UJI KINERJA BULLDOZER MINI BERBASIS TRAKTOR TANGAN TIPE TREK. Oleh : ANDIKA KURNIAWAN F

Transkripsi

1 UJI KINERJA BULLDOZER MINI BERBASIS TRAKTOR TANGAN TIPE TREK Oleh : ANDIKA KURNIAWAN F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2 UJI KINERJA BULLDOZER MINI BERBASIS TRAKTOR TANGAN TIPE TREK SKRIPSI Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : ANDIKA KURNIAWAN F DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

3 INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN UJI KINERJA BULLDOZER MINI BERBASIS TRAKTOR TANGAN TIPE TREK SKRIPSI Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : ANDIKA KURNIAWAN F Dilahirkan pada tanggal 27 Juli 1983 di Purworejo Tanggal lulus : September 2006 Menyetujui, Bogor, September 2006 Dosen Pembimbing Akademik Dr. Ir. Desrial, M.Eng Nip Mengetahui, Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S Ketua Departemen Teknik Pertanian

4 RIWAYAT HIDUP PENULIS Penulis merupakan putra pertama dari dua bersaudara, dengan Bapak bernama Suryanto dan Ibu bernama Seti Andayani. Penulis dilahirkan pada tanggal 27 Juli 1983 di Purworejo, Jawa Tengah. Penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SDN I Kutoarjo pada tahun 1995, pendidikan Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama di SLTPN I Kutoarjo pada tahun 1998, dan pendidikan Sekolah Lanjutan Tingkat Atas di SMUN Kutoarjo pada tahun Kemudian pada tahun 2001, penulis diterima sebagai mahasiswa Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama menuntut ilmu di IPB, penulis aktif di berbagai organisasi, seperti Himpunan Profesi Mahasiswa Teknik Pertanian (HIMATETA), Gabungan Mahasiswa Purworejo di IPB (GAMAPURI). Selain itu, penulis pernah menjadi asisten dosen pada mata kuliah Gambar Teknik. Penulis melakukan praktek lapangan di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian (BBPMP) Serpong pada tahun 2004, dengan judul Aspek Keteknikan Pertanian di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian, Serpong.

5 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT karena rahmat dan hidayah-nya, penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Skripsi dengan judul Uji Kinerja Bulldozer Mini Berbasis Traktor Tangan Tipe Trek disusun berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan pada bulan Juli 2005 hingga bulan Januari 2006, di Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya Pertanian, Departemen Teknik Pertanian, Leuwikopo, Darmaga, Bogor. Pelaksanaan dan penulisan skripsi ini dapat diselesaikan dengan bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Desrial, M.Eng., selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan arahan, bimbingan dan masukan kepada penulis selama penelitian dan penulisan skripsi ini. 2. Dr. Ir. E. Namaken Sembiring, M.S., selaku dosen pembimbing proyek penelitian yang telah memberikan arahan, bimbingan dan masukan kepada penulis selama penelitian dan penulisan skripsi ini. 3. Dr. Ir. Erizal, M.Agr., selaku dosen penguji atas saran, masukan dan koreksi. 4. Projek DUE-Like Batch III IPB yang telah menyediakan hibah dana penelitian. 5. Abas Mustofa selaku teknisi yang telah membantu dalam pelaksanaan penelitian. 6. Bapak dan Ibu, adikku yang memberikan restu, doa, dukungan dan kasih sayang selama ini. Dengan disusunnya skripsi ini diharapkan dapat memberikan manfaat terutama bagi penulis dan bagi masyarakat luas pada umumnya. Bogor, September 2006 Penulis

6 ANDIKA KURNIAWAN. F Uji Kinerja Bulldozer Mini Berbasis Traktor Tangan Tipe Trek. Di bawah bimbingan : Dr. Ir. Desrial, M. Eng Ringkasan Pekerjaan perataan tanah merupakan bagian dari penyiapan lahan yang digunakan untuk membuat profil permukaan tanah. Pembuatan profil permukaan lahan membutuhkan metode penggusuran, yaitu dengan melakukan penggusuran dan penimbunan tanah atau cut and fill. Penelitian terdahulu (Alponso, 2005) telah dilakukan pembuatan mekanisme blade pada bulldozer mini berbasis traktor tangan tipe trek, dan selanjutnya pada penelitian ini dilakukan uji kinerja dari bulldozer mini dalam operasi penggusuran dan penimbunan tanah di lapangan. Penelitian ini bertujuan untuk menguji kapasitas kerja bulldozer mini berbasis traktor tangan tipe trek dalam operasi penggusuran dan penimbunan atau sering disebut dengan cut and fill. Cut and fill merupakan teknik yang digunakan dalam land grading yang memperhitungkan berapa banyaknya tanah yang digusur dan ditimbun, agar sesuai dengan lahan yang dikehendaki, berpedoman pada data topografi lapangan. Kapasitas kerja suatu alat merupakan kemampuan kerja alat atau mesin memberikan hasil (hektar, kilogram, liter) per satuan waktu. Pengukuran lahan bertujuan untuk mengetahui keadaan tanah secara fisik dan mekanik pada lahan percobaan. Data yang diamati adalah kadar air tanah dan kerapatan isi tanah (bulk density). Pengukuran kapasitas kerja dilakukan pada 2 jenis pekerjaan, yaitu dalam pemotongan tanah atau penggusuran tanah dan perataan tanah dengan metode gusur timbun. Pada pengukuran kapasitas kerja penggusuran tanah, bulldozer mini dioperasikan memotong lapisan permukaan tanah pada 4 petakan lahan. Masing-masing petakan lahan berukuran panjang 5 m,10 m, 15 m, 20 m. Pada masing petakan dilakukan penggusuran tanah sebanyak 5 kali pengulangan. Pada pengukuran kapasitas kerja dalam perataan tanah, bulldozer digunakan untuk meratakan lahan berukuran 10 m x 10 m. Sebelum pengujian bulldozer mini, dilakukan pemetaan tanah. Untuk menentukan volume luasan gusur timbun dan menentukan elevasi batas gusur timbun, maka luasan lahan disederhanakan dengan metode grid. Hasil dari uji fungsional bulldozer mini dalam operasi penggusuran tanah menunjukkan kinerja yang kurang optimal. Beberapa perbaikan mekanisme dilakukan agar pengukuran kapasitas kerja dapat dikerjakan. Selanjutnya bulldozer mini dapat dikatakan siap untuk melakukan pengujian kapasitas kerja dengan tetap memperhatikan kemampuan performa kerja terhadap beban kerja. Dari data pengukuran sifat fisik dan mekanik tanah, didapatkan kerapatan isi tanah sebelum penggusuran sebesar 1.03 g/cm 3, dan kerapatan isi tanah hasil penggusuran dengan blade sebesar 0.73 g/cm 3. Pada penggukuran kapasitas blade efektif, volume tanah tergusur maksimum didapatkan pada jarak penggusuran 20 m sebesar Lm 3. Pengukuran

7 kapasitas kerja dihasilkan kapasitas efektif operasi penggusuran tanah pada jarak penggusuran 5 m, 10 m, 15 m, 20 m masing-masing sebesar Lm 3 /jam, Lm 3 /jam, Lm 3 /jam, Lm 3 /jam. Dengan metode kesetimbangan cut and fill, dari data elevasi lahan didapatkan elevasi batas gusur timbun sebesar m. Berdasarkan elevasi tersebut dapat diduga volume gusur sebesar Bm 3, dan volume timbun sebesar Bm 3 dengan menggunakan aplikasi software Surfer 8. Volume tanah yang digusur dengan bulldozer mini sebesar Bm 3. Sedangkan volume tanah timbunan sebesar Lm 3. Waktu nyata yang diperlukan bulldozer mini untuk meratakan tanah sebesar adalah 3.81 jam, sehingga kapasitas efektif gusur timbun adalah sebesar Lm 3 /jam. Jarak penggusuran ditetapkan sebelumnya berdasarkan dimensi panjang lereng yang dikerjakan yaitu sebesar 5 m. Dari data spesifikasi kapasitas blade maksimum, dan kecepatan operasi yang tetap maka kapasitas teoritis gusur timbun pada jarak penggusuran sebesar 5 m sebesar Lm 3 /jam. Dari data kapasitas kerja tersebut didapatkan efisiensi kerja gusur timbun sebesar %.

8 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI... i DAFTAR TABEL... ii DAFTAR GAMBAR... iii DAFTAR LAMPIRAN... v I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA... 3 A. Kondisi Landasan... 3 B. Pertanian Sistem Teras... 3 C. Alat-Mesin Pemindah Tanah... 5 D. Traktor Roda Dua... 6 E. Cut and Fill (Gusur dan Timbun)... 8 F. Kapasitas Kerja G. Sifat Fisik Tanah III. METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat B. Bahan dan Alat C. Tahapan Penelitian IV. HASIL DAN PEMBAHASAN V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN i

9 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Spesifikasi traktor dua roda yang dimodifikasi Tabel 2. Spesifikasi blade bulldozer Tabel 3. Kapasitas efektif rata-rata pada beberapa jarak penggusuran Tabel 4. Kapasitas teoritis pada beberapa jarak penggusuran Tabel 5. Data pengukuran elevasi sebelum dan sesudah gusur timbun ii

10 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Teras bangku : a) Tipe datar, b) Tipe miring kedalam dan c) Tipe miring keluar... 4 Gambar 2. Beberapa alat-mesin untuk pengusahaan lahan/land excavation... 5 Gambar 3. Jenis blade : a) Straight Blade, b) Angle Blade, c) Cushion Blade, d) Universal Blade... 6 Gambar 4. Tipe traktor roda dua : a) Tipe mini tiller, b) Tipe traksi c) Tipe gerak, d) Tipe thai... 7 Gambar 5. Bidang kontak roda rantai dan roda ban dengan landasannya... 8 Gambar 6. a) Volume grid berbentuk prisma, b) Luasan bidang grid Gambar 7. a) Garis kontur zero cut/fill, b) Penampang melintang area Gambar 8. Jarak penggusuran pada metode gusur timbun Gambar 9. Kurva kapasitas teoritis penggusuran bulldozer merek Caterpillar Gambar 10. a) Dimensi lebar dan tinggi angle blade, b) Bentuk geometri kapasitas blade menurut SAE J Gambar 11. Bulldozer mini berbasis traktor tangan tipe trek kayu Gambar 12. Bagian-bagian blade bulldozer Gambar 13. Titik-titik pengukuran kadar air dan kerapatan isi Gambar 14. Jarak penggusuran 5 m Gambar 15. Bentuk geometri kapasitas angle blade bulldozer mini Gambar 16. Modifikasi posisi penghubung frame U dengan silinder aktuator : a) Posisi sebelumnya, b) Posisi baru Gambar 17. a) Kinerja blade sebelum modifikasi alat traksi dan penambahan beban pemberat, b) Kinerja blade setelah modifikasi Gambar 18. Posisi frame U saat beroperasi menggusur tanah Gambar 19. a) Kedudukan saat dudukan silinder aktuator dan rangka utama terangkat, b) Kedudukan semula Gambar 20. a) Pengencang trek, b) Baut pengganti, b) Trek kendur Gambar 21. Bentuk alur pergerakan tuas persneling Gambar 22. Hubungan kapasitas blade dan waktu operasi terhadap jarak penggusuran iii

11 Gambar 23. Kapasitas efektif penggusuran tanah Gambar 24. Limpahan tanah dari sisi blade yang dapat diamati setelah penggusuran tanah pada kemiringan blade Gambar 25. Kurva taksiran produksi bulldozer mini pada beberapa jarak penggusuran Gambar 26. Metode menuruni lereng ditunjukkan dengan arah tanda panah.. 38 Gambar 27. Peta kontur lahan sebelum gusur timbun Gambar 28. Patok yang ditandai dengan garis sebagai batas penimbunan Gambar 29. Kinerja pemotongan tanah dengan blade Gambar 30. Kinerja penimbunan tanah dengan blade Gambar 31. Penggusuran tanah pada kedalaman yang cukup besar Gambar 32. Bentuk lahan sebelum gusur timbun Gambar 33. Bentuk lahan hasil penggusuran Gambar 34. Bentuk lahan hasil penimbunan iv

12 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Data uji kadar air dan kerapatan tanah pada lahan percobaan Lampiran 2. Data pengukuran kapasitas blade Lampiran 3. Data pengukuran waktu operasi penggusuran Lampiran 4. Data elevasi lahan gusur timbun Lampiran 5. Data perhitungan elevasi dasar gusur timbun Lampiran 6. Data perhitungan volume tanah yang akan digusur dan yang akan ditimbun dengan persamaan Lampiran 7. Data perhitungan volume tanah yang digusur dan ditimbun dengan persamaan Lampiran 8. Data waktu yang diperlukan dalam gusur timbun Lampiran 9. Data pengukuran kapasitas teoritis bulldozer mini Lampiran 10. Data pengukuran kapasitas kerja bulldozer mini Lampiran 11. Peta lahan yang akan digusur dan lahan yang akan ditimbun.. 66 Lampiran 12. Peta kontur lahan setelah gusur timbun Lampiran 13. Perhitungan volume tanah yang akan digusur dan tanah yang akan ditimbun dengan Surfer Lampiran 14. Perhitungan volume pemotongan tanah dan penimbunan tanah dengan bulldozer mini dengan Surfer Lampiran 15. Data perhitungan gaya pengangkatan blade dengan sistem hidrolik Lampiran 16. Data perhitungan pindah berat (weight transfer) pada operasi penggusuran tanah v

13 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Salah satu faktor penting dalam meningkatkan produktivitas lahan adalah kerataan tanah. Kerataan tanah akan memberikan kondisi landasan yang optimal sehingga kinerja alat dan mesin pertanian dapat ditingkatkan. Pekerjaan perataan tanah merupakan bagian dari penyiapan lahan yang digunakan untuk membuat profil permukaan tanah. Soil cutting atau soil bulldozing atau penggusuran tanah merupakan bentuk pengelolaan lahan yang bertujuan untuk memindahkan suatu ukuran tanah tertentu (dalam m 3 ) pada kedalaman tertentu untuk mendapatkan suatu bentuk dan ukuran lahan tertentu dibandingkan dari bentuk dan ukuran serta tempat atau lokasi tertentu sebelumnya (McKyes, 1985). Pengelolaan lahan yang dimaksud misalnya pembuatan teras, saluran drainase, jalan dan sebagainya. Pembuatan profil permukaan lahan untuk penyiapan lahan membutuhkan metode penggusuran, yaitu dengan melakukan penggusuran dan penimbunan tanah atau sering disebut dengan cut and fill. Penggusuran tanah dengan metode penggusuran dan penimbunan dapat dilakukan dengan cara manual, yaitu dengan cangkul atau dengan cara mekanis, yaitu dengan traktor. Saat ini, alat dan mesin pertanian dalam penggusuran tanah perlu diterapkan karena berkurangnya tenaga kerja manusia. Pada lahan dengan luasan besar digunakan traktor-traktor besar seperti bulldozer, excavator, dan lain-lain. Namun untuk ukuran lahan yang relatif sempit kurang sesuai digunakan alat-alat berat tersebut. Pola fragmentasi lahan dan keadaan pemilikan lahan pertanian di Indonesia yang relatif sempit menuntut ketersediaan alat-alat mekanis pertanian yang mampu beroperasi sesuai dengan spesifikasi fisik lahan. Salah satu alternatif yang tepat dalam penggunaan tenaga mekanis di Indonesia adalah dengan menggunakan traktor tangan. Traktor tangan memiliki karakteristik yang sangat sesuai dengan keadaan pemilikan lahan pertanian di 1

14 Indonesia. Pembuatan bulldozer mini tipe trek berbasis traktor tangan yang dilengkapi dengan blade atau mini-dozer merupakan salah satu cara untuk memecahkan masalah penerapan alat dan mesin pertanian di Indonesia. Bulldozer mini dapat digunakan sebagai tenaga dorong dan tenaga tarik. Tenaga dorong digunakan untuk mengoperasikan blade pada operasi pemindahan tanah. Sedangkan tenaga tarik dapat digunakan untuk menarik implemen seperti bajak dan alat pengolah tanah lainnya yang digandengkan pada drawbar. Saat ini penelitian di bidang alat dan mesin pertanian diharapkan agar pengadaan dan penerapan alat mesin pertanian dapat meningkatkan produksi pertanian dalam jumlah dan mutu. Dalam usaha meningkatkan produktivitas alat dan mesin pertanian, faktor yang penting untuk diperhatikan sebelum menerapkan alat tersebut adalah kapasitas kerja alat. Hal ini digunakan untuk menyesuaikannya dengan volume pekerjaan dan waktu yang tersedia, sehingga penggunaan alat tersebut mampu memberikan kinerja ekonomi yang optimal. Penelitian terdahulu (Alponso, 2005) telah dilakukan pembuatan mekanisme blade pada bulldozer mini berbasis traktor tangan tipe trek, dan selanjutnya pada penelitian ini dilakukan uji kinerja dari bulldozer mini dalam operasi penggusuran dan penimbunan tanah di lapangan. B. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk menguji kapasitas kerja bulldozer mini berbasis traktor tangan tipe trek dalam operasi penggusuran dan penimbunan atau cut and fill. 2

15 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Kondisi Landasan Interaksi antara mesin-mesin dengan permukaan tanah pada kondisi tertentu merupakan salah satu faktor penting bagi kinerja mesin. Oida (1992) mengemukakan bahwa kinerja penarikan dan jalan (tractive and running performance) kendaraan off road seperti traktor, sangat dipengaruhi oleh kondisi landasan (ground) dan spesifikasi mesinnya, seperti bobot, jenis roda dan sebagainya. Faktor-faktor tanah atau landasan yang mempengaruhi kinerja mesin dapat diklasifikasikan ke dalam 2 kategori. Kategori pertama adalah sifat-sifat fisik tanah, seperti diameter butiran tanah, specific gravity, distribusi partikel tanah, kadar air, nisbah hampa (void ratio) dan permeabilitas. Kedua adalah kedudukan atau kondisi landasan seperti ketidakrataan, tinggi guludan, kemiringan, lebar dan dalam alur, air, kedalaman lumpur, gulma atau rerumputan dan vegetasi. B. Pertanian Sistem Teras Baver (1959), mengemukakan bahwa pembuatan teras dimaksudkan untuk memperpendek panjang lereng dan memperkecil derajat kemiringan lereng dengan penggalian dan penimbunan tanah (cut and fill) dengan arah melintang lereng untuk mematahkan aliran permukaan (surface run-off) sehingga dapat diperlambat kecepatannya. Dengan demikian jumlah air hujan yang dapat terinfiltrasi ke dalam tanah semakin besar dan selanjutnya dapat memperkecil laju erosi yang terjadi. Di samping itu dengan terinfiltrasinya air ke dalam tanah akan meningkatkan jumlah kandungan air di dalam tanah yang sangat dibutuhkan oleh tanaman sehingga produksinya dapat ditingkatkan. Schwab, et al. (1992) membedakan teras menjadi dua jenis teras berdasarkan pada kemampuannya dalam menahan aliran permukaan, yaitu teras dasar-lebar (broadbase terrace) dan teras bangku (bench terrace). 3

16 a. Teras dasar-lebar (broadbase terrace) Teras dasar-lebar merupakan suatu saluran yang permukaannya lebar atau galengan yang dibuat memotong lereng pada tanah-tanah yang berombak (Arsyad,1989). Teras dasar-lebar, umumnya dibuat untuk lereng asal antara 2 % - 12 %. b. Teras bangku (bench terrace) Teras bangku dibuat dengan jalan memotong lereng dan meratakannya kebagian bawah sehingga berbentuk seperti tangga. Tanah-tanah dengan kemiringan antara 20 % - 30 % cocok untuk dibuat teras bangku, namun kurang sesuai jika digunakan alat-alat pertanian besar (Arsyad,1989). Teras bangku memiliki tiga macam bentuk yang ada (Gambar 1), yaitu teras bangku tipe datar, teras bangku tipe miring ke dalam, dan teras bangku tipe miring ke luar. (a) (b) (c) Gambar 1. Teras bangku : a)tipe datar, b) Tipe miring ke dalam dan c) Tipe miring ke luar (Schwab et al., 1992) 4

17 C. Alat Mesin Pemindah Tanah Secara umum, pembuatan dan pengelolaan lahan pertanian sistem teras di Indonesia yang berpetak-petak dan berukuran kecil masih bersifat konvensional, yaitu menggunakan tenaga mekanis manusia dengan alat-alat sederhana seperti cangkul yang kurang efisien dinilai dari segi energi dan efektifitas waktu. Pada lahan dengan luasan yang lebih besar, digunakan traktor-traktor besar dengan mekanisme pengangkut atau penggusur tanah (land excavation) seperti bulldozer, excavator, motor grader, scrapper dan lain-lain. Unit pengelolaan tanah yang diimplementasikan pada traktor antara lain bucket, ripper dan blade seperti pada Gambar 2. Alat-alat tersebut memotong dan mendorong tanah atau berbagai material pada kedalaman tertentu yang lebih kecil dari ketinggiannya. Apapun jenis sumber tenaga penggeraknya, alat pemotongan tanah (soil cutting tools) membutuhkan gaya untuk bergerak pada kondisi tanah tertentu, dan menimbulkan efek tertentu pada struktur tanah bergantung dari jenis tanah dan bentuk dari alat itu sendiri. General purpose bucket Blade Excavator HD bucket Gambar 2. Beberapa alat-mesin untuk pengusahaan lahan / land excavation 5

18 Blade merupakan pisau lebar yang digunakan untuk mengupas atau memotong permukaan tanah dan memindahkan tanah. Dozer blade umumnya terletak di depan traktor, dan digunakan untuk mendorong atau memindahkan material tertentu. Imac (2005) membedakan blade berdasarkan fungsinya menjadi 4 jenis, yaitu straight blade, angle blade, cushion blade dan universal blade. (a) (b) (c) (d) Gambar 3. Jenis-jenis blade (Imac, 2005) Mc Kyes (1985) menegaskan bahwa suatu operasi penggusuran tanah melibatkan dan mempengaruhi fraksi mekanis dari material yang dipindahkan di mana massa dari lapisan tanah yang dipindahkan mengalami perubahan dalam bentuk dan susunan geometrisnya. Penggusuran tanah pada blade dapat digolongkan atas tiga proses, yaitu proses pemasukan potongan tanah oleh mata blade, proses aliran pada permukaan dinding blade, dan proses pembuangan tanah terangkut ke depan blade di atas permukaan tanah yang belum tergusur (Koolen, 1983). D. Traktor Roda Dua Traktor roda dua memiliki berbagai nama, yaitu traktor berporos tunggal (single axle tractor), traktor tangan (hand traktor), traktor taman (garden tractor), traktor jalan (walking tractor) dan lain-lain. Traktor roda 6

19 dua bersama-sama dengan yang digandengkan padanya, dinamakan power tiller (Sakai dkk,1988). Jenis dan daya traktor tangan bervariasi sesuai dengan kegunaannya. Klasifikasinya adalah : Mini-tiller type (2-3 hp), digunakan untuk pertamanan, Traction type (4-6 hp) digunakan untuk pembajakan dengan bajak singkal dan menarik trailer, tapi bukan untuk rotari, Dual type (5-7 hp) dapat dipakai untuk pembajakan dengan bajak singkal dan rotari lebar sempit, Drive type (7-14 hp) biasanya dipergunakan untuk pembajakan dan bisa menjadi rotary power tiller, dan Thai type (8-12 hp) khusus dibuat di Thailand untuk pembajakan dan transportasi. (a) (b) (c) (d) Gambar 4. Tipe traktor roda dua : a) Tipe mini tiller, b) Tipe traksi c) Tipe gerak, d) Tipe thai (Sakai dkk, 1998) Berdasarkan mekanisme penyaluran tenaga pada alat traksi, traktor dibedakan menjadi 2, yaitu traktor tipe trek dan traktor beroda. Traktor tipe trek adalah traktor yang didesain untuk kesesuaian pada kondisi dan operasional yang menuntut tersedianya traksi yang besar dan tenaga tarikan atau drawbar power yang besar dan dapat memberikan perfomansi kendali yang lebih baik daripada traktor beroda pneumatik (Eshelman, 1970). Luasan hubungan kontak antara bidang landasan traksi dan alat traksi pada traktor dengan crawler lebih menghasilkan traksi dibandingkan pada roda ban. 7

20 Gambar 5. Bidang kontak roda rantai dan roda ban dengan landasannya (Liljedahl, et al, 1989) Penelitian terdahulu telah menghasilkan suatu modifikasi alat traksi dari bulldozer mini dengan mengganti mekanisme alat traksi tipe trek karet dengan mekanisme alat traksi tipe trek kayu (Setyawan, 2005). Modifikasi juga dilakukan pada penelitian sebelumnya dengan memasangkan mekanisme blade pada bagian depan bulldozer mini (Alponso, 2005) dan sistem hidrolik untuk pengoperasian blade (Akbar, 2004). Blade terdiri dari beberapa bagian yang masing-masing bagiannya dibuat dengan tujuan agar dapat berfungsi sesuai dengan kebutuhan pemotongan dan penggusuran tanah (Alponso, 2005). E. Cut and Fill ( Gusur dan Timbun) Cut and fill merupakan suatu teknik yang digunakan dalam land grading yang memperhitungkan berapa banyaknya tanah yang digusur dan ditimbun dalam penyiapan lahan, agar sesuai dengan lahan yang dikehendaki, berpedoman kepada data topografi yang didapat dari lapangan (Away, 1987). Cut and fill umumnya dilakukan setelah pembukaan lahan (land clearing), yang bertujuan untuk merancang suatu lahan pertanian maupun pemukiman di daerah yang telah dibuka tersebut. PT. United Tractor (1984) menyatakan bahwa cut and fill merupakan kegiatan pemindahan tanah dari daerah yang lebih tinggi ke daerah yang lebih rendah sehingga tercipta bentuk permukaan tanah yang relatif datar air. Terdapat 2 metode kerja cut and fill yang umum digunakan, yaitu : 8

21 1. Metode menuruni lereng (down hill dozing) Cut and fill dilakukan untuk membentuk profil permukaan tanah dengan arah gerak mesin searah dengan penurunan lereng. Metoda ini sangat efektif dan efisien digunakan pada daerah yang relatif kemiringan lerengnya tidak terlalu curam sampai datar. 2. Metode memotong lereng (hill side dozing) Cut and fill dilakukan untuk membentuk profil permukaan tanah dengan arah gerak mesin tegak lurus dengan arah penurunan lereng. Metode ini cukup efektif dan efisien untuk suatu daerah yang agak berbahaya bagi keselamatan kerja atau operasi, baik karena kemiringan lerengnya yang terlalu curam maupun struktur tanah yang tidak stabil sehingga tidak memungkinkan digunakannya metode menuruni lereng. Pengukuran beda elevasi (leveling) merupakan pekerjaan pengukuran jarak vertikal untuk menentukan beda elevasi antara dua tempat atau dua titik pengukuran. Ketinggian suatu tempat adalah jarak vertikal antara tempat itu dengan suatu datum (bidang acuan), yang umumnya dipakai yaitu permukaan laut rata-rata (Schwab et al., 1960). Menurut Away (1987), salah satu metode yang dapat dipergunakan untuk menghitung cut and fill diantaranya adalah metode cara mendatar (plane method). Pada metode ini diambil suatu asumsi bahwa areal lahan akan diratakan sampai benar-benar rata, dengan menentukan beda tinggi rata-rata yang didasarkan dari titik tengah areal (centroid). Titik tengah areal ini ditentukan dengan mengambil atau menarik garis momen atau resultan dari 2 buah garis yang saling tegak lurus. Menurut Away (1987), rumus umum untuk permukaan bidang untuk menghitung cut and fill ditentukan dengan persamaan : E = a + S X X + S Y Y...(1) di mana : E = Elevasi setiap titik (m) a = Elevasi dari titik asal (m) Sx, Sy = Kemiringan pada sumbu x dan sumbu y 9

22 Suatu areal lahan berbentuk persegi dengan permukaan yang tidak rata, volume tanah ditentukan dengan metode grid. Pada metode ini, luasan lahan disederhanakan menjadi bidang-bidang grid dengan bentuk persegi. Elevasi pada setiap titik bidang grid (h 1, h 2, h 3,...h i ) digunakan untuk menentukan volume tanah pada luasan areal yang diukur (Jones, 2005). Volume tanah pada masing-masing bidang grid (V 1,V 2,V 3,...,V n ) dapat didekati dengan bentuk prisma, dan ditentukan dengan persamaan 2. Volume tanah luasan lahan merupakan jumlah dari volume bidang-bidang grid yang terbentuk. Δh i 180 s s Gambar 6. a) Volume bidang grid berbentuk prisma, b) Luasan bidang grid ( ) h1 + h2 + h6 + h 2 7 V 1 = s...(2) 4 Δ h i = h i h 0... (3) Penentuan volume luasan lahan dapat ditentukan dengan persamaan (Whyte, 1971) : n 2 s N i Δh i i= 1 V =...(4) 4 di mana : s = interval titik grid (m) N i = jumlah kejadian perhitungan volume pada suatu titik grid Δh i = beda tinggi permukaan titik grid terhadap acuan (m) 10

23 Metode 4 titik digunakan untuk perhitungan volume tanah dari suatu bujur sangkar, dimana titik-titik sudutnya ada yang dipotong/digusur dan ada yang ditimbun. Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut : V gusur = V timbun = 2 s (Σ gusur) 4 (Σ gusur + Σ timbun) 2 s (Σ timbun) 4 (Σ gusur + Σ timbun) (5)... (6) Penentuan elevasi zero cut and fill atau elevasi batas gusur timbun digunakan untuk menentukan batas gusur timbun dimana volume tanah gusur sama dengan volume tanah timbun (Jones, 2005). Hal ini berarti areal tanah dengan kemiringan atau ketidakrataan tertentu akan diratakan sampai benarbenar rata. Kebutuhan tanah timbunan berasal dari tanah yang digusur. Elevasi batas gusur timbun (h x ) merupakan elevasi rata-rata hasil interpolasi di antara beberapa elevasi permukaan (h i ) sehingga memberikan volume gusur sama dengan volume timbun. Berdasarkan pengukuran volume tanah pada persamaan (4), suatu elevasi batas gusur timbun yang menghasilkan volume gusur sama dengan volume timbun dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut (Jones, 2005) : h x n N ihi i= 1 =...(7) 4G di mana : h x = elevasi batas gusur timbun (m) N i = jumlah kejadian perhitungan volume pada suatu titik grid h i = elevasi permukaan titik grid (m) G = jumlah bidang grid terbentuk 11

24 h 1 h 2 h 3 h 4 h 5 h 6 h 7 h 8 h 9 (a) (b) Gambar 7. a) Garis kontur ketinggian batas gusur timbun, b) Penampang melintang area F. Kapasitas Kerja Kapasitas kerja suatu alat didefinisikan sebagai suatu kemampuan kerja suatu alat atau mesin memberikan hasil (hektar, kilogram, liter) per satuan waktu (Kohar, 1983). Kapasitas produksi dari mesin merupakan laju (rate) dari performance mesin tersebut. Kapasitas kerja dapat dibedakan menjadi kapasitas teoritis dan kapasitas efektif. Kapasitas efektif bulldozer mini merupakan waktu nyata yang diperlukan bulldozer mini di lapangan dalam menyelesaikan suatu unit pekerjaan tertentu. Kapasitas teoritis adalah hasil kerja yang akan dicapai alsin bila seluruh waktu digunakan pada spesifikasi operasinya. Spesifikasi operasi yang dimaksud seperti pada kapasitas blade maksimum dan kecepatan kerja (maju) yang tetap. Kapasitas teoritis digunakan untuk menduga kapasitas kerja atau taksiran produksi apabila akan dilakukan perencanaan penerapan alat dan mesin yang sudah ada di lapangan. Taksiran produksi suatu bulldozer diduga dengan menentukan kapasitas blade, kecepatan maju, kecepatan mundur, jarak penggusuran dan data empiris efisiensi bulldozer. Taksiran produksi digunakan untuk memperkirakan kebutuhan waktu dan jumlah bulldozer yang dibutuhkan pada suatu pekerjaan. 12

25 Gambar 8. Jarak penggusuran pada metode gusur timbun (PT. United Traktor, 1981) PT. United Traktor (1981) menyatakan bahwa taksiran produksi (TP) bulldozer dalam melakukan gusur timbun ditentukan dengan persamaan : TP = Kb E f 3600 j j + + z F R... (8) Kecepatan maju (F) dan kecepatan mundur (R) merupakan rata-rata dari operasi kerja pada jarak penggusuran (j) yang dinyatakan dalam m/s. Efisiensi kerja (E f ) merupakan ratio antara kapasitas kerja efektif dari mesin dibandingkan dengan kapasitas kerja teoritisnya. Kapasitas blade (Kb) merupakan hasil penggusuran blade dari suatu unit penggusuran tanah. Waktu idle (z) merupakan waktu tunggu, misalnya waktu yang dibutuhkan untuk operasi transmisi. Volume tanah menurut keadaannya pada suatu operasi pemindahan tanah (earthmoving) diklasifikasikan menjadi tiga (Caterpillar, 1985), yaitu : 1. Volume tanah sebelum dikenai operasi alat pemindah atau pengolah tanah. Satuan volume tanah ini dinyatakan dengan Bm 3 (bank cubic meters). 2. Volume tanah setelah dikenai operasi alat pemindah tanah, sehingga terjadi penurunan massa tanah per satuan volume dari keadaan tanah sebelummya. Satuan volume tanah ini dinyatakan dengan Lm 3 (loose cubic meters). 3. Volume tanah setelah dikenai operasi alat pemadatan tanah, sehingga terjadi peningkatan massa per satuan volume dari keadaan tanah sebelumnya. Satuan volume tanah dinyatakan dengan Cm 3 (compacted cubic meters). 13

26 Gambar 9. Kurva kapasitas teoritis penggusuran bulldozer merek Caterpillar (Caterpillar, 1985) Kurva di atas menunjukkan bahwa pengoperasian penggusuran tanah dengan bulldozer pada kapasitas blade-nya, kapasitas teoritis yang dinyatakan dalam Lm 3 per jam akan memberikan penurunan produksi dengan meningkatnya jarak penggusuran. Menurut SAE J1265 (Imac, 2005), bentuk geometri tanah tergusur di depan blade dapat diamati seperti pada Gambar 10. Bentuk geometri suatu volume tanah tersebut merupakan kapasitas blade dalam operasinya menggusur tanah. Kapasitas blade umumnya dinyatakan dalam Lm 3. Kapasitas angle blade secara umum dalam hubungannya dengan dimensi lebar dan tinggi angle blade dapat dihitung dengan persamaan : 2 Kb = 0.8 W ( H ')...(9) di mana : Kb = kapasitas blade (Lm 3 ) W = lebar blade (m) H = tinggi blade efektif (m) 14

27 (a) Gambar 10. a) Dimensi lebar dan tinggi angle blade, b) Bentuk geometri kapasitas blade menurut SAE J1265 (Imac, 2005) (b) G. Sifat Fisik Tanah 1. Kadar air Das (1993) menyatakan bahwa kadar air tanah didefinisikan sebagai perbandingan antara berat cair dan berat butiran padat dari volume tanah. Air terdapat di dalam tanah karena ditahan (diserap) oleh massa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air atau karena keadaan drainase yang kurang baik (Hardjowigeno, 1995). Kadar air tanah dapat dihitung dengan rumus (Sapei et. al., 1990) : mtb mtk K A = 100%...(10) m tk di mana : K A = kadar air basis kering (%) m tb = massa tanah basah (g) m tk = massa tanah kering (g) 15

28 2. 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 suatu tanah maka semakin tinggi kerapatan isinya, yang berarti semakin sulit meneruskan air atau ditembus oleh akar tanaman (Hardjowigeno, 1995). Kerapatan isi tanah (bulk density) dapat dihitung dengan rumus (Sapei et. al., 1990) : m tk ρ d =...(11) Vt di mana : ρ d = kerapatan isi tanah (g/cm 3 ) m tk = massa tanah kering (g) V t = volume tanah (cm 3 ) 16

29 III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Lapangan Leuwikopo, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Kampus IPB Dramaga, Bogor. Waktu pelaksanaan penelitian ini adalah bulan Juli 2005 sampai dengan Januari B. Bahan dan Alat 1. Bahan Penelitian Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bulldozer mini berbasis traktor tangan tipe trek kayu. Bulldozer mini merupakan hasil modifikasi traktor tangan pada penelitian terdahulu. Modifikasi dilakukan dengan pembuatan alat traksi tipe trek kayu, penambahan sistem hidrolik, dan penambahan sistem blade. Oli hidrolik yang digunakan adalah oli hidrolik SAE 15. Bulldozer mini dapat dilihat pada Gambar 11. Gambar 11. Bulldozer mini berbasis traktor tangan tipe trek kayu 17

30 Tabel 1. Spesifikasi bulldozer mini (Cahyana, 2005) Merk Perkasa Model KL 781 Model Motor Penggerak Daya Maksimum Negara Pembuat Gigi Transmisi Karapan PD 85 DI 8.5 hp/2200 rpm Indonesia 6 gigi maju dan 2 gigi mundur Bagian-bagian sistem blade bulldozer mini antara lain: blade, lengan pengatur sudut blade, sistem penghubung. Blade berfungsi untuk memotong dan menampung tanah. Lengan pengatur kemiringan berfungsi untuk mengubah kemiringan blade agar saat penggusuran, tanah yang tergusur dapat dilimpahkan ke kiri atau ke kanan Sistem penghubung berfungsi untuk menghubungkan blade dengan rangka traktor dan sistem hidrolik. Batang penyangga blade Penghubung blade Penghubung hidrolik Frame U Dinding blade Lengan pengatur sudut Mata blade Gambar 12. Bagian-bagian blade bulldozer mini (Alponso, 2005) 18

31 Tabel 2. Spesifikasi blade bulldozer mini (Alponso, 2005) Dimensi dinding blade Lebar bagian atas Lebar bagian bawah Tebal Tinggi 1.26 m 1.35 m m 0.35 m Dimensi mata blade Panjang Lebar Tebal 1.40 m 0.1 m 0.01 m Sudut potong blade 25 Sudut kemiringan blade 10 Berat blade Berat bulldozer mini kg kg 2. Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah : a. Alat ukur sifat fisik tanah : 1). Ring sampel. 2). Timbangan. 4). Oven pengering. b. Alat ukur kapasitas kerja bulldozer mini : 1). Pita ukur. 2). Stopwatch. 3). Patok bambu. 4). Tachometer. 5). Beban pemberat. c. Alat ukur pemetaan tanah : 1). Autolevel (Topcon tipe AT-F6) 2). Target rod. d. Software Surfer versi

32 C. Tahapan Penelitian 1. Pengukuran Kondisi Lahan Pengukuran lahan bertujuan untuk mengetahui keadaan tanah secara fisik pada lahan percobaan. Data yang diamati adalah kadar air tanah dan kerapatan isi tanah (bulk density). Data yang diambil adalah data primer, dimana pengukuran data sampel tanah dilakukan di 9 titik pengamatan secara acak seperti terlihat pada Gambar 13. Pengukuran kadar air dan kerapatan isi tanah dilakukan dengan mengambil contoh tanah menggunakan ring sampel pada kedalaman tanah 0-10 cm Gambar 13. Titik-titik pengukuran kadar air dan kerapatan isi tanah 2. Pengukuran Kapasitas Kerja Penggusuran Tanah Pengukuran kapasitas kerja bulldozer mini bertujuan untuk menentukan kapasitas efektif dan kapasitas teoritis bulldozer mini dalam operasi penggusuran tanah. Pengukuran kapasitas kerja dilakukan pada 4 petakan lahan pengujian dengan jarak penggusuran yang berbeda. Pada masing-masing petakan lahan dilakukan penggusuran tanah sebanyak 5 kali operasi bulldozer mini. Pengukuran diawali dengan mempersiapkan 4 petakan lahan pengujian. Petakan lahan berukuran panjang masing-masing sebesar 5 m, 10 m, 15 m, 20 m sebagai jarak penggusuran dan lebar 1.5 m pada setiap petakan. Petakan dibuat dengan kondisi yang cukup rata dan 20

33 hasil pengukuran dimensi petakan ditandai menggunakan patok. Setelah penyiapan petakan lahan selesai dilakukan, maka pengujian performansi bulldozer mini dan pengukuran kapasitas kerja penggusuran tanah siap dilaksanakan. Gambar 14. Pengujian pada jarak penggusuran 5 m Pengukuran kapasitas efektif bertujuan untuk mengetahui waktu nyata pengoperasian bulldozer mini dalam menyelesaikan penggusuran tanah. Data yang diambil adalah waktu tempuh operasi dan volume tanah yang dihasilkan oleh blade. Persamaan yang digunakan untuk menentukan besarnya kapasitas efektif penggusuran tanah yaitu (Caterpillar, 1985) : V KE =...(12) Wk dimana : KE = kapasitas efektif penggusuran tanah (Lm 3 /jam) V = volume tanah tergusur / timbunan (Lm 3 ) Wk = waktu tempuh operasi (jam) 21

34 Waktu tempuh yang dicatat adalah waktu mulai masuk petakan kerja sampai keluar petakan kerja. Pengukuran volume tanah tergusur dan waktu tempuh dalam pengujian ini berakhir setelah bulldozer mini berhasil menimbun tanah yang dihasilkan dari 5 kali penggusuran tanah. Pada masing-masing jarak penggusuran, data yang diambil dalam pengukuran ini adalah volume tanah tergusur, waktu operasi total selama 5 kali operasi penggusuran tanah. Kapasitas teoritis penggusuran tanah merupakan hasil kerja yang akan dicapai bulldozer mini apabila seluruh waktu digunakan pada spesifikasi operasinya. Spesifikasi operasi yang dimaksud seperti kapasitas blade dan kecepatan operasi yang tetap. Kapasitas teoritis dalam penggusuran tanah ditentukan dengan menentukan kapasitas blade maksimum, kecepatan operasi maju, kecepatan operasi mundur, waktu idle dan jarak penggusuran. Kapasitas teoritis dapat dihitung dengan persamaan berikut : KT dimana : Kb 3600 =...(13) j j + + z F R KT = kapasitas teoritis penggusuran tanah (Lm 3 ) Kb = kapasitas blade (Lm 3 ) j = jarak penggusuran (m) F = kecepatan maju (m/s) R = kecepatan mundur (m/s) z = waktu idle (s) 3600 = faktor konversi waktu ke satuan jam Efisiensi operasi penggusuran tanah merupakan nisbah dari waktu teoritis dengan waktu efektif, dapat dinyatakan dengan persamaan berikut : KE Eff = 100 %...(14) KT 22

35 Volume tanah tergusur di depan blade didekati dengan bentuk geometri yang ditetapkan sesuai standar pengujian SAE J1265 (Imac, 2005). Volume tanah tergusur diketahui dengan menghitung volume bentuk geometri tersebut. Bentuk geometri tanah hasil penggusuran blade dapat diamati pada Gambar 15. W H H t W t Gambar 15. Bentuk geometri kapasitas angle blade bulldozer mini Blade yang digunakan dalam pengujian termasuk dalam tipe angle blade. Angle blade memiliki karakteristik dilengkapi dengan mekanisme pengatur kemiringan blade. Besarnya kapasitas blade hasil penggusuran tanah dapat ditentukan dengan persamaan berikut : ( 0.5 W 0.33 t ) H ' Kb = H...(15) Berdasarkan bentuk geometri tanah tergusur blade (Gambar 15), maka persamaan (15) digunakan untuk menentukan volume tanah tergusur di depan angle blade bulldozer mini. Kapasitas blade ditentukan berdasarkan besarnya volume tanah tergusur rata-rata maksimum pada jarak penggusuran tertentu. 23

36 3. Pengukuran Kapasitas Kerja dalam Gusur Timbun Pengukuran kapasitas kerja bulldozer mini dilakukan untuk menentukan kapasitas efektif dan kapasitas teoritis bulldozer mini dalam operasi perataan tanah dengan metode gusur timbun. Pengukuran efektif bertujuan untuk mengetahui waktu nyata pengoperasian bulldozer mini dalam perataan tanah dengan metode gusur timbun. Data yang diambil adalah waktu tempuh yang diperlukan dan volume pekerjaan yakni volume tanah yang dipindahkan dengan blade bulldozer mini untuk membuat kondisi kerataan yang dikehendaki. Pada pengukuran ini bulldozer mini digunakan untuk meratakan lahan dengan kondisi kerataan rendah sehingga datar air. Luasan lahan berukuran 10 m x 10 m. Sebelum pengujian bulldozer mini, dilakukan pemetaan tanah pada lahan yang dikerjakan. Untuk menduga volume luasan gusur timbun dan menentukan elevasi batas gusur timbun, maka luasan lahan disederhanakan dengan metode grid. Data yang diambil adalah elevasi titik-titik grid yang terbentuk. Elevasi masing-masing titik grid diukur menggunakan metode profile leveling dengan alat autolevel. Gusur timbun dilakukan dengan asumsi selama gusur timbun tidak terdapat pembuangan atau pengambilan tanah dari lahan yang akan dikerjakan, yang diharapkan volume penggusuran sama dengan volume penimbunan. Untuk menentukan suatu elevasi batas gusur timbun, maka dilakukan interpolasi pada elevasi permukaan lahan terukur sehingga didapatkan volume gusur sama dengan volume timbun dengan metode kesetimbangan cut and fill. Elevasi batas gusur timbun menunjukkan elevasi batas akhir pemotongan tanah secara mendatar atau elevasi batas akhir penimbunan tanah. Metode kerja gusur timbun yang digunakan adalah metode menuruni lereng. Data pengukuran kapasitas kerja yang diambil adalah waktu tempuh, kecepatan maju, kecepatan mundur. Setelah operasi perataan tanah selesai dilakukan, selanjutnya dilakukan 24

37 pengukuran elevasi titik titik grid untuk menilai hasil kerja bulldozer mini, dan mengetahui volume gusur timbun efektif. Tahapan pengukuran elevasi dalam pembuatan peta kontur adalah sebagai berikut : 1. Daerah yang dipetakan dibatasi dengan menggunakan patok, dan bidang lahan dibagi menjadi petak-petak persegi sesuai dengan metode grid, berukuran 2 m x 2 m. Titik-titik potong yang terbentuk ditandai dengan notasi (h 1, h 2, h 3,..., h n ) 2. Autolevel ditempatkan pada posisi diluar daerah dan ketinggian tempatnya telah ditentukan. 3. Autolevel dipasangkan di atas penyangga dan gelembung udara pada nivo diatur sehingga posisi alat horisontal. 4. Target rod dipasangkan pada titik yang akan dibidik. 5. Alat pembidik diarahkan ke target rod dan nilai yang didapat atau terlihat pada sumbu atau benang tengah pada teropong dicatat, kemudian target rod dipindahkan ke titik yang lain untuk mendapatkan nilai benang tengahnya. 6. Angka yang didapatkan adalah beda tinggi antara kedudukan autolevel dengan permukaan tanah pada titik grid. 7. Elevasi permukaan pada titik grid merupakan selisih antara ketinggian autolevel dengan ketinggian target rod terukur. 8. Setelah semua data terkumpul, maka dibuat peta kontur lahan. Metode kerja yang dilakukan dalam mengoperasikan bulldozer mini adalah metode menuruni lereng (down hill dozing). Luasan lahan dikerjakan sehingga mendapatkan kondisi kerataan sesuai yang dikehendaki. Penggusuran dilakukan mulai dari permukaan dengan elevasi tinggi dan memindahkan tanah ke elevasi yang lebih rendah. Penggusuran dan penimbunan tanah dilakukan lapis demi lapis. Batas terakhir lapisan permukaan yang dilakukan penggusuran ataupun penimbunan adalah elevasi batas gusur timbun yang telah diketahui sebelumnya. Kemampuan operator sangat menentukan dalam 25

38 meminimalkan waktu hilang dan memaksimalkan kinerja sesuai dengan kemampuan bulldozer mini. Setelah operasi perataan tanah selesai dilakukan, selanjutnya dilakukan pengukuran elevasi titik titik grid untuk mengetahui volume gusur timbun efektif. 4. Analisis Data Semua data tersebut di atas dianalisis untuk mendapatkan kapasitas kerja bulldozer mini dalam operasi perataan tanah pada suatu lahan dengan metode gusur dan timbun. 26

39 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Kinerja Bulldozer Mini dalam Penggusuran Tanah Mekanisme hidrolik digunakan untuk mendukung operasi blade dalam menggusur dan mendorong tanah. Hasil dari uji fungsional mengenai kinerja mekanisme hidrolik menunjukkan bahwa sistem hidrolik tidak mampu mengangkat blade pada kapasitas kerjanya dengan baik. Gaya yang tersedia pada sistem hidrolik untuk mengangkat blade pada kapasitas maksimum 250 kg adalah sebesar N. Gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat blade akibat adanya momen gaya berat adalah N. Gaya pengangkatan yang cukup besar ini disebabkan karena jarak titik pengangkatan dengan titik berat sistem blade terlalu besar. Posisi pengikatan silinder aktuator dengan frame U (Alponso, 2005) dapat dilihat pada Gambar 16 (a). Pada pengujian ini mekanisme hidrolik mampu bekerja dengan baik setelah titik pengangkatan yang menghubungkan frame U dengan silinder aktuator dipindahkan, sehingga gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat blade menjadi N (Gambar 16 (b)). Perhitungan momen pengangkatan blade disajikan pada Lampiran 15. Silinder aktuator Frame U (a) (b) Gambar 16. Modifikasi posisi penghubung frame U dengan silinder aktuator : a) Posisi sebelumnya, b) Posisi baru 27

40 Hasil dari uji fungsional kinerja bulldozer mini dalam operasi penggusuran tanah menunjukkan bahwa kinerja blade bulldozer mini masih kurang optimal. Saat blade dioperasikan pada kedalaman tertentu, tenaga dorong bulldozer mini yang digunakan mekanisme blade untuk memotong tanah tidak mampu mengatasi beban pemotongan tanah. Hal ini ditunjukkan dengan berhentinya blade memotong tanah dengan posisi blade tertancap pada kedalaman tertentu. Peristiwa tertancapnya blade di awali dengan terangkatnya bagian depan bulldozer mini, sama seperti yang dialami pada pengujian bulldozer mini sebelumnya (Alponso, 2005) dengan alat traksi tipe trek karet. Hal ini terjadi seperti pada Gambar 17 (a). Terangkatnya bagian depan disebabkan karena kurang beratnya bulldozer mini terutama pada bagian depan saat beban pemotongan tanah meningkat. Gaya pengangkatan bulldozer mini ke atas tersebut ditimbulkan karena arah gerak maju bulldozer mini tidak mampu mempertahankan posisinya mendorong blade, atau bergerak ke atas relatif terhadap titik pemotongan tanah. Bulldozer mini mengalami slip setelah bagian depan terangkat dan arah gerak majunya terhambat blade yang tertancap ke tanah. Pada prinsipnya untuk mengurangi beban pemotongan tanah yang cukup besar tersebut maka posisi blade diangkat dengan menarik katup kontrol pada sistem hidrolik. Namun peristiwa terangkatnya bagian depan tersebut berlangsung singkat dan sistem hidrolik tidak mampu menaikkan posisi blade yang sudah dalam posisi tertancap ke tanah. Kecenderungan terangkatnya bagian depan bulldozer mini dapat dikurangi dengan menambahkan beban pemberat pada rangka bagian depan. Beban tersebut digunakan untuk mengatasi gaya ke atas yang diterima bulldozer mini saat beroperasi. Hal ini sesuai dengan pernyataan Alponso (2005) bahwa penambahan beban pada rangka bagian depan perlu dilakukan untuk mengatasi kehilangan berat pada bagian depan bulldozer mini akibat perpindahan posisi mesin saat pemasangan dudukan hidrolik. Dengan asumsi bahwa berat total bulldozer mini ditumpu dengan 2 roda, dan beban penggusuran pada kedalaman operasi 0.02 m adalah sebesar 1.4 kn, maka perpindahan berat roda depan bulldozer mini ke roda belakang akibat beban 28

41 penggusuran tersebut adalah sebesar 805 N. Beban pemberat yang dipasangkan memiliki berat 981 N (g = 9.81 m/s 2 ). Data perhitungan disajikan pada Lampiran 16. Penambahan beban pemberat ini dapat dinyatakan cukup dalam mendukung performa kerja. Pemasangan disesuaikan dengan dimensi ruang yang tersedia sehingga tidak mengganggu kinerja mekanisme yang lain. (a) (b) Gambar 17. a) Kinerja blade sebelum modifikasi alat traksi dan penambahan beban pemberat, b) Kinerja blade setelah modifikasi Gambar 17 (b) menunjukkan kinerja penggusuran tanah yang cukup baik setelah penambahan beban pemberat, karena blade mampu memotong dan mendorong tanah. Alat traksi berupa trek kayu mampu memberikan kinerja yang cukup baik dalam memberikan tenaga dorong. Namun beban pemotongan tanah yang cukup besar belum mampu sepenuhnya teratasi, dan kehilangan berat pada rangka bagian depan masih sering dialami. Hal ini dikarenakan beban pemotongan yang diterima bulldozer mini meningkat dengan meningkatnya kedalaman operasi. Posisi frame U saat beroperasi menggusur tanah tidak segaris lurus atau membentuk sudut tertentu terhadap arah maju bulldozer mini. Bagian depannya masih memiliki kecenderungan untuk terangkat saat blade beroperasi. Gaya-gaya yang diberikan tanah saat blade beroperasi lebih dominan ke arah bawah daripada gaya-gaya ke arah atas, sehingga resultan gaya cenderung ke arah bawah. Hal ini berarti gaya tahanan yang diberikan 29

42 tanah tidak segaris lurus dengan gaya dorong bulldozer. Hal ini menyebabkan blade harus selalu diatur pada posisi kedalaman operasi optimal agar blade tidak tertancap ke dalam tanah. Posisi frame U saat menggusur tanah dapat diamati pada Gambar 18. Tuas katup kontrol Beban pemberat Gambar 18. Posisi frame U saat beroperasi menggusur tanah Pengaturan posisi blade untuk menentukan kedalaman operasi blade dilakukan dengan tuas katup kontrol pada sistem hidrolik. Pengoperasian sistem kendali katup kontrol dilakukan secara manual. Katup kontrol digunakan untuk mengatur pergerakan batang aktuator yang berhubungan langsung dengan blade dalam menentukan kedalaman operasi. Tuas katup kontrol ditarik untuk mengangkat blade dan didorong untuk menurunkan blade. Dudukan silinder aktuator berfungsi menghubungkan silinder aktuator yang bergerak relatif terhadap rangka utama, sebagai poros gerak relatif aktuator selama bekerja menarik dan mendorong mekanisme blade. Dalam operasinya, mekanisme hidrolik memberikan gaya dorongan atau penekanan kepada blade untuk memotong tanah pada kedalaman tertentu. Namun gaya yang diberikan tidak dapat sepenuhnya digunakan oleh blade untuk memotong tanah. Dudukan silinder aktuator dan rangka utama 30

43 bergerak relatif saat kedalaman operasi blade ditingkatkan. Hal ini ditunjukkan dengan terangkatnya dudukan silinder aktuator dan rangka utama seperti pada Gambar 19 (a). Pergerakan vertikal bagian tersebut tidak lebih dari 3 cm. Hal ini mengurangi performa sistem hidrolik dalam memberikan gaya penekanan kepada blade. Kurang beratnya bulldozer mini menjadi faktor penyebab pergerakan relatif tersebut. Rangka utama yang berikatan langsung dengan dudukan silinder aktuator tidak berikatan dengan rangka bulldozer mini bagian depan. Dudukan hidrolik Rangka utama 3 cm Rangka bulldozer (a) (b) Gambar 19. a) Kedudukan saat dudukan silinder aktuator dan rangka utama terangkat, b) Kedudukan semula Pada saat pengoperasian bulldozer mini dijumpai mengendurnya rantai trek. Hal ini disebabkan karena dudukan poros idler bergeser pada lintasan lubang berbentuk persegi panjang, walaupun ikatan baut pada dudukan poros dengan rangka sudah dikencangkan. Pergeseran dudukan poros idler disebabkan karena adanya tekanan tanah kepada trek dari arah depan saat beroperasi. Ikatan kepala baut pengatur ketegangan trek dengan badan bautnya hanya diikat dengan menggunakan kawat. Pergeseran posisi 31

44 dudukan poros idler menyebabkan kawat tersebut putus. Kepala baut pengencang trek terlepas dan badan baut bergeser ke belakang mengikuti arah mengendurnya trek. Bentuk baut pengencang trek diganti seperti pada Gambar 20 (b). Kepala baut Baut pengganti (a) Badan baut (b) Trek kendur (c) Gambar 20. a) Pengencang trek, b) Bentuk baut pengganti, c) Trek kendur Saat mengoperasikan bulldozer mini di lapangan, sering terjadi tidak berfungsinya tuas persneling dalam perpindahan gigi transmisi. Hal ini dapat diatasi dengan melakukan penambahan mekanisme alur pergerakan tuas persneling, sehingga tuas pengungkit perpindahan gigi pada sistem transmisi tetap pada tempatnya sesuai dengan tingkatan gigi yang digunakan. 32

45 Pengujian di atas merupakan tahapan uji fungsional setiap bagian terhadap kinerja bulldozer mini dalam operasi penggusuran tanah. Dengan beberapa perbaikan tersebut maka bulldozer mini dapat dikatakan siap untuk melakukan pengujian kapasitas kerja dengan tetap memperhatikan kemampuan performa kerja terhadap beban kerja. Gambar 21. Bentuk alur pergerakan tuas persneling B. Pengukuran Kapasitas Kerja Bulldozer Mini dalam Penggusuran Tanah Operasi penggusuran tanah memberikan efek menghancurkan tanah, yang mengakibatkan turunnya kerapatan isi tanah. Dari data pengukuran sifat fisik tanah, didapatkan kerapatan isi tanah sebelum penggusuran sebesar 1.03 g/cm 3, dan kerapatan isi tanah hasil penggusuran dengan blade sebesar 0.73 g/cm 3. Hal ini menunjukkan bahwa operasi penggusuran tanah dengan blade menyebabkan perubahan volume tanah. Volume tanah yang dihasilkan dan waktu tempuh yang diperlukan dari operasi penggusuran dipengaruhi oleh jarak penggusuran. Pengukuran kapasitas efektif penggusuran tanah menghasilkan data mengenai waktu yang diperlukan bulldozer mini dalam menyelesaikan operasi penggusuran atau pemindahan tanah pada volume tertentu. Grafik yang menyatakan hubungan antara waktu operasi dan volume tanah hasil penggusuran tanah terhadap jarak penggusuran, dapat dilihat pada Gambar

46 Kapasitas blade (Lm 3 ) Jarak penggusuran (m) 0.1 Waktu (jam) volume waktu Gambar 22. Hubungan kapasitas blade dan waktu operasi terhadap jarak penggusuran Volume tanah terendah dicapai pada jarak penggusuran 5 m sebesar Lm 3. Volume tanah terbesar dicapai pada jarak penggusuran 20 m sebesar Lm 3. Volume tanah hasil penggusuran berindikasi meningkat ketika jarak penggusuran ditingkatkan, namun tidak menghasilkan peningkatan volume lebih lanjut atau cenderung konstan pada jarak penggusuran lebih dari 20 m. Hal ini menunjukkan bahwa volume tanah tergusur maksimum pada jarak penggusuran 20 m yaitu sebesar Lm 3. Waktu operasi yang diperlukan meningkat dengan meningkatnya jarak penggusuran. Peningkatan yang dihasilkan memiliki kecenderungan berbanding lurus dengan jarak penggusuran yang dikerjakan. Tabel 3. Kapasitas efektif rata-rata pada beberapa jarak penggusuran Jarak Penggusuran Volume Tanah Tergusur (Lm 3 ) Waktu Rata-rata (jam) Kapasitas Efektif (Lm 3 /jam) Persamaan Kapasitas Blade 5 m LT 2 10 m LT 2 15 m LT 2 20 m LT 2 34

47 Berdasarkan data volume tanah tergusur dan waktu operasi yang diperlukan, dibuat hubungan antara kapasitas efektif penggusuran tanah terhadap jarak penggusuran. Kapasitas efektif (Lm 3 /jam) Jarak penggusuran (m) Gambar 23. Kapasitas efektif penggusuran tanah Kurva menunjukkan bahwa kapasitas efektif penggusuran akan berindikasi menurun dengan peningkatan jarak penggusuran. Hal ini disebabkan karena semakin besar jarak penggusuran, waktu tempuh yang diperlukan semakin besar. Volume tanah yang dihasilkan semakin besar dengan semakin meningkatnya jarak penggusuran, sampai dengan kapasitas maksimum blade dalam menampung tanah hasil penggusuran. Volume tanah yang dihasilkan pada tiap peningkatan jarak penggusuran cenderung menurun. Hal ini menunjukkan bahwa semakin meningkatnya jarak penggusuran, maka volume tanah tergusur semakin mendekati kapasitas maksimum. Mekanisme angle blade pada kemiringan blade 0 akan memberikan limpahan tanah ke arah sisi blade di sepanjang jarak penggusuran. Limpahan tanah yang terjadi selama penggusuran tanah melalui sisi blade dapat diamati pada Gambar 24. Hal ini menyebabkan berkurangnya volume tanah tergusur selama penggusuran berlangsung. 35

48 Gambar 24. Arah limpahan tanah ke sisi blade ditunjukkan dengan arah tanda panah Pengukuran kapasitas kerja pada kurva di atas adalah berdasarkan hasil pengamatan di lapangan. Bila merencanakan penerapan bulldozer mini pada suatu pekerjaan maka kapasitas kerja yang diduga adalah kapasitas kerja teoritis. Pendugaan ini dilakukan melalui spesifikasi teknis alat penggusuran tanah seperti kapasitas blade dan kecepatan kerja. Kapasitas blade menunjukkan banyaknya tanah yang mampu dipindahkan oleh blade berdasarkan daya tampungnya pada jarak penggusuran tertentu. Besarnya kapasitas blade, kecepatan maju, kecepatan mundur, dan kapasitas teoritis penggusuran tanah disajikan pada tabel berikut ini : Tabel 4. Kapasitas teoritis pada beberapa jarak penggusuran Jarak Penggusuran Kapasitas Blade Maksimum (Lm 3 ) Kecepatan Maju (m/s) Kecepatan Mundur (m/s) Kapasitas Teoritis (Lm 3 /jam) 5 m m m m

49 Berdasarkan data kapasitas blade maksimum dan kecepatan operasi berupa kecepatan maju dan kecepatan mundur yang tetap (Tabel 4), maka hubungan antara kapasitas teoritis bulldozer mini dengan jarak penggusuran dapat dilihat pada Gambar Kapasitas teoritis (Lm 3 /jam) Jarak penggusuran (m) Gambar 25. Kurva kapasitas teoritis bulldozer mini pada beberapa jarak penggusuran C. Pengukuran Kapasitas Kerja pada Gusur Timbun Metode gusur dan timbun yang diterapkan dalam perataan tanah adalah menuruni lereng (down hill dozing). Lahan berukuran panjang sebesar 10 m (jarak horisontal), dan beda elevasi antara titik tertinggi terhadap elevasi terendah sebesar 0.03 m (jarak vertikal), sehingga didapatkan kemiringan lahan sebesar 3 %. Metode menuruni lereng efektif digunakan pada lahan dengan kemiringan yang tidak terlalu curam sampai datar. Metode ini mengarahkan penggusuran dilakukan lapis demi lapis. Penggusuran dilakukan area yang lebih tinggi dari elevasi dasar batas gusur timbun ke tempat yang lebih rendah. Metode kerja bulldozer mini dalam melakukan penggusuran dan penimbunan tanah dengan metode menuruni lereng dapat diamati pada Gambar 26. Dari data pengukuran kondisi lahan didapatkan elevasi tertinggi permukaan tanah sebesar m, dan elevasi terendah sebesar m. 37

50 Dalam pemetaan ini digunakan asumsi suatu titik di atas permukaan tanah sebagai datum yang mempunyai ketinggian 102 m di atas permukaan laut. Dengan metode kesetimbangan cut and fill, dari data elevasi lahan berdasarkan persamaan (7) didapatkan elevasi batas gusur timbun sebesar m. Elevasi tersebut merupakan hasil interpolasi yang memperhitungkan perbedaan elevasi-elevasi permukaan tanah pada lahan. Elevasi batas gusur timbun digunakan sebagai patokan bagi operator dalam menentukan kedalaman penggusuran tanah dan ketinggian penimbunan tanah. Dengan asumsi bahwa perataan tanah dengan bulldozer mini akan menghasilkan tanah yang rata dengan ketinggian sama sebesar m, maka besarnya volume tanah yang akan digusur adalah Bm 3, dan volume tanah yang akan ditimbuni sebesar Bm 3. Hasil perhitungan volume tanah tersebut merupakan perhitungan dengan software aplikasi Surfer 8. Perhitungan volume tanah dengan persamaan (4) dan persamaan (5 & 6) dapat dilihat pada Lampiran 6. Peta kontur lahan sebelum gusur timbun dapat dilihat pada Gambar 27. rendah tinggi Gambar 26. Metode menuruni lereng ditunjukkan dengan arah tanda panah 38

51 Tabel 5. Data pengukuran elevasi sebelum dan sesudah gusur timbun Titik Pengukuran Elevasi Awal (m) Elevasi Baru dengan Bulldozer Mini (m) Cut (-) / Fill (+) (m) Keterangan h cut h cut h fill h fill h fill h fill h cut h cut h fill h fill h fill h fill h cut h cut h fill h fill h fill h fill h cut h cut h h cut h fill h fill h cut h cut h cut h fill h fill h fill h cut h cut h cut h fill h fill h fill 39

52 Gambar 27. Peta kontur lahan sebelum gusur timbun Pada Tabel 5 dapat diamati bahwa elevasi permukaan tanah setelah gusur timbun menunjukkan nilai yang kurang tepat dengan elevasi batas dasar gusur timbun. Penggusuran tanah (cut) dengan blade terbesar terjadi pada titik grid h-26 sebesar 11 cm. Sedangkan penimbunan tanah (fill) terbesar terjadi pada titik grid h-23 sebesar 17 cm. Peta kontur lahan setelah gusur timbun dapat dilihat pada Lampiran 12. Kemampuan operator dalam menentukan kedalaman operasi hanya menggunakan perkiraan dan penilaian visual, yaitu menyesuaikan kedalaman penggusuran tanah dan ketinggian penimbunan terhadap batas gusur timbun yang ditandai dengan garis pada patok. Patok dipasang di setiap 40

53 titik pengukuran grid terluar dari petakan kerja. Hal ini dilakukan agar keberadaan patok ukur tidak menggangu pergerakan bulldozer mini karena luasan lahan pengujian relatif sempit. Bentuk tanah timbunan yang ditimbunkan pada permukaan di bawah elevasi batas gusur timbun dapat dilihat pada Gambar 28. Tanda batas timbun Gambar 28. Patok bambu yang ditandai dengan garis sebagai batas tanda penimbunan Gambar 29. Kinerja pemotongan tanah dengan blade 41

54 Gambar 30. Kinerja penimbunan tanah dengan blade Pengaturan posisi blade memerlukan kecermatan operator dalam mengatasi beban pemotongan tanah yang cukup besar. Pada waktu beban penggusuran tanah meningkat dan bagian depan mengalami kehilangan beban, operator menaikkan posisi blade. Blade diangkat dengan maksud mengurangi kedalaman operasi saat beban pemotongan meningkat. Pengangkatan blade terjadi di sepanjang jarak penggusuran. Hal ini berpengaruh terhadap kapasitas kerja bulldozer mini yaitu mengurangi volume tanah yang tertampung blade saat penggusuran berlangsung, yang berarti mengurangi kapasitas blade dalam menggusur tanah. Jejak tanah yang mengalami pengangkatan posisi blade seperti tampak pada Gambar 31. Gambar 31. Penggusuran tanah pada kedalaman yang terlalu besar 42

55 Gambar 32. Bentuk lahan sebelum gusur timbun Gambar 33. Bentuk lahan hasil penggusuran Volume tanah yang digusur dengan bulldozer mini dihitung menggunakan aplikasi software Surfer 8 sebesar Bm 3. Sedangkan volume tanah timbunan sebesar Lm 3. Waktu nyata yang diperlukan bulldozer mini untuk meratakan tanah sebesar adalah 3.81 jam, sehingga kapasitas efektif gusur timbun dengan persamaan (12) adalah sebesar Lm 3 /jam. Perhitungan volume tanah dengan menggunakan persamaan (4) 43

56 dan persamaan (5 & 6) dapat dilihat pada Lampiran 7. Besarnya kapasitas efektif tersebut merupakan banyaknya volume tanah timbunan yang dipindahkan bulldozer mini pada waktu operasinya. Jarak penggusuran ditetapkan sebelumnya berdasarkan dimensi panjang lereng yang dikerjakan yaitu sebesar 5 m. Dari data spesifikasi kapasitas blade maksimum, maka berdasarkan persamaan (13) maka kapasitas teoritis gusur timbun pada jarak penggusuran sebesar 5 m sebesar Lm 3 /jam. Dari data kapasitas kerja maka berdasarkan persamaan (14) maka didapatkan efisiensi kerja gusur timbun sebesar %. Hasil tersebut menunjukkan efisiensi yang relatif rendah. Rendahnya efisiensi tersebut dikarenakan oleh banyaknya waktu yang hilang saat gusur timbun. Waktu yang hilang adalah waktu bulldozer mini meratakan tanah timbunan. Kemampuan blade sangat sulit dioperasikan untuk mendapatkan kedalaman operasi yang besar. Hal ini ditunjukkan dengan tidak optimalnya kapasitas blade dalam memotong dan memindahkan tanah. Blade mengurangi kapasitasnya saat penggusuran tanah mengalami kehilangan beban. Kehilangan beban terjadi saat beban pemotongan tanah tidak mampu diatasi oleh bulldozer mini. Hal ini menyebabkan bulldozer mini bekerja dibawah kapasitas kerjanya. Gambar 34. Bentuk lahan hasil timbunan 44