IV. ANALISIS PERANCANGAN

Transkripsi

1 IV. ANALISIS PERANCANGAN A. Rangka Analisis rangka dilakukan berdasarkan daya atau kekuatan tarik yang dimiliki ole traktor penarik (rotary and traktor Yanmar YZC). Besarnya daya tarik traktor diperole dari pengujian sebelumnya yang dilakukan ole Edy Syafri Menurut Syafri (2009), daya tarik rotary and traktor Yanmar YZC pada transmisi 1 dan putaran engine 2000 rpm sebesar kgf ( N). Beban tarikan maksimum yang digunakan diambil dari kemampuan tarik traktor penarik. Penggunaan nilai kemampuan tarik traktor dalam peranangan berfungsi agar jika pada saat transportasi ke lapangan atau pengoperasian di lapangan rangka terkena beban atau benda yang sangat keras, kekuatan rangka tidak pata tapi yang terjadi adala motor penggerak traktor berenti bekerja. Penampang yang dianggap kritis Penguni rangka Dek rotary L = 450 mm Permukaan tana F = N (a) Tampak samping Permukaan guludan Permukaan tana F= N (b) Tampak belakang Gambar 16. Skema rangka dan penggulud 19

2 Analisis dilakukan pada bagian yang kritis di mana pada rangka ini bagian paling kritis adala pada bagian bengkokan. Penggulud dipasang pada dua bua rangka tarik seingga gaya yang diterima ole penggulud ditaan ole rangka tarik yang mana gaya tersebut menimbulkan momen lentur pada rangka tarik. Seara umun gaya yang diterima penggulud datang dari dua ara yaitu dari ara depan (berlawanan dengan ara maju traktor) dan dari ara samping (bagian dalam penggulud). Beban dari ara samping ini diasumsikan besarnya adala 1/3 beban dari ara depan. Jika beban dari ara depan sebesar kgf maka beban dari ara samping sebesar 47.0 kgf (460.9 N). Skema rangka dan singkal penggulud dapat diliat pada Gambar 16 dan bentuk penampang yang dianggap kritis dapat diliat pada Gambar 17. Untuk menentukan dimensi rangka tarik digunakan persamaan (Singer 1995): σ a =..(7) di mana: σ a : nilai kekuatan tarik baan yang diperbolekan (kgf/mm 2 ) M : momen yang terjadi pada rangka (kgf.mm) : titik tenga beban (mm) I : momen inersia baan (mm 4 ) b b mm b (a) (b) d i d o d () (d) Gambar 17. Bentuk penampang rangka pada titik kritis Persamaan yang digunakan untuk menentukan dimensi rangka tarik untuk masing-masing penampang berbeda. Hal ini disebabkan adanya perbedaan inersia penampang. Berdasarkan bentuk penampang rangka diatas, dimensi rangka dapat ditentukan dengan menggunakan persamaanpersamaan pada Tabel 4. 20

3 Tabel 4. Persamaan inersia dan tegangan izin untuk penampang yang dipili Nama Penampang Deskripsi Inersia Rumus tegangan izin Kotak berlubang ³ ₁ ₁³ FL [ ₁ ] ³ ₁ ₁³ Kotak pejal ³ FL [ ³ ] Silinder berlubang π(d 1 4 d 2 4 )/64 FL π[(d 1 4 d 2 4 )/64] Silinder pejal πd 4 / 64 FL π(d 4 / 64) Baan yang digunakan untuk rangka ini adala baja karbon S30C di mana menurut Suga 2004 baan ini memiliki nilai kekuatan tarik (σ a ) sebesar 48 kg/ mm 2. Setela dilakukan analisis, diperole asil yang disajikan pada Tabel 5, sedangkan asil peritungan lengkapnya dapat diliat pada Lampiran 1. Merujuk pada Tabel 5, alternatif 4, 6 dan 7 tidak dipili karena bobotnya terlalu berat. Alternatif 1 dan 5 juga tidak dipili karena baan yang terlalu tipis yaitu 2 mm seingga dikawatirkan sulit dalam penyatuan dengan las. Alternatif 2 memang memiliki bobot lebi ringan, namun kemampuan menaan gaya samping lebi keil dibanding alternatif 3. Seingga dipilila alternatif 3 untuk dijadikan rangka tarik karena mampu menaan gaya samping jau lebi besar dibanding alternatif 2 dengan perbedaa bobot yang tidak terlalu signifikan di antara keduanya. Alternatif 3 yang terpili ini adala baan dengan penampang kotak berlubang dengan ukuran 40 mm x 30 mm dengan tebal 3 mm dan bobot 1.36 kg. Betuk dari penampang ini disajikan pada Gambar 18. Tabel 5. Hasil peritungan dimensi rangka tarik yang paling optimal No Penampang Ukuran (mm) Bobot (kg) Alternatif 1 b b= 26.5, = 52.5, t= 2.0 b= 23.5, = 44.5, t= 3.0 b= 30.0, = 40.0, t= b b= 14.0, = d Diameter = 55.0, tebal= 2.0 Diameter = 46.0, tebal= d 4 Diameter =

4 30 mm t=3mm 34 mm 40 mm Gambar 18. Penampang rangka yang optimum dari asil peranangan B. Selongsong Selongsong adala bagian yang berfungsi sebagai pengatur ketinggian penggulud seara teleskopis, agar guludan yang diasilkan pun bervariasi ketinggiannya seara teleskopis. Selongsong dipasang pada rangka tarik dan pada selongsong di tempelkan penggulud seingga penggulud dapat naik turun bersama selongsong. Untuk lebi jelasnya dapat diliat pada Gambar 19. Analisis yang digunakan untuk selongsong ampir sama dengan rangka tarik, di mana gaya yang digunakan untuk analisis ini adala gaya tarik traktor yang tersedia. Analisis yang digunakan adala analisis sear strengt. Penampang selongsong dapat diliat pada Gambar 20. Panjang selongsong yang digunakan disesuaikan dengan dimensi penggulud. Sedangkan dimensi dalam selogsong disesuaikan dengan deimensi rangka tarik yaitu 400 mm x 350 mm. Penguni rangka Selongsong Dek rotary Segitiga penaan Furrower Gambar 19. Sketsa selongsong, rangka dan penggulud 22

5 Rangka tarik Gaya taan rangka Gaya taan tana teradap singkal penggulud F= kgf ( N) Selongsong Bidang geser Gambar 20. Gaya yang bekerja pada selongsong jika diliat dari atas Untuk analisis sear strengt digunakan persamaan: τ a = F/A..(8) Nilai seare strengt untuk baan diitung berdasarkan Ultimate Tensile Strengt (UTS). Di mana, nilai sear strengt untuk besi setara dengan 0.75 UTS ( Seingga dengan tensile strengt 48 kg/mm² (Suga, 2004), maka: τ = kg/mm² = 36 kg/mm² Dengan menggunakan nilai sear strengt 36 kg/mm² dan faktor keselamatan (S f ) = 4, maka τ a = 36 kg/mm² / 4 = 9 kg/mm² A = kgf / 9 kg/mm 2 A = 15.6 mm 2 Panjang selongsong adala 23 m seingga tebal pelat (t) yang digunakan adala t = 15.6 m 2 / 23 m t = 0.68 mm Karena pelat tebal 0.68 mm terlalu tipis dan sulit untuk disambung dengan las, maka digunakan pelat dengan tebal 2 mm. C. Penggulud Penggulud adala komponen pembuat guludan pada mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi. Singkal penggulud ini dipasang menyatu dengan selongsong. Pada penelitian ini bagian penggulud tidak banyak mengalami modifikasi, anya sedikit penambaan pelat saja di bagian belakang sayap singkal. Penambaan pelat ini dilakukan agar guludan yang dibentuk bisa berbagai kemiringan. Sketsa singkal dan pelat tambaannya dapat diliat pada Gambar 21. Pelat tambaan Sayap singkal awal Gambar 21. Sketsa singkal beserta pelat tambaannya Pembentukan guludan ole penggulud adala berdasarkan volume tana yang terpotong ole pisau singkal dan yang dipindakan ole sayap singkal. Selain itu juga bisa diitung berdasarkan luas 23

6 penampang tana yang diola dan dipindakan. Sketsa proses pemindaan tana ole singkal dapat diliat pada Gambar 22, sedangkan persamaan untuk mengitung dimensi guludan disajikan pada Lampiran 2. Beberapa asil peritungan untuk pembentukan guludan disajikan pada Tabel 6, sedangkan asil seara keseluruan dapat diliat pada Lampiran 3.. l x A2 y α s A1 t 37.5 m 75 m 10 m Gambar 22. Sketsa pemindaan tana ole singkal Tabel 6. Hasil peritungan dimensi guludan berdasarkan kemiringan dan ketinggian singkal α t s y x l Tinggi guludan Lebar Punak m m m m m m m