A. MOTOR BAKAR DIESEL

Transkripsi

1 II TINJAUAN PUSTAKA A. MOTOR BAKAR DIESEL 1. Pengertian Umum Motor bakar adalah suatu mesin kalor yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Dengan kata lain, motor bakar adalah alat mekanis yang menggunakan energi termal untuk melakukan kerja mekanik (Arismunandar, 2005). Ditinjau dari tempat terjadinya proses pembakaran, motor bakar dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu motor bakar eksternal dan motor bakar internal. Motor bakar eksternal adalah motor bakar yang proses pembakarannya berlangsung di luar silinder seperti motor uap, sedangkan motor bakar internal proses pembakarannya terjadi di dalam silinder seperti motor bakar bensin (Otto) dan motor bakar Diesel (Jones, 1963; Arismunandar, 2005). 2. Sejarah Ide pertama yang mendasari operasi dan konstruksi motor bakar internal adalah gerakan peluru pada laras senjata api. Laras senjata dianggap sebagai silinder dan peluru sebagai pistonnya. Masalah yang dihadapi adalah bagaimana agar piston dapat kembali pada kedudukan semula dan menghasilkan gerakan bolak-balik secara kontinyu untuk menghasilkan tenaga (Jones, 1963). Pada tahun 1678, Hautefeuille, seorang berkebangsaan Perancis mengusulkan penggunaan tepung peledak (mesiu) untuk menghasilkan tenaga. Dia merupakan orang pertama yang merancang motor bakar yang menggunakan panas sebagai sumber penggeraknya dan menghasilkan kerja kontinyu yang masih terbatas. Orang pertama yang sesungguhnya membuat sebuah motor bakar dengan silinder dan piston adalah Huygens, seorang berkebangsaan Belanda. Motor bakar ini menggunakan tepung peledak sebagai bahan bakar dan telah dipamerkan kepada menteri keuangan Perancis pada tahun 1680 (Jones, 1963). 4

2 Tidak satu pun dari usaha pendahulu di atas yang dinilai berhasil, sehingga kemudian usaha pembuatan motor bakar internal ditinggalkan orang sampai sekitar seratus tahun. Selama abad ke-18 mesin uaplah yang menjadi sumber tenaga utama dan terus berkembang. Selama periode tahun 1800 sampai 1860, motor bakar internal mulai dikembangkan lagi. Tapi tidak ada yang berhasil baik. Pada tahun 1838, Barnett menggunakan tekanan dan memperbaiki sistem penyundutan api, dan pada tahun 1860 Pierre Lenoir yang berkebangsaan Perancis membuat konstruksi motor bakar internal yang diproduksi secara komersial, namun pada akhirnya terbukti bahwa motor bakar tersebut tidaklah praktis (Davis, 1983; Jones, 1963; McColly dan Martin 1955 dalam Desrial, 1990). Dua tahun kemudian Alphonso Beau de Rochas, seorang berkebangsaan Perancis, mengajukan suatu teori tentang tipe motor bakar internal modern. Dia mengemukakan bahwa ada empat hal yang mendasar untuk mendapatkan kondisi operasi motor bakar yang efisien, yaitu: 1. Kemungkinan isi silinder terbesar dengan kemungkinan pendinginan permukaan terkecil. 2. Kemungkinan kecepatan piston terbesar. 3. Kemungkinan kompresi tertinggi pada awal pengembangan. 4. Kemungkinan pengembangan terbesar. Pada tahun 1876, Dr. N. A. Otto, seorang berkebangsaan Jerman merupakan orang pertama yang mendapatkan hak paten atas operasi motornya yang berhasil dengan prinsip 4 langkah (four stroke cycle). Walaupun yang pertama mengemukakan cycle ini adalah Beau de Rochas, namun lebih dikenal umum sebagai Otto cycle. Motor ini pertama kali dipamerkan pada tahun Penemuan motor 4 langkah oleh Otto segera diikuti dengan penemuan motor 2 langkah (two stroke cycle) oleh seorang berkebangsaan Inggris, Dugald Clerk dan dia mendapatkan patennya pada tahun Motor tersebut menghasilkan tenaga pada setiap putaran porosnya. Motor itu tidak segera dipasarkan sampai tahun 1881 (Jones, 1963). 5

3 Perkembangan dan variasi lain dari motor bakar internal ditemukan oleh seorang sarjana Jerman, Dr. Rudolph Diesel. Dia mengemukakan suatu ide untuk menggunakan panas yang dihasilkan oleh kompresi untuk melakukan penyundutan bahan bakar yang disemprotkan ke dalam silinder. Dia memperoleh paten atas motor bakar buatannya yang bekerja dengan cara seperti idenya tersebut pada tahun 1892, namun motor bakar tersebut masih belum sepenuhnya bekerja dengan baik, baru pada tahun 1898 mulai diproduksi motor bakar Diesel secara masal. Selama masa 25 tahun kemudian, terjadi perkembangan yang pesat pada prinsip motor bakar Diesel sehingga motor bakar ini makin banyak digunakan orang (Jones, 1963). 3. Bagian Utama Dari Konstruksi Motor Bakar Diesel a. Unit Tenaga Unit tenaga terdiri dari blok silinder, kepala silinder, piston, batang penghubung, poros engkol, dan roda gaya. Blok silinder adalah bagian dasar yang menyokong unit tenaga. Blok silinder dilengkapi dengan kepala silinder yang sekaligus menjadi ruang pembakaran dan tempat bertumpunya sistem klep. Di dalam blok silinder terdapat piston yang merubah tenaga panas hasil pembakaran menjadi tenaga mekanis dengan bergerak maju-mundur (transalasi) sepanjang silinder (Jones, 1963). Piston dilengkapi dengan cincin piston yang yang berfungsi untuk menahan kompresi dan rembesan tenaga hasil pembakaran, melumasi dinding silinder, mengurangi gesekan antara piston dengan dinding silinder, mencegah masuknya minyak pelumas ke dalam ruang pembakaran, dan merambatkan panas dari piston ke dinding silinder (Arismunandar dan Tsuda, 2008). Batang penghubung berfungsi untuk menghubungkan piston dengan poros engkol. Pada ujung batang penghubung terdapat bantalan pena piston, sedangkan pada bagian pangkalnya terdiri dari dua bagian yang diberi bantalan untuk sambungan ke poros engkol (Arismunandar dan Tsuda, 2008). 6

4 Poros engkol berfungsi untuk mengubah gerak translasi dari piston menjadi gerak rotasi (putaran). Dalam motor bakar bersilinder banyak, bentuk poros engkol disesuaikan dengan susunan penyalaan silinder untuk memperkecil fluktuasi momen putar poros. Pada ujung poros engkol dipasang roda gaya yang berfungsi untuk meratakan momen putar yang terjadi pada poros agar kecepatan poros engkol menjadi stabil (Arismunandar dan Tsuda, 2008). b. Sistem Penyaluran Bahan Bakar Komponen-komponen yang menyusun sistem penyaluran bahan bakar pada motor bakar Diesel antara lain tangki bahan bakar, saringan, selang, pompa, pipa penyalur, dan injektor. Bahan bakar dari tangki disalurkan ke pompa melalui selang setelah melewati saringan, kemudian bahan bakar dipompakan melalui pipa penyalur menuju ke injektor. Dari injektor, bahan bakar yang sudah bertekanan disemprotkan ke dalam ruang pembakaran. c. Sistem Penyalaan Bahan Bakar Penyalaan bahan bakar pada motor bakar Diesel berlangsung secara spontan akibat panas yang ditimbulkan oleh hasil kompresi udara di dalam ruang pembakaran. Penyalaan bahan bakar terjadi sedikit demi sedikit sampai bahan bakar yang disemprotkan habis terbakar (Arismunandar dan Tsuda, 2008). Ruang pembakaran merupakan tempat pencampuran bahan bakar dengan udara agar dapat terbakar dengan baik. Beberapa jenis ruang pembakaran pada motor bakar Diesel antara lain ruang pembakaran terbuka, ruang pembakaran kamar muka, ruang bakar turbulen, dan ruang bakar pembantu. Motor bakar Diesel dengan ruang pembakaran terbuka disebut juga dengan motor bakar Diesel penyemprotan langsung, sedangkan untuk yang lainnya disebut motor bakar Diesel penyemprotan tidak langsung (Arismunandar dan Tsuda, 2008; Jones, 1963). 7

5 d. Sistem Pelumasan Fungsi utama pelumasan adalah untuk mengurangi gesekan antara permukaan logam. Selain itu, pelumasan juga berfungsi untuk menyerap dan merambatkan panas dari piston ke dinding silinder, mencegah kebocoran kompresi, membersihkan bagian-bagian yang bekerja dalam ruang pembakaran, dan meredam suara akibat gesekan (Jones, 1963). Sistem pelumasan yang digunakan pada motor bakar Diesel antara lain sistem tekanan penuh, sistem percik, dan gabungan antara sistem tekanan penuh dan sistem percik. Sistem percik umumnya digunakan pada motor bakar Diesel yang berukuran kecil, sedangkan untuk motor bakar Diesel berukuran besar digunakan sistem tekanan penuh ataupun gabungan antara sistem percik dan sistem tekanan penuh. (Arismunandar, 2005). e. Sistem Pendinginan Gas pembakaran pada motor bakar internal dapat mencapai suhu 2500 C. Karena proses pembakaran terjadi secara berulang-ulang maka dinding silinder, kepala silinder, piston, klep, dan bagian-bagian lain akan menjadi sangat panas. Selain itu minyak pelumas juga akan menguap sehingga dapat merusak bagian-bagian yang dilumasi. Oleh sebab itu perlu dilakukan pendinginan yang cukup agar suhu mesin tetap berada pada ambang batas yang diizinkan. Batas suhu yang diperbolehkan untuk menjamin operasi motor bakar yang baik adalah C (Arismunandar, 2005; Jones, 1963). Berdasarkan jenis pendinginnya, motor bakar digolongkan menjadi dua jenis yaitu motor bakar pendingin udara dan motor bakar pendingin air. Pada motor bakar pendingin air, air pendingin dialirkan melalui rongga di sekeliling silinder, kepala silinder, dan bagian-bagian lain yang perlu mendapatkan pendinginan. Air pendingin akan menyerap panas dari bagian-bagian tersebut dan kemudian dilepaskan ke udara. Pada motor bakar pendingin udara, panas langsung dilepaskan ke udara sekitar dengan bantuan sirip-sirip pada silinder blok. Hal ini biasa 8

6 digunakan pada motor bakar berukuran kecil (Arismunandar dan Tsuda, 2008; Maleev, 1945). 4. Prinsip Kerja Motor Bakar Diesel Pembakaran pada motor bakar Diesel terjadi karena bahan bakar yang diinjeksikan ke dalam silinder terbakar dengan sendirinya akibat suhu udara kompresi dalam ruang bakar. Berdasarkan jumlah langkah kerjanya, motor bakar Diesel dapat digolongkan menjadi dua, yaitu motor bakar 4 langkah dan motor bakar 2 langkah. a. Motor Bakar Diesel 4 Langkah Motor bakar Diesel 4 langkah adalah motor bakar yang melengkapi satu siklusnya dalam 4 langkah atau dua kali putaran poros engkol. Langkah pertama, piston bergerak dari titk mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) yang disebut dengan langkah pemasukan (intake stroke). Pada langkah ini katup pemasukan terbuka dan udara masuk ke dalam silinder, sedangkan katup pembuangan dalam keadaan tertutup. Langkah kedua piston bergerak dari TMB ke TMA yang disebut dengan langkah kompresi (compression stroke). Pada langkah ini posisi katup pemasukan dan pembuangan dalam keadaan tertutup. Pada akhir langkah kompresi, tekanan dan suhu di dalam silinder menjadi sangat tinggi yaitu sekitar 30 kg/cm 2 dan 550 C. Sesaat sebelum piston mencapai TMA, bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder dan penyalaan bahan bakar terjadi secara spontan karena suhu hasil kompresi udara melebihi suhu yang dibutuhkan untuk penyalaan. Langkah ketiga adalah langkah tenaga (power stroke). Langkah ini terjadi saat piston bergerak dari TMA ke TMB karena tenaga panas yang dihasilkan dari pembakaran. Pada langkah ini katup pemasukan dan pembuangan dalam posisi tertutup. Langkah yang keempat adalah langkah pembuangan (exhaust stroke). Pada langkah ini piston bergerak dari TMB ke TMA dan katup pengeluaran dalam keadaan terbuka sementara katup pemasukan tertutup. Piston bergerak dari TMB mendorong gas hasil pembakaran 9

7 keluar melalui katup dan saluran pembuangan. Suhu gas buang hasil pembakaran ini dapat mencapai F yang diukur pada pangkal saluran pengeluaran (Arismunandar dan Tsuda, 2008; Purday, 1948). b. Motor Bakar Diesel 2 Langkah Motor bakar Diesel 2 langkah melakukan siklusnya dalam satu kali putaran poros engkol. Siklus dimulai dengan gerakan piston dari TMB ke TMA. Akibat gerakan piston menuju TMA maka lubang pemasukan dan pengeluaran akan tertutup oleh piston, dan udara yang ada di dalam silinder akan dikompresi. Pada saat yang sama volume crankcase akan naik dan udara akan masuk ke dalam crankcase melalui katup pemasukan otomatis. Pada saat piston akan mencapai TMA, bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar dan terjadilah pembakaran. Gas hasil pembakaran menekan piston menuju TMB, yang disebut dengan langkah tenaga. Ketika piston mencapai TMB, saluran pengeluaran terbuka dan gas hasil pembakaran dibuang keluar. Seiring dengan terbukanya lubang pengeluaran, lubang pemasukan akan terbuka dan udara yang ada pada crankcase akan masuk ke silinder. Langkah ini disebut langkah pembilasan (Jones, 1963). 5. Energi Panas Gas Buang Motor Bakar Diesel Panas yang dihasilkan pada pembakaran bahan bakar tidak seluruhnya dapat digunakan untuk kerja efektif. Hanya sekitar sepertiga dari hasil pembakaran yang dimanfaatkan untuk melakukan kerja, sedangkan sisanya terbuang dalam sistem pendinginan dan terbawa oleh gas buang. Keseimbangan ini disebut juga neraca panas seperti yang ditunjukan pada tabel berikut ini. Tabel 1. Neraca panas motor bakar Diesel Neraca Panas Uraian (%) a b Kerja poros (BHP) Pendinginan Gas buang dan radiasi Sumber: a Arismunandar dan Tsuda (2008) b Maleev (1945) 10

8 6. Bahan Bakar Diesel Bahan bakar Diesel (minyak solar) yang umum digunakan pada saat ini diperoleh dari hasil penyulingan minyak bumi (petroleum) atau minyak mentah (crude oil). Minyak mentah yang berwarna sawo matang dan gelap (dark brown liquid) merupakan campuran dari sejumlah senyawa. Unsur kimia utama yang membentuk senyawa ini adalah karbon (C) dan hidrogen (H), sehingga senyawa ini disebut dengan istilah hidrokarbon. Pada umumnya minyak bumi terdiri dari 84-85% karbon, 12-14% hydrogen, dan sisanya adalah unsur-unsur seperti nitrogen, oksigen, dan sulphur. Menurut Khovhakh (1976), komposisi bahan bakar Diesel menurut massanya terdiri dari 87% karbon, 12.6% hidrogen, dan 0.4% oksigen. Tabel 2. Karakteristik bahan bakar Diesel Fuel Diesel Oil Coconut Oil Palm Oil Spesific energy (MJ/kg) C (cst) Cetane number Solidification point ( C) Iodine value Saponification value Sumber: Bradley, 2008 Bahan bakar Diesel yang sering disebut solar (light oil) merupakan suatu campuran hidrokarbon yang didapat dari penyulingan minyak mentah pada temperatur C. Minyak solar yang sering digunakan adalah hidrokarbon rantai lurus (hetadecene (C16H34)) dan alphamethilnapthalene. Bahan bakar yang sebaiknya digunakan dalam motor Diesel adalah jenis bahan bakar yang dapat segera terbakar (sendiri) yaitu yang dapat memberikan periode persyaratan pembakaran rendah (Saipul, 1994). Bahan bakar motor Diesel juga mempunyai sifat-sifat yang mempengaruhi prestasi. Sifat-sifat bahan bakar Diesel yang mempengaruhi prestasi dari motor Diesel antara lain: penguapan (volatility), residu karbon, viskositas, kandungan belerang, abu dan 11

9 endapan, titik nyala, titik tuang, sifat korosi, mutu penyalaan, dan cetane number (Saipul, 1994). a. Penguapan (Volatility) Penguapan dari bahan bakar Diesel diukur pada 90% suhu penyulingan. Penguapan bahan bakar ini menandakan pada suhu berapa bahan bakar berubah fase dari cair menjadi uap. b. Residu Karbon Residu karbon adalah karbon yang tertinggal setelah penguapan dan pembakaran habis. Bahan yang diuapkan dari minyak, diperbolehkan residu karbon maksimum 0.10%. c. Viskositas Viskositas minyak dinyatakan oleh jumlah detik yang digunakan oleh volume tertentu dari minyak untuk mengalir melalui lubang dengan diameter tertentu, semakin rendah jumlah detiknya berarti semakin rendah viskositasnya. d. Belerang Belerang dalam bahan bakar terbakar bersama minyak dan menghasilkan gas yang sangat korosif yang diembunkan oleh dindingdinding silinder, terutama ketika mesin beroperasi dengan beban ringan dan suhu silinder menurun. Kandungan belerang dalam bahan bakar tidak boleh melebihi 0.5%-1.5%. e. Abu dan Endapan Abu dan endapan dalam bahan bakar adalah sumber dari bahan mengeras yang dapat mengakibatkan keausan mesin. Kandungan abu maksimal yang diijinkan adalah 0.01% dan endapan 0.05%. f. Titik Nyala Titik nyala merupakan suhu yang paling rendah yang harus dicapai dalam pemanasan minyak untuk menimbulkan uap terbakar sesaat ketika disinggungkan dengan suatu nyala api. Titik nyala minimum untuk bahan bakar Diesel adalah 150 F. g. Titik Tuang 12

10 Titik tuang adalah suhu minyak mulai membeku/berhenti mengalir. Titik tuang maksimum untuk bahan bakar Diesel adalah 0 F. h. Sifat Korosif Bahan bakar minyak tidak boleh mengandung bahan yang bersifat korosif dan tidak boleh mengandung asam-basa. i. Mutu Penyalaan Istilah ini menyatakan kemampuan bahan bakar untuk menyala ketika diinjeksikan ke dalam pengisian udara tekan dalam silinder mesin Diesel. Suatu bahan bakar dengan mutu penyalaan yang baik akan siap menyala, dengan sedikit keterlambatan penyalaan. Bahan bakar dengan mutu penyalaan yang buruk akan menyala dengan sangat terlambat. Mutu penyalaan adalah salah satu sifat yang paling penting dari bahan bakar Diesel untuk dipergunakan dalam mesin kecepatan tinggi. Mutu penyalaan bahan bakar tidak hanya menentukan mudahnya penyalaan ketika mesin dalam keadaan dingin tetapi juga menentukan jenis pembakaran yang diperoleh dari bahan bakar. Bahan bakar dengan mutu penyalaan yang baik akan memberikan mutu operasi mesin yang lebih halus, tidak bising, terutama akan lebih terlihat pada tingkat beban kerja yang ringan. j. Bilangan Cetana (Cetane Number) Mutu penyalaan diukur dengan indeks yang disebut Cetana. Mesin Diesel memerlukan bilangan cetana sekitar 50. Bilangan cetana bahan bakar adalah persentase volume dari cetana dalam campuran cetana dengan alpha-metyl naphthalene. Cetana mempunyai mutu penyalaan yang sangat baik dan alpha-metyl naphthalene mempunyai mutu penyalaan yang kurang baik. Bilangan cetana 48 berarti bahan bakar cetana dengan campuran yang terdiri atas 48% cetana dan 52% alphametyl naphthalene. 13

11 B. BAHAN BAKAR MINYAK KELAPA Tanaman kelapa hampir ditemukan di seluruh wilayah Indonesia yang berasal dari Madagaskar sampai Filipina. Kelapa mempunyai banyak varietas yaitu sekitar 100 macam dan merupakan tanaman penghasil minyak pertama selain Zaitun. Minyak sayuran (minyak kedelai, minyak biji bunga matahari, dan lainnya) dipertimbangkan sebagai bahan bakar untuk mesin diesel. Angka setana untuk kebanyakan minyak sayuran berada pada angka 40. Tetapi viskositas minyak sayuran lebih tinggi daripada bahan bakar solar, setidaknya 10 kali lipat lebih tinggi. Viskositas yang lebih tinggi ini membuat penyemprotan kurang baik, pembakaran yang tidak sempurna, dan penimbunan karbon pada mesin diesel (Goering dan Hansen, 2004). Secara umum, deskripsi minyak kelapa dapat dijelaskan sebagai lemak yang berwarna putih sampai putih kekuningan, tergantung pada kualitas bahan baku dan metoda ekstraksi minyak. Pada saat meleleh, minyak kelapa berubah wujud menjadi minyak berwarna bening sampai coklat kekuningan. Bau minyak ini menyerupai bau kelapa segar sebelum disuling, sedangkan minyak kelapa yang disuling dengan baik tidak memiliki bau dan rasa (Williams dan Churchill,1966). Bahan bakar dari minyak kelapa dapat langsung digunakan untuk menjalankan mesin diesel dengan sedikit perubahan dan pemanas minyak. Minyak kelapa bisa digunakan untuk semua mesin diesel, termasuk mobil, truk, traktor, penggilingan padi, generator kecil, pompa dan lainnya. Salah satu jenis tanaman yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber biofuel adalah kelapa. Biofuel dari tanaman kelapa dimanfaatkan dalam bentuk minyak kelapa. Indonesia dengan luas lahan kelapa sebesar 3.9 juta hektar memiliki potensi akan pengembangan biofuel dari kelapa. Dari satu pohon dapat dihasilkan 23 kg kelapa per tahunnya. Identifikasi varietas kelapa sulit dilakukan karena tanaman ini berumur panajng sehingga uji kemurnian dan kompatibilitasnya memerlukan waktu lama. Beberapa pendekatan dilakuakn untuk identifikasi seperti warna, 14

12 sistem pembungaan/penyerbukan, karakter buah, penampilan batang dan daun menurut Samosir dalam Sutriadi (2004). Kelapa (Cocos nucifera) familia Palmae ini dibagi tiga: (1) Kelapa dalam varietasnya: Viridis (kelapa hijau), Rubescens (kelapa merah), Macrocorpu (kelapa kelabu), Sakarina (kelapa manis). (2) Kelapa genjah varietasnya: Eburnea (kelapa gading), Regia (kelapa raja), Pumila (kelapa puyuh), Pretiosa (kelapa raja malabar). (3) Kelapa hibrida (hasil perkawinan kelapa genjah dan kelapa dalam) Tabel 3. Karakteristik kelapa dalam, genyah dan hibrida. Sumber: Kantor deputi menegristek BPP Teknologi Masa panen kelapa dapat dilakukan sepanjang tahun, setiap pohon dapat dipanen satu kali sebulan, dua atau tiga bulan sekali. Secara umum daging buah kelapa mulai terbentuk sejak buah kelapa berumur 160 hari dan mencapai maksimum dengan ketebalan daging kelapa 1 cm atau lebih setelah buah kelapa berumur 300 hari. Pada kelapa tua persentase buah kelapa adalah 35% serabut, 12% tampurung, 28 % daging buah kelapa, dan air kelapa 25%, persentase tesebut berbeda untuk setiap varietas kelapa (Grimwood, 1975). C. TENAGA TARIK (DRAWBAR POWER) Traktor pertanian dapat menyalurkan tenaganya melalui as (PTO) Power Take-Off, hidrolik dan tenaga tarik (drawbar pull) (Hunt, 1995). Drawbar pull (Dbpull) merupakan gaya tarik yang dihasilka oleh traktor. Gaya tarik ini dapat terjadi jika ada sentuhan antara roda dengan permukaan landasan (Wanders, 1978). Tenaga tarik merupakan tenaga yang paling 15

13 banyak digunakan tetapi mempunyai efisiensi yang paling kecil (Liljedahl et al, 1989). Tenaga atau daya yang ada pada traktor dapat dibagi menjadi Indicated Horse Power (IHP), Brake Horse Power (BHP), dan Drawbar Power (DbP). Indicated horse power merupakan daya yang timbul pada ruang pembakaran dan diterima oleh piston. Brake horse power merupakan daya yang diberikan oleh poros engkol. Drawbar power merupakan daya pada gandengan yang tersedia untuk menarik beban (Daywin, 1990). Kemampuan atau kapasitas drawbar traktor terutama tergantung pada tenaga traktor, distribusi berat pada roda penggerak, tipe gandengan, dan permukaan jalan (Hunt, 1995). Besarnya tenaga tarik traktor dan kemampuan mobilitasnya dibatasi oleh kapasitas traksi dan alat traksi pada pemukaan landasan. Traksi yang dihasilkan oleh roda penggerak akibat putaran roda, mampu mengubah torsi menjadi gaya tarik maksimum. Drawbar pull merupakan gaya tarik bersih yang diperlukan agar traktor atau alat dapat bergerak diatas permukaan. Gaya tarik ini dapat mengatasi gaya-gaya tahanan tanah yang meliputi gaya gesekan tanah dan tahanan gelinding (Rolling Resistance). Besarnya gaya tarik berdasarkan persamaan berikut (Wanders, 1978). Dbpull=F max - F RR...(1) Persamaan diatas menunjukkan bahwa gaya tarik (drawbar pull) berhubungan langsung dengan gaya tarik maksimum (F max ) dan gaya tahanan gelinding (F RR ). Drawbar pull traktor sangat tergantung pada daya traktor, distribusi gerak pada roda penggerak, tipe gandengan, dan permukaan bidang gerak. Penggunaan tenaga pada peralatan traksi baik untuk roda ban atau roda rantai mengkomsumsi sebagian besar tenaga dalam empat cara, yaitu tahanan gelinding (Rolling Resistance), slip roda (wheel slippage), pengaruh alat pada tanah, dan tahanan drawbar traktor (tractor-drawbar resistance) (Jones dan Aldred, 1980). 16

14 D. SLIP (SLIPPAGE) Slip merupakan pengurangan kecepatan maju traktor karena beban operasi pada kondisi lapang. Slip roda yang terjadi pada roda traksi traktor dapat diketahui dari pengurangan kecepatan traktor pada saat opersi dengan beban dibandingkan dengan kecepatan traktor teoritis (Liljedahl et al, 1989). Slip roda traktor merupakan salah satu faktor pembatas bagi pengoperasisan traktor-traktor pertanian. Slip akan selalu terjadi pada traktor baik pada saat menarik beban maupun saat tidak menarik beban. Drawbar pull masih dapat terus meningkat sampai maksimum yaitu sampai slip roda mencapai 30%, slip optimum 16% terjadi pada saat efisiensi traksi maksimum (Wanders, 1978). Slip terjadi bila roda meneruskan gaya-gaya pada permukaan alas, pengukuran slip agak rumit akibat pengecilan jari-jari ban efektif statis maupun dinamis. Meningkatkan slip roda dapat menambah kemampuan traksi, gaya tarik traktor masih dapat ditambah dengan menaikkan slip hingga 30%, tetapi slip yang optimum pada operasi traktor adalah 10-17% (Wanders, 1978). Tenaga yang tesedia pada roda traksi tidak seluruhnya dapat digunakan sebagai tenaga tarik, sehingga dikenal dengan istilah efisisensi tenaga tarik (traktive power efficiency). Efisiensi tenaga tarik adalah perbandingan drawbar power dengan tenaga pada as roda. Kehilangan tenaga ini, yaitu untuk mengatasi tahanan gelinding dan slip roda. Makin besar slip yang terjadi akan makin kecil tenaga yang tersedia untuk menarik alat. Jadi untuk mengetahui berapa besar gaya tarik yang dapat dihasilkan oleh traktor, maka perlu diketahui koefisien traksi. Koefisien traksi (coefficien of traction) adalah perbandingan antara gaya tarik yang dihasilkan traktor dengan beban dinamis pada alat penarik. Koefisien traksi dipengaruhi oleh hubungan roda traktor dengan permukaan landasan. Sebagai contoh perkiraan koefisien traksi dapat digunakan faktor pada Tabel 4. 17

15 Tabel 4. Faktor koefisien traksi Landasan roda Roda karet Roda rantai Beton Lempung liat kering Lempung liat basah Pasir kering Pasir basah Jalan kerikil Sumber: Sembiring, E. Namaken. dkk Pada dasarnya faktor yang mempengaruhi efisiensi traksi adalah slip (slippage) atau pengurangan gerakan (travel reduce), yang digambarkan (Liljedahl, 1989) sebagai berikut : ( So Si) S x100%...(5) Si Dimana S = penggurangan gerakan (%) So = jarak antara putara roda tanpa beban (m) Si = jarak tiap putaran roda dengan beban (m) E. KAPASITAS KERJA DAN KAPASITAS LAPANG EFEKTIF Kapasitas kerja suatu alat didefenisikan sebagai suatu kemampuan kerja suatu alat atau mesin memberikan hasil (hektar, kilogram, liter) per satuan waktu (Suastawa dkk, 2000). Kapasitas kerja dapat dibedakan menjadi kapasitas teoritis dan kapasitas efektif. Kapasitas efektif merupakan waktu nyata yang diperlukan di lapangan dalam menyelesaikan suatu unit pekerjaan tertentu. Kapasitas teoritis adalah hasil kerja yang akan dicapai alsin bila seluruh waktu digunakan pada spesifikasi operasinya. Kapasitas lapang efektif suatu alat merupakan fungsi dari lebar kerja teoritis mesin, presentase lebar teoritis yang secara aktual terpakai, kecepatan jalan dan besarnya kehilangan waktu lapang selama pengerjaan. Dengan alatalat semacam garu, penyiang lapang, pemotong rumput dan pemanen padi, secara praktis tidak mungkin untuk memanfaatkan lebar teoritisnya tanpa 18

16 adanya tumpang tindih. Besarnya tumpang tindih yang diperlukan terutama merupakan fungsi dari kecepatan, kondisi tanah dan ketrampilan operator. Pada beberapa keadaan, hasil suatu tanaman bisa jadi terlalu banyak sehingga pemanen tidak dapat digunakan memanen selebar lebar kerjanya, bahkan pada kecepatan maju minimum yang masih mungkin. Untuk alat yang terdiri dari satuan-satuan mata terpisah, semisal alat penanam atau penyiang tanaman larik, pengicir bijian, lebar teoritisnya adalah hasil kali banyaknya satuan (misalnya banyaknya larik, pembuka alur) dengan jarak antar satuan. Dengan kata lain, lebar teoritisnya dianggap mencakup setengah jarak satuan pada kedua sisi sebelah luar mata-mata paling ujung. Mesin-mesin tanaman larik memanfaatkan 100% lebar teoritisnya, sedangkan alat lapang terbuka yang memiliki mata terpisah akan terkena kehilangan karena tumpang tindih. 19