Jumlah serasah di lapangan

Transkripsi

1 Lampiran 1 Perhitungan jumlah serasah di lapangan. Jumlah serasah di lapangan Dengan ketinggian serasah tebu di lapangan 40 cm, lebar alur 60 cm, bulk density 7.7 kg/m 3 dan kecepatan maju traktor 0.3 m/s maka diperoleh jumlah serasah yang harus dicacah : Jumlah serasah yang harus dicacah = kerapatan isi x lebar alur x ketebalan serasah x kecepatan maju = 7.7 kg/m 3 x 0.6 m x 0.4 m x 0.3 m/s = kg/s = 1.99 ton/jam Jumlah serasah yang ada dilapangan = 2/6 x kerapatan isi x luasan x ketebalan Serasah = 2/6 x 7.7 kg/m 3 x m 2 x 0.4 m = 10.2 ton/ha Bila mengacu pada sistem tebang 4-2 yang terjadi dilahan tebu maka jumlah tebu per ha adalah 30.6 ton/ha. 58

2 Lampiran 2 Perhitungan diameter poros. Untuk menghitung diameter poros pencacah sesuai standar ASME sebelumnya harus menghitung tegangan geser yang di izinkan dengan persamaan (Sularso 1991): σ B τ a = sf 1.sf 2 di mana : τ a = tegangan geser (kg/mm 2 ) σ b = kekuatan tarik (kg/mm 2 ) sf 1 = faktor kelelahan puntir ( ) sf 2 = faktor pengaruh konsentrasi tegangan ( ) Bahan poros yang digunakan pada poros pencacah adalah S35C. Bahan ini merupakan bahan poros berkekuatan sedang sehingga tidak terlalu keras dan mudah dalam pengerjaan seperti pembubutan. Besarnya kekuatan tarik untuk bahan tersebut adalah 58 kg/mm 2. Sehingga apabila dimasukkan pada persamaan tegangan geser diperoleh nilai : τ = a τ a σ B sf.sf = 6 2 τ a = 4.8 kg/mm 2 Apabila torsi ditentukan 20 kg.m untuk menahan beban serasah pada saat pencacahan dengan nilai beban lentur (C b ) = 1.5 dan faktor koreksi tumbukan (K t ) = 2 maka diameter poros pencacah dapat didekati dengan persamaan (Sularso 1991) : d s d s d s 5.1 = K tcbt τ a = x2x1.5x = 40 mm 1 3 Diameter minimal dalam pemilihan poros adalah 40 mm. Untuk lebih amannya maka dipilih diameter poros yang ada di pasaran adalah 45 mm. 59

3 Lampiran 3 Perhitungan kecepatan putar silinder pencacah. Untuk memperoleh perhitungan panjang potongan, (x) adalah fungsi dari : x = ƒ (n,j,p). Sehingga hubungan antara x,n,j dan p diperloleh persamaan sebagai berikut : j x = p. n di mana : x = panjang potongan (mm) n = kecepatan putar (rpm) j = kecepatan maju (m/s) p = Jumlah pisau Parameter rancangan adalah kecepatan maju serasah 0.3 m/s panjang potongan yang diharapkan adalah 1 cm, jumlah pisau adalah 8 buah maka kecepatan putar ideal yang diperoleh adalah sebagai berikut : j n = p. x n = 8 10 n = 225 rpm Mengingat kecepatan 225 rpm merupakan kecepatan tanpa slip maka kecepatan putar pada saat pengujian diambil nilai kecepatan putar 400, 450, 500 dan 550 rpm. Adapun secara teoritis panjang potongan untuk setiap kecepatan putar adalah sebagai berikut : No Kecepatan putar Jumlah Pisau Kecepatan maju Panjang potongan (rpm) (unit) serasah (m/s 2 ) (mm)

4 Lampiran 4 Perhitungan kecepatan putar silinder penjepit Kecepatan putar poros pencacah yang direncanakan untuk pengujian adalah 400, 450, 500, dan 550 rpm. Sistem transmisi menggunakan rantai dan sprocket untuk menyambungkan poros pencacah dengan poros penjepit. Adapun perhitungan kecepatan dari unit slinder penjepit ini adalah sebagai berikut : Sproket penjepit Sproket pengarah Sproket pencacah Mesin diesel Z 8 Bagian atas Z 2, Z 3 Z 7 Z 1 Bagian bawah Z 6 Z 4, Z 5 Z 7 Z 3 Z 2 Z 1 Z 8 Z 6 Z 5 Z 4 61

5 N 1 = Kecepatan putar poros pencacah Z 1 = Jumlah gigi sprocket poros pencacah N 2 = Kecepatan putar poros pengarah atas sebelum di reduksi Z 2 = Jumlah gigi sproket poros pengarah atas sebelum direduksi N 3 = Kecepatan putar poros pengarah bagian atas 1 Z 3 = Jumlah gigi sproket poros pengarah bagian atas 1 N 4 = Kecepatan putar poros pengarah bagian bawah 1 Z 4 = Jumlah gigi sproket poros pengarah bagian bawah 1 N 5 = Kecepatan putar poros pengarah bagian bawah 2 Z 5 = Jumlah gigi sproket poros pengarah bagian bawah 2 N 6 = Kecepatan putar poros penjepit bagian bawah Z 6 = Jumlah gigi sproket poros penjepit bagian bawah N 7 = Kecepatan putar poros pengarah bagian atas 2 Z 7 = Jumlah gigi sprocket poros pengarah bagian atas 2 N 8 = Kecepatan putar poros penjepit bagian atas = Jumlah gigi sprocket poros penjepit bagian atas Z 8 Adapun kecepatan putar untuk selinder penjepit dan pengarah dengan kecepatan maju serasah 0.3 m/s adalah sebagai berikut: Kecepatan putar silinder penjepit bagian atas n = V π. d 0.3 n = π.0.27 n = 21rpm Kecepatan putar silinder penjepit bagian bawah n = V π. d 0.3 n = π.0.22 n = 26 rpm Kecepatan putar silinder pengarah atas n = V π. d 0.3 n = π.0.18 n = 32 rpm 62

6 Kecapatan putar silinder pengarah bawah n = V π. d 0.3 n = π.0.08 n = 72 rpm Dik : N 1 = 400 rpm Z 1 = 16 gigi N 2 = 320 rpm N 3 = 32 rpm (Reduksi 1:10) Z 3 = 20 gigi Jawab : N 1 x Z 1 = N 2 x Z x 16 = 320 x Z 2 Z 2 = 20 gigi N 3 x Z 3 = N 4 x Z 4 32 x 20 = 72 x Z 4 Z 4 = 9 gigi N 4 = N 5 = 72 rpm N 5 x Z 5 = N 6 x Z 6 72 x 9 = 26 x Z 6 Z 6 = 25 gigi N 7 = N 3 = 32 rpm N 7 x Z 7 = N 8 x Z 8 32 x 20 = 21 x Z 8 Z 8 = 30 gigi Dengan diketahui jumlah gigi sproket untuk setiap silinder penjepit dan pengarah maka dengan melakukan perhitungan yang sama diperoleh data kecepatan putar dan kecepatan linier untuk masing masing silinder penjepit dan pengarah dapat disajikan pada tabel berikut : 63

7 Item Silinder Penjepit Silinder Penjepit Silinder Pengarah Silinder Pengarah Atas Bawah Atas Bawah Diameter (mm) Jumlah gigi Sproket (unit) RPM = 400 Kecepatan putar (rpm) Kecepatan linier (m/s) RPM = 450 Kecepatan putar (rpm) Kecepatan linier (m/s) RPM = 500 Kecepatan putar (rpm) Kecepatan linier (m/s) RPM = 550 Kecepatan putar (rpm) Kecepatan linier (m/s)

8 Lampiran 5 Skema tabel pengolahan data pemotongan serasah PERLAKUAN STANDAR BEBAN BEBAN VOLTASE VOLTASE VOLTASE DEVIASI MIN MAX PEMBEBANAN TANPA BEBAN PEMOTONGAN RPM = 400 P1M408 P1M4016 P1M4024 P1M4032 RPM = 450 P1M4508 P1M4516 P1M4524 P1M4532 RPM = 500 P1M508 P1M5016 P1M5024 P1M5032 RPM = 550 P1M5508 P1M5516 P1M5524 P1M5532 Keterangan: RPM = 400 : Kecepatan putar pada 400 rpm P1M408 : Perlakuan pada kecepatan putar 400 rpm dan pembebanan 8 kg/m 3 65

9 Lampiran 6 Tabel data pengukuran karakteristik fisik daun tebu No Panjang Lebar posisi Lebar posisi Lebar posisi Tebal daun Berat daun sampel daun (cm) tepi daun (cm) tengah daun (cm) ujung daun (cm) (cm) (gram)

10 No Panjang Lebar posisi Lebar posisi Lebar posisi Tebal daun Berat daun sampel daun (cm) tepi daun (cm) tengah daun (cm) ujung daun (cm) (cm) (gram) Rata-rata Kisaran Simpangan baku

11 Lampiran 7 Tabel data pengukuran karakteristik fisik pucuk tebu No Panjang Jumlah Lebar Diameter Tebal Berat sampel pucuk (cm) daun (unit) pucuk (cm) pucuk (mm) pucuk (cm) pucuk (gram)

12 No Panjang Jumlah Lebar Diameter Tebal Berat sampel pucuk (cm) daun (unit) pucuk (cm) pucuk (mm) pucuk (cm) pucuk (gram) , , Rata -rata Kisaran Simpangan Baku

13 Lampiran 8 Tabel data pengukuran kerapatan isi serasah tebu Berat No Tinggi Volume Kerapatan (kg/m 3 ) tumpukan (m) (m 3 ) (kg) Rata -rata

14 Lampiran 9 Data kadar air serasah tebu No Berat awal Sampel Batang (gram) Pucuk (gram) Daun (gram) No Berat akhir Sampel Batang (gram) Pucuk (gram) Daun (gram) KA (Basis Kering) No Sampel Batang % Pucuk % Daun % Rata - rata Kisaran Keterangan : 1. Lama pengeringan 2 x 24 jam pada suhu C. 2. Khusus untuk batang sebelum masuk oven di potong sepanjang 10 cm yang disesuaikan dengan dimensi dan kapasitas oven pengering. 71

15 Lampiran 10 Tabel data pengukuran elastisitas Ukuran : 28 x 16 cm Berat : 50 Kg No Tinggi Awal Tinggi Akhir Beda Tinggi Beban Luas Tekanan Koef.Elestisitas Ratio cm cm cm kg cm 2 N/m 2 kg/cm Perbandingan : : : : : : : : : : 3.5 Rata-rata : 3.9 Ukuran : 28 x 16 cm Berat : 80 Kg No Tinggi Awal Tinggi Akhir Beda Tinggi Beban Luas Tekanan Koef.Elestisitas Ratio cm cm cm kg cm 2 N/m 2 kg/cm Perbandingan : : : : : : : : : : 4.1 Rata-rata :

16 Lampiran 11 Tabel data uji kinerja mesin serasah tebu Bahan awal Waktu proses Berat hasil Kapasitas (kg) (menit) (kg) (kg/jam) Ulangan Ulangan Ulangan Rata - rata Kecepatan putar yang terukur Uji tanpa beban RPM Engine Pencacah1 Pencacah2 depan Pengarah Pengarah Penjepit Penjepit Conveyor Coveyor Conveyor Reel Gearbox atas bawah atas bawah atas bawah depan Pegambil Ulangan Ulangan Ulangan Uji dengan beban RPM Engine Pencacah1 Pencacah2 depan Pengarah Pengarah Penjepit Penjepit Conveyor Coveyor Conveyor Reel Gearbox atas bawah atas bawah atas bawah depan Pegambil Ulangan Ulangan Ulangan

17 Lampiran 12 Data kalibrasi strain torsi pada poros pisau pencacah No Torsi Strain A (Kg.m) (με) Strain (με) Grafik Torsi - Strain y = 45.66x R² = Torsi (kg.m) No Torsi Strain B (Kg.m) (με) Strain (με) Grafik Torsi - Strain y = 45.70x R² = Torsi (kg.m) Keterangan : Panjang lengan beban 1 m Persamaan grafik y = 45.66x dimana : y = strain (ε) x = Torsi (T) sehingga persamaan dapat ditulis : ε = T

18 Lampiran 13 Data kalibrasi strain torsi pada poros silinder penjepit No Beban Strain A (kg.m) (με) Strain (με) Grafik Torsi - Strain y = 77.81x R² = Torsi (kg.m) No Beban Strain B (kg.m) (με) Strain (με) Grafik Torsi - Strain y = 77.79x R² = Torsi (kg.m) Keterangan : Panjang lengan beban 1 m Persamaan grafik y = 77.81x dimana : y = strain (ε) x = Torsi (T) sehingga persamaan dapat ditulis : ε = T

19 Lampiran 14 Data kalibrasi strain tegangan poros pisau dan penjepit Keterangan : Persamaan grafik y = 0.004x dimana : y = Tegangan (V) x = Strain (ε ) sehingga persamaan dapat ditulis : V = ε (Poros Pisau) 76

20 Lampiran 15 Persamaan kalibrasi torsi untuk poros pisau pencacah Persamaan regresi yang menghubungkan antara torsi dengan strain adalah sebagai berikut : ε = T T = ε T = (ε/45.66) + (0.313/45.66) T = ε (a) Persamaan regresi yang menghubungkan antara strain dengan tegangan adalah sebagai berikut : V = ε ε = V ε = (V/0.004) + (0.0098/0.004) ε = 250 V (b) Subsitusi persamaan (b) ke persamaan (a) sehingga diperoleh : T = (250 V ) T = V T = V (c) Persamaan (c) digunakan sebagai persamaan untuk mengkonversi data tegangan hasil pengukuran menjadi torsi pemotongan pada percobaan pencacahan serasah tebu. Contoh perhitungan pada torsi pemotongan P1M4516. Dik : V = volt (Lampiran 17) T = V T = (0.413) T = 2.80 kg.m (Lampiran 18) 77

21 Lampiran 16 Persamaan kalibrasi torsi untuk poros silinder penjepit Persamaan regresi yang menghubungkan antara torsi dengan strain adalah sebagai berikut : ε = T T = ε T = (ε/77.81) - (0.376/77.81) T = ε (a) Persamaan regresi yang menghubungkan antara strain dengan tegangan adalah sebagai berikut : V = ε ε = V ε = (V/0.004) - (0.413/0.004) ε = 250 V (b) Subsitusi persamaan (b) ke persamaan (a) sehingga diperoleh : T = (250 V ) T = 3.2 V T = 3.2 V (c) Persamaan (c) digunakan sebagai persamaan untuk mengkonversi data tegangan hasil pengukuran menjadi torsi penjepitan pada percobaan pencacahan serasah tebu. Contoh perhitungan pada torsi penjepitan P1M4016 Dik : V = Volt (Lampiran 17) T = 3.2 V T = 3.2 (0.009) T = 0 kg.m 78

22 Lampiran 17 Tabel data tegangan pemotongan serasah tebu Tabel data tegangan silinder pencacah PERLAKUAN STANDAR BEBAN BEBAN VOLTASE VOLTASE VOLTASE DEVIASI MIN MAX PEMBEBANAN TANPA BEBAN PEMOTONGAN RPM = 400 P1M P1M P1M P1M RPM = 450 P1M P1M P1M P1M RPM = 500 P1M P1M P1M P1M RPM = 550 P1M P1M P1M P1M Keterangan : P1M4016 = Pencacahan serasah tebu pada kecepatan putar 400 rpm dengan bulk density 16 kg/m 3 2 Gaya grafitasi = 9.81 m/dt Tabel data tegangan silinder penjepit PERLAKUAN STANDAR BEBAN BEBAN VOLTASE VOLTASE VOLTASE DEVIASI MIN MAX PEMBEBANAN TANPA BEBAN PEMOTONGAN RPM = 400 P1M P1M P1M P1M RPM = 450 P1M P1M P1M P1M RPM = 500 P1M P1M P1M P1M RPM = 550 P1M P1M P1M P1M

23 Lampiran 18 Tabel torsi dan daya pemotongan PERLAKUAN TORSI T0RSI DAYA DAYA PEMOTONGAN PEMOTONGAN PEMOTONGAN PEMOTONGAN (kg.m) (N.m) (Watt) (HP) RPM = 400 P1M P1M P1M P1M RPM = 450 P1M P1M P1M P1M RPM = 500 P1M P1M P1M P1M RPM = 550 P1M P1M P1M P1M Keterangan 1 hp = 746 watt 80

24 Lampiran 19 Perhitungan kapasitas mesin pencacah Desain bak pemadatan Arah masuk serasah 10 cm 120 cm 60 cm Berat serasah yang diumpankan Berat umpan serasah 1 = m 3 x 8 kg/m 3 = 0.6 kg Berat umpan serasah 2 = m 3 x 16 kg/m 3 = 1.2 kg Berat umpan serasah 3 = m 3 x 24 kg/m 3 = 1.7 kg Berat umpan serasah 4 = m3 x 32 kg/m3 = 2.3 kg Kecepatan umpan pada saat pengujian 0.3 m/s maka kapasitas mesin untuk setiap perlakuan adalah sebagai berikut : 0.6kg Kapasitas mesin 1 = = 540kg / jam (Bulk density 8 kg/m 3 ) 4s 1.2kg Kapasitas mesin 2 = = 1.08ton / jam (Bulk density 16 kg/m 3 ) 4s 1.7kg Kapasitas mesin 3 = = 1.53ton / jam (Bulk density 24 kg/m 3 ) 4s 2.3kg Kapasitas mesin 4 = = 2.07ton / jam (Bulk density 32 kg/m 3 ) 4s 81

25 Lampiran 20 Perhitungan kebutuhan energi pemotongan Tabel kebutuhan energi pemotongan Kepadatan (kg/m 3 ) Kapasitas (ton/jam) Kecepatan Putar (rpm) Daya Pemotongan (Watt) Energi (Watt jam/kg) Contoh perhitungan energi pemotongan Diketahui kapasitas mesin 2.07 ton/jam dengan kecepatan putar 550 rpm pada daya 2.55 hp (1903 Watt) maka energi pemotongan yang dibutuhkan : Energi pemotongan = 1903 watt jam/2070 kg = 0.92 watt jam/kg 82

26 Lampiran 21 Pengukuran panjang serasah tebu hasil cacahan 83

27 Lampiran 22 Contoh grafik perlakuan pada kecepatan putar dan bulk density 84

28 Lampiran 23 Gambar desain mesin pencacah serasah tebu 85

29 Lampiran 21 No Panjang Serasah Tebu Hasil Pemotongan (cm) P1M408 P1M4016 P1M4024 P1M4032 P1M4508 P1M4516 P1M4524 P1M4532 P1M508 P1M5016 P1M5024 P1M5032 P1M5508 P1M5516 P1M5524 P1M ,5 2, ,5 3,7 2,5 3 2,5 2 1,8 2,7 2 1, ,5 2,5 4 1,5 2,5 3 2,5 2,6 2,3 2 2,5 2,2 0, ,8 3 2,5 1,4 2,5 2,8 2 2,2 2,3 3 1,5 2,3 3 1,8 1 0, , ,5 3 3,5 2,5 4 2,1 1,8 1,2 1,8 1,5 1 1,2 5 2,8 2,8 3,5 2 3,5 2,5 2 3,5 3,2 2,5 2,4 1 1,6 2 2,4 1,1 6 3, , ,5 1,7 3 1,2 2,3 2,3 1,2 0, ,5 3, ,5 3, ,3 1,5 2,8 1,6 2 0, ,5 3 2, ,5 3 1,8 2,2 1,7 1,4 3,2 2,3 1, , ,5 2,2 3,4 1,3 2 2,7 1,7 1,7 1,5 10 4,5 2, ,5 2,5 3,2 3 2,6 3,6 1,4 1,4 3,1 1,3 2, , ,5 2,5 2,9 2 2,2 1,2 1,5 2,1 2,5 1,5 12 4,5 3 1,5 4 4,5 3,8 2,5 2,3 3,8 1,6 2 1,8 1,8 2 2,2 1, ,5 1, ,5 1,8 2 2,4 2,3 2,3 2 1,3 2 0, ,8 2, ,5 2,3 3,5 3,2 2 1,3 2,3 2 2,5 1, ,7 3,5 3,2 3,8 3 2,8 2,5 3,2 3 3,3 1,1 1,3 2,5 2,7 1,6 0,7 16 4, ,5 2 2,5 2 3,1 3,4 1,4 1,3 1,8 1,5 0,8 1,3 17 4,4 4 3, ,2 2,8 2,6 1,3 1,2 2,5 1,3 1,5 1 1,1 18 3, ,5 2 3, ,4 1,6 1,3 2,2 2 1,3 1,2 0,9 19 4,2 2 3,5 2,8 2,7 3,5 2, ,9 2 1,6 1,7 1, ,5 3 3,3 3 3,2 2,5 2,2 1,5 2,6 2,4 2,2 1,4 2,2 2 1,2 1,8 21 3,7 4,3 4 3,5 2 2,5 2,3 1 2,1 2 1,9 0,8 1,8 1,5 0,7 1, ,5 1,7 2,7 2, ,1 1,9 2,5 1 2,6 2 1, , , , ,2 0,9 1,8 2, ,8 4 3,5 1,9 4 2,5 3 1,2 2 2,2 1,3 1,4 2,2 2,2 1,3 0,8 25 2,5 3,3 3,5 2 3,8 3,5 2 1,5 2,3 2,5 2,7 2 2,5 1,6 1 1,3 26 2,8 4 3,5 1,5 3,7 3,5 2,5 1,2 2,5 3,2 2 2,3 1,6 1,4 1,4 0, , ,3 1,7 2,1 3 1,8 1 1,9 2 2, ,5 2, ,5 2,5 2 1,5 3,2 1,8 1,4 1,2 3,2 1,3 1,1 1,4 29 2,8 3,5 2, ,5 2,8 2 2,5 1,2 1,2 1,4 3 1,9 1,7 1,2 30 3,2 2,3 4 3,7 2,5 2,5 1,5 1,8 3,2 2,2 1,5 2 2, rata-rata 3,7 3,2 3,0 2,7 3,1 2,8 2,5 2,3 2,7 2,3 1,8 1,6 2,2 1,9 1,4 1,1 kisaran 4,5-2,5 4,3-2,2 4-1,5 4-1,4 4, ,5 3,7-1,5 3,5-1 3,8-2 3,6-1,2 3,2-1,1 2,5-1 3,2-1,3 2,7-1,3 2,5-0,7 1,8-0,5 83