METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Alat dan Bahan Alat Penelitian Bahan Penelitian

Transkripsi

1 METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Juli 2005 sampai dengan bulan Juli Identifikasi masalah dilaksanakan di kebun tebu dan divisi teknik Pabrik Gula Jatitujuh, Majalengka. Desain, pembuatan model dan prototipe dilaksanakan di bengkel Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian Departemen Keteknikan Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Uji fungsional dilakukan di Laboratorium Lapangan Departemen Keteknikan Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Uji kinerja lapangan dilaksanakan di kebun tebu PG Jatitujuh Majalengka. Alat dan Bahan Alat Penelitian a. Peralatan pengukuran kondisi tanah yang terdiri dari: perlengkapan pengambilan contoh tanah (ring sample), penetrometer tipe SR-2, oven dan timbangan. b. Peralatan simulasi dan perancangan yang terdiri dari : komputer dan software Computer Aided Design c. Peralatan pembuatan prototipe ditcher, antara lain: las listrik, las LPG, gerinda tangan, gerinda duduk, bor tangan, bor duduk, mesin bubut, penggaris, meteran, busur, gunting, tang, obeng, kunci pas dan kunci ring. d. Instrumen pengukuran uji fungsional dan uji kinerja lapangan yang terdiri dari penggaris stainless steel 100 cm dan 60 cm, busur derajat, waterpass, alat angkat (crane), pita ukur, relief meter, pengukur sudut, patok, load cell (Kyowa, LT-5TSA71C) dan handy-strain meter ( UCAM-1A), dan traktor roda 4 dengan daya 70 hp. e. Dua unit traktor roda-4, masing-masing bertenaga 70 hp Bahan Penelitian a. Bahan pembuatan model terdiri dari : karton, lem, kayu batangan, seng dan paku. b. Bahan pembuatan prototipe terdiri dari : besi plat tebal 10 mm, 8 mm, 6 mm, dan 3 mm, besi silinder pejal diameter 20 mm, 25 mm, 30 mm dan 70 mm,

2 20 c. besi pipa diameter luar 324 mm, 33 mm dan 30 mm, besi kanal UNP ukuran 38 mm x 76 mm tebal 5 mm dan 50 x 100 mm tebal 5 mm, besi siku ukuran 10 cm 10 cm tebal 8 mm, 7 cm x 7 cm tebal 6 mm, dan 3 cm x 3 cm tebal 2 mm, baut, ring, mur, pillow block, flange bearing, pegas diameter 2 cm, cat dan perlengkapan lainnya. Tahapan Penelitian Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode rancangan berdasarkan pendekatan fungsional dan struktural. Penelitian dilakukan dengan tahapan seperti ditunjukkan pada Gambar 14. Mulai Data dan informasi penunjang Identifikasi masalah Perumusan dan penyempurnaan konsep desain Analisis desain dan pembuatan gambar teknik Pembuatan model Uji fungsional Berhasil Tidak Ya Pembuatan prototipe alat Uji fungsional Modifikasi Tidak Berhasil Ya Uji kinerja Selesai Gambar 14 Tahapan penelitian.

3 21 Identifikasi masalah di lakukan di PG. Jatitujuh. Beberapa informasi dan data pendukung diperoleh dengan melakukan survei lapangan ke PG. Jatitujuh, yaitu : teknik budidaya tebu khususnya pembuatan saluran drainase, kondisi tanah khususnya sifat fisik dan mekanik tanah, bentuk dan ukuran guludan, ukuran penampang saluran drainase, ketersediaan tenaga penggerak dan masalah teknis yang dihadapi dalam pembuatan saluran drainase. Ukuran guludan lahan plant cane hasil pengukuran ditunjukkan pada Gambar 15 (Lampiran 1.a). 135 cm 95 cm 30 cm Gambar 15 Ukuran guludan lahan plant cane. Ukuran guludan lahan ratoon cane hasil pengukuran ditunjukkan pada Gambar 16 (Lampiran 1.b). 95 cm 55 cm 16 cm 135 cm Gambar 16 Ukuran guludan lahan ratoon cane. Penampang saluran drainase hasil pengerjaan rotary ditcher ditunjukkan pada Gambar 17 (Lampiran 1.c). 90 cm cm 40 cm Gambar 17 Penampang saluran drainase hasil rotari ditcher.

4 Dimensi penampang ini adalah hasil dari pembentuk saluran drainase pada rotary ditcher seperti terlihat pada Gambar Tinggi (cm) Lebar (cm) (a) (b) Gambar 18 Pembentuk saluran pada rotary ditcher (a) dan sketsa ukuran (b). Sinkage yang terjadi pada puncak guludan ditunjukkan pada Lampiran 1.d. Tahan penetrasi secara horizontal pada lereng guludan ditunjukkan pada Lampiran 1.e. Tahanan penetrasi pada puncak dan cekungan guludan ditunjukkan pada Gambar 19 (Lampiran 1.f). Kedalaman (cm) Tahanan penetrasi (kpa) puncak guludan cekungan guludan Gambar 19 Tahanan penetrasi tanah pada guludan. Kadar air tanah rata-rata pada saat pembuatan saluran drainase 18.74% di puncak guludan, 19.77% di lereng guludan dan 21.59% di cekungan guludan dengan bulk density rata-rata 1.14 gram/cm 3 (Lampiran 1.g). Penyempurnaan ide dan perumusan kondep desain berupa analisis permasalahan yang ada dan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah dengan mempertimbangkan berbagai aspek yang terkait. Perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep desain fungsional maupun desain struktural yang dilengkapi dengan gambar sketsa, prasyarat dan sistem yang mendukung efektifitas operasional alat di lapangan.

5 23 Beberapa sketsa alternatif desain fungsional ditcher adalah sebagai berikut: a. Konstruksi tegak. Konsep ini mempunyai sudut rake angle (α) yang besar, sehingga memberikan tahanan drat tanah yang tinggi (Gambar 19.a). Konsep ini lebih hemat dalam penggunaan material dan lebih mudah dalam pembuatan. b. Konstruksi landai. Konsep ini mempunyai rake angle (α) yang lebih kecil, sehingga akan memberikan tahanan tarik yang rendah (Gambar 20.b). Kelandaian (rake angle ) dimaksudkan agar tanah buangan ditcher sedekat mungkin dengan posisi pengeruk. Konsep ini memerlukan material lebih besar dan lebih sulit dalam pembuatan. (a) Tegak (b) Landai Gambar 20 Konsep konstruksi ditcher. Beberapa sketsa alternatif desain fungsional dan struktural konstruksi penggerak pengeruk adalah sebagai berikut: a. Konstruksi empat batang penghubung murni. Konstruksi ini terdiri dari 2 bagian mekanisme empat batang penghubung, di mana posisi roda bantu dan pengeruk sejajar (Gambar 21). Gerakan naik turun roda menghasilkan gerakan mekanisme batang penghubung A. Pergerakan ini menyebabkan mekanisme batang penghubung B ikut bergerak karena dihubungkan oleh batang C. Perbedaan posisi pin batang C pada batang penghubung A dan B antara pin atas dan pin bawah, menyebabkan batang penghubung atas naik lebih tinggi sehingga pengeruk akan bergerak lebih tinggi. Kelebihan dari mekanisme ini yaitu profil yang dibentuk oleh pengeruk berasal dari profil guludan itu sendiri dan tidak tergantung pada guludan yang dilewati.

6 24 mekanisme empat batang penghubung B batang hubung C mekanisme empat batang penghubung A Gambar 21 Konstruksi empat batang penghubung murni. Kelemahan mekanisme ini, profil yang dihasilkan tidak sesuai dengan bentuk guludan awal (Gambar 22). profil guludan baru profil guludan l Gambar 22 Profil guludan akhir yang dibentuk oleh mekanisme empat batang penghubung murni. b. Konstruksi empat batang penghubung sederhana. Konstruksi ini menempatkan posisi roda bantu dan pengeruk pada guludan yang berbeda (Gambar 23). Prinsip kerja dan profil guludan akhir yang dihasilkan sama seperti mekanisme empat batang penghubung murni. Perbedaannya yaitu profil hasil pengerukan mekanisme ini tergantung pada profil guludan di depannya. Gambar 23 Konstruksi empat batang penghubung sederhana. Kelebihan dari konstruksi ini adalah sederhana. Namun profil yang dibentuk oleh pergerakan pengeruk masih belum mendekati guludan awal. Selain itu untuk melipatgandakan pergerakan pengeruk, maka batang penghubung harus memiliki jarak antar pin yang pendek. Hal ini membuat momen pada roda lebih besar.

7 25 c. Konstruksi empat batang penghubung terbalik Konstruksi ini membuat gerakan antara roda dan pengeruk secara terbalik (Gambar 24.a). Pada saat roda berada pada cekungan guludan, maka pengeruk akan berada pada puncak guludan awal sehingga profil akhir yang dihasilkan akan memberikan luasan yang terbalik (Gambar 24.b). profil guludan baru profil guludan awal (a) Konstruksi (b) Profil guludan yang dihasilkan Gambar 24 Konstruksi dan profil guludan hasil mekanisme empat batang penghubung terbalik. Kelebihan dari mekanisme ini adalah bentuknya yang relatif kecil dan tidak terlalu panjang. Profil yang dihasilkan tidak sesuai dengan yang diharapkan karena menghasilkan profil akhir yang terbalik dari profil guludan awal. Selain itu, ruang yang tersedia untuk mekanisme hanya sepanjang 65 cm. Profil pergerakan roda dikhawatirkan terganggu oleh tumpahan tanah dibelakangnya. Kelemahan yang lain yaitu perlunya gaya bantu agar roda dapat turun. d. Konstruksi lengan ayun Konstruksi ini menggunakan mekanisme empat batang penghubung untuk menjaga roda dan pengeruk agar selalu berada pada posisi horizontal. Pengeruk bekerja berdasarkan gerakan roda yang di transmisikan melalui poros (Gambar 25.a). profil guludan baru profil guludan (a) Konstruksi (b) Profil guludan yang dihasilkan Gambar 25 Konstruksi dan profil guludan hasil mekanisme lengan ayun.

8 26 Kelebihan dari mekanime ini adalah profil gerakan pengeruk mendekati bentuk guludan awal (Gambar 25.b). Kelemahan mekanisme ini yaitu roda dan pengeruk akan bergeser ke samping ketika bergerak naik. Selain itu apabila sistem ini tidak bekerja dengan baik, maka roda penggeraknya akan menggusur tanah pada puncak guludan. Beberapa sketsa alternatif desain fungsional rangka adalah sebagai berikut: a. Konstruksi segiempat. Rangka konstruksi ini berbentuk persegi (Gambar 26.a). Konstruksi ini sesuai untuk penggunaan mekanisme lengan ayun dengan poros tidak menyudut. Kelebihan kontruksi ini pengerjaanya lebih sederhana. Kekurangannya, posisi pengeruk harus dibelakang rangka dan menggunakan bahan yang lebih banyak. b. Konstruksi segitiga. Rangka konstruksi ini berbentuk segitiga (Gambar 26.b). Konstruksi ini sesuai untuk penggunaan mekanisme lengan ayun dengan poros menyudut. Kelebihan konstruksi ini yaitu posisi lengan pengeruk dapat diletakkan menyamping dan menghemat penggunaan bahan konstruksi. Kekurangannya, untuk pengerjaan konstruksi ini lebih sulit. (a) Bentuk segi empat (b) Bentuk segi tiga Gambar 26 Alternatif desain rangka. Berdasarkan pertimbangan fungsional, struktural, penggunaan bahan dan estetika, maka dipilih ditcher dengan konstruksi landai, konstruksi penggerak pengeruk menggunakan mekanisme lengan ayun dan rangka berbentuk segitiga. Analisis desain dengan melakukan analisis teknik termasuk dimensi dan kekuatan bahan, dengan mempertimbangkan faktor-faktor luar dan dilanjutkan dengan membuat gambar teknik konsep desain yang dipilih dengan bantuan komputer.

9 27 Pembuatan model dengan skala tertentu dilakukan untuk melihat apakah mekanisme tersebut sudah berfungsi dengan baik atau tidak. Hal ini bertujuan agar dapat dilakukan koreksi jika terjadi kesalahan sebelum pembuatan prototipe sehingga meminimumkan waktu dan biaya pembuatan. Pembuatan prototipe dilakukan menggunakan mesin-mesin produksi. Prototipe merupakam hasil dari penelitian ini. Prototipe di buat apabila model yang dibuat sudah sesuai dengan rancangan fungsional. Uji fungsional dilakukan untuk mengetahui dan memastikan tiap-tiap bagian prototipe dapat berfungsi dengan baik. Pengujian dilakukan untuk memperoleh kesesuaian pergerakan roda penggerak dengan pergerakan pengeruk tanah dan gaya pengeruk yang terjadi akibat naik turunya roda. Modifikasi prototipe dilakukan untuk penyempurnaan desain berdasarkan permasalahan yang timbul dari hasil pengujian. Dengan modifikasi diharapkan alat dapat bekerja secara efektif di lapangan. Uji kinerja yang dilakukan yaitu uji kesesuaian pergerakan mekanisme pengeruk terhadap profil guludan, kondisi dan karakteristik saluran drainase yang dihasilkan, serta hasil pengerukan tanah pada cekungan guludan. Prosedur Pengujian Persiapan Alat Ukur Pembuatan alat relief meter menggunakan bahan rangka dari aluminium berbentuk C dengan panjang 160 cm, lebar 6 cm, dan tinggi 10 cm. Kaki relief meter terbuat dari besi beigel dengan diameter 19 mm dan panjang 110 cm sebanyak 2 buah. Pin yang digunakan dari bahan beigel stainless steel dengan diameter 4 mm dan panjang 90 cm sebanyak 30 buah. Jarak antar pin yang digunakan adalah 5 cm (Gambar 27.a).

10 28 (a) Relief meter (b) Alat ukur kemiringan saluran Gambar 27 Alat ukur profil guludan dan kemiringan dinding saluran drainase. Alat ukur lainnya yaitu pengukur sudut (aluminium bentuk panjang 110 cm, lebar 15 mm, dengan ditempeli penggaris busur) (Gambar 27.b), penggaris stainless (60 cm dan 100 cm), patok, stopwatch dan alat ukur lainnya. Dalam persiapan instrumen sebelum pengujian lapangan juga dilakukan kalibrasi load cell dan kalibrasi strain amplifier (Gambar 28.a). Load cell dihubungkan dengan handy strain meter, kemudian digantungkan ke sebuah crane, lalu load cell tersebut diberi beban (Gambar 28.b). Load cell yang digunakan adalah tipe Kyowa, LT-5TSA71C. Handy strain meter yang digunakan adalah tipe Kyowa, UCAM-1A. Pembebanan pada load cell dilakukan secara bertahap. Pada masingmasing pembebanan yang diberikan, hasil yang terbaca pada handy strain meter dicatat. Pembebanan dilakukan dua kali dengan cara pembebanan terbalik. Hasilnya diolah sehingga diperoleh persamaan hubungan beban (N) dan regangan pada load cell (με) seperti ditunjukkan pada Lampiran 2. (a) Handy strain meter dan load cell (b) Kalibrasi load cell Gambar 28 Instrumen dan kalibrasi load cell.

11 29 Uji Fungsional Uji mekanisme dilakukan untuk mengetahui kesesuaian mekanisme rancangan dengan prototipe hasil rancangan. Parameter-parameter yang diukur adalah hubungan ketinggian roda terhadap ketinggian pengeruk, pergeseran roda, pergeseran pengeruk, gaya angkat roda dan kesesuaian roda kanan dan kiri. Alat yang digunakan penggaris, alat angkat (crane), load cell dan handy-strain meter. Persiapan Lahan Uji Sebelum pengujian kinerja ditcher berpengeruk, terlebih dahulu dilakukan persiapan lahan uji. Persiapan lahan uji yang dimaksud adalah pengkondisian lahan uji agar sesuai dengan kondisi kerja alat. Persiapan lahan uji ini dilakukan di lahan uji Leuwikopo dan lahan uji PG. Jatitujuh. Pada awal persiapan ini lahan yang akan diuji dibajak dengan menggunakan alat bajak piring. Pembajakan dilakukan sebanyak 2 kali, dimana arah pembajakan 2 melintang arah pembajakan 1. Tenggang waktu antara pembajakan 1 dan pembajakan 2 adalah sekitar 3 7 hari, tergantung kondisi cuaca, hal ini dimaksudkan agar kondisi tanah hasil pembalikkan oleh pembajakan 1 mengalami pengeringan, sehingga mempermudah proses pembajakan 2. Setelah pembajakan 2 dilakukan, tanah hasil pembajakan 2 ini dibiarkan mengering sekitar 3 7 hari untuk selanjutnya dilakukan penggaruan dengan alat garu piring. Kegiatan selanjutnya adalah pengkairan (pembuatan guludan) dengan menggunakan furrower. Bentuk guludan disesuaikan dengan ukuran yang direncanakan menggunakan mal yang telah dibuat. Sebelum dilakukan pengujian, terlebih dahulu dilakukan pengamatan kondisi tanah pada tempat pengujian. Kondisi tanah yang diamati adalah kadar air, tahanan penetrasi, kohesi dan adhesi tanah. Pengambilan titik pengukuran dilakukan secara acak. Pengukuran Kondisi Tanah Kadar Air dan Kerapatan Isi Tanah. Untuk pengukuran kadar air tanah diambil contoh tanah dengan perlengkapan pengambil contoh tanah (ring sample) pada kedalaman 0-10 cm, cm, dan cm dari permukaan tanah. Pengambilan contoh tanah dilakukan pada 10 titik pengukuran secara acak

12 30 pada masing-masing kedalaman. Cara pengukuran dan perhitungan kadar air dan kerapatan isi tanah ditunjukkan pada Lampiran 3. Peralatan pengukuran kadar air dan kerapatan isi tanah seperti ditunjukkan pada Gambar 29. Gambar 29 Peralatan pengukuran kadar air. Tahanan Penetrasi Tanah. Tahanan penetrasi diukur dengan menggunakan penetrometer tipe SR-2 (Gambar 30). Luas penampang kerucut yang digunakan adalah 2 cm 2 dengan sudut kerucut Pengukuran tahanan penetrasi dilakukan hingga kedalaman yang dianggap mewakili kedalaman pengolahan oleh ditcher sebanyak 10 kali ulangan tiap kedalamannya. Tahanan penetrasi dihitung dengan rumus: 98Fp Tp =... (1) Ak di mana: Tp = tahanan penetrasi (kpa), Fp = gaya penetrasi terukur pada penetrometer ditambah dengan berat Penetrometer(kgf) Ak = penampang kerucut (2 cm 2 ). Gambar 30 Pengukuran tahanan penetrasi.

13 31 Kohesi dan Sudut Gesek Dalam. Pengukuran tahanan geser tanah dilakukan dengan menggunakan gelang geser dan lengan torsi untuk menghitung nilai kohesi tanah pada puncak dan cekungan guludan (Gambar 31). Cara pengukuran dan perhitungan nilai kohesi tanah seperti ditunjukkan pada Lampiran 4 Gambar 31 Pengukuran tahanan geser tanah. Adhesi dan sudut Gesek Tanah Baja. Pengukuran tahanan gesek tanahbaja dilakukan dengan menggunakan gelang gesek dan lengan torsi untuk menghitung nilai adhesi tanah pada puncak dan dasar guludan (Gambar 32). Cara pengukuran dan perhitungan nilai adhesi tanah seperti ditunjukkan pada Lampiran 5. Gambar 32 Pengukuran tahanan gesek tanah. Pengukuran Kinerja Ditcher Berpengeruk Pengukuran Bentuk dan Ukuran Saluran Drainase. Pengukuran kedalaman pengolahan aktual didekati dengan cara memasukkan penggaris (ukuran 60 cm) tegak lurus ke dalam alur pengolahan (tengah saluran) sehingga

14 32 ujung penggaris menyentuh dasar alur yang keras. Selain pengukuran kedalaman juga dilakukan pengukuran sudut kemiringan, lebar dasar dan lebar atas saluran. Pengukuran Perubahan Kondisi Guludan. Pengukuran dilakukan pada kondisi guludan awal, profil guludan hasil pengerukan secara sejajar dan melintang dan profil pada lintasan roda bantu menggunakan relief meter (Gambar 33). sejajar pada puncak guludan melintang pada puncak guludan sejajar pada lintasan roda melintang pada dasar guludan Gambar 33 Sketsa posisi pengukuran pada guludan. Pengukuran Kecepatan Maju Pengolahan. Kecepatan maju pengolahan diukur dengan cara mengukur waktu tempuh traktor pada jarak tempuh 25 m dengan menggunakan stop watch (Gambar 34). Kecepatan maju dihitung dengan rumus: di mana : s V =... (2) t V = kecepatan maju pengolahan (m/detik), s = jarak tempuh (25 m) dan t = waktu tempuh pada jarak s (detik). Lintasan roda traktor Trakto Arah maju traktor Patok 25 m Patok Gambar 34 Pengukuran kecepatan maju traktor pada waktu pengolahan.

15 33 Pengukuran Tahanan Tarik. Ditcher berpengeruk digandengkan pada traktor roda empat (disebut traktor 2) seperti yang terlihat pada Gambar 35. Selanjutnya traktor 2 digandengkan pada traktor roda empat lainnya (disebut traktor 1) yang menarik traktor 2. Titik tarik bagian depan traktor 2 dibuat sama tinggi dengan titik gandeng (drawbar) traktor 1 sehingga arah tarikan menjadi horizontal. Gaya tarik traktor diukur dengan sebuah load cell yang dipasangkan pada kawat penarik yang menghubungkan antara traktor 1 dan traktor 2. Pengujian dilakukan dengan implemen bekerja dan implemen tidak bekerja. Load cell Handy-strain meter Ditcher Traktor 1 Traktor 2 Guludan Gambar 35 Pengukuran tahanan tarik ditcher. Tahanan tarik pembajakan merupakan selisih dari gaya tarik ketika ditcher berpengeruk dioperasikan dengan gaya tarik ditcher berpengeruk tidak dioperasikan. Tahanan tarik dihitung dengan rumus: P s = P1 Ptr... (3) dimana: Ps = tahanan tarik ditcher lengan ayun (N), P1 = tahanan tarik yang terukur saat percobaan (N) dan Ptr = tahanan gelinding traktor ketika bajak tidak dioperasikan (N). Pengukuran Kapasitas Lapang, dan Slip Roda Traksi. Kapasitas lapang teoritis didapatkan dengan pengukuran waktu mulai dan selesai bekerja ditcher berpengeruk pada luas lahan yang diolah. Slip roda traksi diukur dengan cara mengukur jarak yang ditempuh dalam lima putaran roda traksi di lapangan saat pengoperasian ditcher berpengeruk kemudian dibandingkan dengan jarak tempuh lima putaran roda traksi di lahan keras (aspal). Pengukuran slip roda traksi dilakukan pada tiap lintasan. Slip roda kiri dan kanan pengukurannya

16 34 dilakukan secara terpisah. Pengukuran dilakukan dengan mengukur 1 tingkat kecepatan dengan 10 kali ulangan kecepatan maju pengolahan. Diukur juga lebar pengolahan, waktu belok, luas lahan diolah, sehingga akan didapatkan kapasitas lapang teoritis dan kapasitas lahan efektif. Pengukuran slip roda dilakukan dengan mengukur jarak tempuh 5 kali putaran roda dengan beban dan mengukur jarak tempuh 5 kali putaran roda tanpa beban, kemudian slip roda traktor dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut : Si Slip = 1 x (4) So di mana : S o = jarak tempuh teoritis 5 kali putaran roda, S i = jarak tempuh 5 kali putaran roda sebenarnya. Pengukuran waktu kerja dilakukan pada saat traktor roda 4 mulai mengolah lahan sampai selesai untuk jarak 30 m. Pengukuran kecepatan maju dilakukan dengan mengukur waktu tempuh traktor roda 4 sepanjang 25 m. Kapasitas lapang teoritis (ha/jam) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : ( m) Luas lahan KLT =... (4) panjang olah ( m) kecepa tan maju ( m / s)

17 RANCANG BANGUN DITCHER BERPENGERUK Kriteria Rancangan Pengoperasian ditcher berpengeruk ditarik oleh traktor roda-4 tanpa menggunakan power take off (PTO). Di samping melakukan pengkairan, ditcher berpengeruk harus mampu memindahkan tanah buangan ditcher yang menutupi alur barisan tanam (cekungan guludan) di kedua sisi saluran drainase yang dibuat (Gambar 36). Guludan Alur tanam Saluran drainase (a) Sebelum dibuat saluran drainase (b) Sesudah dibuat saluran drainase Gambar 36 Sketsa saluran drainase yang akan dibuat. Ditcher Ditcher dirancang agar mampu membuat saluran drainase (got malang) yang sesuai dengan dimensi yang diinginkan. Prinsip kerja ditcher adalah memotong, meneruskan dan menumpahkan tanah ke samping. Pemotongan tanah terjadi pada dasar dan kedua sisi samping ditcher. Potongan tanah diharapkan dengan mudah menuju pengeruk pada sisi kanan dan kiri ditcher. Rancangan konstruksi dan geometri serta penggunaan bahan ditcher harus memperkecil dan mampu menahan gaya pemotongan dan gusuran tanah. Konstruksi Penggerak Pengeruk Konstruksi penggerak pengeruk dirancang agar pengeruk dapat bekerja dengan baik. Sumber penggerak pengeruk adalah profil guludan dengan menggunakan roda bantu. Pengeruk harus mampu memindahkan tanah buangan ditcher dari cekungan guludan ke punggung guludan sesuai dengan profil yang diinginkan. Pengeruk harus dapat mencegah jatuhnya kembali tanah buangan ditcher ke dalam saluran yang telah dihasilkan. Geometri dan penggunaan bahan pengeruk dipilih agar mampu memberikan penetrasi yang kecil dan dapat

18 36 menahan gaya gusur tanah. Di samping itu, kepraktisan dan kemudahan dalam perawatan dijadikan sebagai pertimbangan dalam perancangan konstruksi penggerak pengeruk. Rangka Rangka dirancang dengan titik gandeng yang sesuai dengan dimensi tiga titik gandeng traktor yang digunakan. Di samping itu, pertimbangan terhadap konstruksi dan posisi penempatan ditcher dan mekanisme pengeruk ikut menentukan dimensi dan kontruksi dari rangka. Kontruksi juga harus aman terhadap beban dan gaya-gaya yang bekerja. Rancangan Fungsional Ditcher Ditcher berfungsi membuat saluran drainase. Rancangan ditcher disesuaikan dengan bentuk dan ukuran saluran yang diinginkan (Gambar 37). Saluran drainase yang ingin dicapai dalam penelitian ini berbentuk trapesium dengan penampang : lebar bawah (L b ) = 35 cm, lebar atas (L a ) = 90 cm dan tinggi (t) = 40 cm. 50 Kedalaman (cm) Lebar (cm) Gambar 37 Penampang saluran drainase yang diinginkan. Kedalaman saluran terdiri dari 30 cm tanah terolah dan 10 cm tanah tidak terolah. Tanah terolah dalam hal ini adalah tanah yang telah menjadi guludan (tinggi guludan). Bagian-bagian ditcher pembuat saluran drainase yang dirancang terdiri dari: pisau penusuk, pisau bajak, singkal, pisau samping, dan kaki.

19 37 Pisau Penusuk. Pisau penusuk berfungsi menembus tanah pada sisi bawah kaki ditcher. Pisau penusuk adalah bagian pertama yang melakukan penetrasi ke dalam tanah untuk menghindari terjadinya penetrasi langsung dari kaki ditcher. Pisau penusuk dibuat lebih lebar dari pada kaki ditcher. Pisau penusuk harus mampu melakukan penetrasi diatas 13.6 kg/cm 2. Geometri pisau penusuk harus memberikan tahanan penetrasi yang kecil. Pisau Bajak. Pisau bajak berfungsi memotong tanah pada dasar saluran. Pisau bajak merupakan bagian yang melakukan pemotongan tanah secara horizontal yang akan diteruskan ke bagian singkal. Pisau bajak membentuk dasar saluran yang datar. Lebar bawah (L b ) = 35 cm, diperoleh dari lebar total pisau bajak kanan dan kiri. Pisau bajak harus mampu melakukan penetrasi diatas 13.6 kg/cm 2. Pisau bajak harus memberikan tahanan pentrasi yang kecil dalam melakukan pemotongan tanah. Sebagai komponen yang pertama memotong tanah, pisau akan mudah aus. Untuk itu rancangan pisau harus dapat dibuka atau digantikan. Singkal. Singkal berfungsi membuka tanah dan menghasilkan bentuk dan ukuran saluran drainase sesuai yang diinginkan. Bentuk singkal melengkung untuk memudahkan pergerakan tanah ke belakang dan ke atas untuk selanjutnya dibuang kesamping. Sebagai bagian yang paling luas bersinggungan dengan tanah, geometri dan konstruksi singkal harus mampu melawan tahanan tanah. Untuk itu dipasang pengungat yang berfungsi untuk meperkuat dudukan singkal pada kaki ditcher. Penempatan pengungat pada gaya terbesar ke belakang yang diterima oleh singkal. Pengungat harus mempertahankan kesimetrisan singkal, jarak antar singkal dan singkal tidak melenting ke samping kanan atau kiri. Di samping untuk memudahkan pergerakan tanah, rancangan geometri singkal disesuaikan sehingga buangan tanah ditcher tidak terlalu jauh dari pengeruk. Pisau Samping. Pisau samping berfungsi memotong tanah pada dinding saluran drainase. Pisau ini membentuk kemiringan dan ukuran lebar dinding saluran. Disamping itu, pisau samping juga berfungsi merapikan dinding saluran drainase.

20 38 Kaki. Kaki berfungsi sebagai tempat menempelnya pisau penusuk, pisau bajak dan singkal ditcher. Kaki ditcher menghubungkan ditcher dengan rangka atau batang tarik. Geometri dan konstruksi kaki ditcher harus memberikan tahanan tanah yang kecil dan mampu menahan gaya total tahanan tanah akibat pengkairan. Tinggi kaki harus memberi ruang bebas bagi konstruksi penggerak pengeruk pada rangka. Kaki dipasang stabilizer yang berfungsi menahan gaya tahanan tanah agar ditcher dapat lebih stabil pada saat maju. Sebagai penstabil, stabilizer dirancang tidak untuk memotong tanah. Konstruksi Penggerak Pengeruk Konstruksi penggerak pengeruk dirancang untuk menghasilkan gerakan pengeruk sesuai dengan yang diinginkan. Konstruksi penggerak pengeruk terdiri dari : roda, pemegang roda, lengan roda, poros mekanisme, lengan pengeruk, pengeruk, dan standar lengan. Gerakan ayunan naik turun pengeruk yang relatif tegak lurus dihasilkan oleh lengan dengan mekanisme empat batang penghubung sejajar (parallel-crank four-bar lingkage). Lengan ini berayun akibat gerakan naik turun roda yang ditransmisikan melalui sebuah poros. Roda. Roda berfungsi sebagai sumber tenaga penggerak lengan ayun. Gerakan ini dihasilkan oleh gerakan roda yang menggelinding pada profil guludan akibat gerakan maju ditcher. Di samping menggelinding, roda mengalami gerakan ke samping akibat dari naik turunnya roda. Untuk itu perlu dihindari terjadinya tahanan yang besar dalam pergerakan roda. Roda di tempatkan tepat dibelakang posisi roda traktor dan berada di samping kanan dan kiri bagian depan rangka ditcher berpengeruk. Gerakan roda harus dapat menghindari terjadinya gusuran tanah pada puncak guludan. Untuk itu besarnya roda dirancang dengan rolling resistance sekecil mungkin, namun tetap menyinggung profil di dasar cekungan guludan. Pemegang Roda. Pemegang roda merupakan tempat pemasangan roda dan berfungsi sebagai joint mekanisme. Pemegang roda meneruskan gerakan naik turun roda ke mekanisme empat batang penghubung. Gerakan pemegang roda harus tetap vertikal terhadap permukaan lintasan roda.

21 Lengan Roda. Lengan roda merupakan batang penghubung dari parallelcrank four-bar lingkage roda. Lengan ini terdiri dari lengan atas dan lengan bawah. Lengan roda berfungsi meneruskan pergerakan dari pemegang roda ke poros transmisi dan mengatur gerakan pemegang roda tetap vertikal terhadap permukaan lintasan roda. Rancangan geometri dan konstruksi lengan harus aman terhadap gaya-gaya yang bekerja dan menjamin mekanisme empat batang hubung dapat bergerak sesuai dengan fungsinya. Poros Transmisi. Poros transmisi berfungsi meneruskan gerakan dari lengan roda ke lengan pengeruk secara rotasi. Transmisi ini harus berjalan lancar sehingga mampu menghasilkan gaya naik turun lengan pengeruk dengan mudah. Poros transmisi harus mampu menahan beban penggerak pengeruk. Lengan Pengeruk. Lengan pengeruk merupakan batang penghubung dari parallel-crank four-bar lingkage pengeruk. Lengan pengeruk terdiri dari lengan atas dan lengan bawah. Lengan ini berfungsi meneruskan gerakan dari poros transmisi ke pengeruk. Rancangan geometri dan konstruksi lengan harus aman terhadap gaya-gaya yang bekerja dan menjamin mekanisme dapat berjalan lancar sesuai dengan fungsinya. Pengeruk. Pengeruk berfungsi mengeruk, menggusur dan memindahkan tanah buangan ditcher pada cekungan ke puncak guludan. Pada bagian belakang pengeruk dibuat pemegang pengeruk yang berfungsi sebagai joint mekanisme. Gerakan pengeruk direncanakan dapat menghasilkan profil guludan baru seperti ditunjukkan pada Gambar 38 (Lampiran 7). Volume tanah hasil buangan ditcher ke satu sisi saluran adalah cm 3 dengan berat kg (Lampiran 8). Dengan profil guludan baru yang demikian, maka tanah yang akan dinaikkan ke punggung guludan mempunyai tinggi 25 cm dari puncak guludan awal dengan lebar cm ke arah samping. 39

22 lebar guludan prof il guludan awal prof il lintasan roda traktor prof il as roda prof il rencana guludan akhir Gambar 38 Profil pengerukan hasil simulasi. Letak pengeruk berada pada samping kanan dan kiri bagian belakang rangka ditcher beperpengeruk. Geometri pengeruk harus memberikan tahanan pentrasi tanah yang kecil sehingga menjamin pengeruk dapat menembus tanah ketika berada pada cekungan guludan. Di samping itu, pengeruk juga harus dapat mencegah masuknya kembali tanah ke dalam saluran yang di hasilkan oleh ditcher. Standar Lengan. Standar lengan berfungsi untuk menahan lengan pada posisi terendah. Standar lengan ini diletakkan pada dudukan lengan roda. Standar lengan harus mampu menahan beban total penggerak pengeruk. Standar ini berguna terutama pada saat transportasi ditcher berpengeruk. Rangka Rangka berfungsi sebagai titik gandeng, dudukan ditcher dan konstruksi penggerak pengeruk. Tiga Titik Gandeng. Tiga titik gandeng berfungsi menggandengkan ditcher dengan traktor roda-4. Kontruksi tiga titik gandeng dirancang yang sesuai untuk standard traktor roda-4 katagori II, III dan IV. Dudukan Ditcher. Dudukan ditcher berfungsi sebagai tempat peletakan ditcher. Geometri dan konstruksi dudukan ini dirancang berdasarkan pertimbangan kemudahan dalam pemasangan dan pelepasan ditcher, dan harus aman terhadap gaya-gaya yang bekerja.

23 41 Dudukan Konstruksi Penggerak Pengeruk. Dudukan ini berfungsi sebagai tempat peletakan konstruksi penggerak pengeruk. Geometri dan konstruksi dudukan ini dirancang berdasarkan pertimbangan kelancaran bekerja penggerak pengeruk, kemudahan dalam pemasangan dan pelepasan komponen, dan harus aman terhadap gaya-gaya yang bekerja. Fungsi-fungsi yang diperlukan dan komponen dari ditcher berpengeruk yang mengerjakannya seperti ditunjukkan dalam Tabel 2. Tabel 2 Fungsi komponen ditcher berpengeruk Fungsi yang dibutuhkan Penetrasi awal untuk pembuka tanah pertama Pemotong tanah untuk diteruskan ke singkal dan membentuk lebar bawah saluran Peletakan dan penyatu pisau bajak dengan singkal dan kaki ditcher Mengalirkan tanah ke samping kanan dan kiri ditcher serta membentuk dinding dan lebar atas saluran Menyatukan ditcher dengan rangka dan singkal Menyetabilkan kerja ditcher Sebagai sumber tenaga penggerak mekanisme Pemasangan roda dan joint lengan roda Meneruskan gerakan roda ke poros transmisi Meneruskan transmisi mekanisme roda ke pengeruk Merubah transmisi poros ke gerakan pengeruk Mengeruk tanah buangan ditcher dan joint lengan pengeruk Menahan lengan ayun pada posisi terendah Gandengan rangka ke tenaga penarik traktor roda-4 Pemegang dan penyatu kaki ditcher dengan rangka Dudukan dan pemegang mekanisme lengan ayun Komponen yang menangani Pisau penusuk Pisau bajak Dudukan pisau bajak Singkal Kaki Stabilizer Roda Pemegang roda Lengan roda Poros transmisi Lengan pengeruk Pengeruk Standar lengan Tiga titik gandeng Dudukan ditcher Dudukan mekanisme Bagian Ditcher Konstruksi penggerak pengeruk Rangka Rancangan Struktural Analisis Teknik Analisis teknik dilakukan untuk menghitung dimensi masing-masing komponen ditcher berpengeruk, sehingga memenuhi kriteria rancangan fungsional dan keamanan kekuatan bahan seperti yang diharapkan. Analisis

24 42 keamanan kekuatan bahan terhadap gaya-gaya yang bekerja dilakukan pada bagian-bagian yang dianggap kritis. Ditcher. Untuk mendapatkan lebar saluran bagian bawah 35 cm, maka lebar total pemotongan pisau dirancang 35 cm. Kemiringan dinding saluran drainase dihasilkan oleh rancangan kemiringan pisau samping singkal sebesar 55 dengan ketinggian singkal 65 cm. Desain ukuran bagian bawah dan atas ditcher ditunjukkan pada Gambar 39. L a = 90 cm L b = 35 cm Gambar 39 Lebar ditcher. Gaya yang bekerja pada ditcher (F d ) digunakan sebagai acuan untuk melakukan perhitungan. Kedalaman olah tanah (d) direncanakan 30 cm untuk tanah terolah dan 10 cm untuk tanah yang tidak terolah (Gambar 40). 900 mm 489 mm 300 mm tanah terolah 350 mm 100 mm tanah tidak terolah Gambar 40 Dimensi dan kondisi tanah saluran drainase yang akan dibuat. Lebar implement untuk tanah terolah rata-rata (w t ) = 695 mm Lebar implement untuk tanah tidak terolah rata-rata (w tt ) = 420 mm Hasil pengukuran parameter tanah pada lahan yang akan dibuat saluran drainase seperti ditunjukkan pada Tabel 3.

25 Tabel 3 Parameter pengukuran tanah Kondisi tanah mc (%) γ (kg/m 3 ) c (Pa) c a (Pa) Ø ( o ) δ ( o ) Tanah terolah Tanah tidak terolah Gaya yang bekerja pada ditcher didekati berdasarkan gaya yang dibutuhkan untuk membuka tanah, dan dihitung dengan persamaan (Mckyes 1985), F 2 ( γgd N + cdn qdn )w d = γ c + q (5) di mana : γ = massa jenis tanah (kg/m 3 ) g = grafitasi bumi = 9.81 m/s 2 d = kedalaman olah (m) c = kohesi tanah (Pa) q = tekanan vertikal pada permukaan tanah (Pa) w = lebar alat (m) N γ, N c, N q adalah faktor gesekan tanah, geomtri alat dan gesekan tanah dengan alat (Lampiran 9). Untuk tanah terolah, F d 2 [( ) + ( ) + 0] = = x Untuk tanah tidak terolah, F d 2 [( ) + ( ) + 0] = = x sehingga gaya total yang bekerja pada ditcher, Fd = = N = 473 kgf Kaki Ditcher. Bentuk kaki ditcher didekati sesuai dengan bentuk singkal, dengan jari-jari 500 mm dan 450 mm sehingga membentuk suatu bilah kaki seperti ditunjukkan pada Gambar 41. N N

26 44 R=500 mm, α = 65 R=450 mm, α = 85 Gambar 41 Bentuk kaki ditcher. Gaya bekerja pada ditcher diasumsikan menyebar sepanjang kedalaman olah dari ditcher yaitu 40 cm. Kaki ditcher mengalami beban dari arah depan (berlawanan dengan arah maju traktor) dan dari samping yang diakibatkan oleh kontak antara tepi tanah yang diolah dengan bagian singkal. Skema gaya pada kaki ditcher ditunjukkan pada Gambar 42. b h 35 0 F ds F dd sehingga, Fdd Gambar 42 Skema gaya yang bekerja pada ditcher. = 473 sin 35 0 = 271kgf Fds = 473cos35 0 = 387 kgf Gaya bekerja pada kaki ditcher diasumsikan berada pada sepertiga kedalaman olah dari ujung bawah kaki atau pada jarak (L dd ) = 650 mm dari titik tengah rangka (Gambar 43).

27 45 c b a h 650 mm d F dd d/3 Gambar 43 Beban lentur yang terjadi pada kaki ditcher. Dimensi kaki ditcher dapat ditentukan berdasarkan beban yang bekerja dengan persamaan (Popov 1994), c 0.5h σ a = M = Fdd Ldd (6) I 1 3 bh 12 Untuk pembuatan kaki ditcher, digunakan plat bahan S45C dengan ketebalan (b) = 30 mm, nilai kekuatan tarik yang diperbolehkan ( σ ) = 58 kgf/mm 2 (Lampiran 10.a), dengan menetapkan faktor keamanan (s f ) = 8, maka lebar rangka (h), h = = 69.7 mm 30( 58 ) 8 Berdasarkan perhitungan, lebar minimum kaki adalah 69.7 mm, dimensi kaki yang digunakan yaitu: tebal (b) = 30 mm, lebar (h) = 200 mm dan panjang (L d ) = 930 mm. Segitiga Penahan. Gaya bekerja pada ditcher, pertama sekali akan di tahan oleh dudukan segitiga pada rangka yang di pasang pararel. Analisa gaya yang terjadi pada segitiga seperti ditunjukkan pada Gambar 44. a

28 mm F ddsa F ddsb 570 cm 725 mm F dd d/3 ` Gambar 44 Skema gaya yang bekerja pada segitiga penahan kaki ditcher. Fddsb 570 = 271 = kgf Fddsa 570 = 473 = 372 kgf 725 Beban lentur yang terjadi dan kekuatan lasan akan diperiksa pada gaya terbesar yaitu segitiga bawah (Gambar 45). throat F ddsb leg 45 leg Gambar 45 Skema gaya kekuatan las segitiga bawah penahan ditcher. Segitiga penahan dari plat SC45, dengan kekuatan tarik (σ = 58 kg/mm 2 ), dengan faktor keamanan (s f = 8), didapat tegangan yang diizinkan (σ a ),

29 47 (7) σ σ a =..... s f 58 σ a = = 7.2 kg/mm h σ sb = F ddsb l (8) 1 3 bh 36 ( ) σ sb = = 3.2 kg/mm ( 30)( 100) 36 Dari perhitumgam diketahui σ sb < σ a, sehingga dimensi segitiga penahan yang digunakan aman terhadap kontruksi ditcher. Panjang lasan minimum pada setiap segitiga dapat dihitung dengan persamaan (Nash,1957) : l w = n F ddsb ( σ / s f ) ll th... (9) Sambungan las yang direncanakan (Gambar 49), menggunakan elektroda E60, σ t = 42 kg/mm 2, σ s = 14 kg/mm 2 (Popov 1994), jumlah sambungan (n)= 2, panjang leg (l l ) = 5 mm, dan panjang throat (t h ) = 3.54 mm, sehingga panjang lasan minimum, lw 524 = = mm 2 (14 /12) Pengelasan dilakukan pada kedua sisi sepanjang bidang sentuh antara segitiga dan rangka. Pin Penahan. Berat ditcher ditopang oleh dua buah pin secara seri. Beban bekerja pada pin penahan merupakan beban lentur. Skema gaya pada pin penahan ditunjukkan pada Gambar 46.

30 48 F dv d Gambar 46 Skema gaya yang bekerja pada pin penahan. Gaya F dv didekati dengan bobot ditcher. Massa ditcher (m) dihitung dengan persamaan: m = ρ v..... (10) Massa jenis (ρ) bahan baja yang digunakan 7830 kg/m 3 (Lampiran 10.b). Volume (V) ditcher total didekati dengan menggunakan software AutoCAD, yaitu m 3 (Lampiran 11), sehingga massa ditcher didapat: m = = 110 kg Ukuran diameter pin dapat didekati dengan persamaan, 4F d = dv s f... (11) πτ Pin yang digunakan adalah baut Bd.t.45 dengan σ b = 55 kgf/mm 2 (Lampiran 9.c), dengan faktor keamanan (s f ) = 8, maka diameter pin minimum : d = = 4.5 mm π 55 Pin yang digunakan berdiameter 20 mm. Konstruksi Penggerak Pengeruk. Konstruksi penggerak pengeruk menggunakan mekanisme empat batang penghubung sejajar. Analisis dilakukan terhadap diagram kinematis mekanisme empat batang penghubung secara umum (Gambar 47).

31 49 C Θ 4 - Θ 3 B Θ 3 ψ ø Θ 4 A Θ 2 Θ 1 D Gambar 47 Diagram kinematis mekanisme empat batang penghubung. Batang penghubung 1 adalah titik A dan D (penumpu lengan atas dan lengan bawah) dengan jarak R 1. Batang penghubung 2 adalah garis AB (lengan atas) dengan panjang R 2. Batang penghubung 3 adalah garis BC (pemegang roda) dengan panjang R 3. Batang penghubung 4 adalah garis CD (lengan bawah) dengan panjang R 4. Berdasarkan diagram kinematis di atas, berlaku persamaan sebagai berikut : 2 2 DB = R2 + R1 2. R1. R2. Cos( θ 2 sudut offset)... (12) 1 R2Sinθ 2 R1Sin( sudut offset) ϕ = tan + koreksi kuadran R Cos R Cos sudut offset.. (13) 2 θ 2 1 ( ) DB + R4 R3 φ = Cos Abs( 2. DB. R ).... (14) 4 θ = MOD ( ϕ φ, 2 * ).... (15) 4 π R3 + R4 DB θ = cos 4 θ3 Abs(2.. R. ).... (16) 3 R4 θ = θ θ ).. (17) 3 4 ( 4 θ 3 Agar persamaan tersebut berlaku pada semua kuadran, maka digunakan faktor koreksi (Tabel 4).

32 50 Tabel 4 Faktor koreksi persamaan diagram kinematis empat batang penghubung Kuadran x y Koreksi Acos(Sign(y))+Acos(Sign(x.y)) I II - + π 0 + π III - - π π + 0 IV π π + π Mekanisme empat batang penghubung sejajar didapat dengan menggunakan panjang batang AB (lengan atas) sama dengan panjang batang CD (lengan bawah) dan jarak AD (pivot lengan atas dan lengan bawah) sama panjang dengan panjang batang BC (jarak pin pemegang). Mekanisme ini digunakan baik untuk lengan roda (depan) maupun lengan pengeruk (belakang), yang membedakannya hanya pada panjang lengan (panjang batang AB dan CD). Poros transmisi direncanakan 20 cm diatas puncak guludan, sehingga tinggi titik tumpu lengan ayun (pivot) berada 50 cm diatas cekungan guludan. Lengan roda membentuk sudut θ r terhadap sumbu gorizontal akibat gerakan ayun lengan roda sebesar Δ r. Gerakan ayun lengan pengeruk mempuyai sudut yang sama dengan gerakan lengan ayun roda (Δ p = Δ r ), sehingga lengan pengeruk membentuk sudut θ p terhadap sumbu horizontal seperti ditunjukkan pada Gambar 48. Gambar 48 Gerakan ayun lengan roda dan pengeruk.

33 51 di mana; z r,y r = koordinat awal ujung lengan roda z r,y r = koordinat akhir ujung lengan roda R r z p,y p = panjang lengan roda = koordinat awal ujung lengan pengeruk z p,y p = koordinat akhir ujung lengan pengeruk R p θ r θ r θ p θ p Δθ = panjang lengan pengeruk = sudut awal lengan roda terhadap sumbu x = sudut akhir lengan roda terhadap sumbu x = sudut awal lengan pengeruk terhadap sumbu x = sudut akhir lengan pengeruk terhadap sumbu z = perubahan sudut akibat h r Perubahan ketinggian pengeruk yang dihasilkan oleh gerakan ayun lengan roda dapat ditentukan dengan persamaan berikut; z r = R 2 r y 2 r y ' = y + h r r r z ' = r R r ' 2 y r ' 2 θ r = tg 1 θ r = tg 1 y z r r 1 θ ' = tg θ ' = tg r r 1 y z r r ' ' θ p = tg 1 θ p = tg 1 y z p p Δ θ = θ r θ r '... (18) θ ' = Δθ... (19) y z p θ p '= sinθ... (20) b R p p 2 2 p ' = R p ' y p '... (21)

34 52 Panjang lengan roda (l r ) direncanakan 27.5 cm sedangkan panjang lengan pengeruk (l p ) 63.5 cm. Diameter roda direncanakan 16.2 cm, jarak poros roda ke pin pemegang oda 15 cm, dan posisi pin pemegang pengeruk 20 cm diatas dasar pengeruk seperti ditunjukkan pada Gambar 49. Gambar 49 Sketsa konstruksi penggerak pengeruk Gerakan ayun lengan pengeruk berdasarkan input perubahan gerakan ayun lengan roda. Gerakan lengan roda dihasilkan oleh gerakan maju roda ditcher berpengeruk yang mengikuti profil guludan awal yang telah mengalami sinkage akibat lintasan roda traktor roda-4 (Lampiran 7). Jangkauan gerakan ayun lengan roda dan lengan pengeruk mempunyai sudut 53 0 dari posisi terendah. Perubahan ketinggian pengeruk akibat gerakan ayun lengan roda seperti ditunjukkan pada Lampiran 7.c. Akibat gerakan rotasi lengan ayun, roda akan mengalami pergeseran kearah samping luar maksimum 7.4 cm pada sudut putaran Agar roda ditcher berpengeruk tetap berada di belakang roda traktor, maka pergeseran roda yang diizinkan adalah : b b ΔL = 2 w + 2 r w d.... (22) di mana: b : lebar roda traktor = 47 cm b r : lebar roda penggerak = 24.6 cm

35 53 w : tread width rear traktor = 160 cm w d : jarak antar roda penggerak = 157 cm maka, ΔL = ΔL = 12.7 cm Pergeseran roda ke samping masih lebih kecil dari pada ruang pergeseran yang diizinkan(7.5 cm < 12.7 cm), sehingga roda penggerak akan selalu berada pada jejak roda traktor. Persamaan guludan baru sebagai bentuk dari lintasan pengeruk, diperoleh dari perhitungan Lampiran 4 yaitu: y ' 2 = x x Lebar pengeruk diambil 55 cm berdasarkan volume tanah yang harus dipindakan oleh pengeruk dan pergeseran gerakan pengeruk kearah samping luar pada saat naik (Lampiran 8). Besarnya gaya yang bekerja pada pengeruk dan roda digunakan sebagai acuan untuk melakukan perhitungan dimensi dan kekuatan pada bagian-bagian yang dianggap kritis. Untuk memudahkan dan mempercepat analisis diagram kinematis terhadap perubahan-perubahan variabel, dilakukan analisis dengan menggunakan software MS. Excel. Di samping dapat memberikan profil guludan akhir yang lebih teliti, analisis ini juga dapat memberikan visualisasi terhadap diagram kinematis dengan melakukan simulasi. Tampilan simulasi dari mekanisme lengan ayun seperti ditunjukkan pada Lampiran 12. Pengeruk. Rancangan dimensi pengeruk didasarkan pada volume tanah buangan ditcher yang harus dipindahkan. Tinggi dan lebar pengeruk adalah cm. Gaya pengerukan didekati berdasarkan gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan tanah. Tanah yang dipindahkan, diasumsikan 50% dari kg massa tanah hasil buangan ditcher. Sketsa gaya pengerukan yang terjadi pada pengeruk seperti ditunjukkan pada Gambar 50.

36 54 F th F t V t pengeruk W n α W α F th = F ph y g = 30 cm x g = 67.5 cm y d = 10 cm Gambar 50 Sketsa gaya pengerukan. sehingga, 30 0 α = arctan = W n = mg cosα Massa tanah yang dipindahkan (m) = 58.7 kg, sehingga W = cos 24 0 = 526 N n Gaya pindah tanah (F t ) dapat dihitung dengan persamaan (Wesley, 1973) : F = ca + tanφ..... (23) t W n dengan kohesi tanah (c) = 6804 Pa, sudut gesek dalam (ø) = 51 0, maka, Ft = 2 2 1/ 2 0 ( 6804 ( ) 0.55) + ( 526 tan 51 ) = 3414 N Gaya pada pengeruk (F ph ), F = F = F sinα. (24) ph th t F = 3414 sin 24 0 = 1389 N = 142 kgf ph Untuk memudahkan pengeruk melakukan penetrasi ke dalam tanah, ujung pengeruk dibuat berbentuk jari seperti terlihat pada Gambar 51.

37 55 35 o 30 cm F pp 40 cm F jp 55 Gambar 51 Sketsa gaya yang bekerja pada pengeruk. sehingga, Gaya yang bekerja pada plat pengeruk, 30 Fpp = 142 = kgf 40 Gaya yang bekerja pada jari pengeruk, 10 1 F jp = 142 = 3.6kgf Untuk pembuatan plat dan jari pengeruk, digunakan plat bahan S45C dengan nilai kekuatan tarik yang diperbolehkan (σ a ) = 58 kgf/mm 2, dan menetapkan faktor keamanan (s f ) = 6, maka tebal plat pengeruk (t p ) dan jari pengeruk (t j ), t p = ( 58 ) 3 = 6.2mm t j = = 4.7 mm 10( 58 ) 6 Berdasarkan perhitungan di atas, ditetapkan tebal plat pengeruk (t p ) = 6.5 mm dan tebal jari pengeruk (t j ) = 10 mm. Lengan Pengeruk. Lengan pengeruk adalah baja SC45 berbentuk kanal (UNP). Penggunaan bentuk kanal bertujuan untuk memudahkan fungsi joint mekanisme. Dimensi dan analisa gaya yang terjadi pada lengan pengeruk seperti ditunjukkan pada Gambar 52.

38 56 76 mm 38 mm F l 3.2 mm Gambar 52 Sketsa gaya yang pada lengan pengeruk. Lengan pengeruk terdiri dari bagian atas dan bawah, sehingga gaya pengerukan yang harus ditahan oleh satu lengan pengeruk (F lp ), 142 F lp = = 71 kgf 2 Momen inersia lengan pengeruk (I lp ), 3 3 ( ) (( ) ( 76 (2 3.2) ) ) = I lp = 12 mm 4 Untuk menghitung momen yang bekerja pada lengan, panjang lengan didekati secara lurus dengan gaya pengeruk tegak lurus (l lp = 765 mm), sehingga M = = kg f mm lp Tegangan yang bekerja pada lengan pengeruk dihitung dengan menggunakan persamaan (9), c 76 / 2 σ lp = M lp = = 8,0 kg f mm 2 I lp Lengan pengeruk adalah baja UNP dengan kekuatan tarik (σ) = 58 kg/mm 2, sehingga tegangan yang diizinkan pada lengan pengeruk, σ 58 σ lpa = = 14.5 kg f mm 2 s 4 = f Berdasarkan pemeriksaan tegangan yang terjadi, maka pemilihan dimensi lengan pengeruk diatas aman untuk konstruksi penggerak pengeruk.

39 57 Roda. Roda akan mengalami tahanan gelinding seperti ditunjukkan pada Gambar 53. Roda yang digunakan merupakan roda baja dengan diameter luar (d o ) = 324 mm, diameter dalam (d i ) = 320 mm dan lebar (l r ) = 170 cm. W F rt v α F rr x y F rg z Gambar 53 Sketsa tahanan gelinding roda yang terjadi. Tahanan gelinding total yang terjadi pada roda (F rr ), F = F + F.. (25) rt rt rg Tahanan gelinding roda (F rr ) dapat dihitung dengan persamaan (Allock 1986): W F rr =... (26) 5. 7cbd W = m + m + m + m + m )... (27) ( pengeruk lenganpengeruk roda pemegang lenganroda Massa komponen dihitung berdasarkan volume, yang didekati dengan software AutoCAD dengan menggunakan massa jenis baja (Lampiran 11). ( ) = W = Dengan kohesi tanah terolah (c) = 6804 kpa, lebar roda (l r ) = 17 cm, dan diameter roda (d r ) = 32.4 cm, maka : F = = 0.2 kg rr F rg = Wx ( d / 2) z (28) 2 2 ( d / 2) (( d / 2) z) ) x =.... (29) Tinggi titik singgung roda dengan guludan ditentukan dengan menggunakan pendekatan secara grafis. Tinggi titik singgung roda dengan guludan (z) = 5 cm, maka :

40 58 x = ( 32.4 / 2) 2 (( 32.4 / 2) 5 ) 2 = 11.7 cm Frg = = 45.3 kg 5 ( 32.4 / 2) sehingga tahanan gelinding yang terjadi, Frt = = 45.5 kg Lengan Roda. Lengan roda terbuat dari baja SC45 berbentuk kanal (UNP). Penggunaan bentuk kanal bertujuan untuk memudahkan fungsi joint mekanisme. Dimensi dan analisa gaya yang terjadi pada lengan pengeruk seperti ditunjukkan pada Gambar mm 38 mm F l Gambar 54 Sketsa gaya yang bekerja pada lengan roda. Gaya yang bekerja pada lengan roda merupakan rolling resistance yang terjadi pada roda, dengan panjang poros roda 240 mm dan panjang lengan 302 mm, maka gaya yang terjadi pada lengan, ( ) Fl = 45.5 = 81.7 kg f 302 Lengan roda terdiri dari bagian atas dan bawah, sehingga gaya rolling resitance yang harus ditahan oleh lengan roda (F lr ), 81.7 Flr = = 40.9 kg f 2 Momen inersia (I) lengan roda sama dengan lengan pengeruk yaitu mm 4. Panjang lengan roda (l r ) = 30.2 cm, sehingga momen yang terjadi : M = = kg f mm lr

41 59 Tegangan yang bekerja pada lengan roda dihitung dengan persamaan (9), c 76 / 2 σ lr = M lr = = 1.82 kg f mm 2 I lr Tegangan yang diizinkan bekerja pada lengan roda sama dengan tegangan izin lengan pengeruk yaitu 19.3 kg/mm 2. Berdasarkan pemeriksaan tegangan yang terjadi, maka pemilihan dimensi lengan roda diatas aman untuk konstruksi penggerak pengeruk. Pemegang Roda. Pemegang roda merupakan tempat pemasangan roda ditcher berpengeruk dan sebagai joint mekanisme lengan roda. Pemegang roda di buat dari baja berpenampang U yang di laskan ke poros tempat pemasangan roda (Gambar 55). Pemegang roda meneruskan pergerakan naik turunnya roda ke mekanisme empat batang penghubung roda. Pergerakan pemegang roda harus tetap vertikal terhadap permukaan lintasan roda. L pr r pr F pr Gambar 55 Sketsa gaya yang bekerja pada pemegang roda. Diameter minimal poros pemegang roda dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut : c rpr σ = M = Fpr L pr... (30) I 1 4 π rpr 4 1/ 3 4Fpr L pr r pr =... (31) ( / ) σ s f π rpr = ( 58/ 4) / 3 = 9.9 mm D 2 r = = 19.8 mm pr = pr Diameter poros pemegang roda diambil 25 mm.

42 60 Standar Lengan Ayun. Panjang lasan minimum pada standar lengan ayun dapat dihitung dengan persamaan (4). Sambungan las yang direncanakan seperti pada Gambar 45, dengan menggunakan elektroda E60 (σ = 42 kg/mm 2 ), jumlah sambungan (n) = 2, panjang leg (l l ) = 5 mm, dan panjang 3.54 mm, maka : l 43.4 = = 7mm w ( 42 /12) Panjang lasan ini hanya memperhitungkan gaya berat, agar standar aman terhadap impact, maka lasan dilakukan pada seluruh permukaan standar. Rangka. Rangka merupakan penahan dari semua gaya yang bekerja pada ditcher dan kostruksi penggerak pengeruk pada waktu ditcher berpengeruk (mengolah tanah). Rangka juga harus mampu menahan berat ditcher berpengeruk pada saat transportasi. Tiga Titik Gandeng. Rancangan tiga titik gandeng yang digunakan adalah konstruksi tiga titik gandeng katagori II (Tabel 1). Gerakan angkat ditcher didekati dengan mengukur besar sudut angkat lower link traktor sebesar 20 (Gambar 56) C Posisi maksimum 15 cm B Permukaan tanah (Cekungan guludan) A Dasar saluran Gambar 56 Gerakan angkat ditcher pada beberapa posisi. Dari simualsi menggunakan software AutoCAD didapatkan jarak maksimum antara ujung pisau penusuk dengan permukaan tanah adalah 15 cm (posisi C). Posisi A merupakan posisi di mana traktor dan ditcher bekerja di lahan, sedangkan posisi B merupakan posisi di mana ujung pisau penusuk rata dengan permukaan tanah.

43 61 Dudukan Kair dan Konstruksi Penggerak Pengeruk. Rangka dibuat dari pipa kotak dengan bahan S45C (σ B = 58 kgf/mm 2 ). Peninjauan rangka pipa kotak dilakukan pada gaya terbesar yang bekerja. Skema gaya pada rangka pipa kotak dihitung pada (F p ) dan (F v ) seperti ditunjukkan pada Gambar 57. Kekuatan rangka pipa kotak didekati dengan perhitungan sebagai berikut: 0.5ho σ = FL (32) ( ho hi ) 12 Tegangan yang terjadi akibat kedua gaya tersebut dapat dihitung sebagai berikut : ( ) σ p = 524( 650) = 1.7 kg/mm ( ) 12 ( ) σ v = ( 401/ 2) ( 870) = 1.9 kg/mm ( ) 12 Kedua tegangan yang terjadi masih dalam batas tegangan izin bahan (σ a ) = 7.3 kg/mm 2 yang telah dihitung pada persamaan (10). F V F p hi h o σ v σ p l = 870 mm Permukaan tanah 650 mm F dd ` Gambar 57 Skema gaya yang bekerja pada rangka pipa kotak.

44 Struktur Bagian-bagian Ditcher Berpengeruk Rancangan ditcher berpengeruk seperti ditunjukkan pada Gambar 58. Secara struktural bagian-bagian ditcher berpengeruk dapat dikelompokkan dalam tiga bagian, yaitu ditcher, konstruksi penggerak pengeruk dan rangka. Konstruksi penggerak pengeruk kanan 62 Rangka Gambar 58 Rancangan ditcher berpengeruk. Ditcher. Secara struktural bagian-bagian ditcher pembuat saluran drainase terdiri dari kaki ditcher, pisau penusuk, pisau bajak, singkal, pisau samping, dan rangka tarik (Gambar 59). Ditcher Konstruksi penggerak pengeruk kiri Singkal Kaki Pisau penusuk Batang penopang Pisau bajak Stabilizer Pisau samping Gambar 59 Bagian-bagian dari ditcher. Kaki Ditcher. Kaki ditcher dibuat dari bahan baja plat dengan ketebalan 30 mm. Kaki berbentuk parabolik. Kaki ditcher dilengkapi dengan stabilizer yang dibuat dari bahan baja plat dengan ketebalan yang sama dan di ujungnya

45 63 diberi stabilizer dari baja siku ukuran ( ) mm dengan ketebalan 8 mm (Gambar 59). Pisau penusuk. Pisau penusuk dibuat dari bahan baja plat dengan ukuran panjang 30 cm, lebar 5 cm dan tebal 15 mm. Pada bagian ujung pisau penusuk ditajamkan dan dikeraskan dengan perlakuan panas. Pisau penusuk terletak di ujung atas kaki ditcher dengan sudut kemiringan 15 (Gambar 60). Pisau Bajak. Pisau bajak dibuat dari bahan baja plat dengan tebal 10 mm. Pisau bajak berbentuk jajaran genjang dengan ukuran ( ) mm. Pisau dibuat satu pasang untuk bagian kanan dan kiri membentuk huruf V dengan sudut potong 35. Pisau bajak menempel pada dudukan pisau dengan penguncinya berupa tiga baut tirus. Pada bagian tengah dudukan pisau dilengkungkan sesuai dengan kelengkungan singkal. Ukuran dan posisi lubang pada dudukan pisau disesuaikan dengan lubang pada pisau bajak (Gambar 59). Pisau bajak Dudukan pisau bajak Gambar 60 Bentuk pisau dan dudukannya. Singkal. Singkal dibuat dari baja plat dengan tebal 8 mm. Ada dua bilah singkal yang terletak di belakang pisau bajak. Keduanya menempel bada sisi kanan dan kiri kaki ditcher. Sepasang singkal tersebut dilengkapi dengan batang penopang yang terbuat dari baja pipa diameter 40 mm (Gambar 61). Pisau Samping. Pisau samping dibuat dari baja plat dengan tebal 10 mm. Pisau samping menempel di pinggir luar kanan dan kiri dari bagian singkal dengan sudut kemiringan 55 terhadap bidang horizontal (Gambar 61).

46 64 Pisau samping 55 Gambar 61 Posisi singkal dan pisau samping. Konstruksi Penggerak Pengeruk. Secara struktural konstruksi penggerak pengeruk terdiri dari roda, pemegang roda, lengan roda, poros transmisi, lengan pengeruk dan pengeruk (Gambar 62). Fleng bearing Pengeruk Pillow block bearing Lengan roda Pemegang roda Lengan pengeruk Pengeruk Roda Gambar 62 Konstruksi penggerak pengeruk. Roda. Roda penggerak pengeruk mempunyai diameter luar 32.4 cm dan tebal 6 mm. Bahan yang digunakan adalah pipa baja yang dipotong dengan lebar 17 cm. Diameter 32 cm dipilih berdasarkan pertimbagan cekungan alur. Di mana, jika diameter roda terlalu besar maka roda tidak akan melintasi dasar alur, sedangkan jika terlalu kecil roda akan menggusur tanah guludan. Velg roda dibuat dari bahan baja plat dengan tebal 1 cm (Gambar 63.a). Roda penggerak pengeruk harus dapat menggelinding bebas agar tidak menggusur tanah pada saat roda menaiki guludan. Karena itu dipasang 2 bantalan gelinding standar NTN 6005 pada kedua sisi boss. Velg roda dilubangi

47 65 dengan diameter 7 cm untuk dudukan boss. Boss dibuat dari poros baja bahan SC-45 diameter 7 cm yang kemudian dibubut untuk dudukan bantalan dan lubang poros roda. Diameter lubang poros roda yaitu 3 cm. Kedua bibir roda ditutup dengan tutup roda. Tutup roda dibuat dari baja behel diameter 6 mm. Satu tutup terdiri dari 8 lingkar baja behel yang dilas dengan diameter yang bebeda sehingga terbentuk seperti plat dengan kemiringan 40 o. Lebar roda seluruhnya 24.6 cm. Jarak antar roda kiri-kanan pada posisi paling bawah adalah 157 cm. Pemegang Roda. Pemegang roda terdiri dari beberapa bagian yaitu poros roda, baja kanal dudukan engsel 4 batang penghubung, dan plat baja penguat. Poros roda dibuat dari baja poros bahan SC-45 dengan panjang 27.5 cm dan diameter 2.54 cm. Ujung poros berada pada jarak 24 cm dari permukaan kanal. Pada ujung poros dibuat ulir M 22 untuk mengencangkan roda. Poros dilas horizontal pada kanal pada ketinggian 4.25 cm dari dasar kanal dengan sudut kemiringan 76 o. Agar poros tidak melenting, maka diperkuat dengan lasan 3 baja plat berbentuk segitiga dengan tebal 8 mm. Masing-masing ukurannya mengikuti bentuk posisi kanal dan poros. Penguat ini dipasang secara horizontal dan vertikal (Gambar 63.b). Bahan kanal adalah baja UNP ukuran 5 cm x 10 cm dengan ketebalan 5 mm. Posisi kanal ini sejajar dengan poros mekanisme agar mekanisme 4 batang penghubung dapat bekerja (Gambar 63.c). Kedua sisi kanal dilubangi dengan diameter 16 cm untuk engsel 4 batang penghubung dengan jarak 10 cm. Posisi lubang yang paling bawah berjarak 5 cm dari lubang poros. poros transmisi pemegang roda (a) (b) (c) Gambar 63 Roda (a), pemegang roda (b), dan posisi pemegang roda terhadap poros transmisi (c).

48 66 Lengan Roda. Lengan roda dibuat dari bahan baja UNP dengan ukuran 7.6 cm x 3.5 cm, tebal 5 mm dan panjang total 30.2 cm. Posisi batang penghubung adalah sejajar dengan rangka depan ditcher pada posisi horizontal. Lengan atas dan bawah memiliki panjang dan jarak pivot yang sama. Lengan atas disambungkan dengan poros transmisi untuk meneruskan gaya angkat dari pemegang roda. Lengan bawah di engsel pada dudukan mekanisme untuk menyeimbangkan gerakan lengan atas sehingga pergerakan vertikal pemegang roda akan selalu tegak lurus bidang horizontal (Gambar 64.a) Lengan Pengeruk. Lengan pengeruk dibuat dari bahan baja UNP ukuran 7.6 cm x 3.5 cm, tebal 5 mm dan panjang total 84.5 cm. Jarak horizontal pusat roda ke pengeruk 135 cm, sedangkan jarak antara dudukan mekanisme roda dan pengeruk 121 cm. Agar pengeruk berada pada jarak 135 cm dari pusat roda, maka lengan pengeruk sepanjang 53.5 cm di pasang miring dan tidak sejajar dengan rangka depan ditcher maupun tegak lurus dengan poros. Pada waktu pengeruk turun (posisi terendah), sisi dalam pengeruk harus berada pada bibir alur sehingga panjang sambungan batang penghubung berikutnya 30.5 cm dan dipasang sejajar dengan rangka depan ditcher. Jarak antara pin pemegang pengeruk tegak lurus terhadap transmisi adalah 65 cm. Di samping memenuhi rancangan fungsional, konstruksi ini juga dimaksudkan untuk menambah nilai estetika konstruksi penggerak pengeruk. Lengan bawah disambungkan dengan poros transmisi untuk meneruskan momen poros menjadi gaya angkat pengeruk. Lengan atas di pin pada dudukan mekanisme untuk menyeimbangkan gerakan lengan atas sehingga gerakan vertikal pengeruk akan selalu pada tegak lurus bidang horizontal (Gambar 64.b). (a) (b) Gambar 64 Rancangan lengan roda (a), dan lengan pengeruk (b).

49 67 Poros Transmisi. Poros transmisi dibuat dari pipa baja dengan diameter luar 4.25 cm, tebal 5 mm dan panjang cm. Untuk pemasangan poros ke pillow block dan flange bearing, maka pada ujung poros dilaskan baja poros SC- 45. Poros yang digunakan adalah poros bertingkat dengan diameter 3.2 cm dan 2.5 cm. Poros bertingkat bagian depan berdiameter 2.5 cm dipasangkan pada pillow block dan poros bertingkat bagian belakang berdiameter 2.5 cm dipasangkan pada flange bearing. Untuk mendapatkan nilai estetika yang baik, posisi poros disejajarkan dengan rangka ditcher dengan sudut kemiringan 104 o terhadap rangka depan ditcher (Gambar 65). Gambar 65 Rancangan bentuk dan dudukan poros transmisi. Pengeruk. Pengeruk dibentuk menjadi cekung agar tanah tidak diteruskan ke atas dan melewati pengeruk. Tinggi pengeruk 40 cm dengan panjang 55 cm. Bagian atas pengeruk setinggi 30 cm dibuat dari bahan plat baja 30.7 cm x 55 cm setebal 6 mm. Bagian bawah berupa sisir dari plat baja setebal 1 cm sebanyak 10 jari. Bagian atas luar dibentuk miring karena pada bagian tersebut terdapat sedikit tanah yang akan dipindahkan. Bagian bawah berbentuk sisir untuk mengurangi tahanan penetrasi tanah dengan jarak antar jari 6 cm (Gambar 66.a). Ujung jari dibentuk meruncing untuk mengurangi tahanan penetrasi tanah. Pada bagian belakang pengeruk dipasang dudukan engsel lengan pengeruk yang berbentuk baja kanal. Dudukan ini dipasangkan pada pengeruk dengan menambahkan plat baja sesuai dengan kelengkungan pengeruk, agar dudukan pengeruk bisa dipasang pada posisi miring sejajar dengan poros transmisi. Untuk menghindari pemegang pengeruk menggusur kembali guludan yang telah dilewati ketika pengeruk turun, maka bagian bawah dudukan pengeruk dibuat lebih kecil dari pada bagian atasnya (Gambar 66.b). Posisi dudukan ini dilas pada

50 jarak 1/3 dari samping dalam pengeruk. Hal ini didasarkan pada perkiraan posisi di mana gaya terbesar yang terjadi pada plat pengeruk. 68 dudukan lebih guludan (a) (b) Gambar 66 Rancangan pengeruk (a), dan posisi pengeruk setelah melewati guludan (b). Rangka. Rancangan rangka seperti ditunjukkan pada Gambar 68. Secara struktural bagian-bagian rangka terdiri dari tiga titik gandeng, dudukan ditcher, dan dudukan konstruksi penggerak pengeruk. Tiga Titik Gandeng. Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan rangka adalah baja siku yang ditangkupkan membentuk pipa kotak berukuran ( ) mm dengan ketebalan 8 mm. Rangka berbentuk segitiga. Tiga titik gandeng dibuat dari baja plat dengan ketebalan 10 mm. Diameter poros untuk lower link adalah 28 mm. Dudukan ditcher. Dudukan ditcher dibuat dari baja siku ukuran( ) mm, tebal 8 mm dengan panjang 40 cm. Baja siku tersebut dibuat dua pasang untuk posisi atas dan posisi bawah. Pemasangannya pada dua pipa kotak yang berada di tengah rangka segitiga menggunakan baut M16 sebanyak 8 buah. Untuk mengunci kaki ditcher pada dudukan ditcher, digunakan baut M20 sebanyak 2 buah (untuk posisi atas dan bawah). Untuk menahan gaya yang bekerja pada ditcher, dipasang segitiga yang dibuat dari baja plat dengan ketebalan 30 mm. Pemasangan segitiga ini dilakukan di atas pipa kotak belakang dan di bawah pipa kotak depan (Gambar 67).

51 69 baut siku ditcher dudukan mekanisme pengeruk segitiga atas siku dudukan ditcher lower link dudukan mekanisme roda Gambar 67 Rangka ditcher berpengeruk. Dudukan Konstruksi Penggerak Pengeruk. Dudukan konstruksi penggerak pengeruk terdiri dari 2 pasang, yaitu 1 pasang bagian depan (kiri-kanan) untuk dudukan mekanisme empat batang penghubung roda dan 1 pasang bagian belakang untuk dudukan mekanisme empat batang penghubung pengeruk. Dudukan ini dilas pada bagian depan dan belakang rangka ditcher. Dudukan dibuat dari bahan baja siku 10 cm x 10 cm dengan ketebalan 8 mm. Posisi penyambungan ke rangka ditcher disejajar dengan poros transmisi. Dudukan mekanisme roda (depan) berbeda dengan dudukan mekanisme pengeruk (belakang). Pada dudukan mekanisme roda, bagian atas adalah untuk pemasangan poros transmisi dan bagian bawah untuk engsel lengan bawah roda. Untuk memasangkan poros pada dudukan mekanisme, maka dipasangkan pillow block standar FYH-UCP205 pada bagian punggung-atas rangka. Sedangkan untuk pemasangan engsel 4 batang penghubung, ditambahkan siku yang ukurannya 4.5 cm x 10 cm panjang 6 cm, dan plat 10 cm x 6 cm pada punggung rangka (Gambar 68.a). Pada rangka mekanisme pengeruk (belakang), bagian atas adalah untuk engsel lengan atas pengeruk sedangkan bagian bawah untuk pemasangan poros transmisi. Untuk memasangkan poros trasmisi pada dudukan mekanisme, dipasangkan flange FYH-UCF205 pada bagian depan-bawah dudukan.

52 Sedangkan untuk pemasangan engsel 4 batang penghubung, ditambahkan siku yang ukurannya 8 cm x 10 cm panjang 10 cm (Gambar 68.b). 70 (a) Lengan roda (b) Lengan pengeruk Gambar 68 Rancangan dudukan lengan penggerak pengeruk. Untuk menahan roda dan pengeruk tidak melewati posisi terendah yang direncenakan, dibuat standar pada bagian bawah dudukan mekanisme roda. Standar dibuat dari plat baja dengan tebal 8 mm dan diperkuat dengan plat baja dengan tebal yang sama. Standar ini berbentuk prisma yang disesuaikan dengan posisi terendah dari lengan bawah roda. Ukuran standar adalah 5.5 cm x 7 cm dengan sudut 137 o (Gambar 69). Gambar 69 Rancangan standar lengan pada dudukan lengan roda. Sketsa rancangan ditcher berpengeruk pada saat beroperasi di lahan seperti ditunjukkan pada Gambar 70.

53 71 Saluran hasil bentukan ditcher tanah hasil pengerukan Guludan awal tumpahan tanah ditcher yang akan dipindahkan Gambar 70 Sketsa ditcher berpengeruk pada saat operasi di lahan. Pembuatan Prototipe Ditcher Berpengeruk Pembuatan prototipe ditcher berpengeruk berpedoman pada gambar teknik yang telah dibuat. Gambar kerja ini berguna untuk melihat kesesuaian konstruksi ditcher berpengeruk. Sebelum membuat prototipe, terlebih dahulu dibuat model dengan skala 1 : 2 (Gambar 71.a). Model dibuat untuk mendapatkan gambaran nyata ditcher berpengeruk. Pembuatan model berguna untuk mensimulasikan kesulitan-kesulitan pada pembuatan langsung prototipe alat. Pembuatan prototipe dimulai dengan pembuatan rangka utama, ditcher, dan konstruksi penggerak pengeruk. Prorotipe ditcher berpengeruk yang telah dibuat mempunyai berat 450 kg dengan dimensi : lebar 2934 mm, panjang 1378 mm dan tinggi 1378 mm seperti ditunjukkan pada Gambar 71.b. (a) (b) Gambar 71 Model ditcher berpengeruk (a), dan prototipe ditcher berpengeruk (b).