V. HASIL DAN PEMBAHASAN

Transkripsi

1 V. HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil rancangan transporter tandan buah segar tipe trek kayu dapat dilihat pada Gambar 39. Transporter ini dioperasikan oleh satu orang operator dengan posisi duduk. Besar gaya tekan transporter terhadap tanah adalah kpa sehingga transporter dapat dioperasikan pada lahan yang memiliki daya dukung tanah lebih besar dari kpa. Lahan yang akan dioperasikan transporter memiliki daya dukung tanah sebesar kpa 800 kpa sehingga transporter dapat dioperasikan. Spesifikasi transporter memiliki panjang keseluruhan 2362 mm, lebar Crawler 925 mm dan tinggi 893 mm serta ground clearance 193 mm. Berdasarkan kriteria desain, lebar unit yang dirancang harus kurang dari 100 cm, sehingga untuk lebar transporter sudah memenuhi kriteria desain. Untuk kecepatan maju transporter pada gigi transmisi satu diaumsikan adalah 0.5 m/detik, sehingga dengan ratio putaran gearbox dapat diketahui kecepatan maju pada pada gigi transmisi dua yaitu sebesar 1.83 m/detik dan untuk kecepatan mundur transporter sebesar 0.29 m/det. Traksi yang dihasilkan oleh transporter pada gigi transmisi satu adalah 5988 N atau kg (g = 9.8 m/det 2 ), gigi transmisi dua sebesar N atau kg dan traksi pada gigi transmisi mundur adalah N atau kg. Traksi bersih yang dihasilkan oleh gigi transmisi satu adalah kg dan kemampuan transporter untuk melewati lintasan dengan sudut maksimal sebesar o. Gambar 39. Transporter TBS tipe trek kayu Berdasarkan perhitungan kesetimbangan pada saat bak kosong diketahui bahwa titik kesetimbangan berada mm dari rangka depan. Menurut analisis gaya tersebut transporter aman untuk digunakan saat bak kosong. Proses unloading dilakukan oleh operator transporter, dalam hal ini beban keseluruhan untuk analisis gaya akan berkurang karena beban manusia dianggap nol. Sehingga perlu adanya analisis gaya kesetimbangan pada transporter saat siap unloading. Berdasarkan perhitungan titik kesetimbangan berada mm dari rangka bagian depan. Hal ini menunjukan bahwa transporter aman/tidak terbalik pada saat bak digerakan ke depan dan dilakukan proses unloading. Hasil analisis jangkauan kerja pada tangan, diketahui bahwa alat kendali/kemudi untuk clutch handleberada pada daerah normal kerja, sedangkan untukspeed change rod dan disc clutch handle berada pada daerah maksimum kerja. 47

2 5.1 Struktur Bagian-Bagian Transporter Rangka Rangka berfungsi sebagai pemberi bentuk dari suatu alat atau mesin dan sebagai tempat terpasangnya komponen yang lainnya seperti gearbox, motor penggerak, sistem kendali. Rangka juga difungsikan sebagai penahan beban dari komponen yang berada diatasnya, sehingga pemilihan rangka harus diperhitungkan secara teliti.bentuk rangka disajikan dalam Gambar 40. Berdasarkan analisis rancangan, bahan yang dipilih untuk rangka adalah besi kanal U dengan kekuatan lentur bahan σ b = 58 kg/mm2 yaitu bahan S45C. Besi U yang digunakan adalah besi U dengan panjang 100 mm, lebar 50 mm dan tebal 5 mm. Tegangan geser maksimum yang terjadi adalah 5.02 N/mm 2 kurang dari tegangan geser ijin bahan (58 N/mm 2 ). Ditinjau dari tegangan bengkok yang terjadi pada rangka diketahui bahwa tegangan bengkok maksimum kurang dari σ b (58 kg/mm 2 ) yaitu sebesar 2.59 kg/mm 2. Defleksi yang terjadi pada rangka adalah 2.92 mm dengan asumsi awal y a sebesar 5 mm, sehingga defleksi yang terjadi masih dalam batas aman kurang dari y a. Sehingga besi U ukuran 100 x 50 x 5 aman digunakan untuk menopang beban kg dari berat transporter Bak TBS Gambar 40. Rangka Bak digunakan untuk menampung Tandan Buah Segar (TBS) yang akan diangkut / dipindahkan. Bentuk bak yang didesain dapat dilihat dalam Gambar 41. Proses unloading dilakukan secara manual dengan tenaga manusia.volume bak yang dirancang adalah m 2 dengan kapasitas angkut 500 kg. Dari hasil simulasi penyusunan TBS pada bak yang dirancang diketahui bahwa kapasitas maksimum yang dapat ditampung oleh bak adalah 570 kg. Karena proses unloading dilakukan oleh tenaga manusia maka titik jungkit pada bak harus diperhitungkan dengan teliti agar berat 630 kg (kapasitas TBS ditambah berat bak) dapat diangkut oleh tenaga manusia. Dari hasil analisis rancangan diketahui bahwa letak titik jungkit berada pada mm dari bagian belakang bak. Posisi titik jungkit ini akan dipasang poros dan hinge sehingga bak dapar bergerak rotasi. Poros hasil rancangan memiliki diameter sebesar 38 mm dengan bahan poros gandar kelas 4 (σ wb = 15 kg/mm 2 ). Besar perbandingan σ wb /σ b lebih besar dari 1 sehingga poros dengan ds sebesar 38 mm layak digunakan. 48

3 Gambar 41. Bak Rel Bak Rel bak digunakan sebagai lintasan luncur bak sehingga titik jungkit bak berada di posisi ujung ketika proses unloading. Ketika posisi titik jungkit berada di ujung maka sudut curah akan lebih besar dan TBS dapat terbongkar habis. Bahan yang digunakan untuk rel adalah besi kanal U dengan ukuran (100 x 50 x 5) mm. Gambar 42. Rel bak Gearbox Gearbox yang dipilih dalam perancangan Tranporter TBS tipe Trek Kayu ini adalah gearbox traktor tangan yang memiliki 2 kecepatan maju dan 1 kecepatan mundur.pertimbangan dipilihnya gearbox dengan 2 kecepatan maju adalah kebutuhan untuk pengangkutan memang tidak dibutuhkan kecepatan yang tinggi namun untuk waktu tertentu saat transporter kosong dibutuhkan waktu yang lebih cepat untuk pengangkutan berikutnya atau untuk kepentingan transportasi operator. Sedangkan pertimbangan dipilih gearbox yang memiliki gigi transmisi mundur adalah untuk kepentingan belok, karena 49

4 transporter menggunakan roda tipe trek maka radius putar roda nya semakin besar sehingga untuk melalui jalur belok dengan sudut kecil dibutuhkan mundur. Jenis kopling utama gearbox M100 Alfa ini adalah kopling gesek kering (Dry Multiple Disc Clutch).Sistem transmisi gearbox adalah sistem transmisi Gear dan Chain. Perbandingan putaran untuk gigi transmisi satu adalah 1:33, perbandingan putaran untuk gigi transmisi 2 adalah 1: 9 dan untuk mundur adalah 1: 56. Gambar 43.Gear box Motor Penggerak Motor penggerak yang dipilih adalah motor penggerak diesel dengan pendingin udara. Alasan pemilihan motor diesel adalah kebutuhan transporter dengan torsi besar namun tidak membutuhkan kecepatantinggi. Torsi yang besar digunakan untuk lahan yang tidak rata dan membawa beban yang berat. Motor diesel juga dapat dioperasikan lebih lama dibandingkan motor bensin. Sedangkan alasan pemilihan motor penggerak dengan pendingin udara adalah dimensikeseluruhan motor yang kecil karena tidak ada komponen tambahan seperti radiator atau hoper sehingga tidak memakan banyak tempat. Berdasarkan alasan tersebut maka motor penggerak yang dipilih adalah Yanmar tipe L70N dengan daya 6.7 Hp dan kecepatan putar maksimum 3600 rpm. Hasil perancangan mengharuskan adanya modifikasi komponen motor penggerak. Modifikasi dilakukan pada komponen muffler atau knalpot motor penggerak.modifikasi dilakukan dengan merubah bentuk leher muffler sehingga lebih panjang dan mengarah ke bawah. Ilustrasi motor penggerak disajikan dalam Gambar 45. Berdasarkan perhitungan didapatkan diameter pulimotor penggerak sebesar 5.25 cm, namum pemilihannya disesuaikan dengan persediaan pasaran sehingga pulimotor penggerak yang dipakai adalah 2.5 inchi. 50

5 Gambar 44. Motor penggerak Crawler Crawler ini terdiri dari sepatu kayu, dudukan sepatu kayu dan rantai serta bagian pendukung Crawler yaitu sprocket, idler dan rem. Bahan yang digunakan untuk sepatu kayu adalah kayu kompas (Haryanto 2005). Alasan pemilihan bahan kayu adalah karena kondisi lahan yang asam akan membuat bahan yang terbuat dari logam akan mudah korosi dan dengan menggunakan bahan kayu akan mengurangi beban transporter yang diaplikasikan pada lahan dengan daya dukung rendah. Dudukan sepatu trek kayu terbuat dari plat besi 6 mm. Dengan adanya dudukan ini sepatu trek kayu dapat melekat dengan kuat dan pada saat dijalankan sepatu trek kayu dapat bertumpu dengan baik dan stabil (Setyawan 2005). Rantai yang digunakan yaitu double pitch conveyor chain tipe OCMC2120H dengan dua plat pengikat di kedua sisi rantai. Gambar 45.Crawler Sprocket penggerak dan idler yang digunakan yaitu sprocket tipe 120B23 dengan Ø luar 300 mm dan jumlah gigi 23 buah. Rem yang digunakan adalah rem drum mobil Suzuki carry. Mekanisme yang dimanfaatkan dari remini untuk pengereman yaitu mekanisme rem tangan dengan menggunakan kawat penghubung (Setyawan 2005). 51

6 5.1.7 Roller Roller berfungsi sebagai penahan gaya dari bawah sehingga dapat mendukung dan memberikan te pada trek kayu. Dari hasil analisis rancangan dipilih besi kotakdengan ukuran 60 mm x 40 mm x 4 mm untuk rangka dan poros dengan ds sebesar 21 mm untuk poros Roller. Dengan ukuran rangka yang telah ditetapkan dan bahan yang digunakan adalah S45C dengan σ b sebesar 58 kg/mm 2 maka σ maksimal adalah 5.35 kg/mm 2 sehingga rangka dengan dimensi 60 x 40 x 4 masih aman dan memenuhi syarat untuk digunakan. Gambar 46. Roller Tempat duduk Tempat duduk transporter terdiri dari beberapa bagian yaitu kerangka, alas kaki dan tempat duduk. Rangka dirancang menggunakan besi pipa dengan diameter luar 50 mm, dari hasil perhitungan teknik dipilih tebal besi pipa yang digunakan untuk rangka adalah 4 mm dengan menggunakan bahan yang memiliki σa = 24 kg/mm 2 dan faktor keamanan statik 6, maka σa yang digunakan sebesar 24/6 = 4 kg/mm 2. Desain tempat duduk dapat disajikan dalam Gambar 47. Gambar 47. Tempat duduk 52

7 5.2 Simulasi Beban Menggunakan Perangkat Lunak CATIA Rangka Pendefinisian bahan/matrial pada proses simulasi beban rangka mengacu pada bahan S45C. Pendefinisian bahan/matrial meliputi sifat mekanik seperti young s modulus, possion rasio, density dan yield strength. Data sifat mekanik bahan disajikan dalam Tabel 18. Tabel 18. Sifat mekanis material rangka transporter ( S45C ) Elemen Nilai Satuan Young modulus 190 GPa Passion rasio 0.27 Density 7700 Kg/m 3 Yield strength 343 MPa Sumber: Pembebanan yang dilakukan adalah pembebanan statik dengan pembatas tiga dimensi. Hasil yang diperoleh dari analisis statik dengan beban tersebar yang diberikan beban kg atau N (9.8 m/s 2 ) adalah sebagai berikut : 1) Von mises stress Tegangan yang terjadi akibat pembebanan yang dilakukan pada rangka transporter ditunjukan oleh Gambar 48. Hasil dari simulasi menunjukan bahwa tegangan terjadi pada posisi bak yang memiliki beban paling besar. Tegangan maksimum terjadi pada bagian rangka yang ditunjukan oleh tanda panah. Nilai tegangan maksimum yang terjadi sebesar N/m 2. Skala 1:18 Gambar 48. Von mises stress rangka transporter 53

8 2) Deformasi Dari hasil simulasi tersebut rangka tidak mengalami deformasi karena tegangan yang terjadi masih dibawah kemampuan bahan untuk menerima tegangan. Skala 1: 15 Gambar 49. Deformasi rangka transporter Rangka Bak Pendefinisian bahan pada rangka bak meliputi young s modulus, possion rasio, density dan yield strength. Data sifat mekanik bahan disajikan dalam Tabel 19. Tabel 19. Sifat mekanis material rangka bak Elemen Nilai Satuan Young modulus 190 GPa Passion rasio 0.27 Density 7700 Kg/m 3 Yield strength 343 MPa Pembebanan yang dilakukan adalah pembebanan statik dengan pembatas tiga dimesnsi. Hasil yang diperoleh dari analisis statik dengan beban tersebar yang diberikan beban 630 kg atau 6174 N (g = 9.8 m/s 2 ) adalah sebagai berikut 1) Von misses stress Hasil simulasi menunjukan tegangan minimum yang terjadi pada rangka bak adalah 2.13 x 10 3 N/m 2 dan tegangan maksimum yang terjadi adalah 2.13 x 10 4 N/m 2. Tegangan yang paling besar terjadi pada bak bagian bawah yaitu pada bagian sisi (rangka) (Gambar 50). 54

9 Skala 1:20 Gambar 50. Von mises stress pada bak 2) Deformasi Dari hasil simulasi yang terlihat pada Gambar 51 strukur belum mengalami deformasi karena belum terjadi perubahan bentuk ataupun bergeser Skala 1:20 Gambar 51. Deformasi pada bak Roller Pendefinisian bahan pada rangka Roller meliputi young s modulus, possion rasio, density dan yield strength. Data sifat mekanik bahan disajikan dalam Tabel

10 Tabel 20. Sifat mekanis material rangka Roller Elemen Nilai Satuan Young modulus 190 GPa Passion rasio 0.27 Density 7700 Kg/m 3 Yield strength 343 MPa Pembebanan yang dilakukan merujuk pada analisis rancangan yaitu dilakukan pembebanan sebesar kg.mm atau N.m (g = 9.8 m/s 2 ) pada rangka Roller. Pembebanan diasumsikan terjadi pada porosroller dan beban diasumsikan tersebar merata. Hasil simulasi pembebanan pada Roller sebagai berikut: 1) Von misses stress Tegangan maksimum yang terjadi adalah sebesar 3.51 x 10 7 N/m 2 dan tegangan mimimum yang terjadi sebesar 8.5 x 10 6 N/m 2. Tegangan maksimum terjadi pada bagian poros (Gambar 52). Skala 1:7 Gambar 52. Von mises stress pada Roller 2) Deformasi Dari hasil simulasi deformasi pada Roller diketahui bahwa roller belum mengalami perubahan baik luluh atau rusak. Hasil simulasi dapat dilihat pada Gambar

11 Skala 1:6 Gambar 53. Deformasi pada Roller Tempat Duduk Pendefinisian bahan pada tempat duduk meliputi young s modulus, possion rasio, density dan yield strength. Data sifat mekanik bahan disajikan dalam Tabel 21. Tabel 21. Sifat mekanis material tempat duduk Elemen Nilai Satuan Young modulus 190 GPa Passion rasio 0.27 Density 7700 Kg/m 3 Yield strength 343 MPa Pembebanan yang dilakukan adalah pembebanan statis dengan mengasumsikan berat manusia (operator). Berat yang diasumsikan adalah sebesar 75 kg atau 735 N (g = 9.8 m/s 2 ). Asumsi yang dilakukan merujuk pada analisis rancangan. Hasil simulasi pembebanan pada Roller sebagai berikut: 1) Von misses stress Tegangan maksimum yang terjadi pada pembebanan tempat duduk adalah sebesar 1.12 x 10 4 Nm 2 dan tegangan minimum yang terjadi sebesar 1.12 x 10 3 N/m 2. Walaupun perubahan warna dominan namun luluhan yang terjadi pada alas kaki rangkaian tempat duduk tidak terlalu besar. Kisaran luluhan yang terjadi adalah antara 2.24 x 10 3 N/m 2 sampai 4.47 x 10 3 N/m 2. 57

12 Skala 1:14 Gambar 54. Von mises stress tempat duduk 2) Deformasi Deformasi yang terjadi terlihat dari pola garis yang ridak seragam. Deformasi terjadi pada bagian alas kaki dan sedikit pada rangka tempat duduk. Dalam Gambar 55 terlihat perubahan bentuk dari alas kaki, namun hal tersebut masih dalam batas aman dan tidak mengakibatkan kerusakan yang fatal. Skala 1:14 Gambar 55. Deformasi tempat duduk 58

13 5.3 Analisis Ergonomi (RULA Analisys) Posisi Mengemudi Posisi operator saat mengemudikan transporter dapat dilihat dalam Gambar 57.Posisi tersebut merupakan posisi saat operator memegang clutch rod. Hasil RULA analysis menggunakan CATIA dalam posisi mengemudikan transporter menunjukan final score 2 (dua) untuk sisi dan kiri (Gambar 58). Dari hasil analisis tersebut menunjukan bahwa posisi kerja operator pada aktifitas mengemudi dengan desain kemudirancangan dalam keadaan acceptable. Namun pada kedua sisi bagian forearm mendapatkan nilai 2 ditunjukan dengan warna kuning.perbandingan gerakan hasil simulasi terhadap selang gerak standar dapat dilihat dalam Gambar Posisi mengemudi 150 >90 > ,508 92, > ,581-19, ,568-4, Sisi kiri Sisi Standar Sisi kiri Sisi Standar -80 Sisi kiri Sisi Standar Lengan atas Lengan bawah Pergelangan tangan Gambar 57. Perbandingan gerakan pada posisi mengemudi Gambar 58. Posisi operator saat mengemudi 59

14 (a) Sisi Kanan (b) Sisi Kiri Gambar 59. Hasil RULA Analisis posisi mengemudi, sisi (a) dan sisi kiri (b) Posisi Unloading Proses unloading dilakukan dengan satu orang operator.simulasi pada proses unloading TBS didefinisikan menjadi beberapa tahapan yaitu posisi mendorong bak, posisi siap unloading dan posisi unloading penuh. Posisi mendorong bak dapat dilihat dalam Gambar 60. Hasil dari analisis RULA pada posisi mendorong bak menggunakan CATIA didapatkan score 2 untuk kedua sisi baik maupun kiri. Namun pada sisi sebelah kiri bagian forearm dan wrist mendapatkan nilai 3 dan ditunjukan dengan warna orange (Gambar 61). Perbandingan gerakan hasil simulasi terhadap selang gerak standar dapat dilihat dalam Gambar Posisi mendorong 150 >90 > ,498 72, > , ,81-15 Sisi kiri Sisi Standar Sisi kiri Sisi Standar Sisi -55 kiri Sisi Standar -80 Lengan atas Lengan bawah Pergelangan tangan Gambar 59. Perbandingan gerakan pada posisi mendorong bak 60

15 Gambar 60. Posisi mendorong bak (a) (b) Gambar 61. Hasil RULA Analisis posisi mendorong bak, sisi kiri (a) dan sisi (b) Setelah bak di-sliding sampai batas rel selanjutnya bak akan dijungkitkan. Posisi siap unloading dapat dilihat pada Gambar 63.Pada posisi ini final score yang didapat adalah 2 untuk sisi dan kiri.dari hasil analisis tersebut diketahui bahwa posisi kerja operator pada aktifitas mendorong bak dengan desain rancangan dalam keadaan acceptable (Gambar 64). Perbandingan gerakan hasil simulasi terhadap selang gerak standar dapat dilihat dalam Gambar

16 Posisi siap unloading > ,533-0, ,358 Sisi kiri Sisi Standar Sisi kiri > , >15 10,895 5, Sisi Standar -80 Sisi kiri Sisi Standar Gambar 62. Perbandingan gerakan pada posisi mendorong bak Gambar 63. Posisi operator saat siap unloading (a) (b) Gambar 64. Hasil RULA Analisisposisi siapunloading, sisi (a) dan sisi kiri (b) 62

17 Posisi unloading penuh dapat dilihat pada Gambar 66. Menurut analisis tersebut maka posisi operator saat dilakukan unloading penuh mendapatkan score 2 (acceptable) untuk sisi dan sisi kiri (Gambar 67) ,782 Sisi kiri Posisi unloading penuh Sisi >90 90 > , > Standar Sisi kiri Sisi Standar -80 Sisi kiri Sisi Standar Gambar 65. Perbandingan gerakan pada posisi mendorong bak Gambar 66. Posisi operator saat unloading penuh (a) (b) Gambar 67. Hasil RULA Analisisposisi unloading penuh, sisi (a) dan sisi kiri (b) 63