Perancangan pengeruk tanah membutuhkan perhitungan dan analisis teknik berdasarkan data-data yang telah diperoleh sebelumnya. Pada
perancangan awal, tinggi tanah di atas guludan awal yang akan dipindahkan + 25-30 cm berdasarkan perhitungan sederhana pada Lampiran 1. Tanah pada
alur ini akan dipindahkan pada guludan, sehingga ketinggian tanah yang akan ditumpahkan oleh pengeruk pada guludan diasumsikan 30 cm di atas guludan.
Jika terlalu tinggi maka tanah akan longsor tetapi jika terlalu rendah maka akan dibutuhkan pengeruk yang dapat meratakan tanah ke samping.
Tinggi guludan asal adalah 30 cm, tinggi guludan setelah dilintasi traktor menjadi 26 cm perhitungan pada Lampiran 2. Sehingga tinggi
guludan yang akan dibentuk diasumsikan 55 cm. Perbandingan perbedaan jaraknya adalah + 26:55
2:5. Karena itu diagram kinematik lengan ayun depan direncanakaan berjarak 27.5 cm dan diagram kinematik lengan ayun
belakang 63.5 cm. Direncanakan 63.5 karena ruang yang ada untuk jarak kinematik lengan ayun belakang terbatas pada lebar atas got dan ketinggian
poros mekanisme. Komponen-komponen dari pengeruk tanah lengan ayun ini adalah
rangka mekanisme, roda penggerak mekanisme, pemegang roda, lengan ayun depan, poros transmisi, lengan ayun belakang, pengeruk tanah, dan standar
lengan ayun.
B. Disain Fungsional
Fungsi utama dari pengeruk tanah pada ditcher adalah memindahkan tanah hasil kerja ditcher yang berada pada alur tanam ke atas guludan.
Persyaratan yang harus dipenuhi adalah tanpa menggunakan sumber daya PTO traktor, tetapi dengan memanfaatkan profil guludan yang sudah ada.
Untuk mendukung fungsi tersebut maka diperlukan komponen- komponen lain yang saling berkaitan agar pengeruk tanah dapat bekerja.
Fungsi-fungsi dan komponen-komponen tersebut disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Fungsi dan komponen-komponen pengeruk tanah
No Fungsi
Komponen
1 Mengeruk, menggeser, dan memindahkan tanah
dari dasar alur tanam ke atas guludan. Pengeruk
2 Mengangkat dan menggerakkan pengeruk
secara horizontal, mengubah gerakan rotasi menjadi gerakan translasi.
Lengan ayun belakang
3 Menggerakkan lengan ayun belakang,
meneruskan pegerakan lengan ayun depan ke lengan ayun belakang secara rotasi.
Poros mekanisme
4 Menggerakkan memutar poros mekanisme,
menjaga gerakan roda supaya tetap horizontal, mengubah gerakan translasi menjadi gerakan
rotasi. Lengan ayun depan
5 Menggerakkan lengan ayun depan tanpa
menggusur tanah, menghasilkan gerakan awal dan gaya angkat.
Roda mekanisme
6 Menghubungkan sistem dengan rangka, sebagai
ground lengan ayun, menahan poros mekanisme, menahan standar mekanisme.
Rangka mekanisme
7 Menghubungkan roda mekanisme dengan
lengan ayun depan. Menahan tahanan gelinding roda.
Pemegang roda
8 Menahan lengan ayun pada posisi terendah pada
saat transportasi. Standar mekanisme
C. Disain Struktural
1. Rangka Mekanisme Rangka mekanisme terdiri dari dua pasang yaitu satu pasang bagian
depan kiri-kanan dan satu pasang bagian belakang. Rangka mekanisme disambungkan dan dilas mati pada rangka ditcher bagian depan karena
rangka mekanisme merupakan dudukan keseluruhan sistem mekanisme empat batang penghubung sejajar ganda pada pengeruk tanah. Rangka
mekanisme dibuat dari bahan besi siku L ukuran 100 mm x 100 mm dengan ketebalan 8 mm. Posisi penyambungan ke rangka ditcher sejajar
dengan poros agar poros dan engsel empat batang penghubung depan dapat begerak bebas.
Rangka mekanisme
bagian depan
berbeda dengan
rangka mekanisme bagian belakang. Pada rangka mekanisme bagian depan,
bagian atas adalah untuk poros dan bagian bawah untuk engsel lengan
ayun depan. Untuk memasangkan poros pada rangka mekanisme, maka dipasangkan pillow block standar FYH-UCP205 pada bagian punggung
siku. Sedangkan untuk pemasangan engsel empat batang penghubung, ditambahkan siku yang ukurannya 45 mm x 100 mm panjang 60 mm, dan
plat 100 mm x 60 mm pada punggung rangka Gambar 30.
Gambar 29. Rancangan rangka mekanisme depan. Pada rangka mekanisme bagian belakang, bagian atas adalah untuk
engsel lengan ayun belakang sedangkan bagian bawah untuk poros mekanisme. Untuk memasangkan poros pada rangka mekanisme, maka
dipasangkan flange FYH-UCFS205 pada bagian depan rangka. Sedangkan untuk pemasangan engsel empat batang penghubung, ditambahkan siku
yang ukurannya 80 mm x 100 mm panjang 100 mm Gambar 30.
Gambar 30. Rancangan rangka mekanisme belakang. 2. Roda Penggerak Mekanisme
Roda mekanisme berukuran diameter luar 324 mm dan tebal 6 mm. Bahan yang digunakan adalah pipa besi yang dipotong sepanjang 170 mm.
Diameter 324 mm dipilih untuk mengimbangi lengkungan alur. Jika diameter roda terlalu besar maka roda tidak akan melintasi dasar alur,
kanan
kiri
sedangkan jika terlalu kecil roda akan menggusur tanah guludan. Velg roda dibuat dari bahan besi plat setebal 10 mm Gambar 31.
Roda mekanisme harus dapat menggelinding bebas agar tidak menggusur tanah pada saat roda menaiki guludan. Karena itu dipasang dua
bantalan gelinding standar NTN 6005 pada kedua sisi bos. Velg roda dilubangi dengan diameter 70 mm untuk dudukan bos. Bos dibuat dari
poros besi bahan S45C diameter 70 mm yang kemudian dibubut untuk dudukan bantalan dan lubang poros roda. Diameter lubang poros roda
yaitu 30 mm. Kedua sisi roda ditutup dengan tutup roda. Tutup roda dibuat dari besi behel diameter 6 mm. Satu tutup terdiri dari 8 lingkar besi behel
yang dilas dengan diameter yang bebeda sehingga terbentuk seperti plat dengan kemiringan 40
o
. Lebar roda seluruhnya 246 mm. Jarak antar roda kiri-kanan pada posisi paling bawah adalah 157 cm.
Gambar 31. Rancangan roda penggerak mekanisme. 3. Pemegang Roda
Pemegang roda terdiri dari beberapa bagian yaitu poros roda, besi kanal dudukan engsel empat batang penghubung, dan plat besi penguat.
Poros roda dibuat dari besi poros bahan S45C sepanjang 275 mm dan diameter 25.4 mm. Ujung poros berada pada jarak 24 cm dari permukaan
kanal. Pada ujung poros dibuat ulir M 22 untuk mengencangkan roda. Poros dilas horizontal pada kanal pada ketinggian 4.25 cm dari dasar kanal
dengan kemiringan 76
o
. Agar poros tidak melenting, maka diperkuat dengan menambahkan tiga besi plat berbentuk segitiga setebal 8 mm.
Masing-masing ukurannya mengikuti bentuk posisi kanal dan poros. Penguat ini dipasang secara horizontal dan vertikal Gambar 32.
Gambar 32. Rancangan pemegang roda. Bahan yang digunakan adalah besi kanal UNP ukuran 50 mm x 100
mm dengan ketebalan 5 mm untuk mempermudah pembuatan dudukan engsel batang penghubung. Posisi kanal ini sejajar dengan poros
mekanisme agar mekanisme empat batang penghubung dapat bekerja seperti ditunjukkan oleh Gambar 33. Kedua sisi kanal dilubangi dengan
diameter 16 mm untuk engsel empat batang penghubung dengan jarak 10 cm. Posisi lubang yang paling bawah berjarak 5 cm dari lubang poros.
Gambar 33. Posisi pemegang roda terhadap poros mekanisme. 4. Lengan Ayun Depan
Lengan ayun depan harus mampu menahan momen yang terjadi akibat berat pengeruk dan tahanan gelinding roda, sehingga dibuat dari
bahan besi kanal UNP ukuran 76 mm x 38 mm tebal 5 mm dan panjang total kanal 302 mm. Posisi batang penghubung adalah sejajar dengan
rangka depan ditcher pada saat horizontal. Batang atas dan batang bawah harus memiliki panjang yang sama dan memiliki jarak pivot yang sama.
poros mekanisme
pemegang roda
76
o
Ukuran diagram kinematiknya adalah 27.5 cm x 10 cm. Batang atas disambungkan dengan poros untuk meneruskan gaya angkat dari
pemegang roda. Batang bawah diengsel pada rangka mekanisme untuk menyeimbangkan gerakan batang atas sehingga pergerakan vertikal
pemegang roda akan selalu pada posisi horizontal Gambar 34.
Gambar 34. Rancangan lengan ayun depan. 5. Poros Mekanisme
Dimensi pipa yang digunakan yaitu diameter luar 44.4 mm, tebal 5 mm dan panjang 1225 mm. Untuk pemasangan poros ke pillow block dan
flange maka pada ujung poros dilaskan besi poros S45C. Poros yang digunakan adalah poros bertingkat dengan diameter 32 mm dan 25 mm.
Poros bertingkat depan diameter 25 mm dipasangkan pada pillow block dan poros bertingkat belakang diameter 25 mm dipasangkan pada flange
bearing. Posisi poros adalah sejajar dengan rangka ditcher yaitu dengan kemiringan 104
o
terhadap rangka depan ditcher Gambar 35.
Gambar 35. Rancangan poros mekanisme.
6. Lengan Ayun Belakang Lengan ayun belakang harus mampu menahan momen yang terjadi
akibat berat pengeruk sehingga dibuat dari bahan besi kanal UNP ukuran 76 mm x 38 mm tebal 5 mm dan panjang total kanal 845 mm. Jarak antar
alur adalah 135 cm sedangkan jarak antar rangka mekanisme depan dan belakang adalah 121 cm. Agar pengeruk berada pada jarak 135 cm dari
muka gelinding roda maka batang penghubung sepanjang 53.5 cm dipasang miring dan tidak sejajar dengan rangka depan ditcher maupun
tegak lurus dengan poros. Ketika pengeruk turun, minimal sisi pengeruk berada pada bibir alur sehingga batang penghubung selanjutnya sepanjang
305 mm dipasang sejajar dengan rangka depan ditcher. Selain itu, hal ini damaksudkan untuk menambah nilai estetika lengan ayun.
Gambar 36. Rancangan lengan ayun belakang. Ukuran diagram kinematiknya adalah 63.5 cm x 10 cm. Batang
bawah disambungkan dengan poros untuk meneruskan momen poros menjadi gaya angkat pengeruk. Batang atas diengsel pada rangka
mekanisme untuk menyeimbangkan gerakan batang bawah sehingga pergerakan vertikal pengeruk akan selalu pada posisi horizontal Gambar
36. 7. Pengeruk
Pengeruk dibentuk menjadi lengkung agar tanah tidak diteruskan ke atas dan melewati pengeruk. Bentuk lengkung ini juga akan memperkuat
plat pengeruk. Tinggi pengeruk 400 mm dengan panjang 550 mm. Bagian atas pengeruk setinggi 300 mm dibuat dari bahan plat besi 307 mm x 550
mm setebal 6 mm. Bagian bawah berupa sisir dari plat besi setebal 10 mm
sebanyak 10 jari. Bagian atas sisi luar dibentuk miring karena pada bagian tersebut terdapat sedikit tanah yang akan dipindahkan. Jarak antar jari
adalah 6 cm Gambar 37.
Gambar 37. Rancangan pengeruk tanah. Ujung jari dibentuk meruncing untuk mengurangi beban penetrasi
tanah. Pada bagian belakang pengeruk dipasang dudukan engsel lengan ayun belakang yang berbentuk besi kanal. Dudukan ini dipasangkan pada
pengeruk dengan menambahkan plat besi penyesuai, agar dudukan bisa dipasang pada posisi miring sejajar dengan poros mekanisme. Bagian
bawah dari dudukan ini lebih kecil daripada bagian atasnya untuk menghindari tabrakan dengan guludan yang telah dilewati pengeruk ketika
pengeruk turun Gambar 38. Posisi dudukan ini adalah 13 dari sisi dalam pengeruk. Hal ini dikarenakan terjadinya gaya tanah yang paling besar
diperkirakan pada posisi tersebut.
Gambar 38. Posisi pengeruk setelah melewati guludan.
guludan dudukan
lebih kecil
8. Standar Lengan Ayun Standar lengan ayun dipasangkan dan dilas pada bagian bawah
rangka mekanisme. Standar lengan ayun dibuat dari plat besi setebal 8 mm dan diperkuat dengan plat besi setebal 8 mm. Bentuk dari standar ini
berupa siku 55 mm x 70 mm dengan sudut 137
o
. Sudut ini sesuai dengan posisi terendah dari roda penggerak seperti ditunjukkan oleh Gambar 39.
Gambar 39. Rancangan standar lengan ayun pada rangka mekanisme.
V. ANALISIS TEKNIK
