III. METODOLOGI 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian dilakukan pada bulan Maret hingga bulan September 2011 bertempat di Bengkel Teknik Mesin Budidaya Pertanian, Leuwikopo dan lahan percobaan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Kondisi lintasan pada penelitian yaitu beton dan tanah seperti terlihat pada Gambar 2 berikut. Gambar 2. Lintasan beton (kiri) dan tanah (kanan) 3.2. Bahan dan Alat 3.2.1. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan bakar solar dan bahan bakar minyak nyamplung yang diperoleh dari Cilacap dan Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian. Biji nyamplung dipress untuk diambil minyaknya, dilanjutkan dengan proses degumming. Degumming adalah proses mencampur nyamplung dengan larutan asam fosfat kemudian dimasak dengan suhu 75 0 C selama 10 menit. Setelah proses pemasakan selesai minyak nyamplung dibiarkan selama 1 hari penuh dengan pengadukan dan kontrol untuk memisahkan kandungan air, getah (gum) serta minyak nyamplung yang berkualitas. 3.2.2. Alat Alat yang akan dipergunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut: a) Traktor tangan Yanmar bromo DX (traktor uji) b) Traktor Yanmar YM 330 T (traktor beban) c) Drawbar dynamometer (load cell, Kyowa type LT-5TSA71C) d) Handystrain meter UCAM-1A dan kabel handystrain meter e) Tachometer dan Stopwatch f) Pita ukur dan patok g) Penetrometer(Kiya Seishakow SR-2) h) Peralatan bengkel (tang, obeng, kunci pas, kunci ring, palu, jangka sorong atau mikrometer sekrup dan sebagainya). 10
3.3. Metode Penelitian Berikut ini merupakan skema rancangan penelitian ditunjukkan pada Gambar 3. Mulai Rancang bangun instrumentasi pengukuran kecepatan dan slip Kalibrasi roda bantu (fifth wheel) Uji fungsional instrumentasi pengukuran kecepatan, slip roda dan kecepatan maju traktor Persiapan bahan dan alat untuk pengujian kinerja tarik traktor Pengukuran kondisi lahan Pengujian kinerja tarik traktor Pembacaan aktual roda bantu dan 2 roda traktor uji menggunakan sensor Pengujian kinerja pengolahan tanah Perhitungan dan analisis data: slip, drawbar power dan efisiensi lapang Selesai Gambar 3. Skema rancangan penelitian 11
3.3.1. Rancang bangun instrumentasi pengukuran kecepatan dan slip Power supply merupakan alat penstabil tegangan yang dirangkai atas beberapa komponen elektronik yang berfungsi menstabilkan tegangan yang masuk kedalam rangkaian pembaca (sensor magnet) dan micro controller. Power supply atau penstabil tegangan hanya merupakan rangkaian yang digunakan untuk meneruskan tegangan sebesar 5 volt dan 9 volt untuk mikrokontroler. Selain power supply dan micro controller instrument yang digunakan adalah aki dan multitester. Rangkaian power supply dapat dilihat pada Gambar 4 berikut. Gambar 4. Instrumen pengukur slip dan kecepatan Dari rangkaian pada Gambar 4 diatas dapat diketahui jumlah putaran roda bantu dan roda traktor uji secara aktual dengan membaca putaran roda oleh sensor kemudian jumlah yang terbaca dikirimkan hasilnya ke komputer, sehingga akan terekam data yang akurat. 3.3.2. Uji fungsional instrumentasi pengukuran kecepatan maju traktor dan slip roda Traktor uji Yanmar dioperasikan pada transmisi Low 2 dengan kecepatan putaran motor 2000 rpm. Sedangkan traktor beban dioperasikan pada transmisi Low1 pada kecepatan putaran motor 900 rpm, 1000 rpm, 1500 rpm, 1700 rpm dan 1900 rpm. Pengecekan sensor dan instrumen akuisisi data hasil pengukuran drawbar dilakukan dengan mengalibrasi load cell dengan cara memberikan beberapa tingkatan beban pada load cell. Beban akan diteruskan ke alat pembaca (handy strain meter) melalui kabel sensor sebagai masukan. Langkah awal pada kalibrasi ini adalah memasang drawbar dynamometer pada sebuah katrol. Dalam hal ini katrol adalah sebagai alat bantu menggantungkan drawbar dynamometer dan beban. Lalu dilanjutkan dengan menghubungkan kabel sensor pada dynamometer dan handystrain meter. Kalibrasi dilakukan dengan cara menggantungkan load cell kemudian diberikan handy strain akan tercatat langsung (real time) menggunakan laptop. Selanjutnya dilakukan analisis Pengecekan instrumen ukur harus selalu dilakukan sebelum pengujian di lintasan uji. Apabila instrumen ukur sudah dipasang, kemudian load cell diberi beban tarikan. Angka keluaran pada handy strain meter berubah berarti setelan alat sudah benar dan siap untuk digunakan. Sesaat pengukuran akan dimulai, handy strain meter harus selalu di setting ulang (display handy strain meter 12
Model Engine Dimensi Roda Karet (Roda Besi) Motor Penggerak Transmisi Gambar 5. Traktor Yanmar Bromo DX Spesifikasi Tabel 5. Spesifikasi traktor uji Panjang Lebar Tinggi Berat Bersih Model Jenis Daya Maksimum Volume Silinder Sistem Pendingin Bahan Bakar Kapasitas Tangki BB Kapasitas Tangki Oli Berat Kosong Yanmar (Traktor Uji) Bromo DX 2716 mm 840 (1072) mm 1065 (1195) mm 251 (274) kg TF 85 MLY di Motor Diesel Horisontal 4 Langkah 8.5/2200 hp/rpm 493 cc Air dengan radiator Solar 10.5 liter 2.2 liter 89 kg Roda Gigi Penuh "Full Gear" Maju 4: Mundur 2 Kopling Kopling Utama Cakram Majemuk Kering Kopling Samping Gigi Cakar "Dog Clutch" Roda Karet Diameter 58 cm Perlengkapan Standar Roda Besi ø 900 (Sumber: Yanmar Indonesia, 2011) 13
Gambar 6. Traktor Yanmar YM330T Tabel 6. Spesifikasi traktor beban Spesifikasi Yanmar (Traktor Beban) Model Engine YM 330T Tahun Pembuatan 1978-1991 Jenis Mesin Diesel Sistem Kerja 4 langkah Jumlah Silinder 3 Silinder Mesin 91.3 mm Kecepatan motor max 3200 rpm Gigi Transmisi 8 gigi maju & 2 gigi mundur Ukuran Ban Karet Bahan Bakar Power Berat Kendaraan Depan : 5.5-6 Belakang : 12.4/11-28 Solar 33 hp 2557 kg (Sumber: Yanmar Indonesia, 2011) 3.3.3. Persiapan Bahan dan Alat untuk Pengujian Kinerja Tarik Traktor Sebelum dilakukan pengujian kinerja traktor tangan Yanmar, terlebih dahulu dipersiapkan bahan dan alat untuk melakukan pengujian. Lakukan pengecekan kondisi traktor baik traktor uji maupun traktor beban. Hal ini bertujuan agar saat pengujian tidak timbul kesalahan baik teknis maupun non teknis. Kondisi traktor tangan yang diperiksa yaitu: ketersediaan bahan bakar, oli, air radiator serta pengecekan sistem transmisi. Untuk traktor beban diperiksa ketersediaan bahan bakar, oli, air radiator, indikator rpm engine, dll. Sebelum pengujian kinerja traktor dalam mengolah tanah dilaksanakan, dilakukan pengukuran kondisi lahan pada tempat pengujian, yaitu: tahanan penetrasi tanah agar kekerasan tanah dapat diketahui dengan baik. Pada tahap ini dilakukan pengukuran kinerja traktor tangan yang meliputi tenaga tarik (drawbar power), efisiensi lapang dan konsumsi bahan bakar. Pengukuran kinerja ini dilakukan pada traktor tangan uji dengan bahan bakar solar dan juga minyak nyamplung 14
murni. Dalam hal ini, pengujian kinerja traktor dengan bahan bakar solar adalah sebagai pembanding utama (kontrol). Untuk masing-masing pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan. 3.3.4. Pengukuran Kondisi Lahan Prosedur uji kondisi lahan yang baik menjadi syarat mutlak. Terdapat dua kondisi landasan dalam pengujian kinerja tarik traktor, yaitu beton dan tanah. Hal ini berguna agar hasil yang didapatkan akurat. Lintasan uji baik beton maupun tanah sebelum pengujian terlebih dahulu dibersihkan dari ranting, dedaunan maupun sampah yang dapat menghambat laju traktor uji dan traktor beban. Pada lintasan tanah dirapikan dengan mengkondisikan agar kekerasan tanah optimum. 3.3.5. Pengujian Kinerja Tarik Traktor Pengujian kinerja tarik traktor dilakukan dalam dua tahap. Pertama, pengujian dilakukan pada saat traktor uji menggunakan bahan bakar solar. Kedua, pengujian dilakukan pada saat traktor uji menggunakan bahan bakar minyak nyamplung yang telah dipanaskan. Dari kedua hasil pengujian tersebut akan didapatkan perbandingan kinerja tarik traktor antara penggunaan bahan bakar solar dengan penggunaan bahan bakar minyak nyamplung. Parameter keluaran hasil adalah tenaga tarik (drawbar power) dan slip (slippage). a. Mengukur jarak tempuh 5 kali putaran roda tanpa beban sebanyak 3 kali ulangan. Roda diberi tanda, kemudian dihitung setiap kali tanda pada roda menyentuh permukaan landasan sebagai satu putaran. Setelah 5 kali putaran ukur dengan pita ukur (S o ), berdasarkan Gambar 7 dibawah ini. Gambar 7. Pengukuran jarak tempuh 5 putaran roda b. Menggandengkan traktor roda empat Yanmar YM 330T untuk mengukur jarak tempuh 5 kali putaran roda. Slip traktor yang diuji dapat dihitung dengan persamaan (4). Berikut ini Gambar 8 traktor uji menarik traktor beban. Gambar 8. Traktor uji menarik traktor beban 15
Metode pengukuran kekuatan tarik (drawbar pull) diawali dengan menggandengkan traktor uji dengan traktor roda empat (traktor beban). Drawbar pull yang terjadi pada traktor diukur dengan menggunakan load cell yang dipasangkan pada kawat penarik yang menghubungkan antara traktor uji dengan traktor beban. Titik tarik bagian depan traktor beban dibuat sama tinggi dengan titik gandeng (drawbar) traktor uji sehingga arah tarikan menjadi horizontal. Setelah kawat terhubung, kemudian traktor uji dioperasikan untuk menarik traktor beban. Dari hasil pengukuran beban tarik pada landasan beton dengan transmisi traktor uji Low 2, putaran mesin 2000 rpm diperoleh hubungan drawbar pull dengan slip roda, drawbar power dengan slip roda dan kecepatan dengan slip roda baik menggunakan bahan bakar solar maupun dengan menggunakan bahan bakar minyak nyamplung. Pengukuran drawbar pull untuk mengetahui besarnya gaya tarik horizontal yang dihasilkan roda traksi dengan gandengan traktor Yanmar YM 330T. Dilakukan untuk beberapa kecepatan dengan menggunakan load cell yang dilengkapi handystrain meter. Traktor dengan tenaga yang sama belum tentu memiliki gaya tarik maupun kecepatan maju yang sama. Pada waktu berjalan, kecepatan maju traktor diukur dengan cara mengukur waktu dan jarak yang ditempuh oleh traktor pada 5 putaran roda. Drawbar power kemudian diukur dengan menggunakan persamaan (2). Berikut merupakan skema pengukuran: Traktor Beban Load Cell Traktor Uji Gambar 9. Skema pengukuran drawbar power 3.3.6. Pengujian kinerja pengolahan tanah Metode yang digunakan untuk menghasilkan efisiensi lapang adalah sebagai berikut: a. Mengukur kapasitas lapang teoritis (K LT ) menggunakan bajak singkal tunggal, dihitung dengan persamaan (5) dan ditunjukkan oleh Gambar 10 berikut: Gambar 10. Pengukuran efisiensi lapang pembajakan tanah 16
b. Untuk menghitung kapasitas lapang pengolahan efektif (K LE ) diperlukan data waktu kerja keseluruhan dari mulai bekerja hingga selesai (W K ) dan luas tanah hasil pengolahan keseluruhan (L). Persamaan yang digunakan adalah persamaan (6). c. Persamaan yang dipakai untuk menghitung efisiensi lapang (Eff) adalah persamaan (7). 3.3.7. Perhitungan dan Analisis Data Data yang diperoleh dari pengukuran-pengukuran yang telah dilakukan dianalisis dengan menggunakan persamaan-persamaan. Hasil yang didapatkan berupa data slip, drawbar power dan efisiensi lapang. 17