HASIL DAN PEMBAHASAN Identifikasi Kondisi Serasah dan Lahan Setelah Panen Tebu

HASIL DAN PEMBAHASAN Identifikasi Kondisi Serasah dan Lahan Setelah Panen Tebu Berdasarkan hasil survey lapangan di PG. Subang, Jawa barat, permasalahan yang dihadapi setelah panen adalah menumpuknya sampah biomasa dalam jumlah yang sangat besar di lahan. Sampah tersebut adalah sisa tanaman tebu (serasah) yang terdiri dari daun tebu kering, pucuk tebu, tebu muda berupa tunas yang tumbuh terlambat (sogolan), tali tutus dan batang tebu. Serasah ini jika dibiarkan di lahan akan menghambat pertumbuhan tunas tebu pada saat ratoon cane dan menghambat kegiatan pengolahan tanah pada saat plant cane. Solusi sementara saat ini serasah tersebut dibakar dengan pengawasan yang cukup ketat oleh pihak pabrik karena belum ditemukan cara penanganan dan pemanfaatan serasah yang lebih efektif dan efesien. Pembakaran biasanya dilakukan sore atau malam hari untuk karena hembusan angin relatif lebih lambat, disamping itu efek pemanasan dirasa lebih rendah. Pembakaran serasah tebu telah dirasakan menimbulkan masalah, antara lain: 1. Membahayakan rumah penduduk dari kebakaran, karena ada beberapa areal perkebunan tebu sangat dekat dengan rumah penduduk. 2. Pembakaran serasah tebu di lahan dapat mengakibatkan polusi udara, dan mengotori udara di sekitar kebun. Ini dapat mengganggu kesehatan pernafasan orang yang berdomisili di daerah dekat kebun. 3. Serasah tebu setelah pembakaran, terutama sisa batang tebu biasanya dibersihkan dengan trash rake. Namun saat ini Pabrik Gula Subang sudah tidak lagi menggunakannya untuk untuk mengurangi biaya operasional. Bila sampah arang sisa pembakaran tidak dibersihkan akan menghambat pengoperasian alat pemecah tanah (ripper) karena pada saat dioperasikan, sampah akan tersangkut dan menumpuk di bagian implement. 4. Sampah batang tebu sisa pembakaran juga sering menghambat operasi pengolahan tanah.

34 Serasah yang jumlahnya sangat banyak tersebut sulit untuk dibuang atau dipindahkan karena belum ada alat atau mesin yang cocok untuk itu. Bila dilakukan secara manual akan menghabiskan banyak waktu dan biaya. Sifat Fisik Serasah Tebu Pemahaman secara utuh tentang kondisi dan sifat fisik dari serasah tebu merupakan syarat awal dalam kegiatan perancangan (desain) mesin pengumpul dan pencacah serasah tebu. Serasah tebu yang dimaksud dalam penelitian ini adalah sisa-sisa bagian tebu yang tertinggal di lahan tebu setelah panen. Bagianbagian tebu tersebut antara lain daun tebu kering, batang tebu,dan pucuk tebu. Kondisi serasah tebu yang terhampar di lahan setelah pemanenan di PG. Subang ditunjukkan pada Gambar 23. Serasah ini direncanakan untuk di bakar agar proses selanjutnya seperti pengolahan tanah dapat dilakukan. Gambar 23 Kondisi serasah di lahan tebu di PG Subang. Kerapatan isi serasah diukur langsung di lahan PG Subang. Sampel serasah diambil dari tumpukan serasah pada luasan 2 m x 2 m. Pengukuran ini dilakukan secara acak pada berbagai lahan. Pengukuran dilakukan pada 10 sampel berbeda. Situasi pengukuran ditunjukkan pada Gambar 24. Hasil pengukuran dapat dilihat pada Tabel 2.

35 Gambar 24 Pengukuran serasah tebu di lahan PG Subang. Tabel 2 Kerapatan isi tumpukan serasah tebu diukur pada luasan 2 m x 2 m No Tinggi tumpukan (m) Volume (m3) Berat (kg) Kerapatan (kg/m3) 1 0.35 1.40 7 5.00 2 0.40 1.60 13 8.13 3 0.35 1.40 10 7.14 4 0.35 1.40 11 7.86 5 0.35 1.40 8 5.71 6 0.40 1.60 15 9.38 7 0.37 1.48 10 6.76 8 0.30 1.20 15 12.50 9 0.35 1.40 10 7.14 10 0.40 1.60 12 7.50 Rata-rata 0.36 1.45 11.10 7.71 PG Subang yang memiliki luas areal kebun 5350 ha atau ekuivalen dengan 1783 ha tumpukan serasah (untuk sistem tebang 4-2). Dengan berat serasah ratarata 11.1 kg untuk setiap 4 m 2 luas tumpukan, maka PG Subang akan menghasilkan serasah sebesar sekitar 49487.5 ton (±50000 ton) setiap musim panen. Luas total areal tanaman tebu Indonesia adalah 480148 ha, yang terdiri dari 292.564 ha kebun rakyat, 90.747 ha perkebunan pemerintah, dan 96.837 ha perkebunan perusahan swasta. Jumlah total biomass tebu setelah panen yang dihasilkan adalah sekitar 444137 ton. Jumlah biomas sebesar ini sangat berpotensi untuk dimanfaatkan demi sistem pertanian tebu berkelanjutan.

36 Rata-rata tinggi tumpukan serasah tebu di lahan adalah 0.36 m, dan memiliki kerapatan isi rata-rata 7.71 kg/m 3. Ketinggian tumpukan akan sangat menentukan mekanisme pengambilan serasah oleh mesin dari lahan. Sementara, kerapatan isi akan sangat mempengaruhi mekanisme pengangkatan dan pengaliran serasah menuju bagian pengumpan pencacah. Dalam rancangan tinggi tumpukan digunakan 0.40 m. Serasah yang berupa pucuk tebu telah diukur. Pengukuran dilakukan pada 100 sampel pucuk tebu seperti pada Gambar 25. Sampel serasah tebu pada perkebunan tebu PT Rajawali II Unit PG Subang, sebagian besar berupa daun tebu dan pucuk tebu. Pengukuran dimensi daun tebu dan pucuk tebu dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian IPB. Jumlah sampel yang diukur adalah 100 buah daun tebu maupun pucuk tebu. Gambar 25 Pengukuran dimensi serasah tebu di laboratorium TMBP IPB. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa pucuk tebu memiliki panjang ratarata 162.54 cm, jumlah daun rata-rata tiap pucuk adalah 4 lembar, lebar daun pucuk rata-rata 5.02 cm, diameter pucuk rata-rata 21.34 mm, tebal daun rata-rata 0.35 cm dan berat pucuk rata-rata 57.35 gram. Hasil pengukuran serasah daun tebu menunjukkan bahwa panjang daun rata-rata 161.11 cm, lebar daun posisi tepi rata-rata 4.38 cm, lebar daun posisi tengah rata-rata 4.08 cm, lebar daun posisi ujung rata-rata 3.89 cm dan berat daun rata-rata 8.90 gram. Data hasil pengukuran pucuk tebu disajikan pada Tabel 3 dan pengukuran daun tebu disajikan pada Tabel 4. Hasil pengukuran kadar air serasah tebu (batang, daun dan pucuk) basis kering ditunjukkan pada Tabel 5. Rata-rata kadar air batang adalah 84.15%. Ratarata kadar air daun adalah 16.94%. Rata-rata kadar air pucuk daun adalah 15.90%

37 Tabel 3 Data pucuk tebu pada serasah tebu PG subang Panjang Pucuk (cm) Jumlah Daun (unit) Lebar Daun Pucuk (cm) Diameter Pucuk (cm) Tebal Daun Pucuk (cm) Massa Pucuk (gram) Maksimum 190 6 6 32.30 0.50 98.10 Minimum 130 3 4 15.3 0.2 29 Rata-rata 162.54 4 5.02 21.34 0.35 57.35 Tabel 4 Data daun tebu pada serasah tebu PG Subang Panjang serasah (cm) Lebar Posisi Tepi (cm) Lebar Posisi Tengah (cm) Lebar Posisi Ujung (cm) Tebal Daun (cm) Berat daun (gram) Maksimum 195 6 5.6 5.3 0.25 13 Minimum 117 3 2.8 2.9 0.25 3.5 Rata-rata 161.51 4.38 4.08 3.89 0.25 8.90 Tabel 5 Data kadar air serasah tebu basis kering No. Sampel Batang (%) Pucuk (%) Daun (%) Sampel 1 88.57 15.78 17.86 Sampel 2 87.67 15.82 15.29 Sampel 3 79.88 16.52 17.78 Sampel 4 80.13 16.10 17.33 Sampel 5 84.52 14.29 16.46 rata -rata 84.15 15.70 16.94 Dengan menggunakan data hasil pengukuran karakteristik pemadatan tumpukan serasah tebu, dapat diketahui besarnya gaya yang diterima oleh serasah akibat dari tekanan oleh silinder penarik dan bagian konveyor dalam unit pengangkat pada mesin pencacah serasah tersebut. Untuk keperluan disain bagian silinder penarik (tipe reel) dan bagian konveyor, data ini dibagi dalam dua kelompok yaitu elastisitas serasah tebu dari 0.4 m menjadi 0.3 m di bawah bagian silinder penarik (Tabel 6) dan elastistisitas serasah tebu dari 0.27 m menjadi 0.08 m di bawah bagian konveyor (Tabel 7).

38 Tabel 6 Elastisitas serasah tebu dari ketebalan tumpukan 0.4 m menjadi 0.3 m No. Luas Berat Beban Tekanan yang Diberikan Penekanan (m 2 Pemberat (N) Beban (N/m 2 ) ) 1 0.3 15.77 52.57 2 0.3 16.89 56.30 3 0.3 15.54 51.80 4 0.3 13.32 44.40 5 0.3 14.68 48.93 6 0.3 15.91 53.03 7 0.3 12.89 42.97 8 0.3 16.55 55.17 Rata-rata 0.3 15.19 50.65 Tabel 7 Elastisitas serasah tebu dari ketebalan tumpukan 0.27 m menjadi 0.08 m No. Luas Berat Beban Tekanan yang Diberikan Penekanan (m 2 Pemberat (N) Beban (N/m 2 ) ) 1 0.3 362.53 1208.45 2 0.3 357.97 1193.23 3 0.3 339.13 1130.44 4 0.3 344.93 1149.78 5 0.3 351.37 1171.25 6 0.3 353.04 1176.81 7 0.3 356.41 1188.03 8 0.3 334.44 1114.80 Rata-rata 0.3 349.98 1166.60 Kondisi profil guludan juga diamati langsung di PG Subang (Gambar 26). Pengukuran profil guludan dilaksanakan dengan menggunakan reliefmeter dan mistar atau meteran. Listyanto et al. (2005) mengungkapkan bahwa guludan tebu untuk keprasan pertama (R 1 ), kedua (R 2 ), ketiga (R 3 ) di lahan PG Jatitujuh memiliki bentuk dan ukuran yang tidak jauh berbeda. Perbedaannya hanya terletak pada ukuran lebar guludan, yakni guludan untuk (R 3 ) memiliki lebar yang sedikit lebih besar (85 cm) dibandingkan dengan guludan untuk R 1 dan R 2, yang memiliki lebar 80 cm. Ketinggian guludan dari permukaan juringan 20 cm, dan lebar daerah tunggul yang harus di kepras sebesar 40 cm.

39 Gambar 26 Pengukuran profil guludan di PG Subang. Dari hasil pengukuran diketahui bahwa profil guludan di PG Subang memiliki bentuk dan ukuran yang tidak jauh berbeda dengan PG Jatitujuh Cirebon. Profil guludan hasil pengukuran ditunjukkan pada gambar 27. Profil guludan di PG Subang memiliki lebar guludan 120 cm, jarak antar tanaman 120 cm dan tinggi guludan 20 cm. Gambar 27 Profil Guludan di PG Subang. Kondisi dan ukuran guludan ini sangat menentukan ukuran mesin secara keseluruhan. Posisi roda traktor penarik maupun roda mesin pencacah serta roda unit pengangkat harus berada pada cekungan guludan. Jarak dan ketinggian guludan juga dipergunakan untuk menentukan lebar kerja alat. Dengan mengasumsikan serasah tersebar merata di atas permukaan lahan, ukuran guludan

40 ini juga dapat digunakan untuk menduga volume serasah yang akan diangkat dan disalurkan dalam satu lintasan pengambilan. Proses Perancangan Unit Pengangkat Serasah Tebu Konsep rancangan Perancangan ini merupakan bentuk rancangan baru karena belum ada mesin pengangkat serasah tebu pada mesin pencacah serasah tebu yang mobile di lahan tebu. Konsep yang dirancang adalah untuk mengangkat serasah tebu yang menumpuk di lahan, lalu menyalurkan serasah ke unit pencacah untuk selanjutnya dibenamkan. Rancangan mesin ini digerakkan oleh traktor roda 4 dan diputar dengan poros PTO traktor. Konsep rancangan mesin disajikan pada Gambar 28. Oleh karena itu, dengan waktu dan sumber daya yang tersedia, penelitian ini baru mengarah pada pemenuhan fungsi penarik serasah dari lahan dan fungsi penyalur ke unit pencacah. Beberapa parameter dasar rancangan yang telah dikembangkan dari identifikasi awal di PG Subang adalah sebagai berikut: - Rata-rata tinggi tumpukan serasah di lahan adalah 0.36 m, ketebalan maksimal 0.40 m dan kerapatan isi serasah dilahan 7.71 kg/m 3. Dalam rancangan digunakan tinggi tumpukan serasah 0.40 m. - Lebar guludan 1.20 m, tinggi guludan 0.20 m. Dalam rancangan lebar kerja unit pengangkat serasah adalah 0.60 m. - Posisi serasah tebu diasumsikan masih rata dengan puncak guludan. - Kecepatan maju traktor 0.3 m/s. - Posisi arah maju unit pengangkat serasah dan mesin pencacah selalu bergerak sejajar traktor penarik (Gambar 28) - Tinggi keluaran conveyor sama dengan tinggi input penjepit pencacah dari tanah. - Roda traktor, roda mesin pencacah dan roda unit pengangkat tidak boleh menginjak puncak guludan. - Tenaga penggerak berasal dari Power Take Off (PTO) traktor roda empat.

41 Gambar 28 Layout rancangan unit pengangkat serasah pada mesin pencacah serasah tebu. Mesin pengangkat dan pencacah seresah tebu akan ditarik oleh traktor roda empat dengan posisi gerakan selalu sejajar. Tenaga penggerak diambil dari PTO traktor roda empat. Posisi roda traktor, roda pencacah dan roda unit pengambil dan konveyor harus selalu terletak pada juring guludan. Jarak lebar roda belakang unit pengambil dan konveyor dirancang 240 cm yang merupakan posisi (layout) memungkinkan (Gambar 28). Jarak lebar roda depan unit pengangkat dirancang 80 cm. Pertimbangan jarak ini adalah lebar sisa yang memungkinkan dapat dijadikan alur roda. Jarak antar tanaman adalah 120 cm dengan jari-jari tanaman 20 cm, sehingga sisanya 80 cm. Lebar kerja unit pengangkat serasah adalah 0.60 m. Untuk menyesuaikan kondisi guludan dan kondisi tumpukan serasah di lahan, maka sangat penting menentukan posisi reel untuk penarikan serasah. Tinggi bagian depan penarik seresah adalah 5 cm dari bagian bawah roda depan. Artinya dengan lebar 80 cm dan asumsi seresah tebu masih rata pada bagian atas guludan, maka posisi ini dirancang untuk dapat mengambil semua serasah dengan ketinggian 40 cm dari rata bagian atas guludan. Asumsi seresah masih rata pada

42 bagian atas diambil, karena melihat kondisi di lahan yang menunjukkan bahwa setelah 4-7 hari pemanen, seresah masih pada posisi tersebut. Parameter dasar rancangan tersebut kemudian dikembangkan menjadi parameter disain. Parameter disain yang dipergunakan sebagai acuan dalam penelitian ini adalah : 1. Rancangan pengambilan serasah adalah dari ketebalan 40 cm (diambil ketebalan maksimum serasah di lahan), kemudian terambil oleh jari-jari penarik 30 cm, dilemparkan ke rumah penyalur menjadi ketebalan 27 cm dan disalurkan menuju bagian input penjepit mesin pencacah serasah dengan ketebalan 8 cm. 2. Mekanisme penyaluran dengan 2 (dua) konveyor, yaitu konveyor atas dan bawah. Sudut inklinasi konveyor bawah adalah 29 0 dengan pertimbangan menyesuaikan tinggi input mesin pencacah serasah tebu. Sudut inklinasi konveyor atas adalah 13 0 dengan pertimbangan memenuhi parameter bahwa ketebalan input konveyor adalah 27 cm. Rancangan Fungsional Fungsi utama dari unit yang akan dirancang adalah mengangkat serasah tebu dari lahan ke unit pencacah. Adapun penguraian fungsi utama menjadi fungsi penguraian disajikan pada Gambar 29.

43 Menarik serasah dari lahan ke komponen penyalur (fungsi penarik) Fungsi utama: mengangkat serasah tebu dari lahan ke unit pencacah Fungsi menarik serasah dari lahan ke komponen penyalur Fungsi menyalurkan serasah dari komponen penarik ke unit pencacah Mendukung unit pengangkat Menghasilkan tenaga putar dan menyesuaikan jumlah putaran sesuai kebutuhan Dudukan yang berfungsi untuk menempelkan penarik Merubah sudut penarik Menyalurkan serasah dari bagian penarik ke unit pencacah Dudukan yang berfungsi untuk menempelkan penyalur Menempelkan penyalur pada dudukan Memperkuat konstruksi mesin pencacah, menghubungkan semua bagian, tempat melekatnya semua komponen Menutup unit pengangkat serasah dan mencegah serasah keluar dari mesin Menahan bobot Menghasilkan tenaga putar Menghasilkan jumlah putaran sesuai kebutuhan Gambar 29 Skema rancangan fungsional unit pengangkat serasah tebu.

44 Rincian komponen yang digunakan dalam disain ditunjukkan Tabel 8. pada Tabel 8 Uraian fungsi dari unit pengangkat No. Fungsi Sub Fungsi Komponen 1. Menarik serasah dari lahan ke komponen penyalur 2. Menyalur serasah dari komponen penarik ke unit pencacah 3. Mendukung unit pengangkat 4. Menghasilkan tenaga putar dan menyesuaikan jumlah putaran sesuai kebutuhan Menarik serasah dari lahan ke komponen penyalur (fungsi penarik) Dudukan yang berfungsi untuk menempelkan penarik Merubah sudut penarik Menyalurkan serasah dari komponen penarik ke unit pencacah Dudukan yang berfungsi untuk menempelkan penyalur Menempelkan penyalur pada cover Menghubungkan semua unit Memperkuat konstruksi mesin pencacah, menutupi unit pengangkat serasah, tempat melekatnya semua komponen dan mencegah serasah keluar dari mesin Menahan bobot dan menggerakan mesin pencacah Menghasilkan tenaga putar Menghasilkan jumlah putaran sesuai kebutuhan Besi silinder Pipa silinder, besi plat Sistem empat batang hubung, besi siku Konveyor rantai, sprocket dan besi poros Pillow block Mur dan baut Rangka Cover Roda PTO traktor Sprocket dan rantai, pully, sabuk

45 Rancangan Struktural Mekanisme kerja dari bagian mesin ini adalah sebagai berikut: Silinder penarik yang berada di bagian paling depan dari mesin akan berputar untuk menarik tumpukan serasah. Pada penelitian ini lebar kerja penarikan adalah 0.60 m dan serasah tebu diasumsikan telah dikondisikan memenuhi lebar kerja alat. Berikutnya serasah akan dilemparkan ke rumah penyalur mengikut i arah plat pengarah, untuk selanjutnya dialirkan menuju bagian pengumpan jepit. Selama proses penyaluran ini, serasah akan ditekan sehingga semakin padat dan memiliki ketebalan yang sesuai untuk masuk ke dalam silinder penjepit pengumpan. Adapun konsep desain dari rancang bangun unit pengangkat serasah tebu pada mesin pencacah sersah tebu dapat dilihat pada Gambar 30. Gambar teknik unit pengangkat serasah tebu pada mesin pencacah serasah tebu terlampir pada Lampiran 6. Gambar 30 Skema rancangan unit pengangkat serasah tebu. Cover dan Rangka Komponen cover dan rangka merupakan komponen yang terbentuk dari besi plat, besi U, pipa silinder, besi silinder dan dilengkapi pillow block. Komponen cover direncanakan mempunyai lebar pemasukan 640 mm karena lebar pengangkatan serasah yang direncanakan adalah 600 mm dan mempunyai tinggi pemasukkan awal (di depan) adalah 615 mm karena tinggi pengangkatan serasah yang direncanakan adalah 400 mm. Sedangkan tinggi pengeluaran (di belakang)

46 adalah 395 mm. Dasar rancangannya adalah untuk memenuhi tinggi pemasukan pada unit pencacah sebesar 80 mm, maka tinggi keluaran konveyor dirancang 80 mm. Jika ditambah dengan dua diameter sprocket (Ø 100 mm) dan tinggi sudu konveyor, maka tinggi pengeluaran pada rangka adalah 395 mm. Besi plat yang digunakan untuk membentuk body unit pengangkat adalah besi plat yang mempunyai ketebalan 5 mm. Penggunaan besi plat 5 mm tersebut agar cover tersebut juga memiliki fungsi sebagai rangka yang kuat untuk menopang komponen-komponen lain yang ada di unit pengangkat. Namun untuk memperkokoh cover unit pengangkat maka perlu ditambahkan pipa besi yang berada didepan. Selain itu juga digunakan besi silinder yang berdiameter 9 mm yang terletak di depan bawah yang mempunyai fungsi sebagai penggarpu serasah tebu yang ada di lahan. Pillow block yang digunakan pun terdiri dari dua jenis masing-masing mempunyai diameter lubang bantalan adalah 31 mm dan 25 mm. Untuk menghubungkan unit pengangkat dengan unit pencacah maka digunakan besi U dengan ketebalan 5 mm. Komponen cover dan rangka unit pengangkat serasah tebu ditunjukkan pada Gambar 31. Cover 395 mm Plat pengarah 29 0 615 mm 640 mm Gambar 31 Komponen cover dan rangka. Silinder Penarik Komponen silinder penarik atau reel penarik merupakan komponen yang terletak di bagian depan dari cover. Komponen silinder penarik unit pengangkat serasah tebu ditunjukkan pada Gambar 32. Komponen ini terbuat dari besi plat,

47 besi silinder, pipa besi dan bearing. Diameter silinder penarik yang direncanakan adalah 1000 mm. Komponen ini terbagi menjadi poros penarik, badan penarik, sudu penarik dan sistem empat batang hubung. Sistem empat batang hubung Badan penarik Sudu penarik 500 mm Poros penarik Gambar 32 Komponen silinder penarik. Poros penarik berbeda dengan poros dengan poros penarik pada umumnya. Poros penarik terletak di ujung kiri dan kanan badan penarik namun kedua ujung tersebut tidak saling berhubungan. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengganggu sistem empat batang hubung. Poros yang digunakan berdiameter 31 mm. Adapun rincian perhitungan poros silinder penarik dapat dilihat pada Lampiran 3. Berbeda dengan poros kanan yang menggunakan pillow block, poros sebelah kiri tidak dipasang dengan pillow block namun hanya dipasang pada cover kemudian dikencangkan dengan baut. Hal ini disebabkan agar mudah dalam melakukan bongkar pasang komponen penarik pada cover. Badan penarik terbuat dari besi plat dengan tebal 5 mm yang berbentuk lingkaran dan di bagian garis singgung lingkaran terdapat empat buah bearing. Bearing ini berfungsi sebagai penahan dari pipa besi yang ujung sudah dikencangkan dengan baut agar bisa berputar. Selain itu juga, pipa besi ini berfungsi sebagai penghubung antara penutup penarik kanan dengan penutup penarik kiri. Badan penarik memiliki diameter 500 mm. Di badan penarik juga terdapat 4 penahan sudu penarik yang terbuat dari besi plat dengan tebal 5 mm. Dalam komponen silinder penarik terdapat empat sudu penarik. Keempat sudu tersebut dipasang di badan penarik (pipa besi) dengan pola zig-zag. Hal ini

48 dimaksudkan agar sudu yang lain dapat menutupi bagian sudu lain dalam menarik serasah dari lahan ke dalam mesin. Sudu penarik ini terbuat dari besi silinder dengan diameter 9 mm. Besi silinder ini cukup kuat untuk menarik serasah dari lahan ke dalam mesin. Dalam satu pipa terdapat 8 atau 7 besi silinder dengan masing-masing memiliki panjang 250 mm. Mekanisme empat batang hubung ditempatkan di sebelah kanan dari komponen penarik. Mekanisme empat batang hubung ditunjukkan pada Gambar 33. Mekanisme empat batang hubung ini memiliki empat bagian, yaitu: pusat sistem, lengan panjang, lengan pendek dan poros empat batang hubung. Batang hubung terbuat dari besi plat dengan ketebalan 5 mm. Fungsi dari mekanisme empat batang hubung adalah agar tidak terjadi benturan antara sudu penarik dengan sudu penyalur karena jarak antara penarik dan penyalur yang sempit. Fungsi lain dari mekanisme empat batang hubung adalah mencegah keluarnya serasah karena tersangkut sudu penarik yang tegak lurus seperti penarik biasa. Penyalur (Konveyor) Gambar 33 Mekanisme empat batang hubung. Komponen penyalur merupakan komponen yang terletak setelah komponen penarik jika dilihat dari depan. Komponen penyalur ditunjukkan pada Gambar 34. Komponen penyalur ini terdiri dari konveyor bawah dan konveyor atas. Serasah akan melewati ruang diantara konveyor atas dan konveyor bawah.

49 Konveyor yang digunakan pada komponen ini adalah konveyor rantai. Jarak antara konveyor atas dan konveyor bawah di depan adalah 27 mm sedangkan di belakang berjarak 8 mm. Kedua konveyor ini dihubungkan dengan sistem transmisi pembalik. Konveyor atas Transmisi Pembalik Konveyor bawah Gambar 34 Komponen konveyor. Konveyor bawah merupakan konveyor utama yang mendorong serasah tebu dari komponen penarik ke unit pencacah. Konveyor ini terbuat dari 2 poros besi pejal dengan diameter 25 mm, memiliki kemiringan 29 o dari permukaan tanah dan setiap poros diberi 2 buah sprocket yang memiliki 15 gigi disertai dengan pasak di antara poros dengan sprocket. Kedua sprocket tersebut memiliki jarak 600 mm sesuai dengan pemasukan serasah dari lahan. Rantai yang digunakan khusus untuk rantai konveyor yang memiliki sisi sebagai penambat sudu konveyor. Gambar rantai konveyor yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 35. Sudu yang digunakan adalah besi siku yang mempunyai ketebalan 2 mm. Besi siku tersebut diberi lubang dikedua sisinya dengan jarak 540 mm disesuaikan dengan sisi penambat pada rantai konveyor. Sudu konveyor bawah memiliki tinggi 25 mm. Jumlah sudu yang ada pada konveyor bawah adalah 16

50 buah dengan masing-masing berjarak 100 mm. Jarak antara poros konveyor bawah adalah 800 mm. Gambar 35 Konveyor rantai pada komponen penyalur. Konveyor atas merupakan konveyor pembantu untuk mendorong serasah ke unit pencacah. Selain itu juga, konveyor atas berfungsi memampatkan serasah tebu bersama konveyor bawah. Spesifikasi konveyor atas hampir sama dengan konveyor bawah. Hal yang membedakannya adalah konveyor atas memiliki 15 buah sudu, sudunya bergerigi, tinggi sudu 38 mm, kemiringan konveyor dari permukaan tanah adalah 13 o dan jarak antara poros adalah 600 mm. Ban Depan Komponen ban depan (Gambar 36) merupakan komponen pelengkap yang terletak di bagian depan kanan dan kiri komponen cover. Ban yang digunakan kali ini adalah ban karet dengan diameter 250 mm dan memiliki tebal 63 mm. Ban tersebut dihubungkan dengan komponen cover dengan besi pejal dengan diameter 25 mm dan ditempel dengan mur dan baut. Gambar 36 Komponen ban depan

51 Komponen Transmisi Komponen transmisi dibuat untuk memenuhi kebutuhan daya yang sesuai untuk komponen penarik dan komponen penyalur, memperoleh arah putaran yang sesuai untuk komponen penarik dan komponen penyalur serta memperoleh kecepatan putar yang sesuai dengan kebutuhan masing-masing komponen. Bagian penyusun komponen transmisi adalah sproket dengan rantai, puli dengan sabuk dan sproket dengan rantai konveyor. Bagian transmisi pembalik arah terdapat pada unit pencacah yang berupa sproket dengan rantai. Skema komponen transmisi unit pengangkat ditunjukan pada Gambar 37. Skema pemenuhan kebutuhan arah putar pada komponen transmisi unit pengangkat ditunjukan Gambar 38. Berdasarkan rencana aplikasi mesin, kecepatan maju mesin adalah 0.3 m/s. Tabel 8 memperlihatkan rencana kecepatan putar pada masing-masing poros untuk memenuhi kebutuhan kecepatan linier serasah. Kecepatan putar ini dihitung berdasarkan kebutuhan kecepatan linier yaitu: ketika di bawah komponen penarik direncanakan memiliki kecepatan linier adalah 0.40 m/s dan diantara konveyor atas dan bawah direncanakan memiliki kecepatan linier adalah 0.41 m/s (0.40/cos 13 0 ) dan 0.46 m/s (0.40/cos 29 0 ). Perhitungan pada Tabel 9 dapat dilihat pada Lampiran 2. Tabel 9 Kecepatan putar poros Komponen Kecepatan Linier (m/s) Kecepatan Putar (rpm) Poros silinder penarik 0.40 8 Poros depan konveyor 0.41 45 atas Poros depan konveyor 0.46 58 bawah Poros belakang konveyor 0.41 45 atas Poros belakang konveyor 0.46 58 bawah Poros penjepit atas pada 0.30 21 pencacah Poros penjepit bawah pada pencacah 0.30 26

52 Sproket yang dipasang pada poros konveyor bawah dan konveyor atas adalah sproket dengan 15 gigi dengan rantai nomor 60. Panjang rantai yang digunakan untuk konveyor bawah adalah 89 mata rantai, sedangkan konveyor atas menggunakan rantai dengan panjang 78 mata rantai. Puli yang dipasang pada poros depan konveyor atas adalah puli dengan diameter 3 inchi, sedangkan untuk puli yang dipasang pada poros penarik memiliki diameter 5 inchi. Sabuk yang digunakan untuk kedua puli tersebut adalah sabuk-v tipe B. Unit pencacah Rantai Poros belakang konveyor atas Rantai Poros depan konveyor Sabuk Poros penarik Unit pencacah Rantai Poros belakang konveyor bawah Rantai Poros belakang konveyor atas Gambar 37 Skema komponen transmisi. Gambar 38 Skema pemenuhan kebutuhan arah putar pada komponen transmisi.

53 Analisis Teknik Dengan analisis aliran massa, bulk density serasah yang masuk disetiap komponen dapat diketahui nilainya. Bulk density serasah di tiap-tiap komponen dapat dilihat sebagai berikut : a. Serasah di lahan (ρ lahan ) adalah 7.71 kg/m 3. b. Serasah di bawah komponen penarik (ρ0.4-0.3 m) adalah 6.70 kg/m 3. c. Serasah di depan komponen penyalur (ρ0.3-0.27 m) adalah 7.45 kg/m 3. d. Serasah di antara konveyor atas dan konveyor bawah (ρ0.27-0.08 m) adalah 26.85 kg/m 3. Rincian perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 1. Analisis kebutuhan daya diperlukan untuk mengetahui seberapa besar daya yang diperlukan oleh setiap komponen agar terjadi aliran massa di komponen tersebut sesuai dengan kebutuhan. Dalam hal ini dikelompokkan menjadi dua bagian karena terdiri dari dua komponen utama yaitu komponen silinder penarik dan komponen penyalur. Analisis kebutuhan daya pada komponen silinder penarik dimulai dengan menganalisis kebutuhan gaya Dengan persamaan (8), (9) dan (10) dapat dihitung besar daya yang diperlukan oleh komponen penarik. Dengan perhitungan yang terlampir dalam Lampiran 3, maka besarnya daya yang diperlukan (P) adalah 0.01741 kw. Dengan perhitungan yang terlampir dalam Lampiran 4, maka besarnya daya yang diperlukan (P) adalah 0.09318 kw. Proses Pembuatan Prototipe Pembuatan prototipe unit pengangkat serasah tebu pada mesin pencacah serasah tebu didasarkan pada gambar rancangan yang telah dibuat. Pemilihan bahan baku disesuaikan dengan ketersediaan di pasaran. Pembuatan prototipe dimulai dari bagian cover dan rangka dilanjutkan komponen konveyor, kemudian bagian reel penarik, roda penumpu dan akhirnya komponen transmisi. Proses berikutnya adalah pengecatan komponen-komponen yang telah terbentuk dan

54 dilanjutkan proses perakitan komponen-komponen tersebut menjadi unit pengangkat serasah tebu. Bahan utama yang digunakan untuk membuat cover dan rangka adalah besi plat dengan ketebalan 5 mm. Oleh sebab itu, sulit untuk ditekuk untuk membentuk cover dan rangka yang sesuai dengan rancangan. Pengerjaan pembuatan cover dimulai dengan membentuk pola di atas besi plat. Bagian cover dan rangka yang dibuat adalah bagian sisi kiri, kanan dan bawah. Sebelum disatukan dengan dilas terlebih dahulu sisi kanan dan kiri dilubangi untuk lubang poros konveyor, poros penarik, poros ban depan dan baut untuk menempelkan pillow block. Komponen cover dan rangka yang telah dipabrikasi ditunjukkan pada Gambar 39. Gambar 39 Proses pembuatan komponen cover dan rangka. Bahan utama konveyor adalah sudu konveyor (besi siku 38 mm x 38 mm), rantai konveyor no. 60, sprocket 15 gigi, besi silinder (poros) diameter 25 mm dan mur baut (M6) untuk pengencang sudu konveyor ke rantai konveyor. Besi siku dibentuk bergerigi untuk sudu konveyor atas dan tanpa bergerigi untuk sudu konveyor bawah. Sprocket dibubut bagian tengahnya (25 mm) dan dibuat alur pasak untuk pengencangkan pada poros. Komponen-komponen konveyor dirangkai dan dipasangkan pada cover dan rangka unit pengangkat serasah tebu. Proses pengerjaan komponen konveyor ditunjukkan pada Gambar 40. Gambar 40 Pengerjaan komponen konveyor.

55 Bahan utama silinder penarik atau reel penarik adalah besi plat 5 mm (lengan empat batang hubung), besi plat 5 mm (badan penarik), besi silinder diameter 9 mm (sudu penarik), besi pipa diameter 33 mm ( dudukan sudu penarik), bearing, besi silinder 31 mm (poros utama). Proses pabrikasi komponen silinder penarik ditunjukkan pada Gambar 41. (a) Sudu penarik dan dudukan (b) Lengan batang hubung (c) Bearing untuk bantalan penarik (d) Badan penarik diameter 500 mm (e) Poros pada badan penarik (f) Poros pada empat batang hubung Gambar 41 Pabrikasi komponen-komponen silinder penarik.

56 Komponen-komponen tersebut dirakit menjadi silinder penarik. Langkah berikutnya adalah melakukan uji fungsional mekanisme empat batang hubung dengan membuat dudukan dari besi kanal U seperti pada Gambar 42. Gambar 42 Komponen Silinder Penarik. Proses berikunya adalah perakitan komponen konveyor, silinder penarik, roda penumpu pada cover dan rangka menjadi prototipe unit pengangkat serasah tebu yang ditunjukkan pada Gambar 43. Konveyor Badan penarik Empat batang hubung Penggandeng ke unit pencacah Sudu penarik Roda penumpu Gambar 43 Prototipe Unit Pengangkat Serasah Tebu. Pengujian Fungsional Pengujian fungsional dilaksanakan di Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian IPB. Pada pengujian fungsional ini unit pengangkat serasah

57 tebu digandengkan pada mesin pencacah tebu dan digunakan motor diesel 8.5 Hp sebagai penggeraknya. Putaran drum pencacah diatur 350 rpm. Pengumpanan serasah tebu dilakukan secara manual dengan meletakkan di depan bagian reel penarik. Komponen transmisi ditempatkan pada posisi yang sudah direncanakan. Adapun komponen transmisi pada unit pengangkat serasah tebu ditunjukkan pada Gambar 44. Poros Penjepit atas Poros Penjepit Bawah Poros Konveyor Atas Belakang Rantai Poros Konveyor Bawah Belakang Poros Konveyor Atas Depan Sabuk Poros Konveyor Bawah Depan Gambar 44 Komponen transmisi. Poros Silinder Penarik Tabel 10 Hasil pengukuran kecepatan putar tiap poros dengan beban Komponen Kecepatan putar (rpm) Rata-rata 1 2 3 (rpm) Engine 1306.0 1306.0 1306.0 1306.00 Poros Pencacah kiri 351.2 354.2 352.0 352.47 Poros Pencacah kiri 347.7 354.0 351.0 350.90 Poros Kanan Gearbox 347.5 353.0 350.0 350.17 Poros Pengarah Atas 35.1 35.0 34.8 34.97 Poros Pengarah Bawah 55.6 55.4 55.1 55.37 Poros Penjepit atas 24.6 24.2 24.3 24.37 Poros Penjepit Bawah 29.1 28.7 29.0 28.93 Poros Konveyor Atas Belakang 34.1 34.0 34.0 34.03 Poros Konveyor Bawah Belakang 33.3 34.5 34.2 34.00 Poros Konveyor Atas Depan 29.9 30.0 30.0 29.97 Poros Konveyor Bawah Depan 29.9 30.0 30.0 29.97 Poros Silinder Penarik 10.0 10.0 9.9 9.97

58 Tumpukan serasah Gambar 45 Penumpukan serasah pada uji fungsional. Hasil pengujian menunjukkan bahwa mekanisme penarikan serasah tebu oleh silinder penarik belum bekerja dengan baik. Terjadi penumpukan serasah di depan konveyor, sehingga penyaluran serasah tebu ke unit pencacah terganggu. Penggunaan sabuk dan pulli untuk transmisi silinder penarik menyebabkan slip 17.81%. Modifikasi Disain Hasil uji fungsional menunjukkan bahwa penggunaan sabuk dan pulli untuk transmisi silinder penarik belum bekerja dengan baik. Aliran serasah di bawah silinder penarik menuju ruang konveyor juga terganggu, karena jarak sudu konveyor bagian bawah dengan serasah yang dilempar oleh sudu silinder penarik masih jauh ( ± 100 mm). Modifikasi disain diperlukan sebelum dilakukan uji kinerja. Beberapa modifikasi disain yang telah dilakukan untuk mengatasi kendala teknis diatas adalah sebagai berikut : 1. Sistem tansmisi untuk menggerakkan silinder penarik digunakan rantai rol no.60 dan sprocket dengan 13 gigi pada poros konveyor atas depan dan sprocket 30 gigi untuk dipasangkan pada poros silinder penarik. 2. Jarak poros konveyor bagian bawah diperpanjang 100 mm dari 700 mm menjadi 800 mm.

59 Gambar 46 Modifikasi jarak konveyor bawah. 3. Menambah komponen pengencang rantai pada bagian konveyor. Tujuannya adalah untuk mempermudah bongkar pasang komponen konveyor dan memperkuat pengencangan rantai konveyor. Pengencang rantai konveyor atas Sprocket 13 gigi Sistem transmisi pembalik Pengencang rantai konveyor bawah Sprocket 30 gigi Rantai no 60 Gambar 47 Modifikasi pengencang rantai konveyor.

60 4. Menambah komponen transmisi pembalik. Pada konstruksi sebelumnya, komponen transmisi pembalik belum ada. Poros konveyor atas belakang dihubungan dengan poros penjepit atas pada unit pencacah. Poros konveyor bawah belakang dihubungkan dengan poros penjepit bawah pada unit pencacah seperti Gambar 48. Dalam penelitian ini sistem transmisi pembalik digunakan untuk menghubungkan poros konveyor atas belakang dan konveyor bawah belakang pada saat uji kinerja, karena pelaksanaan uji tidak digandengkan dengan unit pencacah. Dalam aplikasi di lapangan, sistem pembalik ini dibutuhkan, jika digunakan sumber penggerak terpisah dari PTO traktor yang merupakan sumber penggerak utama unit pencacah dan pembenam. Gambar 48 Komponen transmisi pembalik.

61 Hasil Pengujian Kinerja Persiapan Pengujian Pengujian dilakukan stasioner di Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian IPB. Aparatus uji yang dibuat adalah rangka dudukan prototipe unit pengangkat serasah dan unit pengumpan serasah ditunjukkan pada Gambar 49. Unit pengangkat serasah tebu diletakkan pada rangka uji (besi U 5 mm x10 mm) dengan ketinggian bagian depan 15 cm diatas lantai. Pengumpan serasah berupa papan luncur yang bergerak maju dengan kecepatan 0.3 m/s. Papan luncur dirancang dengan panjang 4 m dan lebar 0.6 m serta pada sisi kanan-kirinya dipasang papan pembatas setinggi 0.4 m. Papan luncur digerakkan dengan motor listrik 3 phase, daya 1 hp dan output putaran 1350 rpm. Penggunaan gearbox 1:30 diperlukan untuk mereduksi putaran dari output motor listrik. Transmisi digunakan rantai no. 25 dan sprocket dengan jumlah gigi 24 dan 20. Lintasan digunakan besi siku 50 mm x 50 mm dengan panjang 9 m. Diameter sprocket yang digunakan untuk menarik papan lucur adalah 0.11 m. Rangka uji Papan luncur Motor listrik 1 hp Gearbox 1:30 Sprocket 24 gigi Sprocket Ø 0.11 m Papan pembatas Sprocket 20 gigi Gambar 49 Aparatus uji kinerja unit pengangkat serasah.

62 Tabel 11 Pemenuhan kebutuhan jumlah putaran penarik papan luncur Kebutuhan teoritis Pemenuhan dari sistem transmisi Kecepatan maju = 0.3 m/s Diameter sprocket penarik = 0.11 m Maka kecepatan putar sprocket penarik yang harus dipenuhi = 52 rpm Output motor listrik Gearbox 1:30 Sprocket 1 = 24 gigi Sprocket 2 = 20 gigi n1 : n2 = 24 : 20 1350 rpm 45 rpm 54 rpm Bahan uji (serasah tebu) disiapkan dalam jumlah yang cukup untuk 36 ulangan pengujian. Bahan uji dikondisikan mendekati kondisi di lahan PG Subang. Bahan uji dalam keadan basah pada saat pengangkutan dari lahan, sehingga dilakukan penjemuran. Dalam pengujian digunakan kerapatan isi tumpukan serasah 8 kg/m 3. Volume pengumpan adalah 0.96 m 3 (0.6 m x 0.4 m x 4 m). Tumpukan serasah ditimbang 8 kg untuk memenuhi kerapatan isi 8 kg/m 3. Gambar 50 Persiapan bahan uji serasah tebu. Dalam pengujian, kecepatan putar poros konveyor akan divariasikan 58 rpm, 66 rpm dan 70 rpm. Sumber penggeraknya adalah motor listrik 3 phase, daya 1.5 hp dan putaran output motor 1400 rpm, frekuensi 50 hertz. Motor listrik dirangkai dengan gearbox yang mempunyai ratio 1 : 20. Poros gearbox

63 disambungkan dengan poros konveyor dengan rantai rol no.60 dan sprocket yang digunakan sama yaitu 15 gigi (ratio 1:1). Kebutuhan jumlah putaran poros konveyor dipenuhi dengan mengatur frekuensi inverter. Tabel 12 Pemenuhan kebutuhan jumlah putaran poros konveyor Kecepatan putar poros konveyor Pemenuhan kebutuhan jumlah putaran Motor listrik Gearbox 1 : 20 Frekuensi Inverter 70 rpm 1400 rpm 70 rpm 50 Hz 66 rpm 1400 rpm 70 rpm 47.31 Hz 58 rpm 1400 rpm 70 rpm 42.06 Hz Variasi kecepatan putar reel penarik adalah 8 rpm, 15 rpm, 23 rpm, 30 rpm, 40 rpm dan 45 rpm. Hasil analisa teknis menunjukkan bahwa kebutuhan daya penarikan adalah 17 Watt. Pada penelitian ini digunakan sumber penggerak motor listrik 3 phase dan daya 3 Hp. Alasan penggunaan motor listrik 3 Hp adalah keterbatasan peralatan uji berupa motor listrik dengan spesifikasi putaran rendah (8 rpm 45 rpm) dan daya mendekati 17 Watt. Sumber penggerak dalam penelitian ini terdapat reduksi putaran sistem mekanik. Putaran minimal dari output motor listrik adalah 23 rpm dan maksimal 120 rpm. Dalam pengujian, sprocket 13 gigi dipasang pada poros motor listrik dan sprocket 30 gigi pada poros reel penarik. Kebutuhan jumlah putaran reel penarik dipenuhi dengan mengatur tuas reduksi pada gearbox. Ratio 1: 1 Inverter Gearbox Ratio 1: 20 Pengatur reduksi putaran (a) Penggerak konveyor (b) penggerak reel penarik Gambar 51 Sumber penggerak konveyor dan reel penarik.

64 Tabel 13 Pemenuhan kebutuhan jumlah putaran poros reel penarik Kecepatan Pemenuhan kebutuhan jumlah putaran putar Motor listrik Reel penarik poros reel Pengatur reduksi (Sprocket 13 (Sprocket 30 penarik Gearbox gigi) gigi) 8 rpm 23 rpm 10 rpm Putar kekiri maksimal 15 rpm 35 rpm 15 rpm Putar kekanan dari posisi 23 rpm 23 rpm 53 rpm 23 rpm Putar kekanan dari posisi 35 rpm 30 rpm 70 rpm 30 rpm Putar kekanan dari posisi 53 rpm 40 rpm 93 rpm 40 rpm Putar kekanan dari posisi 70 rpm 45 rpm 104 rpm 45 rpm Putar kekanan mendekati maksimal Hasil Kalibrasi Torque Transducer dan Strain Amplifier Sebelum alat uji dioperasikan, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi torque transducer dan kalibrasi strain amplifier agar data hasil pengukuran tidak bias dan dapat dikonversi untuk keperluan analisis data. Gambar 52 Kalibrasi torque transducer. Kalibrasi torque transducer menggunakan handy strain meter menghasilkan persamaan regresi yang menghubungkan antara torsi (T) dan strain atau regangan (ε) sebagai berikut : T = 0.030ε + 0.229. (22)

65 Gambar 53 Grafik kalibrasi torque transducer. Kalibrasi strain amplifier dilakukan pada setiap saat akan melakukan percobaan. Persamaan regresi yang menghubungkan antara tegangan (v) dan strain atau regangan (ε) untuk 36 percobaan di Lampiran 9. Persamaan-persamaan tersebut digunakan sebagai persamaan konversi data tegangan hasil pengukuran menjadi torsi percobaan penyaluran serasah tebu. Hasil Pengujian Torsi Penarikan dan Penyaluran Serasah Tebu Pada saat penarikan dan penyaluran serasah tebu akan terjadi perubahan torsi pada poros pemutar reel penarik dan dan sudu konveyor sebagai akibat gaya reaksi yang diberikan serasah tebu terhadap sudu penarik dan sudu konveyor. Perubahan torsi ini akan menyebabkan terjadinya perubahan regangan pada poros. Untuk mengindera perubahan regangan tersebut, pada poros konveyor dipasang transducer torsi. Perubahan regangan tersebut diubah menjadi sinyal listrik. Berikutnya, melalui brigde box sinyal tersebut diteruskan ke strain amplifier yang digunakan untuk menguatkan sinyal. Sinyal tersebut dikonversi dalam bentuk data digital oleh analog to digital converter (ADC) yaitu DT 500. Data yang direkam dapat diperagakan dan disimpan menggunakan seperangkat komputer. Perubahan regangan pada poros pemutar reel penarik diukur dengan perubahan

66 arus listrik pada motor listrik penggerak reel penarik. Pengukuran digunakan clamp meter digital dan perekaman dengan kamera. Pola tegangan dan arus listrik hasil pengukuran pada percobaan 6645_ulangan1 ditunjukan pada Gambar 54. Pada selang waktu percobaan 0 sampai 3 detik belum terjadi peningkatan tegangan pada konveyor. Peningkatan arus listrik pada reel penarik mulai justru mulai terjadi pada detik ke-2. Hal ini menunjukkan bahwa bagian reel penarik akan mengalami peningkatan torsi terlebih dahulu dibandingkan bagian konveyor. Pada selang waktu percobaan 3 sampai 7 detik, mulai terjadi peningkatan tegangan secara perlahan pada konveyor. Hal tersebut terjadi akibat dari mulai masuknya serasah tebu di ruang penyalur meskipun baru sedikit. Pada selang waktu percobaan 3 sampai 6 detik arus listrik pada reel penarik mengalami fluktuatif sebesar 3.3 sampai 3.5 ampere. Hal tersebut menunjukkan bahwa reel penarik mengalami puncak torsi penarikan. Pada selang waktu percobaan 7 sampai 13 detik, tegangan pada poros konveyor mulai meningkat signifikan dari 129.027 mv menjadi 1310.84 mv. Peningkatan tersebut akibat serasah tebu mulai memenuhi ruang penyalur dan terjadi pengepresan serasah tebu. Pada selang waktu yang sama, arus listrik pada poros pemutar reel penarik menurun kembali menjadi 3.2 A sama dengan nilai rata-rata arus listrik jika untuk menggerakkan motor listrik itu sendiri. Gambar 54 Pola tegangan dan arus listrik hasil pengukuran pada percobaan 6645_ulangan1.

67 Percobaan 6645_ulangan1 diartikan alat uji dioperasikan dengan variasi kecepatan putar konveyor 66 rpm dan kecepatan putar reel penarik 45 rpm pada ulangan 1. Pada percobaan 6645_ulangan1, total waktu pengoperasian alat adalah 16 detik. Waktu yang dibutuhkan serasah dari mulai ditarik sudu penarik sampai keluar dari output konveyor adalah 3 detik. Hal tersebut akibat proses penyaluran dari depan sudu konveyor bawah menuju output konveyor memerlukan waktu 3 detik. Pengoperasian alat dihentikan jika waktu pengeluaran serasah telah mencapai 13 detik sejak serasah mulai keluar dari output konveyor. Hasil analisa rekaman video pada titik output konveyor menunjukkan terjadinya perbedaan waktu yang dibutuhkan serasah dari mulai ditarik sudu penarik sampai keluar dari output konveyor untuk tiap variasi percobaan seperti ditunjukkan pada Tabel 14. Pada percobaan 6640, rata-rata waktu yang dibutuhkan adalah 4 detik. Pada percobaan 6630 dan percobaan 6623, rata-rata waktu yang dibutuhkan adalah 5 detik. Pada percobaan 6615 dan percobaan 6608, rata-rata waktu yang dibutuhkan adalah 6 detik. Hasil percobaan menunjukkan kecenderungan penurunan waktu yang dibutuhkan serasah dari mulai ditarik sudu penarik sampai keluar dari output konveyor, jika kecepatan putar reel penarik ditingkatkan pada kecepatan putar konveyor yang sama. Hal tersebut dapat terjadi karena pada saat awal serasah mulai ditarik oleh sudu penarik terjadi pelemparan serasah di ruang penyalur (konveyor). Semakin cepat putaran reel penarik maka gaya pelemparan serasah akan lebih besar, sehingga waktu yang dibutuhkan serasah dari mulai ditarik sudu penarik sampai keluar dari output konveyor akan lebih singkat dibandingkan putaran reel penarik yang lebih lambat. Nilai tegangan hasil pengukuran dikonversi menjadi nilai strain dengan persamaan kalibrasi tegangan-regangan (Lampiran 9). Nilai strain atau regangan dikonversi menjadi nilai torsi dengan persamaan (22). Nilai arus listrik hasil pengukuran dikonversi menjadi nilai daya dengan persamaan (15). Pada perhitungan nilai daya, rata-rata tegangan PLN terukur di laboratorium TMBP IPB adalah 378 V. Nilai daya dikonversi menjadi nilai torsi dengan persamaan (14).

68 Tabel 14 Waktu yang dibutuhkan serasah sejak awal penarikan sampai keluar dari output konveyor Kecepatan poros Percobaan variasi kecepatan Waktu (detik) konveyor reel penarik 58 rpm Percobaan 5808_ulangan 1 6 detik Percobaan 5808_ulangan 2 6 detik Percobaan 5815_ulangan 1 6 detik Percobaan 5815_ulangan 2 6 detik Percobaan 5823_ulangan 1 5 detik Percobaan 5823_ulangan 2 5 detik Percobaan 5830_ulangan 1 5 detik Percobaan 5830_ulangan 2 5 detik Percobaan 5840_ulangan 1 4 detik Percobaan 5840_ulangan 2 4 detik Percobaan 5845_ulangan 1 4 detik Percobaan 5845_ulangan 2 4 detik 66 rpm Percobaan 6608_ulangan 1 6 detik Percobaan 6608_ulangan 2 6 detik Percobaan 6615_ulangan 1 6 detik Percobaan 6615_ulangan 2 6 detik Percobaan 6623_ulangan 1 5 detik Percobaan 6623_ulangan 2 5 detik Percobaan 6630_ulangan 1 5 detik Percobaan 6630_ulangan 2 5 detik Percobaan 6640_ulangan 1 4 detik Percobaan 6640_ulangan 2 4 detik Percobaan 6645_ulangan 1 3 detik Percobaan 6645_ulangan 2 3 detik 70 rpm Percobaan 7008_ulangan 1 6 detik Percobaan 7008_ulangan 2 6 detik Percobaan 7015_ulangan 1 5 detik Percobaan 7015_ulangan 2 5 detik Percobaan 7023_ulangan 1 4 detik Percobaan 7023_ulangan 2 4 detik Percobaan 7030_ulangan 1 4 detik Percobaan 7030_ulangan 2 4 detik Percobaan 7040_ulangan 1 3 detik Percobaan 7040_ulangan 2 3 detik Percobaan 7045_ulangan 1 3 detik Percobaan 7045_ulangan 2 3 detik Pola torsi penyaluran hasil pengukuran ditunjukkan seperti Gambar 55. Nilai rata-rata torsi penyaluran adalah 18.33 N m. Pola torsi penarikan hasil pengukuran ditunjukkan seperti Gambar 56. Pola torsi aktual penarikan serasah

69 oleh reel penarik ditunjukkan pada Gambar 57. Nilai rata-rata torsi aktual penarikan serasah oleh reel penarik adalah 4.08 N m. Gambar 55 Pola torsi penyaluran pada percobaan 6645_ulangan1. Gambar 56 Pola torsi penarikan pada percobaan 6645_ulangan1. Pada percobaan 6645_ulangan1 terjadi nilai torsi awal yang lebih tinggi dari torsi tanpa beban. Hal tersebut dapat terjadi akibat pada saat awal pengoperasian, sudu reel penarik sudah menyentuh serasah tebu. Pada percobaan

70 kecepatan putar konveyor 66 rpm dengan variasi kecepatan putar reel penarik 8 rpm, 15 rpm, 23 rpm, 30 rpm dan 40 rpm nilai torsi awal sama dengan nilai torsi awal tanpa beban. Gambar 57 Pola torsi aktual penarikan serasah oleh reel penarik pada percobaan 6645_ulangan1. Hasil Analisa Daya Penyaluran Terhadap Kecepatan Putar Reel Penarik Hasil analisa menunjukkan bahwa kebutuhan daya penyaluran di konveyor meningkat, jika kecepatan putar reel penarik ditingkatkan seperti ditunjukkan pada Gambar 58. Peningkatan kecepatan putar reel penarik menyebabkan serasah tebu yang ditarik semakin besar. Hal ini berpengaruh terhadap peningkatan kebutuhan daya penyaluran (konveyor ). Pada kecepatan putar konveyor 58 rpm diperoleh nilai daya minimum sebesar 77 watt terjadi pada putaran reel penarik 8 rpm dan daya maksimum 122 watt terjadi pada kecepatan reel 45 rpm. Pada percobaan kecepatan putar konveyor 66 rpm diperoleh nilai daya minimum 73 watt terjadi pada putaran reel penarik 8 rpm dan daya maksimum 129 watt terjadi pada kecepatan reel 45 rpm. Pada perlakuan kecepatan putar konveyor 70 rpm diperoleh daya minimum 66 watt dan daya maksimum 127 watt. Rata-rata daya penyaluran serasah tebu adalah 98 watt.

71 (a) Percobaan kecepatan putar konveyor 58 rpm (b) Percobaan kecepatan putar konveyor 66 rpm (c) Percobaan kecepatan putar konveyor 70 rpm Gambar 58 Grafik hubungan daya konveyor terhadap kecepatan putar reel penarik pada percobaan kecepatan konveyor (a) 58 rpm, (b) 66 rpm dan, (c) 70 rpm.

72 Hasil Analisis Daya Penarikan Terhadap Kecepatan Putar Poros Konveyor Reel penarik berfungsi untuk menarik serasah tebu di lahan dan melemparkannya ke bagian penyalur. Kebutuhan daya penarikan dipengaruhi oleh kecepatan putar poros konveyor yang berada di belakangnya. Gambar 59 menunjukkan bahwa hubungan antara kebutuhan daya penarikan dengan variasi kecepatan putar konveyor. Peningkatan kecepatan konveyor dari 58 rpm ke 70 rpm menyebakan terjadinya penurunan nilai kebutuhan daya penarikan pada reel penarik. Jika kecepatan putar konveyor naik, maka beban penarikan akan disubstitusi sebagian oleh sudu-sudu konveyor. Rata-rata daya penarikan serasah tebu pada reel penarik adalah 18 watt. Karakteristik fisik serasah tebu dengan rata-rata panjang daun 161.1 cm dan pucuk daun 162.5 cm yang ditarik oleh sudu konveyor dapat menjelaskan bagaimana mekanisme penarikan di ruang penyalur. Jika bagian ujung daun atau pucuk daun telah masuk di depan sudu konveyor, maka bagian lainnya akan mudah tertarik ke ruang penyalur. Artinya beban kerja di bagian konveyor jauh lebih besar daripada bagian reel penarik Kecenderungan penurunan daya penarikan ini terjadi pada semua percobaan kecepatan putar reel penarik (8 rpm, 15 rpm, 23 rpm, 30 rpm, 40 rpm, 45 rpm). Nilai koefisien korelasi pada percobaan kecepatan putar reel penarik 8 rpm adalah 0.985. Nilai koefisien korelasi pada percobaan kecepatan putar reel penarik 15 rpm adalah 0.960. Nilai koefisien korelasi pada percobaan kecepatan putar reel penarik 23 rpm adalah 0.920. Nilai koefisien korelasi pada percobaan kecepatan putar reel penarik 30 rpm adalah 0.863. Nilai koefisien korelasi pada percobaan kecepatan putar reel penarik 40 rpm adalah 0.935. Nilai koefisien korelasi pada percobaan kecepatan putar reel penarik 45 rpm adalah 0.878.

73 (a) (b) (c) (d) (e) (f) Gambar 59 Grafik hubungan daya penarikan serasah terhadap kecepatan putar konveyor pada percobaan kecepatan reel penarik (a) 8 rpm, (b) 15 rpm, (c) 23 rpm, (d) 30 rpm, (e) 40 rpm dan (f) 45 rpm. Hasil Analisis Serasah Tertinggal Penimbangan serasah tertinggal dilakukan sesaat setelah percobaan. Pengertian serasah tertinggal adalah merupakan jumlah serasah yang tertinggal di bagian reel penarik dan bagian konveyor pada setiap percobaan dilakukan. Bagian reel penarik yang terdapat serasah tertinggal meliputi bagian plat pengarah (jumlah besar), tersangkut di sudu penarik (sedikit) dan di depan reel penarik.

74 Pada konveyor, serasah tersangkut di antara sudu konveyor bawah dan atas, di rangka bawah dan melilit di bagian poros. Hasil penimbangan serasah tertinggal dapat dilihat pada Lampiran 8. Plat pengarah (jumlah besar) Sudu penarik (sedikit) Di lantai (jumlah sedikit) (a) Serasah tertinggal di reel penarik Terbelit pada poros Hancuran serasah masuk di rangka bawah Terjepit diantara sudu konveyor atas dan bawah (b) Serasah tertinggal di konveyor Gambar 60 Serash tertinggal di bagian reel penarik dan konveyor. Data penimbangan serasah tertinggal dalam satuan gram dikonversi menjadi persentase terhadap berat awal serasah (8000 gram). Variasi kecepatan putar konveyor dan kecepatan putar reel penarik dikonversi menjadi indek terhadap kecepatan pengumpanan 0.3 m/s. Hasilnya adalah 1, 1.1 dan 1.2 untuk variasi konveyor index dan 1, 2, 3, 4, 5 dan 6 untuk reel index. Pola persentase serasah tertinggal terhadap reel index ditunjukan pada Gambar 61. Persentase serasah tertinggal di reel penarik menurun pada interval reel index 1 sampai 3, kemudian naik kembali sampai reel index 5 dan terjadi penurunan kembali. Persentase maksimum serasah tertinggal di reel penarik