22
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Simulasi Putaran Pisau
Simulasi dilakukan untuk menduga bentuk putaran yang akan terjadi pada saat melakukan pengujian. Di samping itu dari hasil simulasi ini dapat diketahui pitch yang terjadi pada proses
pemotongan. Masukan untuk pembuatan simulasi ini menggunakan Persamaan 3 dan Persamaan 5. Berdasarkan hasil simulasi yang diperoleh dengan menggunakan Software MS Office Excel
pada kecepatan putar pisau 500 rpm, jumlah pisau 8, dan kecepatan maju 0.5 ms, nilai pitch yang diperoleh sebesar 0.0075 m atau 7.5 mm. Hasil simulasi dapat dilihat pada Gambar 21.
Berdasarkan hasil simulasi yang telah dibuat, nilai pitch yang diperoleh dapat dijadikan acuan pembuatan pisau. Pisau yang dibuat menjadi tiga tipe pisau, yaitu pisau tipe 1, tipe 2 dan
tipe 3 lihat Gambar 14, 15, dan 16.
B. Daya, Torsi, dan Gaya Pemotongan
Pengeprasan tebu dilakukan agar tebu hasil panen dapat tumbuh kembali, di mana tujuan utamanya agar tunas yang muncul setelah pengeprasan tumbuh dari bagian tebu dalam tanah dan
dapat tumbuh perakaran baru di dalam tanah yang dapat menopang lebih kuat dari batang tebu tersebut. Untuk melakukan pengeprasan diperlukan daya untuk memutar alat kepras itu sendiri.
Daya merupakan usaha atau energi yang dilakukan per satuan waktu. Data hasil pengukuran arus dan tegangan, dapat dilihat pada Lampiran 1.
Rata – rata daya pemotongan dengan kecepatan maju 0.3 ms disajikan pada Tabel 4. Rata – rata daya pemotongan dengan kecepatan maju 0.5 ms disajikan pada Tabel 5.
Tabel 4. Rata – rata daya pemotongan Watt pada kecepatan maju 0.3 ms
Posisi tebu Pisau 1
Pisau 2 Pisau 3
Tengah 78
75 73
Kanan 76
77 79
Kiri 78
77 75
Rata - rata
77 76
75 Gambar 21. Hasil simulasi putaran pisau kepras
23
Tabel 5. Rata – rata daya pemotongan Watt pada kecepatan maju 0.5 ms
Posisi tebu Pisau 1
Pisau 2 Pisau 3
Tengah 93
78 95
Kanan 88
114 93
Kiri 102
93 95
Rata - rata
94 95
94 Berdasarkan hasil yang didapat daya pemotongan menggunakan pisau tipe 3 lebih kecil dari
dua pisau lainnya baik pada kecepatan maju 0.3 ms ataupun 0.5 ms. Ini menandakan pisau tipe 3 lebih baik dari sisi kebutuhan daya potongnya. Namun demikian hasil perbedaan kebutuhan
dayanya relatif kecil. Perbedaan yang kecil ini dikarenakan luas bidang potong untuk ketiga jenis pisau tersebut sama.
Selain itu dapat dibandingkan daya antara kecepatan maju 0.3 ms dengan 0.5 ms. Berdasarkan pengukuran yang telah dilakukan daya yang terjadi pada kecepatan 0.3 ms lebih
rendah dari kecepatan 0.5 ms. Salah satu faktor yang mempengaruhi adalah kualitas pemotongan oleh tiap pisau. Pada kecepatan 0.5 ms terjadi pemotongan dengan pitch yang lebih besar dari
pemotongan pada kecepatan 0.3 ms. Dengan pitch yang lebih besar, maka luas bidang potong semakin besar, sehingga daya pemotongannya lebih besar. Grafik perbandingan daya antara
kecepatan 0.3 ms dan 0.5 ms dapat dilihat pada Gambar 22.
Posisi tebu saat pemotongan kiri, tengah dan kanan tidak memberikan perbedaan yang konsisten pada pengukuran daya pemotongan lihat Tabel 4, Tabel 5 serta Gambar 23.
Torsi merupakan gaya yang terjadi sepanjang lengan gaya. Kecepatan putar rata – rata dari pisau pemotong adalah 547 rpm. Dengan kecepatan putar tersebut dapat diperoleh torsi
pemotongan seperti pada Tabel 6 dan Tebel 7. Data torsi pemotongan tebu dapat dilihat pada Lampiran 3.
Gambar 22. Grafik perbandingan daya antara kecepatan 0.3 ms dan 0.5 ms
24
Tabel 6. Rata – rata torsi pemotongan Nm pada kecepatan maju 0.3 ms
Posisi tebu Pisau 1
Pisau 2 Pisau 3
Tengah 1.36
1.31 1.27
Kanan
1.33 1.34
1.38
Kiri 1.36
1.34 1.31
Rata -rata 1.35
1.33 1.32
Tabel 7. Rata – rata torsi pemotongan Nm pada kecepatan maju 0.5 ms
Posisi tebu Pisau 1
Pisau 2 Pisau 3
Tengah 1.62
1.37 1.65
Kanan 1.54
1.99 1.62
Kiri 1.79
1.62 1.65
Rata -rata 1.65
1.66 1.64
Selaras dengan hasil pengukuran daya pemotongan, rata – rata torsi pada proses kepras terlihat bahwa pisau 3 memiliki nilai torsi paling kecil dari ketiga tipe pisau. Namun seperti
halnya daya, nilai torsi pun memiliki selisih yang kecil di setiap tipe pisau. Hal ini sangat wajar mengingat daya dan torsi berbanding lurus. Sehingga selisih yang terjadi antara daya dan torsi
tidak akan berbeda jauh. Apabila dibandingkan torsi antara kecepatan maju 0.3 ms dan 0.5 ms, maka nilai torsi pada 0.3 ms lebih rendah dari kecepatan 0.5 ms. Hal ini karena dipengaruhi
daya yang digunakan pada kecepatan 0.3 ms lebih rendah, sehingga nilai torsi lebih rendah pula. Gaya pemotongan merupakan gaya luar yang harus diberikan oleh pisau kepada material
agar bahan tersebut dapat terpotong Persson 1987 dalam Lisyanto 2007. Gaya diperoleh dari perhitungan dengan menggunakan Persamaan 10, di mana diketahui jari – jari pemotongan
sepanjang 0.3 m. Data gaya pemotongan dapat dilihat pada Lampiran 3. Rata - rata gaya pemotongan setiap pisau disajikan pada Tabel 8 untuk kecepatan maju 0.3 ms dan Tabel 9 untuk
kecepatan maju 0.5 ms. Gambar 23. Grafik perbandingan daya terhadap posisi tebu pada pisau tipe 3
25
Tabel 8. Rata – rata gaya pemotongan N pada kecepatan maju 0.3 ms
Posisi tebu Pisau 1
Pisau 2 Pisau 3
Tengah 4.54
4.37 2.53
Kanan 4.43
4.48 4.60
Kiri 4.52
4.46 4.38
Rata -rata 4.50
4.44 3.84
Tabel 9. Rata – rata gaya pemotongan N pada kecepatan maju 0.5 ms
Posisi tebu Pisau 1
Pisau 2 Pisau 3
Tengah
5.39 4.55
5.51
Kanan 5.15
6.62 5.42
Kiri
5.96 5.41
5.51
Rata -rata 5.50
6.02 5.48
Nilai gaya untuk kecepatan maju 0.3 ms, pisau 3 mencapai 3.84 N sedangkan pisau 1 dan 2 masing – masing 4.50 N dan 4.44 N. Pisau 3 membutuhkan gaya pemotongan yang paling kecil
dari dua tipe pisau lainnya. Begitu pula pada kecepatan 0.5 ms, nilai gaya untuk pisau 3 mencapai 5.48 N sedangakan untuk pisau 2 dan 3 memiliki nilai masing – masing 5.50 N dan 6.02
N. Pisau 3 memiliki gaya paling kecil akibat diminimalisirnya pemotongan secara ditebas pada batang tebu tersebut. Ini disebabkan oleh bentuk mata pisau yang lebih panjang di bagian
belakang mata pisau, sehingga pemotongan yang terjadi adalah memotong secara mengiris dan pisau selanjutnya akan masuk ke bagian dalam tebu yang kemudian akan memotong secara
mengiris juga. Hal inilah yang menyebabkan gaya untuk pisau 3 lebih kecil. Secara teori, gaya potong dengan kecepatan maju 0.3 ms berbanding lurus dengan gaya
potong dengan kecepatan maju 0.5 ms, di mana gaya potong pada kecepatan 0.5 ms adalah lima per tiga 1.67 kali gaya potong pada kecepatan 0.3 ms. Pada pengukuran, ternyata rasio gayanya
tidak demikian, seperti diperlihatkan pada Tabel 10. Tabel 10. Rasio gaya pada kecepatan 0.5 ms dengan gaya pada kecepatann 0.3 ms
Jenis Pisau
Kec. 0.3 ms
Kec 0.5 ms
Rasio F
0.5
F
0.3
1
4.50 5.50
1.22
2
4.44 6.02
1.35
3
3.84 5.48
1.43
Rataan
4.26 5.67
1.33
C. Hasil Potongan