Penurunan draft dan energi pembajakan pada model subsoiler getar dengan menggunakan metode Self Excited Vibration

PENURUNAN DRAFT DAN ENERGI PEMBAJAKAN
PADA MODEL SUBSOILER GETAR DENGAN
MENGGUNAKAN METODE SELF-EXCITED VIBRATION

SOEHARSONO

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Penurunan Draft Dan Energi
pembajakan Pada Model Subsoiler Getar Dengan Menggunakan Metode SelfExcited Vibration ini adalah karya saya sendiri dan belum pernah diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir disertasi ini.

Jakarta, 15 Oktober 2011


Soeharsono
NIM F164070142

ABSTRACT
SOEHARSONO. Draft Force and Energy Reduction of Soil Tillage by Selfexcited Vibration Method. Under the Supervision of RADITE P.A.S, TINEKE
MANDANG, ASEP SAPEI and WAWAN HERMAWAN
Soil compaction potentially inhibits plant growth and reduces crop
productivity. To loosen the compact soil, however high draft force and energy
consumption are needed. The cause of which is due to soil cohesion, adhesion and
friction between soil and tillage tool. It’s well known that vibratory-tillage could
reduce that soil cohesion, adhesion and friction between soil and tillage tools so
that the draft force and energy consumption required is reduced. In this research,
soil tillage by self-excited vibration (SEV) method has been conducted. The
objective of this research was to obtain vibratory-system of self-excited vibration
vibratory-tillage (SEVVT) so that the vibration of the tillage tool will reduce draft
force and energy consumption during tillage operation. The research was divided
into three steps, i.e.: analytical study, equipment design and experiment study. In
the analytical study, the vibration of SEVVT was simulated as a vibration with
single degree of freedom system (SDOF) and two degrees of freedom system

(TDOF). The vibration of tillage tool was exerted by natural excitation of the
varying cutting force. The elasticity of the elastic spring or the inertia of the
tillage tool was optimized such that the tillage tool vibrates violently around its
resonant frequency. Draft force reductions about 22-47 % were observed. In the
second step, the equipment was designed methodologically using VDI2221, with
focus on the conceptual design. The embodiment design was then conducted to
exemplify that the conceptual design was simple, easy to understand, and
economically realizable. In the last step, soil tillage was conducted in a soil bin
with the dimension of 1.2 m long, 0.3 m wide and 0.4 m depth. Clay loam soil
was conditioned in soil bin into two layer namely hardpan and top soil. The tillage
tool was connected to a fixed structure using a new model of semi-elliptical
spring. The tillage speeds used were 0.158, 0.212 and 0.265 m/s. Five treatments
were tested, i.e.: Non vibratory-system (NST), SDOF with rear spring orientation
(RST), SDOF with front spring orientation (FST), TDOF system (TST) and low
energy vibratory-system (VST). In the RST orientation, the draft force raised the
elevation of the tillage tool tip, and the draft force caused the tillage tool tip
elevation decrease in the FST orientation. Compared to NST, the average draft
force in the FST orientation showed an increase of up to 46-96 %, whereas a draft
force reduction were found in the RST and in the TST treatment. In the VST
treatment, a small unbalance mass of 0.24 and 0.35 kg was rotated 530 and 1150

rpm respectively and causing tillage tool vibrate with low amplitude. Compared to
NST, draft force reduction about 7.3-38.3 % and energy reduction about 4.814.4% were found.
Keyword: self-excited vibration, draft force reduction, energy reduction, semielliptic spring and low energy vibratory-system

RINGKASAN
SOEHARSONO. Penurunan Draft dan Energi pembajakan pada Model Subsoiler
Getar Dengan Menggunakan Metode Self-Excited Vibration. Dibimbing oleh
RADITE P.A.S., TINEKE MANDANG, ASEP SAPEI dan WAWAN
HERMAWAN
Indonesia merupakan negara agraris dan mempunyai lahan pertanian yang
sangat luas. Sebagai gambaran luas lahan pertanian di Indoneia sekitar 76.4 juta
hektar yang meliputi lahan basah sekitar 8.4 juta hektar dan lahan kering sekitar
68 juta hektar. Adalah wajar bilamana sektor pertanian dijadikan sebagai faktor
utama bagi ketahanan nasional. Adanya lahan pertanian yang dilalui oleh alat-alat
berat, mesin-mesin pertanian, manusia dan binatang serta adanya konsolidasi pada
tanah berakibat terbentuknya lapisan kedap di dalam tanah.
Lapisan tanah padat dengan tahanan penetrasi tanah di atas 2 MPa. atau
mempunyai densitas tanah di atas 1.8 g/cm3 sulit ditembus oleh akar tanaman,
menghambat penetrasi air dan nutrisi serta menghambat sirkulasi udara di dalam
tanah. Hal ini dapat menghambat pertumbuhan tanaman serta menurunkan

produktivitas hasil tanaman. Untuk membongkar lapisan padat demikian
diperlukan draft pembajakan dan konsumsi energi yang besar. Besarnya draft
pembajakan ini digunakan untuk mengatasi gesekan antara tanah dengan
permukaan tillage tool, mengatasi gesekan antar tanah, mengatasi percepatan
tanah bongkaran di depan tillage tool serta karena adanya kelengketan antara
tanah dengan tillage tool. Telah terbukti bahwa dengan penggetaran batang bajak,
maka kohesi tanah, adhesi antara tanah dengan pisau bajak serta gesekan antara
tanah dengan pisau bajak akan menurun sehingga draft pembajakan dan konsumsi
energinya akan turun pula. Dalam penilitian ini upaya menurunkan draft
pembajakan dan konsumsi energi dilakukan dengan penggetaran batang bajak
dengan menggunakan metode self-excited vibration (SEV). Penelitian dilakukan
dalam tiga tahap yang meliputi studi analitis, perancangan peralatan dan
eksperimen. Untuk eksperimen dibagi menjadi eksperimen membajak tanah tanpa
getar, eksperimen membajak tanah dengan penggetaran SEV dan eksperimen
membajak dengan penggetaran berenergi rendah pada bajak getar SEV.
Dalam studi analitis, dibuat simulasi bajak getar SEV di mana sistem
getarnya dimodelkan sebagai sistem getar satu derajat kebebasan (SDOF) dan
sistem getar dua derajat kebebasan (TDOF). Dalam simulasi SDOF, batang bajak
dihubungkan dengan kerangka melaluai sebuah pegas semi-eliptis. Getaran
diakibatkan oleh variasi draft pembajakan yang dimodelkan sebagai fungsi

periodik dengan frekuensi pembajakan diambil 5 Hz dan 2 Hz. Hasil simulasi
menunjukkan penurunan draft pembajakan secara signifikan dan kurang
bergantung pada rasio kecepatan. Untuk bajak getar SDOF dengan frekuensi draft
pembajakan 5 Hz, penurunan draft pembajakannya sekitar 33-43 % sedangkan
bila frekuensi draft pembajakan 2 Hz, penurunan draft pembajakannya sekitar 23
%. Untuk bajak getar TDOF dengan frekuensi draft pembajakan 5 Hz penurunan
draft pembajakannya sekitar 42-47 %. Mekanisme turunnya draft pembajakan ini
berhasil diungkapkan dan dihubungkan dengan rasio kontak yang lebih kecil dari
satu.

Dalam tahap yang ke dua, peralatan dirancang secara sistematis didasarkan
kepada metode VDI2221. Perancangan ditekankan kepada perancangan konsep
yang aktivitasnya meliputi membuat abstraksi perancangan, membuat struktur
fungsi, mencari prinsip solusi yang sesuai dengan struktur fungsi. Prinsip solusi
dikombinasikan menjadi beberapa konsep varian di mana masing-masing konsep
varian dapat bekerja sesuai dengan struktur fungsi yang telah dibuat. Langkah
akhir adalah mengevaluasi seluruh konsep varian sehingga dihasilkan satu
rancangan konsep optimum. Ditambahkan informasi tambahan tentang rancangan
wujud dari peralatan berupa lay-out drawing, gambar kerangka, soil bin dan
peralatan pemadat tanah. Informasi tambahan ini memberi gambaran yang lebih

jelas tentang peralatan yang akan dibangun, bentuk sederhana dan dapat
diwujudkan menjadi peralatan dengan biaya yang relatif murah serta dapat
beroperasi sebagaimana mestinya.
Eksperimen tanpa getar (NST) bertujuan untuk mencari draft pembajakan
tertinggi dan frekuensi draft pembajakan. Draft pembajakan tertinggi digunakan
untuk mendisain pegas SEV sedangkan fekuensi draft pembajakan digunakan
untuk membuat model matematis dari draft pembajakan. Eksperimen dilakukan
di dalam soil bin (panjang 1.2 m, lebar 0.3 m dan dalam 0.4 m). Digunakan tanah
liat yang dikondisikan di dalam soil bin menjadi dua lapis yaitu lapisan kedap
setebal 12-15 cm dengan tahanan penetrasi sekitar 2.75 MPa dan lapisan atas
setebal 7 cm dengan tahanan penetrasi sekitar 1.1 MPa. Digunakan dua jenis
chisel plow yaitu chisel plow dengan batang lurus tegak (S1) dan chisel plow
dengan batang lurus miring (S2). Kedalaman membajak dibuat sekitar 14-17 cm
sedangkan kecepatan membajak divariasikan dari 0.158, 0.212 dan 0.265 m/s.
Didapat hasil draft pembajakan tertinggi yang akan digunakan untuk mendisain
pegas semi-eliptis sekitar 4800 N. Draft pembajakan mempunyai frekuensi rendah
dan sifatnya adalah stokastik. Walaupun demikian draft pembajakan ini dapat
dimodelkan sebagai fungsi periodik.
Dalam eksperimen bajak getar SEV, batang bajak dihubungkan dengan
kerangka oleh sebuah pegas semi-eliptis dengan kekakuan 28602 Nm/rad.

Eksperimen dilakukan terhadap sistem getar SDOF dengan orientasi pegas
menghadap ke muka (FST), sistem getar SDOF dengan orientasi pegas
menghadap ke belakang (RST) dan sistem getar dua derajat kebebasan (TST).
Hasil-hasil yang didapat dibandingkan dengan hasil yang didapat dari perlakuan
NST. Untuk perlakuan FST terjadi kenaikan draft pembajakan sekitar 46-96 %,
oleh karenanya sistem ini tidak direkomendasikan digunakan dalam skala lapang.
Untuk perlakuan RST, terjadi penurunan draft pembajakan sekitar 12.3-15.8 %.
Penurunan draft pembajakannya akan semakin besar dengan semakin tingginya
kecepatan membajak. Hasil pengujian juga menunjukkan bahwa penurunan draft
pembajakan pada bajak getar SEV yang menggunakan chisel plow S2 lebih besar
dibandingkan dengan penurunan draft pembajakan pada bajak getar SEV yang
menggunakan chisel plow S1. Sistem bajak getar RST ini disarankan untuk
digunakan dalam skala lapang. Untuk itu kekakuan dan kekuatan pegas
disesuaikan dengan besar draft pembajakan tanpa getar pada skala lapang.
Perlakuan TST didapat dengan cara memasang pegas kantilever pada batang bajak
dan memasang massa ayun pada ujung pegas kantilever. Perlakuan ini baru diuji
pada satu tingkat kecepatan membajak 0.158 m/s. serta dengan menggunakan
chisel plow S1 dan chisel plow S2. Tercatat penurunan draft pembajakan masing-

masing sebesar 13.6 dan 14.7 %. Karena baru diuji pada satu tingkat kecepatan,

maka belum dapat diambil kesimpulan tentang turunnya draft pembajakan ini.
Walaupun demikian, sistem ini mempunyai potensi untuk diteliti lebih lanjut
dengan cara memvariasikan kekakuan pegas kantilever dan besar massa ayun.
Penurunan draft pembajakan pada perlakuan RST ini dirasa masih relatif
rendah, untuk itu penurunan draft pembajakan ini diupayakan lebih besar dengan
menggunakan penggetaran berenergi rendah pada bajak getar SEV. Sebagai
penggetar digunakan massa tak imbang dengan bobot 0.35 kg dan 0.24 kg yang
dipasang pada motor listrik 180 Watt pada radius 6.5 cm dan diputar masingmasing pada kecepatan putar 530 rpm dan 1150 rpm. Gaya inersia dari putaran
massa tak imbang membuat ujung pisau bajak berosilasi dengan frekuensi tinggi
dan dengan amplitudo getar yang relatif rendah. Osilasi ini akan mencacah tanah
padat di depan ujung pisau sehingga terjadi kerusakan tanah di depan ujung pisau
bajak tanpa membuat irisan tanah. Kondisi ini mengakibatkan gesekan antara
tanah dengan pisau bajak serta adhesi tanah menurun drastis yang mengakibatkan
turunnya darft tanah. Hanya digunakan chisel plow S2 dengan kecepatan
membajak 0.158, 0.212 dan 0.265 m/s. Dibandingkan dengan perlakuan NST,
tercatat penurunan draft pembajakan sekitar 11.9-35.3 % dan jika dibandingkan
dengan perlakuan RST, tercatat penurunan draft pembajakan sekitar 8.4-19.8 %.
Penurunan energi baru tercatat pada kecepatan membajak 0.265 m/s yaitu turun
4.8 % bila digunakan massa tak imbang 0.35 kg dan turun 14.4 % bila digunakan
massa tak imbang 0.24 kg. Sistem ini merupakan kebaruan utama dari penelitian

ini dan direkomendasikan untuk diteliti lebih lanjut sebelum digunakan dalam
skala lapang.
Kata kunci: self-excited vibration, penurunan draft pembajakan, penurunan
energy, pegas semi-eliptis, dan penggetaran berenergi rendah.

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2012
Hak cipta dilindungi Undang-Umdang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya
untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah,
penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah;
dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar
IPB.
Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh
Karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.

PENURUNAN DRAFT DAN ENERGI PEMBAJAKAN
PADA MODEL SUBSOILER GETAR DENGAN
MENGGUNAKAN METODE SELF-EXCITED VIBRATION


SOEHARSONO
F164070142

Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Departemen Ilmu Keteknikan Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012

Ujian Tertutup
Penguji Luar Komisi : Prof. Dr.Ir. Armansyah Tambunan (FATETA IPB)
Dr. Ir. Erizal
(FATETA IPB)
Pelaksanaan
: Kamis 24 November 2011 pukul 13.00-16.30
Ruang Ujian 551, Gedung Andi Hakim Nasution

Kampus IPB Dramaga Bogor
Ujian Terbuka
Penguji Luar Komisi : Prof. Dr. Ir. Komang Bagiasa (FTMD-ITB)
Dr. Ir. Namaken Sembiring
(FATETA IPB)
Pelaksanaan
: Kamis, 22 Desember 2011 pukul 13.00-selesai
Gedung Andi Hakim Nasution Kampus IPB
Dramaga Bogor

Judul Disertasi
Nama
Nim

: Penurunan Draft dan Energi Pembajakan pada Model Subsoiler
Getar Dengan Menggunakan Metode Self-Excited Vibration.
: Soeharsono
: F164070142

Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr.Ir. Radite Praeko Agus Setiawan, M.Agr.
Ketua

Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S.
Anggota

Prof.Dr.Ir. Tineke Mandang, M.S.
Anggota

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S.
Anggota
.

Diketahuhi

Ketua Program Studi
Ilmu Keteknikan Pertanian

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S.
Tanggal Ujian: 22 Desember 2011

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Dahrul Syah, M. S.
Tanggal Lulus:

Untuk adinda Hartini Hs,
Ananda dan cucu,
Negeri dan institusi tercinta

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Pemurah,
berkat rahmat dan karunia Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan.
Penelitian ini mengambil topik di bidang bajak getar dengan judul Penurunan
draft dan energi pembajakan pada model subsoiler getar dengan menggunakan
metode self-excited vibration, di bawah bimbingan Dr. Ir. Radite P.A Setiawan,
Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, Prof. Dr. Ir. Asep Sapei dan Dr. Ir. Wawan
Hermawan. Penelitian dilakukan selama penulis menempuh studi S3 jalur
penelitian di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilakukan
di beberapa lokasi diantaranya adalah di Laboratorium Fenomena Dasar Mesin
Universitas Trisakti, Laboratorium Perancangan Universitas Tarumanagara dan
yang utama adalah di Laboratorium Teknik Mesin dan Budidaya Pertanian Institut
Pertanian Bogor.
Semua bab yang ditulis di disertasi ini merupakan pengembangan dari apa
yang pernah penulis publikasikan di jurnal nasional, jurnal internasional serta
yang dimuat di prosiding seminar nasional Perteta 2010 dan prosiding QIR 2009
Universitas Indonesia.
Atas terselesaikannya penelitian ini, penulis mengucakapkan terima kasih
kepada:
• Institusi ini, serta Universitas Trisakti yang telah memberi kesempatan
kepada penulis untuk memberikan dedikasinya kepada negeri ini, paling tidak
dedikasi yang terakhir.
• Ketua komisi pembimbing bapak Dr. Ir. Radite P. A. Setiawan, anggota
komisi pembimbing ibu Prof. Dr. Ir. Tineke Mandang, bapak Prof. Dr. Ir.
Asep Sapei, bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan juga dosen IPB bapak Prof. Dr.
Armansyah T. atas bimbingannya sehingga penelitian ini dapat diselesaikan.
• PT Matahari Megah Tanggerang, PT Resindo Jakarta, teman-teman satu
angkatan khususnya adinda Deddy Sudibyo serta alumni Teknik Mesin
Universitas Tarumanagara dan Universitas Trisakti terutama ananda Agus
Halim dan ananda Didi Widyatama atas bantuan dana, saran dan pikiran
sehingga penelitian ini bisa diselesaiakan.
• Teknisi Laboratorium Teknik Mesin dan Budidaya Pertanian khususnya
bapak Wanna dan bapak Trisnadi serta ananda Achmad Mulya atas
bantuannya sehingga penelitian ini dapat diselesaiakan
• Semua keluarga, istri dan ananda, atas bantuan moral dan sumbangan dana
sehingga penulis tetap tabah dalam menyelesaikan penelitian ini.
Sekecil apapun manfaatnya, namun semuanya penulis dedikasikan untuk
negeri tercinta ini, khususnya institusi tercinta, Institut Pertanian Bogor.
Harapannya, karya sederhana ini, semuanya dapat memberikan sumbangan
bagi kemajuan ilmiah dan teknologi, untuk negeri ini, institusi ini dan generasi
muda negeri ini.
Semoga
Penulis

(Soeharsono)

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Lamongan, Jawa Timur pada tanggal 8 April 1947
sebagai anak pertama dari pasangan Bapak Oesman Darmowisastro dan ibu
Rahayu Ningsih. Pendidikan sarjana ditempuh di Fakultas Teknik Mesin, Institut
Teknologi Sepuluh Novermber Surabaya, dan lulus pada tahun 1975. Pada tahun
1987, penulis melanjutkan studi di Fakultas Pascasarjana Institut Teknologi
Bandung dan lulus pada tahun 1989 dengan predikat cum laude.
Penulis memulai karir sebagai engineer di industri swasta sampai dengan
tahun 1983 selanjutnya bekerja sebagai staf pengajar di Universitas Trisakti
sampai sekarang.
Pada tahun 2007, penulis melanjutkan studi S3 jalur peneltian di Sekolah
Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Selama kuliah di IPB, penulis telah
membuat sembilan karya publikasi, delapan diantaranya sebagai penulis pertama
dan yang berkaitan erat dengan disertasi ini adalah:
• Getaran batang subsoiler akibat gangguan alami dari variasi gaya potong tanah,
dipublikasikan di Jurnal Teknik Mesin Universitas Kristen Petra Surabaya
edisi November 2008
• Analytical study of self-excited vibration on two degree of freedom vibratory
tillage, dimuat di Proceeding of the 11th International Conference on Quality
in Research; Depok, 3-6 August 2009
• Analytical study of self-excited vibration on single degree of freedom vibratory
tillage, dipublikasikan di ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences
edisi Mei 2010.
• Perancangan konsep dari peralatan guna simulasi self-excited vibration pada
vibratory-tillage, dimuat di Prosiding Seminar Nasional Perteta yang
diselenggarakan di Purwokerto, 10 Juli 2010.
• Studi eksperimental gaya potong tanah dan frekuensi getaran bajak saat
pemotongan tanah pada operasi pengolahan tanah dipublikasikan di Jurnal
Teknotan, edisi Mei 2011
• Penerapan getaran paksa berenergi rendah pada pegas elastis untuk
menurunkan draft dan energi pada operasi pembajakan tanah. Dipublikasikan
di Jurnal Engineering Pertanian. (Inpers.)
• The influence of elastic springs and spring orientation on the draft force during
tillage operation. Dipublikasikan di ARPN Journal of Engineering and Applied
Sciences. Edisi Juni 2011.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL………………………………………………………………..xv
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………………xvi
DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………….xx
DAFTER SINGKATAN………………………………………………………...xxi
PENDAHULUAN………………………………………………………………...1
Latar belakang Masalah …………………………………………………….1
Rumusan Masalah…………………………...………………………………5
Tujuan Penelitian……………………………………...…………………….5
Kegunaan Penelitian………………………………………………………...6
Ruang Lingkup Penelitian…………………………………………………..6
Kebaruan Penelitian…………………………………………………………7
STUDI ANALITIS SELF-EXCITED VIBRATION PADA VIBRATORYTILLAGE……………………………………………......................................................9
Abstrak………………………………………………..…………………….9
Abstract……………………………………………………………………………....9
Pendahuluan………………….…………………………………………….10
Metodologi…………………………………...…………………………….13
Hasil dan Pembahasan..................................................................................21
Kesimpulan...................................................................................................30
Daftar Pustaka..............................................................................................31
PERANCANGAN KONSEP DARI PERALATAN GUNA SIMULASI
SELF-EXCITED VIBRATION PADA VIBRATORY-TILLAGE……..….….………33
Abstrak…………………………………………….....………………….…33
Abstract…………………………………………...………..………………33
Pendahuluan……………….……………………………………………….34
Proses Perancangan Peralatan......................................................................36
Hasil dan Pembahasan..................................................................................55
Kesimpulan...................................................................................................58
Daftar Pustaka..............................................................................................58

STUDI EKSPERIMENTAL DRAFT PEMBAJAKAN PADA OPERASI
MEMBAJAK TANAH DI DALAM SOIL BIN…………………………………61
Abstrak..………………………………….…………..……………………61
Abstract……………………………..……………………..……………….61
Pendahuluan………………………………………………………………..62
Bahan dan Metode........................................................................................66
Hasil dan Pembahasan..................................................................................74
Kesimpulan...................................................................................................83
Daftar Pustaka..............................................................................................83
PENGARUH ELASTISITAS DAN ORIENTASI PEGAS
TERHADAP DRAFT PEMBAJAKAN PADA BAJAK GETAR
JENIS SELF-EXCITED VIBRATION……………………………………………85
Abstrak……………………………………………………………………..85
Abstract……………………………..……………………..…………….…85
Pendahuluan……………………………………………………………….86
Bahan dan Metode.......................................................................................89
Hasil dan Pembahasan..................................................................................95
Kesimpulan.................................................................................................106
Daftar Pustaka........................................................................................... 106
MENURUNKAN DRAFT PEMBAJAKAN DAN ENERGI DENGAN
GETARAN PAKSA BERENERGI RENDAH PADA BAJAK GETAR SELFEXCITED VIBRATION.………………………………………..…………….109
Abstrak……….…………………………………………………………...109
Abstract…………………….……………………………………………..109
Pendahuluan…………………………………..…….…………………….110
Bahan dan Metode......................................................................................115
Hasil dan Pembahasan................................................................................120
Kesimpulan.................................................................................................131
Daftar Pustaka........................................................................................... 132
PEMBAHASAN UMUM…………………………………..…………………..135
Studi Analitis/Simulasi…………….………..……………………………135
Perancangan Peralatan……………………………………………………137
Draft Pembajakan Bajak Tanpa Getar……………………………………139

Draft Pembajakan Bajak Getar Self-Excited Vibration……………………..141
Penggetaran Berenergi Rendah…………………………………………...145
KESIMPULAN UMUM……………………………………………………….149
Kesimpulan……………………………………………………….……....149
Saran-Saran……………………………………………………………….151
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………..153
LAMPIRAN…………………………………………………………………….159

DAFTAR TABEL
Halaman
1.

Hubungan antara rasio gaya dengan rasio kecepatan……………...………29

2.

Daftar spesifikasi peralatan...........................................................................39

3.

Pemilihan kombinasi varian…………………………………….…………47

4.

Kriteria evaluasi…………………………………………………...……….52

5.

Susunan eksperimen bajak tanpa getar…………………………..………...73

6.

Frekuensi getar terbongkarnya tanah…………………….………….……..79

7.

Pendekatan model matematis utuk perlakuan NST1………………..……..82

8.

Pendekatan model matematis utuk perlakuan NST2…………..….……….82

9.

Parameter tanah di dalam soil bin bajak getar SEV……………………….94

10.

Penurunan draft pembajakan hasil simulasi pada RST1 dan RST2…..…...97

11.

Perbandingan draft pembajakan perlakuan NST dan FST……..……….…97

12.

Penurunan draft tanah hasil eksperimen dan hasil simulasi……………...100

13.

Hasil eksperimen TST dibandingkan dengan hasil eksperimen NST……104

14.

Parameter tanah di dalam soil bin perlakuan VST……………………….118

15.

Penurunan draft pembajakan hasil eksperimen VST-NST……………….127

16.

Penurunan draft pembajakan hasil eksperimen VST-RST……………….127

17.

Penurunan konsumsi energi hasil eksperimen bajak VST.........................131

DAFTAR GAMBAR
Halaman
1.

Model dinamis dari getaran struktur...............................................................10

2.

Model fisis dan model matematis dari perlakuan SEVVT_SDOF …..…......14

3.

Model fisis dari perlakuan SEVVT_TDOF……………………………...….16

4.

Model matematis dari perlakuan SEVVT_TDOF..........................................16

5.

Model matematis draft pembajakan untuk frekuensi 5 Hz……..………...…19

6.

Simpangan absolut dari batang bajak sebagai fungsi dari ⁄

7.

Respons getar batang bajak SDOF dalam kondisi steady pada
kekakuan pegas eliptis k = 18750 Nm/rad dengan fe = 5 Hz.………..……..23

8.

Respons getar batang bajak SDOF dalam kondisi steady pada
kekakuan pegas eliptis k = 18750 Nm/rad dengan fe = 2 Hz…………....…..24

9.

Simpangan absolut ujung pisau bajak TDOF sebagai fungsi dari m2….……25

…………...21

10. Respons getar batang bajak TDOF dalam kondisi steady pada
kekakuan pegas eliptis k = 18750 Nm/rad, fe = 5 Hz………...……….…….25
11. Contoh lintasan ujung pisau bajak…………………………………………..26
12. Grafik lintasan ujung pisau bajak untuk SEVVT_SDOF
dengan frekuensi draft tanah fe=5 Hz………………………………..….….27
13. Grafik lintasan ujung pisau bajak untuk SEVVT_SDOF
dengan frekuensi draft pembajakan fe=2 Hz………………….………....….28
14. Grafik lintasan ujung pisau bajak untuk SEVVT_TDOF
dengan frekuensi draft tanah fe=5 Hz…………………………………....….28
15. Grafik rasio draft pembajakan sebagai fungsi dari rasio kecepatan………...30
16. Sistematika perancangan sesuai dengan VDI 2221........................................35
17. Struktur fungsi yang menggambarkan cara kerja peralatan……………...….41
18. Prinsip solusi dari operasi memadatkan tanah………………………………43
19. Prinsip solusi dari operasi membongkar (membajak) tanah……………...…44
20. Prinsip solusi pengukuran gaya dan kecepatan……………………………...45
21. Konsep peralatan varian V9. Soil bin digerakkan oleh
tenaga silinder hidrauliks, pemadatan tanah dilakukan
oleh silinder hidrauliks……………………………………………….……...48
22. Konsep peralatan varian V12. Soil bin digerakkan oleh mekanisme
konveyor, pemadatan tanah dilakukan oleh silinder hidrauliks………...…...48
23. Konsep peralatan varian V14 Soil bin digerakkan oleh mekanisme
konveyor, pemadatan tanah dilakukan oleh mekanisme lead sqrew………..49
24. Menyusun kriteria eveluasi ke i dan ke j........................................................49

25. Menyusun parameter objectif perancangan..………………………………..50
26. Rancangan wujud dari peralatan guna simulasi
self-excited vibration vibratory-tillage………………………..…………… 53
27. Rancangan wujud struktur landasan…………………………………….…..54
28. Rancangan wujud dari soil bin………………………………………….…...54
29. Rancangan wujud dari mesin hidrauliks pemadat tanah……………….……55
30. Blok diagram interaksi antara tanah dengan pisau bajak……..……….……62
31. (a) Representasi tegangan di suatu titik pada tanah,
(b) Lingkaran Mohr tegangan dengan beban utama σ1 dan σ3…………....…63
32. Gaya-gaya yang bekerja pada pisau bajak (Gill et al. 1968 dan
Upadhyaya et al. 2009)…..……………………………………………….…..64
33. Peralatan yang digunakan untuk eksperimen bajak tanpa getar…………….66
34. Rangkaian hidraulis peralatan pemadat tanah………………………………67
35. (a) Chisel dengan batang lurus tegak, (b) chisel dengan
batang lurus miring………………………………………………………...68
36. Extended octagonal ring transducer…………………….…………………..68
37. Instrumentasi sensor regangan pada load cell………...……………………...69
38. Instrumentasi guna mengukur draft pembajakan bajak tanpa getar…………70
39. (a) Memasang pelat di atas permukaan tanah di dalam soil bin,
(b) roll silindris menekan pelat..…………………………………………….72
40. Skematis membajak tanah tanpa getar di dalam soil bin……………………72
41. Setup kalibrasi load cell, (a) mencari sensitivitas pengukuran
dalam arah longitudinal, (b) mencari sensitivitas
pengukuran dalam arah transversal…..…………………………….….…….74
42. (a) Grafik kalibrasi mengukur gaya dalam arah longitudinal,
(b) grafik kalibrasi mengukur gaya dalam arah transversal…………………75
43. Pengaruh kecepatan membajak terhadap draft maksimum
(grafik a: perlakuan NST1, grafik b: perlakuan NST2,
grafik c: perlakuan NST3, grafik d: perlakuan NST4)…..…………….…….76
44. Pengaruh kecepatan membajak terhadap rerata draft pembajakan
(grafik a: perlakuan NST1, grafik b: perlakuan NST2,
grafik c: perlakuan NST3, grafik d: perlakuan NST4).……………………...77
45. Histogram draft pembajakan rata-rata untuk semua kondisi
membajak tanah……………………………………………………….…….78
46. Grafik draft pembajakan pada perlakuan NST1 pada kecepatan
membajak V=0.158 m/s.……….…………………………………….….…..80
47. Grafik draft pembajakan pada perlakuan NST1 pada kecepatan
membajak V=0.158 m/s.……………………………………….…….…,….81

48. Bajak getar dari Qiu Lichun et al (2000)…………………….……………...87
49. Jenis Tines yang digunakan oleh Bernstsen et al (2006)……….…………...87
50. Skema paralatan penelitian dari Laszlo et.al. (2002)…………….………….88
51. Peralatan eksperimen pada bajak getar SEV………………………………...90
52. Susunan instrumentasi guna mengukur draft pembajakan pada
bajak getar SEV……………………………………………………………..90
53. (a) Pegas semi-eliptis (b), pegas kantilever..………………………..….……91
54. Ilustrasi eksperimen dengan orientasi FST dan RST pada bajak getar
satu derajat kebebasan, (a) dengan menggunakan chisel plow batang
lurus S1, (b) dengan menggunakan chisel plow batang miring S2...…..…....92
55. Ilustrasi eksperimen pada bajak getar dua derajat kebebasan dengan
chisel plow batang lurus (S1) dan chisel plow batang miring S2)...………..93
56. Skematis membajak tanah dengan bajak getar SEVdi dalam soil bin………94
57. Draft pembajakan pada perlakuan NST21………….………………….……96
58. Lintasan Ujung pisau bajak hasil simulasi pada perlakuan RST21…………96
59. Grafik draft pembajakan perlakuan FST dan NST pada kecepatan
membajak 0.158 m/s, (a) FST1-NST11, (b) FST2-NST21..…………….…..98
60. Simpangan ujung pisau bajak akibat draft pembajakan D
pada perlakuan FST………………………………………………………....99
61. Grafik draft pembajakan perlakuan RST1 dan NST1,(a) kecepatan
membajak V=0.158 m/s, (b) kecepatan membajak V=0.212 m/s,
(c) kecepatan membajak V=0.265 m/s..….……………………….….….…101
62. Grafik draft pembajakan perlakuan RST2 dan NST2, (a) kecepatan
membajak V=0.158 m/s, (b) kecepatan membajak V=0.212 m/s,
(c) kecepatan membajak V=0.265 m/s……………..……………………....102
63. Defleksi dari batang bajak akibat draft pembajakan D membuat
ujung pisau bajak terangkat naik………………………………..…….……103
64. Grafik draft pembajakan perlakuan TST dan NST pada kecepatan
membajak V=0.158 m/s, (a) perlakuan TST1-NST11,
(b) perlakuan TST2-NST21……...………………………………….……..104
65. Terjadinya kenaikan elevasi ujung pisau bajak dan massa
tambahan pada pegas kantilever…………………………………...……….105
66. Peralatan penelitian dari Butson et.al. (1981)……………………………...111
67. Peralatan eksperimen yang digunakan oleh Szabo et. al. (1998)…………..112
68. Diagram kinematis dari peralatan eksperimen yang digunakan
oleh Niyamapa et. al. (1980)…………………………………………….…113
69. Skema eksperimental dari Wang et al. (1980)……………………………..113
70. Skema penelitian dari Soeharsono et.al. (2010)…………………………...114

71. Peralatan yang digunakan untuk eksperimen bajak getar SEV
dengan penggetaran berenergi rendah ……………………………….….…....116
72. (a) Susunan pegas eliptis, chisel plow dan penggetar, Fi : gaya inersia
dari massa tak imbang yang diputar dengan kecepatan sudut ω,
(b) penggetar yang terdiri atas motor listrik, pelat serta massa tak
imbang m…………………………………………………………………...117
73. Instrumentasi guna pengukuran gaya pada eksperimen bajak
getar SEV dengan penggetaran berenergi rendah……………….…………117
74. Tanah di dalam soil bin dibagi menjadi dua lapisan……………………….118
75. Setup eksperimen, perlakuan NST dan VST................................................120
76. Putaran massa tak imbang m=0.21 kg diputar 1150 rpm pada saat
ujung pisau bajak menyentuh tanah padat…………………………………121
77. Grafik kekuatan geser sebagai fungsi dari tegangan normal dari
tanah yang digunakan dalam eksperimen (2: Lingkarann Mohr
tegangan batas minimum agar terjadi kerusakan tanah, 3: Lingkaran
mohr tegangan akibat putaran massa tak imbang m=0.35 kg,
n=530 rpm, 4: Lingkaran Mohr tegangan akibat putaran
massa tak imbang m=0.24 kg, n=1150 rpm)…….…………………………122
78. Draft pembajakan untuk kondisi NST dan kondisi VST dengan massa
tak imbang 0.35 kg diputar 530 rpm, (a) kecepatan membajak
V= 0.158 m/s, (b) kecepatan membajak V=0.212 m/s,
(c) kecepatan membajak V=0.265 m/s..........................................................124
79. Draft pembajakan untuk kondisi NST dan kondisi VST dengan massa
tak imbang 0.24 kg diputar 1150 rpm, (a) kecepatan membajak
V = 0.158 m/s, (b) kecepatan membajak V=0.212 m/s, (c) kecepatan
membajak V=0.265 m/s……………………................................................125
80. Mekanisme turunnya draft pembajakan pada fenomena VST………....…..128
81. Beda elevasi permukaan tanah di dalam soil bin antara
perlakuan NST dan VST..............................................................................129
82. Kelengketan tanah pada shank dan pada pisau bajak...................................129
83. Hasil analisis statis dan analisis modal dengan menggunakan
program paket INVENTOR……………………………………………….141
84. (a) bajak getar SEV kapasitas draft pembajakan 9000 N,
(b) bajak getar SEV kapasitas draft pembajakan 10000 N………………...144
85. (a) Bajak getar SEV diberi gangguan dalam arah menyudut,
(b) bajak getar SEV diberi gangguan dalam arah transversal,
(c) batang bajak bergetar dalam orientasi menudut,
(d) Batang bajak bergetar dalam orientasi transversal..…………………....146

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1.

Pandangan muka bajak getar SEV…………..……….………..…….……..159

2.

Gambar isometriks kerangka landasan……………………………...……..160

3.

Gambar isometriks soil bin………………………………………………...161

4.

Gambar isometriks Pemadat tanah………………………………………....164

5.

Uji kekuatan geser tanah…………………………………………………...163

DAFTAR SINGKATAN
SEV

Self Excited Vibration

SDOF

Single Degree of Freedom

TDOF

Two Degree of Freedom

SEV_VT

Self Excited Vibration Vibratory-Tillage

RST

Rear Spring Treatment

FST

Front Spring Treatment

NST

Non Spring Treatment

VST

Vibratory Spring Treatment

TST

Two Degree of Freedom Spring Treatment

D

Draft Force

PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Indonesia merupakan negara agraris dan mempunyai lahan pertanian yang
sangat luas. Sebagai gambaran luas lahan pertanian di Indoneia mencapai sekitar
76.4 juta hektar yang meliputi lahan basah sekitar 8.4 juta hektar dan lahan kering
sekitar 68 juta hektar (Departemen Pertanian, Dir. Jen. Pengelolaan Lahan dan Air
2007). Adalah wajar jika sektor pertanian dijadikan sebagai faktor utama bagi
ketahanan nasional, paling tidak untuk suatu daerah tertentu. Adanya lahan
pertanian/lintasan yang dilalui oleh alat-alat berat, mesin-mesin pertanian,
manusia dan binatang serta adanya konsolidasi tanah berakibat terbentuknya
lapisan kedap (hardpan) di dalam tanah (Randy et al. 2006, Zhang et al. 2006)
Lapisan tanah padat dengan tahanan penetrasi tanah di atas 2 MPa. atau
mempunyai densitas tanah di atas 1.8 g/cm3 sulit ditembus oleh akar tanaman,
menghambat penetrasi air dan nutrisi serta menghambat sirkulasi udara di dalam
tanah. Hal ini akan menghambat pertumbuhan tanaman serta menurunkan
produktivitas hasil tanaman (Susan dan Nina 1994, Soil Quality Institute 2003,
Borghei et al. 2008, Wang et al. 2006). Pada tanaman lahan kering (misalnya
tanaman tebu), kandungan air di atas lapisan kedap akan merusak akar tanaman
sehingga pertumbuhan tanaman menjadi terhambat. Untuk membongkar lapisan
padat demikian diperlukan draft pembajakan dan konsumsi energi yang besar
(Kasisira 2004, Drewer et al. 1980, Chandon et al. 2002). Besarnya draft
pembajakan ini digunakan untuk mengatasi gesekan antara tanah dengan
permukaan tillage tool, kelengketan tanah dengan pisau bajak, gesekan antar
tanah, kohesi tanah serta guna mengatasi percepatan tanah bongkaran di depan
tillage tool (Gill et al. 1968, Upadhyaya et al. 2009)
Pada operasi tillage konvensional, tidak ada gerak relatif antara chisel
dengan implement sehingga selama operasi tillage, selalu terjadi kontak antara
chisel dengan tanah. Karena selalu terjadi kontak langsung antara tillage tool
dengan tanah, maka selama implement bergerak maju akan terjadi pemadatan
tanah oleh tillage tool. Hal ini mengakibatkan draft pembajakan menjadi semakin
besar (Zhang Ji 1997) sehingga energi yang diperlukan guna membongkar tanah
padat juga menjadi besar pula. Energi yang diperlukan untuk menggerakkan

2

implement didapat dari traksi traktor. Untuk memperbaiki efisiensi dari drive
wheel traktor umumnya dilakukan dengan cara menambah bobot pada bagian
belakang traktor. Hal ini akan mengakibatkan kepadatan tanah yang dilalui oleh
traktor semakin meningkat sehingga tahanan tanah akan meningkat pula. Draft
pembajakan yang besar serta melampaui kemampuan kekuatan komponen traktor
juga dapat merusak komponen dari traktor itu sendiri.
Seiring dengan mahalnya harga bahan bakar minyak serta bila luasan lahan
yang akan dibongkar sangat luas, maka biaya yang harus dikeluarkan guna
mengatasi besarnya draft pembajakan menjadi besar pula. Sebagai gambaran luas
lahan kering di Indonesia pada tahun 2008 yang ditanami tebu diperkirakan
sekitar 405500 hektar dan akan meningkat menjadi sekitar 408000 hektar pada
tahun 2009 (Dirjen Perkebunan Dep. Tan. 2007). Untuk itu diperlukan upaya guna
menurunkan draft pembajakan dan energi yang diperlukan sehingga konsumsi
bahan bakar yang diperlukan guna membajak tanah menjadi lebih sedikit.
Ada beberapa metode dalam menurunkan draft pembajakan dan konsumsi
energi yang telah dikembangkan diantaranya adalah dengan menggunakan
teknologi variable depth tillage (Ahmad Kalilian et al. 2002, Yousef Abbaspour
et al. 2005), Teknologi electro osmosis (Radite et al. 2002) dan dengan
menggetarkan batang bajak.
Ada tiga metode yang telah dikembangkan dalam menggetarkan batang
bajak yaitu dengan memberi energi mekanis secara langsung ke batang bajak,
dengan memberikan energi mekanis pada bagian elastis (pegas) dari batang bajak
dan dengan memanfaatkan variasi tahanan tanah selama pisau bajak membongkar
tanah. Metode pertama dinamakan oscilatory-tillage, metode ke dua dinamakan
force vibration vibratory-tillage sedangkan metode ke tiga dikenal sebagai self
excited-vibration (SEV) vibratory-tillage.
Metode pertama telah banyak diteliti baik secara analitis maupun secara
eksperimental dan berhasil menurunkan draft pembajakan secara signifikan
namun selalu disertai dengan kenaikan penggunaan energi, bahkan sangat besar
(Awat et al. 2009, Bandalan et al. 1999, Dawelbeit et al. 1999, Kofoed SS 1969
dan Sakai et al. 1993). Semua peneliti sepakat bahwa turunnya draft pembajakan
terjadi bila rasio kecepatan (perbandingan antara kecepatan getar maksimum dari

3

batang bajak dengan kecepatan maju traktor) lebih besar dari satu atau jika rasio
kontak (perbandingan antara waktu kontak ujung pisau bajak bersentuhan dengan
tanah padat dengan waktu satu siklus getar) lebih kecil dari satu. Kondisi ini
didapat dengan memvariasikan ampkitudo getar, frekuensi getar serta sudut osilasi
batang bajak. Penggetaran batang bajak dengan amplitudo getar tinggi dengan
frekuensi rendah menjadikan banyak retakan pada tanah (sebagai akibat tumbukan
antara ujung pisau bajak dengan tanah padat) sedangkan penggetaran dengan
amplitudo getar rendah pada frekuensi tinggi membuat terjadinya kehancuran
tanah di depan ujung pisau bajak. Penggetaran juga mengakibatkan kelengketan
antara pisau bajak dengan tanah jauh berkurang sehingga draft pembajakannya
menjadi turun. Wang et al, (1998) mencatat penurunan kelengketan antara tanah
dengan pelat logam secara drastis bila pelat digetarkan pada frekuensi tinggi.
Yang unik adalah penelitian yang dilakukan oleh Shahgoli et al. (2007). Dalam
penelitiannya, Shahgoli et al. (2007) melaporkan terjadinya penurunan draft
pembajakan sebesar 15 % pada rasio kecepatan kecepatan 0.95. Hal ini dilakukan
dengan mengatur frekuensi getar, amplitude getar, sudut osilasi dan kecepatan
membajak masing masing sebesar sebesar 1.9 Hz, 69 mm, 270 dan 2.9 km/h.
Kondisi ini memungkinkan terjadinya rasio kontak sebesar 79 %. Sesuai dengan
rumusan yang dikembangkan oleh Radite et al. (2002) dan Sakai (2009), kondisi
rasio kontak ini memungkinkan terjadinya penurunan draft pembajakan. Kendati
metode ini menaikkan pemakaian energi, namun mempunyai keunggulan yaitu
kualitas tanah menjadi semakin gembur dan banyak terjadi retakan di dalam tanah
yang telah terbongkar (Radite et al. 2007) sehingga memudahkan kandungan air
di atas lapisan kedap meresap ke dalam tanah. Dalam metode ini berapapun
besarnya energi yang dibutuhkan untuk mengosilasikan tillage tools disediakan
sepenuhnya oleh sistem mekanis. Hal inilah yang menyebabkan kenaikan
konsumsi energi secara berlebihan.
Radite et al. (2010b) melakukan penelitian dengan menggunakan metode
force vibration vibratory-tillage. Radite et al. (2010b) melakukannya dengan
penggetaran struktur pada bajak mol getar lateral. Dalam penelitiannya, Radite et
al. (2010b) memasang batang bajak mol pada batang kantilever yang digetarkan
dalam arah transversal dan ditarik oleh traktor. Kedalaman membajak dibuat

4

sedalam 36-44 cm sedangkan kecepatan membajak dibuat sebesar 1.61-1.8
km/jam. Dengan penggetaran struktur pada frekuensi 7-12 Hz, draft bajak mol
turun antara 18.2-23.6 %. Pada frekuensi antara 7 Hz sampai dengan 12 Hz
getaran struktur juga cukup efektif dalam menurunkan energi getar, dimana
penurunan draft masih lebih besar dibandingkan dengan presentasi kenaikan daya
kinetis. Penggetaran dengan frekuensi 15 Hz paling tidak efektif karena
peningkatan daya kinetis sebesar 10.9 % hanya menghasilkan penurunan daya
sebesar 3.1%.
Metode yang ke tiga (self-excited vibration vibratoty tillage) juga telah
diteliti secara analitis dan secara eksperimental (Laszlo et al. 2002, Berntsen et al.
2006 dan Qiu Lichun et al. 2000, Duerinckx et al. 2005). Dalam metode ke tiga,
penurunan tahanan tanahnya lebih rendah dibandingkan dengan metode yang
pertama sedangkan konsumsi energinya menjadi lebih rendah jika dibandingkan
dengan konsumsi energi pada operasi tillage tanpa getar dan metode oscilatorytillage. Energi yang dibutuhkan untuk menggetarkan tillage tools didapat dari
energi yang disimpan di dalam pegas dalam bentuk energi potensial yang
diakibatkan oleh variasi draft pembajakan. Dengan demikian energi yang
disediakanpun menjadi terbatas. Perlu diupayakan untuk menaikkan level energi
dari sistem getar yaitu dengan optimasi elastisitas pegas, dengan menambah
jumlah derajat kebebasan dari sistem getar serta dengan penggetaran berenergi
rendah pada pegas elastis. Dengan optimasi elastisitas pegas dan sistem getarnya,
diharapkan energi yang disimpan di dalam pegas menjadi lebih besar sehingga
getaran yang terjadi pada tillage tools akan mampu menurunkan tahanan tanah
secara signifikan dengan kualitas tanah yang tidak jauh berbeda dengan kualitas
tanah yang dihasilkan oleh subsoiling metode oscilatory-tillage.
Gill et al. (1968) dan Upadhyaya et al. (2009) membuat rumusan draft
pembajakan yang didasarkan pada keseimbangan gaya-gaya yang bekerja pada
pisau bajak. Khusus irisan di depan ujung pisau bajak, draft pembajakannya
didasarkan pada passive soil failure theory atau Mohr Coulomb theory. Draft
pembajakan ini menjadi besar bilamana irisannya memanjang dari ujung pisau
bajak sampai dengan permukaan tanah. Bilamana Mohr Coulomb theory ini hanya
digunakan untuk menghancurkan tanah padat di depan ujung pisau bajak, maka

5

gaya tersebut menjadi sangat kecil. Hal ini bisa dilakukan dengan penggetaran
pada batang bajak berenergi rendah dengan frekuensi tinggi. Dengan penggetaran
berenergi rendah pada batang bajak, diharapkan mampu menghancurkan tanah di
depan ujung pisau bajak tanpa membuat irisan tanah sehingga draft pembajakan
beserta konsumsi energinya menjadi turun.
Rumusan Masalah
Dari uraian di atas dan agar penelitian ini menjadi jelas dan terarah, maka
dibuat rumusan masalah sebagai berikut:
Usaha menurunkan draft pembajakan dan konsumsi energi pada subsoiling
dengan menggunakan subsoiler jenis self excited vibration satu dan dua derajat
kebebasan, dan dengan penggetaran berenergi rendah pada bajak getar self-excited
vibration. Usaha tersebut dilakukan melalui studi analitis dan studi eksperimental
dalam skala laboratorium.
Tujuan Penelelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
• Mengungkapkan mekanisme turunnya draft pembajakan, baik melalui simulasi
matematis maupun melaluai eksperimen pada bajak getar yang mengalami
gangguan secara alami sebagai akibat dari variasi draft pembajakan.
• Membuat derivasi matematis dari getaran subsoiler getar yang mengalami
gangguan secara alami sebagai akibat dari variasi draft pembajakan, yang
meliputi subsoiler getar satu dan dua derajat kebebasan.
• Membuat model subsoiler getar satu dan dua derajat kebebasan yang
mengalami gangguan secara alami sebagai akibat dari variasi draft pembajakan
dalam skala laboratorium, tujuannya adalah menurunkan draft pembajakan
yang diperlukan untuk membajak tanah.
• Membuat model subsoiler getar dengan penggetaran berenergi rendah pada
bajak getar satu derajat kebebasan yang mengalami gangguan secara alami
sebagai akibat dari variasi draft pembajakan dalam skala laboratorium,
tujuannya adalah menu