Rancang Bangun Mesin Pemanen Padi (Musthofa Lutfi, dkk) RANCANG BANGUN MESIN PEMANEN PADI SATU JALUR

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN MESIN PEMANEN PADI SATU JALUR Musthofa Lutfi, Guomo Djoyowasito, Ekoyato Pudjioo, da R. Fery Agug S. Staf Pegajar Jurusa Tekik Pertaia, Fakultas Tekologi Pertaia, Uiversitas Brawijaya Alumi Jurusa Tekik Pertaia, Fakultas Tekologi Pertaia, Uiversitas Brawijaya Abstrak Pae merupaka tahap akhir dari proses budidaya padi di sawah, salah satu hal yag petig dalam pemaea padi adalah cara pae. Cara pae dapat digologka dalam dua macam yaitu secara tradisioal da mekais. Secara tradisioal pae mempuyai kelemaha dalam kebutuha teaga kerja yag bayak serta kapasitas kerja yag redah sedagka secara mekais harga mesi pae yag mahal serta kodisi laha pertaia di Idoesia yag bergelombag belum memugkika diguakaya mesi pemae mekais. Tujua peelitia ii adalah meracag suatu mesi pemae padi mekais satu jalur yag sesuai dega kodisi laha pertaia di Idoesia, serta megujiya pada laha padi siap pae. Dari pegujia da perhituga didapatka ilai tahaa gulig dari mesi pemae padi sebesar 454,133 N da daya utuk meggerakka mesi maju sebesar 111,01 Watt. Pada pegujia di lapag mesi pemae padi meujukka ujuk kerja yag baik, dimaa batag pegarah da gigi bitag mampu megarahka batag taama padi ke titik pemotoga, da kemampua pisau yag dega cepat memotog batag taama padi. Salah satu fugsi utama yag kurag tercapai adalah kemampua koveyor meggeser taama padi ke sisi luar dari mesi pemae. Hal ii disebabka oleh kuragya kecepata gerak dari koveyor da gigi bitag. PENDAHULUAN Taama padi termasuk geus Oryza L. yag meliputi lebih kurag 25 spesies, tersebar di daerah tropik da daerah subtropika seperti di Asia, Afrika, Amerika da Australia (Hadria siregar, 1981). Padi berasal dari dua beua yaitu Oryza fatua Koeig da Oryza satifa L berasal dari beua Asia, sedagka jeis padi laiya yaitu Oryza stapfi Roschev da Oryza glaberrima Steud berasal dari Afrika Barat (Beua Afrika). Oryza fatua Koeig da Oryza miuta Presl berasal dari Himalaya Idia (Aoymous,1992). Setelah melalui beberapa tahap dalam budidaya taama padi, pae merupaka tahap akhir peaama padi di sawah. Bila hasil yag diharapka telah mejadi keyataa, berarti buah padi sudah cukup masak da siap utuk dipae/ dipetik. Namu pemaea padi harus dilakuka pada waktu yag tepat, sebab ketepata waktu pemaea berpegaruh terhadap jumlah da mutu gabah da berasya. Pae yag terlambat pada varietas padi yag mudah rotok, aka meuruka produksi. Sedagka pae yag terlalu awal meyebabka mutu buah padi yag kurag baik ( Hadria Siregar, 1981). Pemaea padi pada awalya dilakuka dega suatu alat peuai taga. Peuai taga ii diguaka di Eropa da Amerika sampai diguaka mesi-mesi yag dihela dega kuda. Sabit dega ragka diperkealka atara tahu 1776 da 1800 (Smith da Wilkes, 1990). Salah satu hal yag petig dalam pemaea padi adalah cara pae. Cara pae padi dapat digologka mejadi dua macam yaitu cara tradisioal da cara mekais. Secara tradisioal alat yag 22

2 diguaka adalah ai-ai da sabit, secara mekais pae padi dilakuka dega reaper, bider, mii combie da combie.(rachmadioo, 1996) Proses pemaea padi dega ai-ai da sabit masih dilakuka oleh karea belum adaya suatu alat mesi pemae padi yag sesuai dega laha pertaia yag ada di Idoesia, dimaa laha pertaia di Idoesia rata-rata sempit dega kodisi topografi yag bergelombag. Mesi-mesi pemae terpadu (combie harvester) belum memugkika utuk diguaka pada laha-laha tersebut. Tujua dari peelitia adalah meracag mesi pemae padi satu jalur, mafaat yag diharapka dari peelitia ii adalah utuk meyediaka mesi pemae padi utuk jeis pekerjaa serta kodisi laha yag secara tekis tidak dapat dijagkau mesi pemae terpadu (combie harvester) serta meigkatka kapasitas pae padi. Peelitia dibatasi pada racaga fugsioal mesi pemae padi. METODE PENELITIAN Peralata yag diguaka utuk meracag mesi pemae padi adalah: satu set peralata gambar tekik, kertas gambar, satu set kuci pas, kuci rig, mistar, rolmeter, gergaji besi, mesi bor, mesi bubut, mesi gerida da peralata las. Baha yag diguaka adalah: motor bakar 4 lagkah 4 HP, besi siku ukura 30 mm, besi plat 1mm, 4 mm da 5 mm, besi strip 2 mm, pipa besi bega diameter 1 da ¾ ichi, besi poros ½ da ¾ ichi, beto esser, pisau gergaji piriga, batala peluru, rumah batala, ratai da sproket, kawat las, dua pasag roda gigi kerucut, sabuk V, puli alumuium da koveyor karet serta sebidag laha siap pae utuk pegujia. Racaga Fugsioal da Struktural 1. Memotog batag taama padi. Fugsi mesi pae yag pertama adalah memotog batag taama padi. Fugsi pemotoga ii dilakuka oleh pisau rotari piriga yag medapatka teaga dari mesi motor bakar dega perataraa trasmisi belt-pulli serta pasaga roda gigi. 2. Memegag batag taama padi. Mesi pae padi diracag utuk dapat memegag batag taama padi sebelum terpotog. Fugsi ii bergua agar batag taama padi yag aka terpotog tidak terlempar serta meguragi kemugkia adaya batag taama padi yag tidak terpotog serta kehilaga gabah. Fugsi memegag dilakuka oleh batag pegarah da gigi bitag. 3. Memidahka batag taama padi. Setelah batag taama padi terpotog maka taama padi dipidahka atau digeser letakya ke sisi luar dari mesi pemae agar tidak meumpuk di depa mesi da aka dikumpulka oleh operator lai. Fugsi pemidaha ii dilakuka oleh sabuk koveyor yag digerakka oleh poros gigi bitag serta bagia keragka mesi. Prosedur Pegujia Lapag Pelaksaaa pegujia di lapag aka memberika data yag aktual dari pegoperasia mesi pemae, kapasitas kerja, tigkat kerotoka, da tigkat mobilitas mesi pemae. Prosedur pelaksaaa dari pegujia adalah sebagai berikut : a. Meetuka laha taama padi yag telah siap pae. b. Meyiapka mesi pemae da alat pegujia laiya. c. Megukur luas laha taama padi. d. Megukur jarak atar taama padi. e. Meyesuaika lebar jarak atara dua pegarah dega jarak taam taama padi. 23

3 f. Megoperasika mesi pemae da melakuka pegamata pada beberapa parameter yag telah ditetuka. g. Melakuka evaluasi da perbaika desai pada bagia-bagia mesi pemae yag berfugsi kurag optimal. Perhituga Tekis Mesi Pemae Padi 1. Kebutuha Baha Bakar Kebutuha baha bakar diyataka dalam satua volume per satua waktu (ml/ detik atau liter per meit). Peetua ilai kebutuha baha bakar dilakuka dega megguaka fuel meter da stop watch dega persamaa sebagai berikut : BB F c = t...(1) 2. Perhituga Kecepata Gerak Kecepata gerak diperoleh dega megguaka stop watch utuk megukur waktu perjalaa dalam meempuh jarak tertetu. Meurut Sears da Zemasky (1994), perhituga kecepata gerak berdasarka persamaa berikut. s v=...( t 2) 3. Gaya utuk Memotog Bayag Taama Padi Gaya utuk memotog batag taama padi diperhitugka utuk megetahui besarya gaya yag dibutuhka utuk memotog batag taama padi. Besarya gaya utuk memotog batag taama padi diukur dega megguaka peralata Brazilia test. 4. Titik Berat Titik berat diperhitugka utuk dapat diketahui bahaya gulig atau stabilitas mesi pemae terhadap kemiriga laha. Titik berat ii diperhitugka dega megguaka persamaa sebagai berikut : X (3) Y (4) Z t= 1 t= 1 t= 1 w= w= w= t 1 t 1 t 1 Xw... Yw... Zw...(5) 5. Sudut Gulig Perhituga sudut gulig (α) didasarka atas pusat beba mesi seperti pada Gambar 1 berikut. α W C α D B A Gambar 1. Perhituga sudut gulig Lihat segitiga ABC da ABD BAC = BDA ABC = DBA, sehigga ACB = DAB ta α = DA DC α = iv. ta α 6. Perhituga Daya utuk Meggerakka Mesi Pemae. Besarya daya yag diperluka utuk meggerakka mesi pemae padi (D g ) diperhitugka berdasarka Persamaa 6, di bawah ii : D g = R r. v (6) Kecepata mesi (v) ditetapka sebesar 2,5 km jam -1 sesuai dega 24

4 kecepata jalaya operator di lapaga. Wog (1978), meeragka besarya ilai tahaa gulig (R r ) ditetuka berdasarka Persamaa 7 berikut : L l1 R F uh h W r = r (7) Besarya gaya tarik roda sagkar diperhitugka berdasarka persamaa di bawah ii : 1 2 Fr = b1( y h1 φ 2Ch1 φ) 2 s + x2.(8) PEMBAHASAN DAN HASIL Aalisis Fugsioal da Struktural 1. Memegag da Megarahka Batag Taama Padi. Mesi pemae padi diracag utuk dapat memegag batag taama padi sebelum terpotog. Dega terpegagya batag taama padi sebelum terpotog aka meguragi terjadiya kerotoka gabah yag lebih besar, meguragi terlemparya batag taama padi oleh akibat gaya potog pisau da meguragi kemugkia batag taama padi yag tidak terpotog. Fugsi memegag pada mesi pemae padi hasil racaga dilakuka oleh batag pegarah da gigi bitag. Fugsi memegag da megarahka dapat berjala dega baik, dimaa rumpu demi rumpu batag taama padi dapat diarahka dega baik ke titik potog utuk selajutya dipotog oleh pisau pemotog. Batag pegarah terdiri dari dua bagia yag jarak diatara keduaya bisa diperbesar atau diperkecil utuk meyesuaika dega besarya rata-rata rumpu taama padi. Pada pegujia di lapag lebar batag pegarah ditetuka sebesar 5 cm sesuai dega diameter ratarata rumpu taama padi keta yag dipae. 2. Memotog Batag Taama Padi. Fugsi pemotoga merupaka fugsi kedua dari mesi pemae padi. Fugsi pemotoga ii dilakuka oleh pisau rotari piriga yag digerakka oleh motor bakar dega perataraa trasmisi sabuk-puli da pasaga roda gigi. Pada pegujia di lapag meujukka pisau rotari piriga mampu memotog batag taama padi dega cepat pada ketiggia 10 cm dari permukaa taah sesuai dega letak pemasaga pisau pada mesi pemae padi. Ketiggia titik pemotoga ii bisa diubah dega meiggika atau meuruka posisi pisau pada porosya. Beberapa hal yag memegag peraa petig dalam proses pemotoga adalah ketajama pisau, kecepata putar pisau da torsi dari pisau rotari piriga. Pada uji coba pertama sebelum dilakuka peajama pada gigi-gigi pisau didapatka hasil yag kurag baik dari proses pemotoga. Kurag baikya hasil pemotoga dapat dilihat dari bekas potoga pada batag taama padi yag tidak teratur da titik potog cederug bergeser dari yag seharusya. Kecepata putar pisau sebesar 2800 rpm telah mecukupi utuk proses pemotoga, terbukti dega terpotogya satu rumpu batag taama padi dega cepat. Ada kemugkia pisau mampu memotog dega baik pada kecepata di bawah 2800 rpm. Namu karea 2800 rpm merupaka putara teredah (putara lagsam motor bakar) sehigga tidak bisa dicoba putara yag lebih redah dari 2800 rpm. Sedagka putara diatas 2800 rpm tidak dilakuka utuk meguragi terjadiya getara yag lebih besar da peghemata baha bakar, disampig itu pada putara 2800 rpm rumpu batag taama padi telah terpotog dega cepat. Torsi merupaka hal yag petig dalam proses pemotoga. Apabila torsi pisau pemotog kecil ada kemugkia pisau pemotog aka macet tidak mampu melawa gaya dari batag taama padi. 25

5 3. Memidahka Batag Taama Padi. Setelah batag taama padi terpotog, batag taama padi dipidahka ke sisi luar dari mesi pemae oleh gigi bitag, koveyor serta bagia bawah keragka. Pemidaha ii bertujua agar batag taama padi tidak meumpuk di depa mesi da selajutya aka diambil oleh operator lai utuk dikumpulka. Koveyor pemidah batag taama padi digerakka oleh poros dari roda bitag. Terdapat dua buah koveyor dimaa salah satuya pasif. Koveyor pasif haya aka bergerak apabila terdapat batag/ rumpu taama padi yag terselip diatara dua koveyor. Kecepata gerak koveyor tergatug dari kecepata maju roda peggerak, gerak dari roda peggerak ditrasmisika ke koveyor melalui perataraa ratai-sproket da pasaga roda gigi kerucut. Pada pelaksaaa peelitia di lapag, fugsi pemidaha batag taama padi oleh koveyor tidak berfugsi optimal. Hal ii disebabka oleh kuragya kecepata gerak koveyor. Kecepata gerak koveyor dipegaruhi oleh kecepata jala operator. Pada saat operator berheti maka gerak dari koveyor juga terheti sehigga megakibatka gerak meggeser batag taama padi juga berheti. Dega demikia terdapat peumpuka batag taama padi hasil pemotoga pisau di depa mesi pemae. Hasil Pegujia Mesi Pemae Padi 1. Kosumsi Baha Bakar (Fc) Kebutuha baha bakar diyataka dalam satua volume per satua waktu (ml/dt). Peetua baha bakar dilakuka dega megguaka fuel meter da stop watch. Sesuai dega Persamaa 1 didapatka kosumsi baha bakar mesi pemae padi selama operasi adalah 0,064 ml/dtk. Dari hasil perhituga didapatka data pemakaia baha bakar yag relatif kecil, ii meujukka karakter motor bakar 4 lagkah yag lebih irit dalam kosumsi baha bakar dibadigka dega mesi 2 lagkah. 2. Kecepata Gerak (v) Kecepata gerak diperoleh dega megguaka stop watch utuk megukur waktu perjalaa dalam meempuh jarak tertetu. Kecepata gerak mesi pemae padi dihitug dega megguaka Persamaa 2. Dari hasil perhituga kecepata gerak mesi pemae padi di laha tapa melakuka pemotoga didapatka sebesar ilai 1,4 m/dtk atau 5,04 km/jam sedagka kecepata gerak dega melakuka pemotoga sebesar 0,88 km/jam. Kecepata gerak mesi pemae padi dipegaruhi oleh kemampua operator megoperasika mesi pemae padi. Semaki terampil operator maka aka semaki cepat gerak mesi pemae padi di laha. Kodisi taah dari laha pae juga berpegaruh terhadap kecepata gerak dari mesi pemae padi. Dimaa pada laha kerig kecepata gerak dari mesi pemae aka lebih tiggi daripada pada laha yag basah. 3. Daya Utuk Memotog Batag Taama Padi Daya utuk memotog batag taama padi dihitug utuk megetahui besarya daya yag dibutuhka oleh pisau pemotog utuk memotog batag taama padi. Utuk megetahui daya yag dibutuhka pisau pemotog dihitug dega meghitug gaya batag taama padi dega peralata Brasillia test. Yaitu dega meletakka batag taama padi pada peralata Brasillia test da meekaya sampai dega terpotogya batag taama padi. Namu dari pegamata diketahui bahwa gaya yag diberika oleh batag taama padi tidak terbaca oleh peralata Brasillia test oleh 26

6 karea terlalu kecilya gaya yag diberika oleh batag taama padi. Dega demikia daya yag dibutuhka oleh pisau pemotog tidak bisa diketahui. 4. Pusat Beba (Titik Berat) Perhituga pusat beba beda 3 dimesi dapat diperoleh dega membagi beda dalam bagia-bagia kecil dalam suatu berat (W) atau massa (m). Jika beda mempuyai baha yag homoge maka pusat beba dapat disetaraka dega pusat volume. Cara lai adalah dega mecari titik potog dari diagoal ruag beda yag bersagkuta. Perhituga pusat beba ii megikuti Persamaa 3, 4, da 5. Berdasarka perhituga dari Persamaa 3, 4,da 5 pusat beba mesi berada pada koordiat X = 22,12 cm; Y = 1,1 cm; da Z = 24,44 cm. 5. Kesetimbaga Mesi Pemae Padi Dari pusat beba yag telah diketahui dapat diduga besarya ilai dari sudut gulig mesi. Sudut gulig ii merupaka sudut yag meyebabka mesi berada pada kesetimbaga labil apabila mesi mecapai sudut kemiriga tersebut. Berdasarka perhituga seperti pada Gambar 1, sudut gulig mesi ke arah kiri adalah 45,2 0 da sudut gulig mesi ke arah kaa adalah 47, Tahaa Gulig (R r ) Tahaa gulig adalah besarya teaga yag dibutuhka utuk meggerakka mesi. Nilai ii didapat dega cara mearik mesi ke arah depa da kita ukur gaya yag dibutuhka dega dyamometer. Selai itu bisa juga dega megguaka perhituga tekis dega megguaka Persamaa 7. Dari hasil perhituga didapatka ilai tahaa gulig dari mesi pemae padi sebesar 454,133 N. 7. Kebutuha Daya utuk Meggerakka Mesi Pemae Padi (D g ) Kebutuha daya utuk meggerakka mesi maju dihitug dega Persamaa 6. Oleh karea kecepata jala mesi sesuai kecepata jala operator sebesar 0,88 km/jam maka daya yag dibutuhka utuk meggerakka mesi maju adalah sebesar 111,01 Watt atau setara dega 0,148 HP. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpula 1. Hasil racag bagu mesi pemae padi terdiri dari bagia-bagia utama yaitu: Motor peggerak, ragka/ frame, sistem trasmisi peggerak pisau da koveyor, pisau pemotog, roda peggerak, da sistem kemudi. Berdasarka aalisa fugsioal da struktural pada mesi pemae masih didapatka kekuraga pada sistem koveyor pemidah batag taama padi. 2. Mesi pemae padi mampu berfugsi baik pada proses pemotoga padi da pegaraha taama padi sebelum terpotog. Fugsi utama yag tidak tercapai adalah proses pemidaha batag taama padi terpotog. Hal ii disebabka oleh kuragya kecepata gerak dari koveyor. 3. Mesi pemee padi mempuyai pusat beba pada koordiat 22,12 cm; 1,1 cm; da 24,44 cm. Pusat beba mempegaruhi kestabila saat mesi pemae bekerja. Dari pusat beba diketahui ilai sudut gulig sebesar kearah kiri da 47,186 0 kearah kaa. 4. Berdasarka perhituga didapatka ilai tahaa gulig dari mesi pemae sebesar 454,133 N. Dari ilai tahaa gulig yag tersebut didapatka daya utuk meggerakka mesi maju sebesar 111,01 Watt atau 0,148 HP. 27

7 5. Mesi pemae mempuyai kecepata gerak sebesar 0,88 Km/Jam. Kecepata maju ii sagat dipegaruhi oleh ketrampila operator da juga kodisi laha pae. 6. Kebutuha daya yag diguaka utuk memutar pisau pemotog pada mesi pemae tidak bisa dihitug oleh karea tidak terbacaya gaya dari batag taama padi pada peralata Brasillia test Eleme Mesi. PT. Pradya Paramita. Jakarta. Sara Secara umum masih bayak kekuraga pada mesi pemae hasil racaga sehigga perlu dilakuka perbaika-perbaika utuk meyempuraka kierja dari mesi pemae ii. Perbaika terutama dilakuka pada desai sistem koveyor agar mampu memidahka batag taama padi dega lebih baik. Selai itu perlu peelitia lebih lajut utuk kierja mesi seperti perhituga daya trasmisi da daya motor, kecepata gerak koveyor, kecepata kerja per hektar da tigkat kehilaga gabah akibat pegguaa mesi pemae satu jalur ii. DAFTAR PUSTAKA Aoymous, 1992, Budidaya Taama Padi. Peerbit Kaisius. Yogyakarta. Hadria S., Budidaya Taama Padi, Bia Aksara, Jakarta Rachmadioo, S., 1996, Diktat Kuliah Mesi Peralata, Jurusa Mekaisasi Pertaia Uiversitas Brawijaya, Malag Smith, H.P. da Lambert Hery Wilkes, Mesi da Peralata Usaha Tai. Edisi keeam (Terjemaha). Gajah Mada Uiversity Press. Yogyakarta. Sularso da Kiyokatsu Suga, Dasar Perecaaa da Pemiliha 28