MODIFIKASI INSTRUMEN PENGUKUR GAYA TARIK (PULL) DAN KECEPATAN MAJU TRAKTOR RODA 2 Oleh : Galisto A. Widen F14101121 2006 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODIFIKASI INSTRUMEN PENGUKUR GAYA TARIK (PULL) DAN KECEPATAN MAJU TRAKTOR RODA 2 SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : Galisto A. Widen F14101121 2006 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR MODIFIKASI INSTRUMEN PENGUKUR GAYA TARIK (PULL) DAN KECEPATAN MAJU TRAKTOR RODA 2 SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : Galisto A. Widen F14101121 Dilahirkan pada tanggal 13 Febuari 1982 di desa Rodok, Kalimantan tengah Menyetujui, Bogor, Januari 2006 Dr. Ir. Tineke Mandang., MS Dosen pembimbing I Dr. Ir. I Dewa Made S., M.Agr Dosen pembimbing II Mengetahui, Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departemen Teknik Pertanian
Galisto A. Widen. F14101121. Modifikasi Instrumen Pengukur Gaya Tarik (Pull) dan Kecepatan Maju Traktor Roda 2. Di bawah Bimbingan : Dr. Ir. Tineke Mandang, MS dan Dr. Ir. I Dewa Made S., M.Agr. 2006. RINGKASAN Traktor roda 2 telah banyak digunakan di Indonesia terutama untuk pengolahan tanah pada lahan sawah. Dengan banyaknya produk traktor yang ada baik dari dalam maupun luar negeri, maka perlu dilakukan pengujian tenaga tarik dari traktor tersebut untuk kondisi lahan-lahan pertanian di Indonesia. Tentunya untuk mendapatkan tenaga tarik yang nyata (riil) perlu dilakukan pengujian dilapangan yaitu dengan mengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju dari traktor tersebut. Dimana, tenaga tarik berbanding lurus dengan perkalian antara gaya tarik (pull) dengan kecepatan maju traktor yang diuji. Banyak metode pengujian yang digunakan untuk menentukan gaya tarik dan kecepatan maju traktor roda 2. Tetapi, banyak dari metode-metode pengujian yang umum digunakan tidak effisien baik dari jumlah tenaga kerja maupun biaya untuk melakukan pengujian tersebut. Sedikitnya dibutuhkan 4 orang dalam mengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju traktor untuk menentukan tenaga tarik dan dibutuhkan biaya kurang lebih Rp 300 ribu untuk biaya tenaga kerja, konsumsi dan bahan bakar. Instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan kecepatan maju traktor roda 2 yang dirancang pada penelitian ini bertujuan untuk mengurangi biaya dan jumlah tenaga kerja pada pengujian traktor khususnya untuk menentukan tenaga tarik traktor roda 2. Instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2 terdiri dari a) rangka utama, b) sensor (loadcell), c) drum penggulung kawat sling, d). mekanisme batang hubung, dan e) sistem pembebanan (pengereman). Rangka utama dan batang hubung dibuat dengan menggunakan besi siku dan besi pejal dengan ukuran 4x4 cm. Silinder penggulung kawat berdiameter 32 cm dan lebar 18 cm terbuat dari pipa besi dan besi plat. Sistem pembebanan terdiri dari roda sepeda dan besi ulir untuk menekan roda sepeda sehingga memberikan efek pengereman. Pengukuran gaya tarik dilakukan dengan menempatkan drum penggulung tali sling pada titik gandeng (hitch point) traktor kemudian traktor dimajukan dalam jarak tertentu dengan berbagai tingkat pembebanan (pengereman). Keluaran dari sensor (loadcell) gaya tarik ditampilkan pada alat peraga (handy strain meter), keluaran dari handy strain dalam satuan (mε) perlu diubah menjadi satuan gaya tarik yaitu Newton dengan menggunakan persamaan yang didapat pada prose kalibrasi. Instrumen pengukur kecepatan maju terdiri dari sensor cahaya yaitu photo interuptor, piringan bercelah, rangkaian tambahan dan AVO meter. Sensor photo interuptor terdiri dari 2 bagian yaitu emitter dan photo dioda, sinar inframerah yang dihasilkan oleh emitter mempengaruhi besarnya tegangan bias masa pada photo dioda. Piringan bercelah yang berputar memungkinkan radiasi inframerah diterima oleh photo dioda dengan frekuensi sesuai dengan jumlah celah yang terdapat pada piringan tersebut. Rangkaian tambahan dibuat untuk menghitung jumlah pulsa dari sensor dan mengubah pulsa tersebut menjadi digital kemudian diubah kembali menjadi analog untuk ditampilkan oleh alat peraga (AVO meter). Piringan bercelah dan sensor ditempatkan pada poros drum penggulung kawat sling pada instrumen
pengukur gaya tarik, kecepatan maju didapat dengan mengubah keluaran (volt) dari instrumen pengukur kecepatan maju menjadi kecepatan putar (rpm) drum penggulung tali sling, kemudian kecepatan putaran drum penggulung tali sling diubah menjadi kecepatan maju traktor yang diuji (kecepatan linier). Uji fungsional dilakukan untuk mengevaluasi kedua instrumen hasil perancangan. Sebelum dilakukan uji lapang, kedua instrumen dikalibrasi terlebih dahulu untuk medapatkan karakteristik dari kedua instrumen. Berdasarkan hasil kalibrasi instrumen pengukur gaya tarik (pull) didapatkan persamaan Y=0.4589X+0.1544 dengan R 2 =0.9993 dimana Y adalah beban (kg) dan X adalah regangan loadcell (mε). Berdasarkan hasil kalibrasi sensor kecepatan maju traktor didapatkan persamaan Y= 40.141x-0.9608 dengan R 2 =0.9959 dimana Y merupakan kecepatan putar drum penggulung tali sling (rpm) dan X merupakan tegangan keluaran yang terbaca pada AVO meter (Volt). Berdasarkan hasil uji fungsional, instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2 menunjukkan bahwa instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2 dapat berfungsi seperti yang diharapkan yaitu mengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2. Semua bagian dari instrumen sudah dapat berfungsi dengan baik. Rangka utama dapat menopang drum penggulung kawat sling, batang hubung dan load cell. Batang hubung juga mampu menahan berat dari drum penggulung kawat sling dan tidak rusak akibat tarikan traktor. Sedangkan pada instrumen pengukur kecepatan maju menunjukkan sensor kecepatan maju dapat berfungsi dengan baik walaupun terdapat beberapa kekurangan. Baik pada saat kalibrasi maupun uji fungsional sensor photo interuptor mengalami gesekan dengan piringan bercelah, gesekan yang terjadi mengakibatkan tutup bercelah dari sensor yang terbuat dari plastik terkikis. Gesekan yang terjadi dapat mengakibatkan celah pada sensor tertutup sehingga mengurangi intensitas cahaya inframerah dari transmitter menuju ke photo dioda yang mengakibatkan hasil pengukuran tidak tepat. Berdasarkan hasil uji fungsional instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2 dan instrumen pengukur kecepatan maju perlu dapat disimpulkan sebaiknya instrumen pengukur gaya tarik (pull) digunakan pada lahan pengujian yang permanen. Dimana, instrumen ini dipasangkan dengan menggunakan baut dan mur pada permukaan lahan yang disemen atau dibeton karena selama ini instrumen tersebut diikatkan pada ban trailer maupun pada lower link traktor roda 4. Perlunya modifikasi sistem pemberi beban (pengereman) sehingga dapat menghasilkan tanaga tarik yang besar (optimal). Hal ini bisa dilakukan dengan mengganti semua sistem pemberi beban atau mengganti roda yang lama dengan roda yang baru yang memiliki tapak yang besar. Instrumen pengukur kecepatan maju perlu dimodifikasi sedemikian rupa, terutama pada bagian sensor cahaya (photo interuptor) sehingga pengaruh cahaya dari luar dapat dikurangi. Salah satu cara untuk mengurangi pengaruh cahaya dari luar adalah dengan menutupi sensor tersebut. Piringan bercelah yang digunakan sebagai perlakuan bagi sensor photo interuptor sehingga menghasilkan pulsa perlu diperbaiki atau diganti dengan yang baru sehingga piringan tersebut tidak bergesekan dengan sensor cahaya (photo interuptor).
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan YME yang telah memberikan segala kasih dan anugerah-nya kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul Modifikasi Instrumen Pengukur Gaya Tarik (Pull) dan Kecepatan Maju Traktor Roda 2. Penulisan skripsi ini berdasarkan pada penelitian yang dilakukan di Laboratorium Lapangan Teknik Mesin Pertanian (Lab. TMBP) dan Laboratorium Instrumentasi dan Kontrol (Bagian Ergotronika). Penelitian ini berlangsung selama 8 bulan, dimulai dari tanggal 3 April 2005 sampai dengan tanggal 11 September 2005. Penulis pada kesempatan ini mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah membimbing dan membantu baik dalam persiapan, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi ini kepada : 1. Dr. Ir. Tineke Mandang, MS, sebagai dosen pembimbing akademik I (satu) yang telah memberikan arahan dan bimbingan selama penelitian sampai penulisan skripsi ini. 2. Dr. Ir. I Dewa Made S., M.Agr, sebagai dosen pembimbing II (dua) yang telah banyak memberikan bantuan selama penelitian sampai penulisan skripsi ini. 3. Ir. Sri Mudiastuti, M. Eng, selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini. 4. Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS, atas bantuan dan sarannya selama pelaksanaan penelitian ini dilakukan. 5. Bapak Abas dan bapak Muhalimin selaku teknisi Laboratorium TMBP yang telah membantu dalam pembuatan kedua instrumen. 6. Bapak, ibu (alm), o m dan tante beserta seluruh keluarga atas doa, kasih sayang dan dukungan kepada penulis. 7. Teman-teman di Teknik Pertanian IPB dan semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu Bogor, Januari 2006 Penulis i
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR TABEL... iv DAFTAR GAMBAR... v DAFTAR LAMPIRAN... viii I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan Penelitian... 1 II. TINJAUAN PUSTAKA... 2 A. Traktor Roda 2... 2 B. Gaya Tarik (Pull) dan Pengukurannya... 3 C. Kecepatan Maju Traktor dan Pengukurannya... 7 D. Tenaga tarik (Drawbar Power).....9 E. Slip roda... 10 F. Material Konstruksi Rangka... 11 III. METODOLOGI PENELITIAN... 13 A. Tempat dan Waktu Pelaksanaan Penelitian... 13 B. Alat dan Bahan... 13 C. Tahapan Penelitian... 14 a. Analisis masalah... 14 b. Perancangan konsep... 16 c. Konstruksi intrumen... 16 d. Pengujian... 19 e. Dokumentasi... 26 IV. ANALISIS RANCANGAN DAN KONSTRUKSI ALAT... 27 A. Instrumen Pengukur Gaya Tarik... 27 B. Instrumen Pengukur Kecepatan Maju... 31 ii
V. HASIL DAN PEMBAHASAN... 33 A. Instrumen Pengukur Gaya Tarik (Pull)... 33 a. Pembuatan alat pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2... 33 b. Kalibrasi alat pengukur gaya tarik traktor roda 2 (pull)... 36 B. Instrumen Pengukur Kecepatan Maju... 38 a. Pembuatan instrumen pengukur kecepatan maju... 38 b. Kalibrasi sensor kecepatan maju... 41 C. Uji fungsional instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan instrumen pengukur sensor kecepatan maju... 42 a. Uji fungsional instrumen pengukur drawbar pull... 43 b. Uji Fungsional sensor kecepatan maju... 47 VI. KESIMPULAN DAN SARAN... 54 A. Kesimpulan... 54 B. Saran... 55 VII. DAFTAR PUSTAKA... 56 VIII. LAMPIRAN... 57 iii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1 Kisaran nilai gaya traktor roda 2 dengan jarak antar sirip 12.33 cm... 4 Tabel 2 Kisaran nilai kecepatan maju traktor roda 2... 7 Tabel 3 Bagian-bagian dari instrumen pengukur gaya tarik (pull)... 17 Tabel 4 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan (fc)... 29 Tabel 5 Data pengukuran gaya tarik ( pull) dengan menggunakan instrumen pengukur gaya tarik (pull) traktor roda 2... 46 Tabel 6 Data pengukuran kecepatan maju traktor roda 2 diukur manual dan slip roda (diukur manual)... 48 Tabel 7 Data kecepatan maju traktor roda 2 dengan menggunakan instrumen pengukur kecepatan maju traktor roda 2 dan slip roda (diukur manual)... 49 Tabel 8 Gaya tarik ( pull), tenaga tarik (drawbar power) dan kecepatan maju traktor roda 2... 53 iv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1 Pengukuran beban tarik traktor 2 roda menggunakan beban traktor roda 4... 4 Gambar 2 Dynamometer sederhana untuk mengukur gaya tarik traktor... 5 Gambar 3 Perlengkapan pengukuran kemampuan traksi roda bersirip gerak dengan sirip berpegas dan sirip karet pada tanah basah... 6 Gambar 4 Instrumen pemberi beban tarik... 7 Gambar 5 Grafik hubungan antara kecepatan maju traktor dengan gaya tarik traktor secara teoritis pada berbagai macam tingkat transmisi traktor... 8 Gambar 6 Grafik hubungan tenaga maksimum yang tersedia untuk sebuah traktor.. 9 Gambar 7 Grafik hubungan antara slip roda dengan gaya tarik (drawbar pull) traktor... 11 Gambar 8 Berbagai bentukmaterial baja yang digunakan untuk membuat rangka.. 12 Gambar 9 Tahapan penelitian... 15 Gambar 10 Proses konstruksi instrumen... 17 Gambar 11 Kombinasi emmiter-penyensor, (a)photo Interupter; (b) reflektor... 19 Gambar 12 Skema pengujian... 19 Gambar 13 Gaya-gaya yang bekerja pada instrumen pengukur gaya tarik (pull) dan traktor uji... 20 Gambar 14 Diagram metode pengujian instrumen pengukur kecepatan maju dan gaya tarik (pull) traktor roda 2... 21 Gambar 15 Skema kalibrasi instrumen pengukur gaya tarik (pull)... 22 Gambar 16 Skema kalibrasi instrumen pengukur kecepaan maju... 23 Gambar 17 Material untuk membuat rangka (a) besi siku (angle) (b) besi kotak pejal (hollow square)... 27 Gambar 18 Drum penggulung kawat... 28 Gambar 19 Piringan bercelah yang terbuat dari PCB... 31 Gambar 20 Rangka utama... 33 v