Biological Engineering Cornell University. M. Williston, Ed Saw Design Selection Operation Maintenance. Miller Freeman publication. United State of America. Mahmud, Z Pemangkasan Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.). Info Tek Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.). Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Vol 1 (6). Juni Marini, R. P Physiology of Pruning Fruit Trees. Virginia Cooperative Extension p Raden, Ince Hubungan Arsitektur Tajuk dengan Fotosintesis, Produksi, dan Kandungan Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.). Desertasi. Sekolah Pasca Sarjana. Institut Pertanian Bogor. Sumarto, Tedy Modulus Geser Kayu Mangium (Acacia mangium Willd). Departemen Hasil Hutan. Fakultas Kehutanan IPB Press: Bogor. W. Smith, D, B. G. Sims, D. H. O Neill Testing and Evaluation of Agricultural Machinery and Equipment. Publication Division. Food and Agricultural Organization of the United Nations: Rome, Italy. Widodo W, D Pedoman Praktis Pemangkasan Tanaman. Penebar Swadaya: Jakarta.

62

63

64

65

66

67

68

69

70 Lampiran 2. Persiapan Lahan Jarak Pagar Kegiatan Pembajakan Kegiatan penggaruan Pengaturan jarak tanam Pembuatan lubang tanam Pemberian pupuk kandang Lubang tanam setelah diberi pupuk

71 Lampiran 3. Pengujian shear strength Sample uji shear strength Sample siap uji Pengujian Sample 1 Pengujian Sample 2 Hasil Pengujian shear strength

72 Lampiran 4. Hasil pemangkasan di lahan Batang terpangkas pecah Batang terpangkas sempurna Hasil pemangkasan tampak atas Hasil pemangkasan Hasil pemangkasan

73 Lampiran 5. Machining Machining level Machining dudukan roda Pembuatan lubang level Pembuatan lubang pada level

74 Lampiran 6. Perkembangan tanaman hasil pemangkasan Hasil pemangkasan setelah seminggu Hasil pemangkasan setelah dua minggu Hasil pemangkasan setelah 4 minggu