Simulasi Putaran Pisau Daya, Torsi, dan Gaya Pemotongan

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