III. METODE PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Maret 2010 sampai dengan Desember 2010. Pembuatan prototipe dilaksanakan di Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor.
Sedangkan pengujian kinerja prototipe mesin hasil modifikasi dilakukan di Laboratorium Lapangan Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor.
3.2. Alat dan Bahan
Alat-alat dan perlengkapan utama yang diperlukan untuk kegiatan penelitian ini meliputi peralatan perancangan dan pembuatan konstruksi mesin serta peralatan instrumen untuk pengujian
kinerja lapangan. Peralatan analisis perancangan dan pembuatan gambar teknik yang terdiri dari: Komputer dan
Software Computer Aided Design. Peralatan pembuatan prototipe mesin antara lain: mesin las listrik, las LPG, gerinda tangan, gerinda duduk, bor tangan, bor duduk, mesin bubut, penggaris, meteran,
busur, gunting, tang, obeng, kunci pas, dan kunci ring. Bahan pembuatan prototipe terdiri dari:
a. Plat stainless steel tebal 1 mm untuk hopper benih dan pupuk.
b. Plat stainless steel tebal 2 mm untuk sirip metering device pupuk.
c. Poros stainless steel diameter 12 mm untuk poros penjatah benih dan pupuk.
d. Poros stainless steel diameter 22 mm untuk silinder metering device pupuk.
e. Poros polietilen diameter 35 mm untuk pengetur penjatahan pupuk.
f. Mur dan baut, digunakan untuk merangkai komponen yang memiliki hubungan tidak
permanen. g.
Dempul dan cat. Bahan untuk pengujian kinerja mesin hasil modifikasi terdiri dari: benih jagung, pupuk urea,
pupuk KCl, pupuk TSP, kantong plastik, bahan bakar solar, dan oli mesin. Peralatan dan instrumen untuk pengujian kinerja adalah:
a. Traktor roda dua dengan implemen rotary tiller.
b. Prototipe mesin penanam dan pemupuk hasil modifikasi.
c. Stopwatch, timbangan, penggaris, dan meteran.
3.3. Tahapan Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum untuk memodifikasi prototipe pertama dari mesin penanam dan pemupuk terintegrasi,
berdasarkan pendekatan masalah atau kekurangan pada prototipe pertama dan kemungkinan perbaikan konstruksinya. Adapun tahapan penelitian disajikan dalam Gambar 11.
11
Gambar 11. Tahapan Penelitian
Identifikasi Masalah . Identifikasi masalah merupakan langkah awal dalam perancangan alat.
Pada tahap ini dilakukan identifikasi masalah-masalah yang muncul pada prototipe-1 mesin penanam dan pemupuk jagung terintegrasi. Prototipe ini memiliki beberapa kendala yaitu : 1 jarak tanam
benih yang tidak seragam, 2 hanya memiliki satu hopper pupuk untuk tiga jenis pupuk, 3 dosis pupuk tidak dapat diatur, 4 aplikasi pupuk hanya dalam satu alur untuk ketiga jenis pupuk, 5 roda
penggerak tidak mampu memutar metering device dengan baik.
Analisis Masalah . Setelah diketahui permasalahan yang ada pada alat penanam dan pemupuk
yang sudah ada maka dilakukan analisis permasalahan. Dalam tahapan ini dilakukan analisis untuk mendapatkan solusi permasalahan yang sesuai dengan kebutuhan yang diharapkan. Solusi inilah yang
12
selanjutnya akan diterapkan dalam memodifikasi prototipe-1 mesin penanam dan pemupuk yang sebelumnya.
Konsep Desain dan Modifikasi . Setelah dilakukan analisis permasalahan yang ada dan
pengumpulan ide-ide pemecahan masalah yang mempertimbangkan beberapa aspek yang terkait, dilakukan perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep modifikasi pada komponen-komponen
utama yang dilengkapi dengan gambar sketsa, analisis teknik, perkiraan kapasitas lapangan teoritis, prasarat dan sistem yang mendukung efektifitas operasional alat di lapangan.
Untuk menyelesaikan masalah pada prototipe-1 mesin penanam dan pemupuk sebelumnya, maka disusun konsep desain dan modifikasi pada bagian-bagian: 1 hopper pupuk, 2 metering device
pupuk, 3 saluran dan pembuka alur pupuk, 4 hopper dan pembuka alur benih, 5 roda penggerak metering device Gambar 17. Hopper pupuk yang semula satu buah dibuat menjadi dua buah. Satu
hopper untuk pupuk urea dan satu lagi hopper untuk campuran pupuk TSP dan KCl terletak di samping kiri dan kanan hopper benih. Metering device pupuk dilengakapi dengan mekanisme
pengatur dosis. Saluran dan pembuka alur benih dan pupuk disesuaikan dengan posisi hopper. Posisi hopper benih dipindahkan ke bagian tengah rangka utama. Permukaan sentuh roda penggerak dengan
permukaan guludan diperbaiki agar menghasilkan torsi yang dapat memutar metering device.
Gambar 12. Sketsa rencana modifikasi
Analisis Desain dan Pembuatan Gambar Kerja . Analisis desain untuk modifikasi mesin
dilakukan untuk menentukan bahan, ukuran, serta mekanisme bagian-bagian mesin yang dimodifikasi. Analisis teknik yang dilakukan meliputi:1 perhitungan volume hopper dan sudut kemiringan dinding
hopper, 2 perhitungan ukuran celah dan panjang rotor metering device pupuk, 3 analisis kekuatan bahan untu bagian tangkai pembuka alur benih dan pupuk, 4 perhitungan torsi yang dihasilkan roda
penggerak, 5 perhitungan gaya pegas yang dibutuhkan untuk menekan roda penggerak, 6 analisis kekuatan poros metering device dan poros roda penggerak, dan 7 perhitungan panjang rantai
transmisi. Hasil analisis digunakan sebagai acuan pembuatan gambar kerja. Detail pembuatan komponen-komponen mesin dijelaskan pada gambar tersebut.
Pembuatan Prototipe . Setelah desain modifikasi mesin selesai, kemudian dibuatlah prototipe
mesin penanam dan pemupuk jagung hasil modifikasi yang telah dilakukan. Pembuatan prototipe ini dilakukan di Bengkel Departemen Teknik Mesin dan Budidaya, Institut Pertanian Bogor.
Pengujian Fungsional . Uji fungsional dilakukan untuk mengetahui apakah setiap bagian pada
alat telah berfungsi dengan baik. Untuk unit penanam dan pemupuk, yang diuji adalah bagian:
13
hopper, penjatah pupuk dan benih, penyalur, pembuka alur dan mekanisme pengaturnya, penutup alur, mekanisme roda penggerak, dan sistem transmisi yang digunakan.
Pengujian Kinerja. Tahap terakhir dari penelitian ini adalah pengujian kinerja prototipe
mesin hasil modifikasi prototipe-2.
3.4.
Metode Pengujian Kinerja
Pengujian yang dilakukan meliputi: 1 pengujian hasil penjatahan pupuk pada kondisi mesin stasioner, dan 2 pengujian kinerja lapangan. Pengujian pada kondisi mesin stasioner dilakukan
dengan cara mengukur jumlah pupuk yang keluar pada 10 putaran metering device. Pupuk urea berada di dalam hopper sebelah kanan, sedangkan campuran pupuk TSP dan KCl berada di dalam
hopper sebelah kiri. Pengukuran dilakukan dengan cara: 1 mesin dikondisikan dalam posisi horizontal dan roda penggerak tidak bersentuhan dengan permukaan landasan, 2 mengatur panjang
bukaan rotor metering device, 3 roda penggerak diputar secara manual , 4 selama roda penggerak diputar 10 putaran pupuk yang keluar dari hopper ditampung menggunakan kantong plastik
kemudian ditimbang. Pengaturan bukaan rotor dilakukan dengan cara menggeser selubung rotor metering device. Bukaan rotor diatur pada 50, 75, dan 100 dari panjang metering device pupuk
yang dibuat serta pada bukaan rotor untuk dosis yang diharapkan. Pengukuran dilakukan sebanyak lima kali ulangan untuk setiap tingkat bukaan rotor metering device.
Untuk pengujian kinerja di lapangan, disiapkan lahan yang telah dibajak dan digaru dengan ukuran 8 m × 25 m. Dalam pengujian kinerja lapangan, prototipe-2 dipasangkan dengan traktor roda
dua dengan kelengkapan unit pengolah tanah rotary bersamaan dengan unit pembuatan guludan. Pada saat pengujian, kecepatan traktor pada posisi gigi-1, putaran mesin 1600 rpm, dan kecapatan rotary
pada posisi gigi-2. Adapun pengukuran yang dilakukaan meliputi: 1 kapasitas lapangan, 2 slip roda penggerak, 3 kinerja penanaman, dan 4 kinerja pemupukan.
Pengukuran kapasitas lapangan yang terdiri kapasiatas lapangan teoritis K
LT
, kapasitas lapangan efektif K
LE
, dan efisiensi lapangan. Pengukuran K
LT
dilakukan dengan cara mengukur waktu pada jarak tempuh 20 m. Pengukuran K
LE
dilakuan dengan cara mengukur waktu yang diperlukan pada luas lahan 45 m
2
. Efisiensi lapangan dihitung dengan membandingkan K
LE
dengan K
LT.
Pengukuran kinerja penanaman meliputi: 1 jumlah benih per lubang, 2 jarak antar benih dalam barisan tanam, dan 3 kedalaman penempatan benih. Pengukuran dilakukan terhadap lima
sampel setiap barisan tanam pada tiga barisan tanaman dengan cara menggali alur tanaman yang terisi benih.
Pengukuran kinerja pemupukan meliputi: 1 dosis pupuk yang dihasilkan, 2 kedalamam penempatan pupuk, dan 3 jarak dengan alur benih. Pengukuran dosis pupuk dilakuakan dengan cara:
1 mengatur panjang bukaan rotor metering device, 2 mesin diopersikan pada kondisi yang telah ditentukan, 3 pupuk yang keluar 5 putaran roda penggerak dari hopper pupuk ditampung
menggunakan kantong plastik kemudian ditimbang. Pengukuran dilakukan sebanyak lima kali ulangan untuk setiap tingkat bukaan rotor metering device.
IV. ANALISA PERANCANGAN
Mesin penanam dan pemupuk jagung menggunakan traktor tangan sebagai sumber tenaga tarik dan diintegrasikan bersama dengan alat pembuat guludan dan alat pengolah tanah rotary tiller.
Dalam perancangan bagian-bagian mesin perlu diperhatikan ruang yang tersedia agar tidak mengganggu pengoperasian traktor atau mesin tersebut.
Mesin ini direncanakan menggunakan jarak tanam jagung 75 × 20 cm dengan penanaman benih sebanyak 1-2 benih per lubang pada kedalaman 2.5-5 cm. Pupuk urea, TSP, dan KCl dengan
dosis 150 kgha urea, 200 kgha TSP, dan 100 kgha KCl ditempatkan pada alur sedalam 7-10 cm dengan jarak 10 cm dari alur taman.
4.1.
Dasar Modifikasi
Dasar-dasar dan konsep yang digunakan dalam modifikasi prototipe-1 dijelaskan pada Tabel 3.
Tabel 3. Dasar dan konsep modifikasi Kelemahan prototipe-1
Komponen Yang Harus Diperbaiki
Konsep Modifikasi 1.
Posisi poros metering device terlalu tinggi
Rangka utama Rangka utama dimodifikasi
sehingga posisi bearing poros metering device turun 5 cm
2. Dosis pupuk tidak dapat
diatur Metering device pupuk
Pembuatan metering device yang dilengkapi dengan pengatur dosis
3. Aplikasi pupuk hanya
dalam satu alur untuk ketiga jenis pupuk
Hopper, metering device, saluran, pembuka alur pupuk
Tiap-tiap komponen unit pemupuk dibuat dua buah, yaitu
untuk pupuk urea dan untuk campuran pupuk TSP dan KCl
4. Roda penggerak tidak
mampu memutar metering device dengan
baik Roda penggerak
Memperbesar luas permukaan dan jumlah sirip, menambahkan pegas
penekan roda penggerak
4.2. Rancangan Struktural Modifikasi
Kategori