Rancang Bangun Angkong Bermesin sebagai Sarana Pengangkutan pada Proses Pengumpulan Buah Kelapa Sawit
RANCANG BANGUN ANGKONG BERMESIN SEBAGAI
SARANA PENGANGKUTAN PADA PROSES
PENGUMPULAN BUAH KELAPA SAWIT
SANDY NUGRAHA
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun
Angkong Bermesin Sebagai Sarana Pengangkutan Pada Proses Pengumpulan
Buah Kelapa Sawit adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2013
Sandy Nugraha
NIM F14090058
ABSTRAK
SANDY NUGRAHA. Rancang Bangun Angkong Bermesin sebagai Sarana
Pengangkutan pada Proses Pengumpulan Buah Kelapa Sawit. Dibimbing oleh
DESRIAL.
Kegiatan pemanenan merupakan salah satu kegiatan penting dalam proses
produksi minyak kelapa sawit. Kegiatan pemanenan terdiri dari pemotongan
Tandan Buah Segar (TBS) dari tandannya, pengumpulan, dan pengangkutan.
Kegiatan pengangkutan pada proses pengumpulan TBS masih menggunakan alat
bantu sederhana, yaitu berupa gerobak sorong atau angkong yang didorong oleh
manusia. Kegiatan pengumpulan TBS ini merupakan salah satu pekerjaan yang
berat dan membutuhkan tenaga manusia yang besar. Topik utama dari penelitian
ini adalah untuk mengurangi beban tenaga manusia pada saat mendorong angkong
dengan penambahan engine sebagai sumber tenaga putar. Kriteria desain untuk
angkong bermesin adalah memiliki kecepatan maju maksimum setara dengan
kemampuan jalan manusia yaitu 5 km/jam. Kegiatan perancangan desain
dilakukan dengan bantuan software CAD. Penambahan engine diharapkan akan
meningkatkan kapasitas angkut dari angkong tersebut. Hasil desain angkong
bermesin adalah menggunakan engine 2 tak dengan kapasitas 0.78 KW yang
digunakan dari engine mesin potong rumput. Bagian fungsional yang mendukung
fungsi utama adalah rangka, bak, dudukan engine, engine 2 tak, gearbox, gear
eksentrik, sprocket chain, roda penggerak, tangki bahan bakar, tuas pemutar
throttle, dan grip handel pegangan. Hasil analisis dan perhitungan maka
ditentukan mengunakan rangka, roda, dan bak dari angkong bermerk Artco,
engine 2 tak berkapasitas 0.78 KW, menggunakan gearbox reduksi tipe 40 dengan
rasio 1:20, menggunakan rantai rol ukuran 40, sprocket 14T dan 45T. Dari hasil
desain maka ditentukan kecepatan maju angkong yaitu 5 km/jam.
Kata kunci: angkong, gerobak sorong, pengangkutan buah kelapa sawit,
pengumpulan buah kelapa sawit, rancang bangun angkong bermesin
ABSTRACT
SANDY NUGRAHA. Wheelbarrow with Engine Design Used in the
Transportation of Oil Palm Fruits Collection Process. Supervised by DESRIAL.
Harvesting activity are one of the important activities in the palm oil
production process. Harvesting activity consist of cutting fresh fruit bunches
(FFB) from their stems, collection, and transport. Transportation activities in the
process of collecting FFB still using simple tools, it’s wheelbarrow driven by
humans. Collection FFB activity is one tough job and requires large manpower.
The main topic of this research is to decrase human power load when pushing
wheelbarrow with the addition of engine as a power source. Design criteria for
wheelbarrow engined is to has a maximum forward speed equivalent to ability of
human beings, which is 5 KPH. Design using CAD software. Adding engine is
expected to increase the wheelbarrow transport capacity. The results of
wheelbarrow with engine design is using 2-stroke engine with a capacity of 0.78
iii
KW used from mowers engine. Functional part of the main functions are
supporting frame, tub, engine cradle, 2 stroke engine, gearbox, eccentric gear,
chain and sprocket, wheel, fuel tank, throttlecontrol, and handle grip. From the
analysis and calculation is determined using the frame, wheels and tubs of
wheelbarrow Artco branded, 2-stroke engine with a capacity of 0.78 KW, using a
gearbox reduction ratio 1:20 type 40, roller chain size 40, sprocket 14T and 45T.
The results from this research are design wheelbarrow with engine that have
forward speed 5 KPH.
Keywords: oil palm fruits collection process, transportation of oil palm fruits,
wheelbarrow, wheelbarrows with engine design
RANCANG BANGUN ANGKONG BERMESIN SEBAGAI
SARANA PENGANGKUTAN PADA PROSES
PENGUMPULAN BUAH KELAPA SAWIT
SANDY NUGRAHA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
v
Judul Skripsi : Rancang Bangun Angkong Bermesin sebagai Sarana Pengangkutan
pada Proses Pengumpulan Buah Kelapa Sawit
Nama
: Sandy Nugraha
NIM
: F14090058
Disetujui oleh :
Dr Ir Desrial. M Eng
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial. M Eng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
vii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2013 sampai Juli 2013 ini ialah
rancang bangun, dengan judul Rancang Bangun Angkong Bermesin sebagai
Sarana Pengangkutan pada Proses Pengumpulan Buah Kelapa Sawit.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Desrial, M.Eng selaku
pembimbing yang telah banyak memberi saran, masukan dan bimbingannya
selama proses penyelesaian tugas akhir ini. Di samping itu, penghargaan penulis
sampaikan kepada Prof.Dr. Tineke Mandang dan Prof.Dr. Kudang B. Seminar
selaku dosen penguji atas masukan dan sarannya demi kesempurnaan skripsi, Ir
Sukanda, M.Si (ayah), Dra Euis Lilia R (ibu), dan Anisa Suci, S.Farm, Apt
(kakak) yang telah memberikan dorongan kepada penulis selama menyelesaikan
Tugas Akhir ini, Firda Amalia, S.Gz yang telah memberikan bantuan, semangat,
dan motivasi kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir, teknisi di bagian
keteknikan Kehutanan Bogor (Pak Yayan, Pak Markus, Kiki) atas bantuan,
kerjasama, dan bimbingan selama kegiatan pembuatan Angkong bermesin ini, Pak
Wana, Pak Parma, Pak Darma, Mas Firman serta teknisi lainnya yang telah
membantu selama menyelesaikan tugas akhir, teman-teman satu pembimbing
(Hafiyyan σaufal dan Muhammad Hasan Asy’ari), Rusnadi yang telah membantu,
serta teman-teman seperjuangan TEP 46 (ORION) yang telah memberikan cerita
dan kebersamaan sebagai satu keluarga selama penulis menyelesaikan studi di
IPB.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah
membantu, namun tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga skripsi ini dapat
memberikan manfaat bagi semua pihak. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Oktober 2013
Sandy Nugraha
DAFTAR ISI
PRAKATA
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit
Pemanenan Kelapa Sawit
Pengangkutan TBS
Angkong
Motor Bensin (Engine)
Penyalur Daya (Transmisi)
ANALISIS RANCANGAN DAN KONSTRUKSI
Kriteria Peracangan
Rancangan Fungsional
Rancangan Struktural
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Bahan
Alat
Proses Pembuatan Angkong Bermesin
Metode Pengujian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Prototipe Angkong Bermesin
Proses Pabrikasi Angkong Bermesin
Uji Fungsional
Uji Kinerja
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
Lampiran
vii
viii
ix
ix
x
1
1
2
2
2
3
3
3
4
5
6
7
7
7
8
9
22
22
22
23
24
26
27
27
28
34
37
40
40
40
41
42
ix
DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Uraian fungsi bagian-bagian angkong bermesin.
Koefisien tahan gelinding roda angkong dilahan sawit
Spesifikasi Engine mesin potong rumput tipe gendong
Perbandingan rasio
Metode pengujian komponen angkong bermesin
Hasil pengujian putaran pada sistem transmisi percobaan pertama
Hasil pengujian putaran pada sistem transmisi percobaan kedua
Kecepatan maju angkong bermesin dan angkong tidak bermesin
Kapasitas pengangkutan angkong bermesin dan tidak bermesin
8
15
18
18
26
35
35
38
39
DAFTAR GAMBAR
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
Tandan buah segar (TBS)
Kegiatan panen
Kegiatan pengangkutan TBS menggunakan angkong
Angkong yang digunakan untuk mengangkut TBS
Engine 2 tak mesin potong rumput tipe gendong
Sketsa rangka utama
Sketsa pipa rangka
Data simulasi penentuan center of grafity statis
Sketsa letak centre of grafity statis
Data simulasi penentuan center of grafity dinamis
Sketsa letak centre of grafity dinamis
Roda angkong
Analisis torsi pada roda penggerak
Sketsa plat dudukan engine
Dudukan engine hasil rancangan
Bagian bak yang terkena beban paling besar (bagian diarsir)
Sketsa bagian angkong yang terkena beban terbesar
Analoge tachometer
Diagram alir tahapan-tahapan dalam perancangan angkong bermesin
Diagram alir tahap pabrikasi angkong bermesin
Perbandingan angkong yang ada dipasaran (a) dan angkong bermesin
hasil rancangan
Bagian-bagian angkong bermesin
(a) Proses pembubutan dan (b) sprocket motor 45T
(a) Dudukan pengencang (b) Dudukan sprocket
Bagian-bagian pada roda penggerak :
Proses perubahan pada rangka;
Poros as transmisi;
Snap ring
Bagian komponen gigi eksentrik
3
4
5
5
6
9
10
12
12
13
13
14
17
19
20
20
21
23
24
25
27
27
28
28
29
30
31
31
31
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
Bagian-bagian gigi eksentrik :
Proses pembuatan gigi eksentrik
Dudukan engine :
Kegiatan pengujian putaran dengan analoge tachometer
Kegiatan pengujian kinerja
Grafik perbandingan kecepatan maju angkong
Grafik perbandingan kapasitas pengangkutan angkong
32
33
34
35
37
38
39
DAFTAR LAMPIRAN
1. Tabel data antropometri posisi berdiri operator pemanen sawit di
Indonesia
2. Tabel kekuatan, kekerasan dan kekuatan lentur bahan
3. Gambar teknik angkong bermesin
4. Riwayat hidup
43
44
45
49
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) merupakan salah satu komoditas
perkebunan unggulan dan utama di Indonesia. Tanaman yang produk utamanya
terdiri dari minyak sawit (CPO) dan minyak inti sawit (KPO) ini memiliki nilai
ekonomis yang tinggi dan menjadi salah satu penyumbang devisa negara terbesar
dibandingkan dengan komoditas perkebunan lainnya (Pahan 2008). Minyak
kelapa sawit (MKS) merupakan bahan baku utama pembuatan minyak makan.
Sementara itu, minyak makan merupakan salah satu dari sembilan kebutuhan
pokok bangsa Indonesia. Kelapa sawit pertama kali diperkenalkan di Indonesia
oleh pemerintah kolonial Belanda pada tahun 1948. Tanaman sawit mulai
diusahakan dan dibudidayakan pada tahun 1911, sejak saat itu perkebunan kelapa
sawit di Indonesia mulai berkembang (Pahan 2008).
Indonesia menempati posisi kedua di dunia. Indonesia adalah negara dengan
luas areal kelapa sawit terbesar di dunia, yaitu sebesar 34,18% dari areal kelapa
sawit dunia. Pencapaian produksi rata-rata kelapa sawit Indonesia tahun 2004
2008 tercatat sebesar 75.54 juta ton tandan buah segar (TBS) atau 40.26% dari
total produksi kelapa sawit dunia (Pahan 2008).
Panen merupakan salah satu kegiatan yang penting pada budidaya tanaman
kelapa sawit karena kegiatan panen faktor penting dalam menentukan produksi.
Untuk memperoleh hasil produksi (CPO) dengan kualitas yang baik serta dengan
rendemen minyak yang tinggi, pemanenan dilakukan berdasarkan kriteria panen.
Proses pemanenan diawali dengan pemotongan pelepah daun yang menyangga
buah, kemudian dilakukan pemotongan tandan buah dekat pangkal, brondolan
yang jatuh dikumpulkan dalam karung dan tandan buah segar (TBS) selanjutnya
di angkut menuju tempat pengumpulan hasil (TPH) untuk selanjutnya ditimbang
dan diangkut menuju pabrik pengolahan kelapa sawit untuk seterusnya diolah
menjadi minyak sawit.
Pengangkutan Tandan Buah Segar (TBS) dari piringan pohon ke Tempat
Pengumpulan Hasil (TPH) masih dilakukan dengan bantuan alat berupa gerobak
sorong (wheelbarrow) atau sering disebut juga angkong. Angkong ini mampu
mengangkat 4 6 TBS dalam satu kali angkut tergantung dari kekuatan dan
kemampuan penggunanya, yang dijalankan dengan cara didorong menuju pasar
pikul. Untuk meningkatkan kinerja dari alat tersebut dan mengurangi daya
manusia yang digunakan maka angkong ini harus rancang ulang dengan
penambahan mesin sebagai sumber tenaganya. Peran mekanisasi pada perkebunan
yaitu mengefisienkan suatu pekerjaan yang dilakukan dengan bantuan alat atau
mesin. Dengan adanya mekanisasi maka akan mengurangi tenaga manusia yang
dikeluarkan, mengurangi kerusakan produk, menurunkan ongkos produksi,
meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi.
Penelitian ini difokuskan pada kegiatan rancang bangun angkong bermesin
sebagai sarana pengangkutan pada proses pengumpulan buah kelapa sawit.
Rancang bangun dilakukan dengan penambahan engine, sistem transmisi daya dan
sistem kendali mesin. Berdasarkan hasil rancang bangun ini diharapkan adanya
peningkatan kinerja pada angkong.
2
Perumusan Masalah
Kegiatan pemanenan merupakan kegiatan yang sangat penting dalam proses
produksi minyak kelapa sawit. Kegiatan pemanenan terdiri dari pemotongan,
pengumpulan, dan pengangkutan Tandan Buah Segar (TBS). Kegiatan
pengumpulan TBS masih dilakukan dengan bantuan alat sederhana berupa
gerobak sorong atau angkong yang didorong oleh pemanen. Penggunaan angkong
tersebut membutuhkan tenaga manusia yang besar. Untuk mengurangi tenaga
manusia yang digunakan untuk mendorong angkong tersebut maka perlu didesain
angkong dengan penambahan engine. Kecepatan maju angkong yang didesain
yaitu 5 km/jam sesuai dengan kecepatan jalan maksimum manusia. Penambahan
sumber tenaga dari engine akan mengurangi tenaga yang dikeluarkan oleh
manusia.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang bangun angkong bermesin
sebagai sarana pengangkutan pada proses pengumpulan buah kelapa sawit. Uji
kinerja angkong bermesin dimaksudkan untuk mengetahui kinerja dari mesin yang
dirancang.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari rancang bangun angkong bermesin ini ialah mengurangi
beban kerja pada saat proses pengumpulan TBS, meningkatkan kapasitas angkut,
memudahkan proses pengangkutan TBS pada saat kegiatan pengumpulan hasil,
dan mempercepat kegiatan pengangkutan TBS.
3
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) merupakan Palmae tropis yang
berasal dari Afrika. Tanaman sawit mulai diusahakan dan dibudidayakan pada
tahun 1911, sejak saat itu perkebunan kelapa sawit di Indonesia mulai
berkembang (Pahan 2008). Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas
perkebunan unggulan dan utama di Indonesia yang produk utamanya terdiri dari
minyak sawit (CPO) dan minyak inti sawit (KPO) yang memiliki nilai ekonomis
tinggi dan menjadi salah satu penyumbang devisa negara terbesar dibandingkan
dengan komoditas perkebunan lainnya (Pahan 2008). Buah kelapa sawit dapat
dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Tandan buah segar (TBS)
Indonesia adalah negara dengan luas areal kelapa sawit terbesar di dunia,
yaitu sebesar 34,18% dari areal kelapa sawit dunia. Pencapaian produksi rata-rata
kelapa sa it ndonesia tahun
2008 tercatat sebesar 75.54 juta ton tandan
buah segar (TBS) atau 40.26% dari total produksi kelapa sawit dunia (Pahan
2008).
Kelapa sawit dapat tumbuh pada daerah tropis dengan kondisi suhu udara
sedang sampai panas dengan kelembaban udara 80% dengan curah hujan rata-rata
2500 mm/tahun. Temperatur yang cocok berkisar 22oC 33oC dengan lama
penyinaran 5 7 jam/hari. Tanaman kelapa sawit dapat tumbuh dan berbuah
sampai ketinggian 1000 m di atas permukaan laut, namun secara ekonomis
tanaman kelapa sawit diusahakan pada daerah ketinggian 1 500 m dpl (di atas
permukaan laut). Kelapa sawit optimum berada di daerah yang memiliki
kecepatan angin 5 6 km/jam untuk membantu proses penyerbukan (Pahan 2008).
Pemanenan Kelapa Sawit
Kegiatan panen merupakan kegiatan yang sangat berpengaruh kepada
kualitas hasil minyak. Alat angkut yang tepat dapat membantu mengatasi
kerusakan buah selama pengangkutan (Pahan 2008). Menurut Pramudji et al.
(2004) panen adalah pekerjaan penting di perkebunan kelapa sawit karena
langsung menjadi sumber pemasukan uang ke perusahaan melalui penjualan
minyak kelapa sawit (MKS) dan inti kelapa sawit (IKS).
4
Berkaitan dengan hal tersebut, Lubis (1992) menyatakan bahwa
keberhasilan panen dan produksi sangat tergantung pada bahan tanaman yang
dipergunakan, manusia (pemanen) dengan kapasitas kerjanya, peralatan yang
dipergunakan untuk panen, kelancaran transportasi serta faktor pendukung lainnya
seperti organisasi panen yang baik, keadaan areal, insentif yang disediakan dan
lain-lain.
Kegiatan pemanenan terdiri dari kegiatan pemotongan pelepah penyangga,
pemotongan tangkai buah, pembuangan pelepah yang dipotong, pengumpulan
brondolan dan TBS, serta pengangkutan brondol dan TBS ke tempat
pengumpulan hasil (THP). Kegiatan panen dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Kegiatan panen
Pengangkutan TBS
Pengangkutan TBS memiliki tujuan mengirim TBS dan brondolan ke
pabrik dalam keadaan baik melalui penanganan secara hati-hati dan menjaga
jadwal pengiriman TBS dan buah secara tepat, sehingga pabrik kelapa sawit dapat
bekerja secara optimal (Chairunisa 2008). Menurut Pramudji et al. (2004) prinsip
dasar dari pengangkutan adalah melakukan evakuasi TBS dari lapangan ke PKS
secepat-cepatnya (maksimal 24 jam), sesegar-segarnya dan sebersih-bersihnya.
Transport buah merupakan mata rantai dari tiga faktor yaitu panen, pengolahan
dan pengangkutan. Ketiga faktor ini merupakan faktor terpenting dan saling
mempengaruhi. Pengelolaan transport buah memiliki enam sasaran yang harus
dicapai. Keenam sasaran tersebut yaitu meningkatkan kualitas TBS,
meningkatkan produktivitas kendaraan, menjaga agar asam lemak bebas (A )
produksi harian 3 %, kapasitas dan kelancaran pengolahan di pabrik, keamanan
TBS dilapang serta cost (Rp/kg TBS) transport yang minimal (Pramudji et al.
2004).
Kegiatan pengangkutan TBS dari areal kebun ke TPH masih dilakukan
dengan bantuan alat berupa gerobak sorong (wheelbarrow) atau sering disebut
juga angkong yang dijalankan pada pasar pikul dengan cara didorong oleh
penggunanya. Alat ini mampu mengangkat 4 6 TBS tergantung dari kekuatan dan
kemampuan penggunanya. Kegiatan pengangkutan dengan menggunakan
angkong dapat dilihat pada Gambar 3.
5
Gambar 3 Kegiatan pengangkutan TBS menggunakan angkong
Kendala dari alat ini yaitu membutuhkan tenaga manusia yang besar untuk
dapat mengangkut TBS yang lebih banyak, sehingga untuk meningkatkan kinerja
kerja dari alat tersebut dan mengurangi beban manusia yang digunakan maka
angkong harus dilakukan perancang ulang dengan penambahan mesin sebagai
sumber tenaganya.
Angkong
Angkong merupakan alat angkut material curah pada area tambang,
perkebunan, dan lainnya. Jika ditinjau dari definisinya wheelbarrow adalah alat
angkut yang didorong dan dibimbing oleh satu orang menggunakan dua pegangan
ke belakang yang memiliki satu buah roda di bagian depan (Monasari 2006).
Istilah "gerobak" terbuat dari dua kata: "roda" dan "barrow". "Barrow" adalah
derivasi dari Inggris Kuno "bearwe" yang merupakan perangkat yang digunakan
untuk membawa beban (Monasari 2006).
Gerobak sorong atau wheelbarrow ini dirancang untuk mendistribusikan
berat beban antara roda dan operator sehingga memungkinkan beban yang
diterima oleh operator berkurang. Kapasitas khas adalah sekitar 170 liter (6 kaki
kubik) (Monasari 2006). Angkong yang biasanya digunakan pada perkebunan
kelapa sawit dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Angkong yang digunakan untuk mengangkut TBS
Gerobak roda dua lebih stabil di tanah yang datar, sedangkan satu roda
hampir universal memiliki kemampuan manuver yang lebih baik dalam ruang
kecil, pada papan atau ketika tanah miring yang akan mempengaruhi kesimbangan.
6
Penggunaan satu roda juga memungkinkan kontrol yang lebih besar pada proses
unloading atau bongkar muat.
Elemen pekerjaan pada penggunaan angkong terdiri dari loading,
pengangkutan dan unloading. Loading merupakan proses pengangkatan muatan
ke dalam bak hingga akhirnya dapat dipindahkan. Pengangkutan merupakan
pemindahan beban menuju tempat tertentu. Unloading merupakan proses
pembongkaran muatan/beban yang dilakukan dengan pengangkatan angkong
beserta muatannya ke arah depan sehingga muatan tersebut dapat dikeluarkan
(Monasari 2006).
Motor Bensin (Engine)
Mesin atau motor bakar (engine) adalah alat yang mengubah tenaga panas
menjadi tenaga penggerak. Tenaga panas yang dihasilkan di luar mesin, disebut
motor pembakar luar (external combustion engine) dan tenaga panas yang
dihasilkan didalam mesin disebut motor pembakar dalam (internal combustion
engine). Motor pembakaran dalam dibedakan berdasarkan pada proses kerjanya
yaitu motor 4 tak dan motor 2 tak. Berdasarkan penyalaan bahan bakarnya
dibedakan menjadi motor bensin dan motor diesel (Siregar 2009). Menurut
Siregar (2009), motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar
di dalam silinder, dimana dengan pembakaran bahan bakar ini akan timbul panas
yang sekaligus akan mempengaruhi gas yang ada di dalam silinder untuk
mengembang. Gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala silinder maka
walaupun ingin mengembang tetap tidak ada ruangan, akibatnya tekanan di dalam
silinder akan naik. Tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga
yang akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak. Gambar motor
bensin 2 tak dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Engine 2 tak mesin potong rumput tipe gendong
7
Penyalur Daya (Transmisi)
Sistem transmisi adalah sistem yang berfungsi untuk konversi torsi dan
kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda untuk
diteruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar yang
tinggi menjadi lebih rendah tetapi lebih bertenaga, atau sebaliknya. Menurut
Nawawi (2001), transmisi daya adalah suatu mekanisme pemindahan atau
penyaluran daya dari sumbernya ke bagian yang membutuhkannya.
Prinsip kerja sistem transmisi daya dengan menggunakan pasangan gigi
dan rantai yang dipasang pada poros motor penggerak dihubungkan dengan gear
terpasang pada poros peralatan yang akan digerakkan dengan menggunakan rantai.
Disamping menyalurkan daya dari satu poros ke poros yang lain, kegunaan lain
dari sistem transmisi ini adalah dapat mengubah kecepatan putaran poros (Rpm)
atau jumlah putaran suatu poros per menitnya, sehingga dengan cara mengatur
atau mengubah jumlah mata pada gear maka transmisi daya dapat diubah pula
sesuai
dengan
kebutuhan.
Trasmisi
ini
diterapkan
untuk
mengurangi/meningkatkan kecepatan putaran diantara poros pada motor
penggerak dengan bagian roda penggerak agar sesuai dengan kebutuhan.
ANALISIS RANCANGAN DAN KONSTRUKSI
Kriteria Peracangan
Angkong bermesin yang dibuat merupakan desain baru dengan
penambahan sumber tenaga yang bersumber dari engine. Untuk itu diperlukan
beberapa kriteria yang harus dipenuhi dalam perancangan angkong bermesin ini.
Kriteria-kriteria tersebut meliputi:
1. Dapat dioperasikan dengan mudah dengan pelatihan yang sederhan/minimal.
2. Dapat mengurangi tenaga manusia yang digunakan pada saat kegiatan
pengangkutan TBS
3. Beban yang dirasakan operator lebih ringan
4. Dapat meningkatkan kapasitas angkut dari angkong tersebut
5. Kecepatan maju dapat diatur oleh operator
6. Memiliki kecepatan maju sesuai dengan kemampuan berjalan manusia
7. Dapat dengan mudah dibongkar dan dirakit kembali, sehingga memudahkan
distribusi penjualan angkong
8. Dapat digunakan pada lahan yang datar maupun miring
Pada proses pembuatan desain angkong bermesin terdapat pembatas agar
desain sesuai dengan kriteria. Faktor pembatas tersebut yaitu :
1. Kecepatan jalan manusia
2. Antropometri manusia
3. Desain angkong yang berada dipasaran
8
Rancangan Fungsional
Berdasarkan kriteria rancangan yang telah ditentukan, desain angkong yang
akan dirancang memiliki bagian yang terdiri dari rangka, roda penggerak, engine,
gearbox, gigi eksentrik, sprocket and chain, pengatur throttle engine, handel
pegangan, bak angkong, dan tangki bahan bakar. Hasil yang diharapkan dari
rancangan ini adalah angkong dapat berjalan maju sesuai dengan kecepatan
berjalan manusia dengan sumber tenaga maju berasal dari engine sehingga tenaga
yang digunakan oleh operator pada saat pengangkutan TBS akan berkurang.
Penggunaan angkong bermesin ini diharapkan akan meningkatkan kapasitas dan
kinerja angkong tersebut. Setiap komponen meliliki fungsi masing-masing yang
akan diuraikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Uraian fungsi bagian-bagian angkong bermesin.
No.
Bagian Komponen
1
Rangka
2
Roda penggerak
3
Engine
4
Gearbox
5
Gigi eksentrik
6
Sproket and chain
7
Pengatur throttle
engine
8
9
10
Fungsi
Memberikan bentuk dari suatu alat atau mesin dan
sebagai tempat terpasangnya bagian/komponen.
Penyalur tenaga putar serta penahan beban total
yang diterima oleh alat/mesin
Sumber tenaga utama sebagai tenaga putar untuk
berjalan maju
Mereduksi putaran sesuai dengan kebutuhan
Pemutus sistem transmisi agar dapat dalam keadaan
netral
Menyalurkan daya putar
Mengatur besarnya putaran engine sehingga dapat
mengatur kecepatan maju alat/mesin
Melindungi telapak tangan operator pada saat
Handel pegangan
memegang bagian kemudi
Bak
Tempat meletakkan muatan yang akan dipindahkan
Tangki bahan bakar Tempat menyimpan bahan bakar
9
Rancangan Struktural
1. Rangka
Rangka merupakan salah satu bagian utama dalam angkong bermesin
yang berfungsi sebagai wadah penempatan engine, sistem transmisi serta
sekaligus sebagai penyangga roda penggerak, bak, dan pembentuk dasar dari
angkong tersebut. Bentuk serta dimensi rangka ini harus sesuai dengan
karakteristik tubuh manusia, khususnya karakteristik tubuh manusia
Indonesia sehingga operator yang menggunakannya tidak akan mengalami
cedera. Bentuk dan dimensi angkong yang berada di pasaran sudah dianggap
baik sehingga bentuk dan dimensi angkong yang dirancang mengacu pada
angkong yang ada dipasaran dengan merk “Artco”.
Bahan utama yang digunakan untuk rangka adalah pipa besi silinder
yang memiliki diameter luar 30 mm. Rancangan rangka yang dibuat dapat
dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Sketsa rangka utama
Fa
F1
F2
F3
Keterangan :
= Gaya untuk mengangkat angkong bermesin
= Gaya yang timbul dari penyangga engine belakang
= Gaya yang timbul karena adanya muatan pada bak dan penyangga
belakanng dudukan engine
= Gaya yang timbul karena adanya roda penggerak
Dengan asumsi beban maksimum yang disangga oleh rangka tersebut
adalah total beban (130 kg) yang dapat diuraikan sebagai berikut:
Bak angkong + isi TBS = 100 kg
Rangka
= 15 kg
Engine + transmisi
= 15 kg
10
Sketsa penampang tampak samping dari pipa yang digunakan untuk
rangkadapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Sketsa pipa rangka
Geometri bahan rangka berbentuk lingkaran, sehingga inersia bahan
yang digunakan dihitung berdasarkan rumus inersia lingkaran, yaitu :
I
= 1/64 π D4
Dengan memasukan persamaan tersebut dan c sebesar ½ D kedalam
persamaan, maka persamaan tersebut menjadi :
a =
a =
dengan menggunakan persamaan diatas maka a = 28 kg/mm2.
Tegangan geser yang diizinkan a (kg/mm2) dihitung atas dasar batas
kelelahan punter yang besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik yang
besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik b (kg/mm2). Jadi batas kelelahan
adalah 18% dari kekuatab tarik sehingga faktor keamanan diambil sebesar
1/0.18 = 5.6 maka faktor kemamanan statik adalah 6, sehingga a yang
digunakan sebesar 28/6 = 4.6 kg/mm2. Diameter bagian dalam maksimum
yang diperoleh sebesar :
4.6
= 10.2 (65 x 30) / (303 – Dd3)
19890
= 124200 – 4.6 Dd3
3
4.6 Dd
= 104310
Dd3
= 22676
Dd
= 28.3 mm
Berdasarkan hasil perhitungan, maka tebal plat pipa minimum yang
digunakan sebesar 30 mm 28.3 mm = 1.7 mm. Berdasarkan perhitungan
diatas maka pipa untuk rangka yang dipergunakan adalah tebal 2 mm.
11
Pada bagian rangka dapat dilakukan analisis penggunaan bahannya
sebagai berikut :
Beban yang mengenai rangka dengan asumsi beban maksimum yang
disangga oleh rangka tersebut adalah total beban sebesar 130 kg.
Bahan yang digunakan S45C, a = 30 kg/mm2
Ditinjau dari tegangan geser :
Tegangan geser yang diizinkan a (kg/mm2) dihitung atas dasar batas
kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik
yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik b (kg/mm2). Jadi batas
kelelahan adalah 18% dari kekuatan tarik sehingga faktor keamanan
diambil sebesar 1/0.18 = 5.6 maka faktor kemamanan adalah 6,
Faktor keamanan = 6, ijin = = 5 kg/mm2
geser ijin bahan,
= 0.8 x ijin (Sularso 2002)
g
= 0.8 x 5
= 4 kg/mm2
= 40 N/mm2
Luas penampang (A)
= (d12 – d22)
= (302 – 262)
= 175.8 mm2
= < geser ijin
=
= 7.25 N/mm2 <
a
Ditinjau dari tegangan bengkok
=
: dimana M = MR2
M rangka
= 130 kg x 225 mm = 29250 kgmm
� rangka
= (d14 – d24)
��
��
= (304 – 264)
= 17320.24
=
=
= 25 ��/
4
2
SARANA PENGANGKUTAN PADA PROSES
PENGUMPULAN BUAH KELAPA SAWIT
SANDY NUGRAHA
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun
Angkong Bermesin Sebagai Sarana Pengangkutan Pada Proses Pengumpulan
Buah Kelapa Sawit adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum 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 skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2013
Sandy Nugraha
NIM F14090058
ABSTRAK
SANDY NUGRAHA. Rancang Bangun Angkong Bermesin sebagai Sarana
Pengangkutan pada Proses Pengumpulan Buah Kelapa Sawit. Dibimbing oleh
DESRIAL.
Kegiatan pemanenan merupakan salah satu kegiatan penting dalam proses
produksi minyak kelapa sawit. Kegiatan pemanenan terdiri dari pemotongan
Tandan Buah Segar (TBS) dari tandannya, pengumpulan, dan pengangkutan.
Kegiatan pengangkutan pada proses pengumpulan TBS masih menggunakan alat
bantu sederhana, yaitu berupa gerobak sorong atau angkong yang didorong oleh
manusia. Kegiatan pengumpulan TBS ini merupakan salah satu pekerjaan yang
berat dan membutuhkan tenaga manusia yang besar. Topik utama dari penelitian
ini adalah untuk mengurangi beban tenaga manusia pada saat mendorong angkong
dengan penambahan engine sebagai sumber tenaga putar. Kriteria desain untuk
angkong bermesin adalah memiliki kecepatan maju maksimum setara dengan
kemampuan jalan manusia yaitu 5 km/jam. Kegiatan perancangan desain
dilakukan dengan bantuan software CAD. Penambahan engine diharapkan akan
meningkatkan kapasitas angkut dari angkong tersebut. Hasil desain angkong
bermesin adalah menggunakan engine 2 tak dengan kapasitas 0.78 KW yang
digunakan dari engine mesin potong rumput. Bagian fungsional yang mendukung
fungsi utama adalah rangka, bak, dudukan engine, engine 2 tak, gearbox, gear
eksentrik, sprocket chain, roda penggerak, tangki bahan bakar, tuas pemutar
throttle, dan grip handel pegangan. Hasil analisis dan perhitungan maka
ditentukan mengunakan rangka, roda, dan bak dari angkong bermerk Artco,
engine 2 tak berkapasitas 0.78 KW, menggunakan gearbox reduksi tipe 40 dengan
rasio 1:20, menggunakan rantai rol ukuran 40, sprocket 14T dan 45T. Dari hasil
desain maka ditentukan kecepatan maju angkong yaitu 5 km/jam.
Kata kunci: angkong, gerobak sorong, pengangkutan buah kelapa sawit,
pengumpulan buah kelapa sawit, rancang bangun angkong bermesin
ABSTRACT
SANDY NUGRAHA. Wheelbarrow with Engine Design Used in the
Transportation of Oil Palm Fruits Collection Process. Supervised by DESRIAL.
Harvesting activity are one of the important activities in the palm oil
production process. Harvesting activity consist of cutting fresh fruit bunches
(FFB) from their stems, collection, and transport. Transportation activities in the
process of collecting FFB still using simple tools, it’s wheelbarrow driven by
humans. Collection FFB activity is one tough job and requires large manpower.
The main topic of this research is to decrase human power load when pushing
wheelbarrow with the addition of engine as a power source. Design criteria for
wheelbarrow engined is to has a maximum forward speed equivalent to ability of
human beings, which is 5 KPH. Design using CAD software. Adding engine is
expected to increase the wheelbarrow transport capacity. The results of
wheelbarrow with engine design is using 2-stroke engine with a capacity of 0.78
iii
KW used from mowers engine. Functional part of the main functions are
supporting frame, tub, engine cradle, 2 stroke engine, gearbox, eccentric gear,
chain and sprocket, wheel, fuel tank, throttlecontrol, and handle grip. From the
analysis and calculation is determined using the frame, wheels and tubs of
wheelbarrow Artco branded, 2-stroke engine with a capacity of 0.78 KW, using a
gearbox reduction ratio 1:20 type 40, roller chain size 40, sprocket 14T and 45T.
The results from this research are design wheelbarrow with engine that have
forward speed 5 KPH.
Keywords: oil palm fruits collection process, transportation of oil palm fruits,
wheelbarrow, wheelbarrows with engine design
RANCANG BANGUN ANGKONG BERMESIN SEBAGAI
SARANA PENGANGKUTAN PADA PROSES
PENGUMPULAN BUAH KELAPA SAWIT
SANDY NUGRAHA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
v
Judul Skripsi : Rancang Bangun Angkong Bermesin sebagai Sarana Pengangkutan
pada Proses Pengumpulan Buah Kelapa Sawit
Nama
: Sandy Nugraha
NIM
: F14090058
Disetujui oleh :
Dr Ir Desrial. M Eng
Pembimbing I
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial. M Eng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
vii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam
penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari 2013 sampai Juli 2013 ini ialah
rancang bangun, dengan judul Rancang Bangun Angkong Bermesin sebagai
Sarana Pengangkutan pada Proses Pengumpulan Buah Kelapa Sawit.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Desrial, M.Eng selaku
pembimbing yang telah banyak memberi saran, masukan dan bimbingannya
selama proses penyelesaian tugas akhir ini. Di samping itu, penghargaan penulis
sampaikan kepada Prof.Dr. Tineke Mandang dan Prof.Dr. Kudang B. Seminar
selaku dosen penguji atas masukan dan sarannya demi kesempurnaan skripsi, Ir
Sukanda, M.Si (ayah), Dra Euis Lilia R (ibu), dan Anisa Suci, S.Farm, Apt
(kakak) yang telah memberikan dorongan kepada penulis selama menyelesaikan
Tugas Akhir ini, Firda Amalia, S.Gz yang telah memberikan bantuan, semangat,
dan motivasi kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir, teknisi di bagian
keteknikan Kehutanan Bogor (Pak Yayan, Pak Markus, Kiki) atas bantuan,
kerjasama, dan bimbingan selama kegiatan pembuatan Angkong bermesin ini, Pak
Wana, Pak Parma, Pak Darma, Mas Firman serta teknisi lainnya yang telah
membantu selama menyelesaikan tugas akhir, teman-teman satu pembimbing
(Hafiyyan σaufal dan Muhammad Hasan Asy’ari), Rusnadi yang telah membantu,
serta teman-teman seperjuangan TEP 46 (ORION) yang telah memberikan cerita
dan kebersamaan sebagai satu keluarga selama penulis menyelesaikan studi di
IPB.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak yang telah
membantu, namun tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga skripsi ini dapat
memberikan manfaat bagi semua pihak. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Oktober 2013
Sandy Nugraha
DAFTAR ISI
PRAKATA
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit
Pemanenan Kelapa Sawit
Pengangkutan TBS
Angkong
Motor Bensin (Engine)
Penyalur Daya (Transmisi)
ANALISIS RANCANGAN DAN KONSTRUKSI
Kriteria Peracangan
Rancangan Fungsional
Rancangan Struktural
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Bahan
Alat
Proses Pembuatan Angkong Bermesin
Metode Pengujian
HASIL DAN PEMBAHASAN
Prototipe Angkong Bermesin
Proses Pabrikasi Angkong Bermesin
Uji Fungsional
Uji Kinerja
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
Lampiran
vii
viii
ix
ix
x
1
1
2
2
2
3
3
3
4
5
6
7
7
7
8
9
22
22
22
23
24
26
27
27
28
34
37
40
40
40
41
42
ix
DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Uraian fungsi bagian-bagian angkong bermesin.
Koefisien tahan gelinding roda angkong dilahan sawit
Spesifikasi Engine mesin potong rumput tipe gendong
Perbandingan rasio
Metode pengujian komponen angkong bermesin
Hasil pengujian putaran pada sistem transmisi percobaan pertama
Hasil pengujian putaran pada sistem transmisi percobaan kedua
Kecepatan maju angkong bermesin dan angkong tidak bermesin
Kapasitas pengangkutan angkong bermesin dan tidak bermesin
8
15
18
18
26
35
35
38
39
DAFTAR GAMBAR
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
Tandan buah segar (TBS)
Kegiatan panen
Kegiatan pengangkutan TBS menggunakan angkong
Angkong yang digunakan untuk mengangkut TBS
Engine 2 tak mesin potong rumput tipe gendong
Sketsa rangka utama
Sketsa pipa rangka
Data simulasi penentuan center of grafity statis
Sketsa letak centre of grafity statis
Data simulasi penentuan center of grafity dinamis
Sketsa letak centre of grafity dinamis
Roda angkong
Analisis torsi pada roda penggerak
Sketsa plat dudukan engine
Dudukan engine hasil rancangan
Bagian bak yang terkena beban paling besar (bagian diarsir)
Sketsa bagian angkong yang terkena beban terbesar
Analoge tachometer
Diagram alir tahapan-tahapan dalam perancangan angkong bermesin
Diagram alir tahap pabrikasi angkong bermesin
Perbandingan angkong yang ada dipasaran (a) dan angkong bermesin
hasil rancangan
Bagian-bagian angkong bermesin
(a) Proses pembubutan dan (b) sprocket motor 45T
(a) Dudukan pengencang (b) Dudukan sprocket
Bagian-bagian pada roda penggerak :
Proses perubahan pada rangka;
Poros as transmisi;
Snap ring
Bagian komponen gigi eksentrik
3
4
5
5
6
9
10
12
12
13
13
14
17
19
20
20
21
23
24
25
27
27
28
28
29
30
31
31
31
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
Bagian-bagian gigi eksentrik :
Proses pembuatan gigi eksentrik
Dudukan engine :
Kegiatan pengujian putaran dengan analoge tachometer
Kegiatan pengujian kinerja
Grafik perbandingan kecepatan maju angkong
Grafik perbandingan kapasitas pengangkutan angkong
32
33
34
35
37
38
39
DAFTAR LAMPIRAN
1. Tabel data antropometri posisi berdiri operator pemanen sawit di
Indonesia
2. Tabel kekuatan, kekerasan dan kekuatan lentur bahan
3. Gambar teknik angkong bermesin
4. Riwayat hidup
43
44
45
49
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) merupakan salah satu komoditas
perkebunan unggulan dan utama di Indonesia. Tanaman yang produk utamanya
terdiri dari minyak sawit (CPO) dan minyak inti sawit (KPO) ini memiliki nilai
ekonomis yang tinggi dan menjadi salah satu penyumbang devisa negara terbesar
dibandingkan dengan komoditas perkebunan lainnya (Pahan 2008). Minyak
kelapa sawit (MKS) merupakan bahan baku utama pembuatan minyak makan.
Sementara itu, minyak makan merupakan salah satu dari sembilan kebutuhan
pokok bangsa Indonesia. Kelapa sawit pertama kali diperkenalkan di Indonesia
oleh pemerintah kolonial Belanda pada tahun 1948. Tanaman sawit mulai
diusahakan dan dibudidayakan pada tahun 1911, sejak saat itu perkebunan kelapa
sawit di Indonesia mulai berkembang (Pahan 2008).
Indonesia menempati posisi kedua di dunia. Indonesia adalah negara dengan
luas areal kelapa sawit terbesar di dunia, yaitu sebesar 34,18% dari areal kelapa
sawit dunia. Pencapaian produksi rata-rata kelapa sawit Indonesia tahun 2004
2008 tercatat sebesar 75.54 juta ton tandan buah segar (TBS) atau 40.26% dari
total produksi kelapa sawit dunia (Pahan 2008).
Panen merupakan salah satu kegiatan yang penting pada budidaya tanaman
kelapa sawit karena kegiatan panen faktor penting dalam menentukan produksi.
Untuk memperoleh hasil produksi (CPO) dengan kualitas yang baik serta dengan
rendemen minyak yang tinggi, pemanenan dilakukan berdasarkan kriteria panen.
Proses pemanenan diawali dengan pemotongan pelepah daun yang menyangga
buah, kemudian dilakukan pemotongan tandan buah dekat pangkal, brondolan
yang jatuh dikumpulkan dalam karung dan tandan buah segar (TBS) selanjutnya
di angkut menuju tempat pengumpulan hasil (TPH) untuk selanjutnya ditimbang
dan diangkut menuju pabrik pengolahan kelapa sawit untuk seterusnya diolah
menjadi minyak sawit.
Pengangkutan Tandan Buah Segar (TBS) dari piringan pohon ke Tempat
Pengumpulan Hasil (TPH) masih dilakukan dengan bantuan alat berupa gerobak
sorong (wheelbarrow) atau sering disebut juga angkong. Angkong ini mampu
mengangkat 4 6 TBS dalam satu kali angkut tergantung dari kekuatan dan
kemampuan penggunanya, yang dijalankan dengan cara didorong menuju pasar
pikul. Untuk meningkatkan kinerja dari alat tersebut dan mengurangi daya
manusia yang digunakan maka angkong ini harus rancang ulang dengan
penambahan mesin sebagai sumber tenaganya. Peran mekanisasi pada perkebunan
yaitu mengefisienkan suatu pekerjaan yang dilakukan dengan bantuan alat atau
mesin. Dengan adanya mekanisasi maka akan mengurangi tenaga manusia yang
dikeluarkan, mengurangi kerusakan produk, menurunkan ongkos produksi,
meningkatkan kualitas dan kuantitas produksi.
Penelitian ini difokuskan pada kegiatan rancang bangun angkong bermesin
sebagai sarana pengangkutan pada proses pengumpulan buah kelapa sawit.
Rancang bangun dilakukan dengan penambahan engine, sistem transmisi daya dan
sistem kendali mesin. Berdasarkan hasil rancang bangun ini diharapkan adanya
peningkatan kinerja pada angkong.
2
Perumusan Masalah
Kegiatan pemanenan merupakan kegiatan yang sangat penting dalam proses
produksi minyak kelapa sawit. Kegiatan pemanenan terdiri dari pemotongan,
pengumpulan, dan pengangkutan Tandan Buah Segar (TBS). Kegiatan
pengumpulan TBS masih dilakukan dengan bantuan alat sederhana berupa
gerobak sorong atau angkong yang didorong oleh pemanen. Penggunaan angkong
tersebut membutuhkan tenaga manusia yang besar. Untuk mengurangi tenaga
manusia yang digunakan untuk mendorong angkong tersebut maka perlu didesain
angkong dengan penambahan engine. Kecepatan maju angkong yang didesain
yaitu 5 km/jam sesuai dengan kecepatan jalan maksimum manusia. Penambahan
sumber tenaga dari engine akan mengurangi tenaga yang dikeluarkan oleh
manusia.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang bangun angkong bermesin
sebagai sarana pengangkutan pada proses pengumpulan buah kelapa sawit. Uji
kinerja angkong bermesin dimaksudkan untuk mengetahui kinerja dari mesin yang
dirancang.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari rancang bangun angkong bermesin ini ialah mengurangi
beban kerja pada saat proses pengumpulan TBS, meningkatkan kapasitas angkut,
memudahkan proses pengangkutan TBS pada saat kegiatan pengumpulan hasil,
dan mempercepat kegiatan pengangkutan TBS.
3
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit
Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) merupakan Palmae tropis yang
berasal dari Afrika. Tanaman sawit mulai diusahakan dan dibudidayakan pada
tahun 1911, sejak saat itu perkebunan kelapa sawit di Indonesia mulai
berkembang (Pahan 2008). Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas
perkebunan unggulan dan utama di Indonesia yang produk utamanya terdiri dari
minyak sawit (CPO) dan minyak inti sawit (KPO) yang memiliki nilai ekonomis
tinggi dan menjadi salah satu penyumbang devisa negara terbesar dibandingkan
dengan komoditas perkebunan lainnya (Pahan 2008). Buah kelapa sawit dapat
dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1 Tandan buah segar (TBS)
Indonesia adalah negara dengan luas areal kelapa sawit terbesar di dunia,
yaitu sebesar 34,18% dari areal kelapa sawit dunia. Pencapaian produksi rata-rata
kelapa sa it ndonesia tahun
2008 tercatat sebesar 75.54 juta ton tandan
buah segar (TBS) atau 40.26% dari total produksi kelapa sawit dunia (Pahan
2008).
Kelapa sawit dapat tumbuh pada daerah tropis dengan kondisi suhu udara
sedang sampai panas dengan kelembaban udara 80% dengan curah hujan rata-rata
2500 mm/tahun. Temperatur yang cocok berkisar 22oC 33oC dengan lama
penyinaran 5 7 jam/hari. Tanaman kelapa sawit dapat tumbuh dan berbuah
sampai ketinggian 1000 m di atas permukaan laut, namun secara ekonomis
tanaman kelapa sawit diusahakan pada daerah ketinggian 1 500 m dpl (di atas
permukaan laut). Kelapa sawit optimum berada di daerah yang memiliki
kecepatan angin 5 6 km/jam untuk membantu proses penyerbukan (Pahan 2008).
Pemanenan Kelapa Sawit
Kegiatan panen merupakan kegiatan yang sangat berpengaruh kepada
kualitas hasil minyak. Alat angkut yang tepat dapat membantu mengatasi
kerusakan buah selama pengangkutan (Pahan 2008). Menurut Pramudji et al.
(2004) panen adalah pekerjaan penting di perkebunan kelapa sawit karena
langsung menjadi sumber pemasukan uang ke perusahaan melalui penjualan
minyak kelapa sawit (MKS) dan inti kelapa sawit (IKS).
4
Berkaitan dengan hal tersebut, Lubis (1992) menyatakan bahwa
keberhasilan panen dan produksi sangat tergantung pada bahan tanaman yang
dipergunakan, manusia (pemanen) dengan kapasitas kerjanya, peralatan yang
dipergunakan untuk panen, kelancaran transportasi serta faktor pendukung lainnya
seperti organisasi panen yang baik, keadaan areal, insentif yang disediakan dan
lain-lain.
Kegiatan pemanenan terdiri dari kegiatan pemotongan pelepah penyangga,
pemotongan tangkai buah, pembuangan pelepah yang dipotong, pengumpulan
brondolan dan TBS, serta pengangkutan brondol dan TBS ke tempat
pengumpulan hasil (THP). Kegiatan panen dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Kegiatan panen
Pengangkutan TBS
Pengangkutan TBS memiliki tujuan mengirim TBS dan brondolan ke
pabrik dalam keadaan baik melalui penanganan secara hati-hati dan menjaga
jadwal pengiriman TBS dan buah secara tepat, sehingga pabrik kelapa sawit dapat
bekerja secara optimal (Chairunisa 2008). Menurut Pramudji et al. (2004) prinsip
dasar dari pengangkutan adalah melakukan evakuasi TBS dari lapangan ke PKS
secepat-cepatnya (maksimal 24 jam), sesegar-segarnya dan sebersih-bersihnya.
Transport buah merupakan mata rantai dari tiga faktor yaitu panen, pengolahan
dan pengangkutan. Ketiga faktor ini merupakan faktor terpenting dan saling
mempengaruhi. Pengelolaan transport buah memiliki enam sasaran yang harus
dicapai. Keenam sasaran tersebut yaitu meningkatkan kualitas TBS,
meningkatkan produktivitas kendaraan, menjaga agar asam lemak bebas (A )
produksi harian 3 %, kapasitas dan kelancaran pengolahan di pabrik, keamanan
TBS dilapang serta cost (Rp/kg TBS) transport yang minimal (Pramudji et al.
2004).
Kegiatan pengangkutan TBS dari areal kebun ke TPH masih dilakukan
dengan bantuan alat berupa gerobak sorong (wheelbarrow) atau sering disebut
juga angkong yang dijalankan pada pasar pikul dengan cara didorong oleh
penggunanya. Alat ini mampu mengangkat 4 6 TBS tergantung dari kekuatan dan
kemampuan penggunanya. Kegiatan pengangkutan dengan menggunakan
angkong dapat dilihat pada Gambar 3.
5
Gambar 3 Kegiatan pengangkutan TBS menggunakan angkong
Kendala dari alat ini yaitu membutuhkan tenaga manusia yang besar untuk
dapat mengangkut TBS yang lebih banyak, sehingga untuk meningkatkan kinerja
kerja dari alat tersebut dan mengurangi beban manusia yang digunakan maka
angkong harus dilakukan perancang ulang dengan penambahan mesin sebagai
sumber tenaganya.
Angkong
Angkong merupakan alat angkut material curah pada area tambang,
perkebunan, dan lainnya. Jika ditinjau dari definisinya wheelbarrow adalah alat
angkut yang didorong dan dibimbing oleh satu orang menggunakan dua pegangan
ke belakang yang memiliki satu buah roda di bagian depan (Monasari 2006).
Istilah "gerobak" terbuat dari dua kata: "roda" dan "barrow". "Barrow" adalah
derivasi dari Inggris Kuno "bearwe" yang merupakan perangkat yang digunakan
untuk membawa beban (Monasari 2006).
Gerobak sorong atau wheelbarrow ini dirancang untuk mendistribusikan
berat beban antara roda dan operator sehingga memungkinkan beban yang
diterima oleh operator berkurang. Kapasitas khas adalah sekitar 170 liter (6 kaki
kubik) (Monasari 2006). Angkong yang biasanya digunakan pada perkebunan
kelapa sawit dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Angkong yang digunakan untuk mengangkut TBS
Gerobak roda dua lebih stabil di tanah yang datar, sedangkan satu roda
hampir universal memiliki kemampuan manuver yang lebih baik dalam ruang
kecil, pada papan atau ketika tanah miring yang akan mempengaruhi kesimbangan.
6
Penggunaan satu roda juga memungkinkan kontrol yang lebih besar pada proses
unloading atau bongkar muat.
Elemen pekerjaan pada penggunaan angkong terdiri dari loading,
pengangkutan dan unloading. Loading merupakan proses pengangkatan muatan
ke dalam bak hingga akhirnya dapat dipindahkan. Pengangkutan merupakan
pemindahan beban menuju tempat tertentu. Unloading merupakan proses
pembongkaran muatan/beban yang dilakukan dengan pengangkatan angkong
beserta muatannya ke arah depan sehingga muatan tersebut dapat dikeluarkan
(Monasari 2006).
Motor Bensin (Engine)
Mesin atau motor bakar (engine) adalah alat yang mengubah tenaga panas
menjadi tenaga penggerak. Tenaga panas yang dihasilkan di luar mesin, disebut
motor pembakar luar (external combustion engine) dan tenaga panas yang
dihasilkan didalam mesin disebut motor pembakar dalam (internal combustion
engine). Motor pembakaran dalam dibedakan berdasarkan pada proses kerjanya
yaitu motor 4 tak dan motor 2 tak. Berdasarkan penyalaan bahan bakarnya
dibedakan menjadi motor bensin dan motor diesel (Siregar 2009). Menurut
Siregar (2009), motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar
di dalam silinder, dimana dengan pembakaran bahan bakar ini akan timbul panas
yang sekaligus akan mempengaruhi gas yang ada di dalam silinder untuk
mengembang. Gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala silinder maka
walaupun ingin mengembang tetap tidak ada ruangan, akibatnya tekanan di dalam
silinder akan naik. Tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga
yang akhirnya dapat dimanfaatkan sebagai tenaga penggerak. Gambar motor
bensin 2 tak dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 5 Engine 2 tak mesin potong rumput tipe gendong
7
Penyalur Daya (Transmisi)
Sistem transmisi adalah sistem yang berfungsi untuk konversi torsi dan
kecepatan (putaran) dari mesin menjadi torsi dan kecepatan yang berbeda untuk
diteruskan ke penggerak akhir. Konversi ini mengubah kecepatan putar yang
tinggi menjadi lebih rendah tetapi lebih bertenaga, atau sebaliknya. Menurut
Nawawi (2001), transmisi daya adalah suatu mekanisme pemindahan atau
penyaluran daya dari sumbernya ke bagian yang membutuhkannya.
Prinsip kerja sistem transmisi daya dengan menggunakan pasangan gigi
dan rantai yang dipasang pada poros motor penggerak dihubungkan dengan gear
terpasang pada poros peralatan yang akan digerakkan dengan menggunakan rantai.
Disamping menyalurkan daya dari satu poros ke poros yang lain, kegunaan lain
dari sistem transmisi ini adalah dapat mengubah kecepatan putaran poros (Rpm)
atau jumlah putaran suatu poros per menitnya, sehingga dengan cara mengatur
atau mengubah jumlah mata pada gear maka transmisi daya dapat diubah pula
sesuai
dengan
kebutuhan.
Trasmisi
ini
diterapkan
untuk
mengurangi/meningkatkan kecepatan putaran diantara poros pada motor
penggerak dengan bagian roda penggerak agar sesuai dengan kebutuhan.
ANALISIS RANCANGAN DAN KONSTRUKSI
Kriteria Peracangan
Angkong bermesin yang dibuat merupakan desain baru dengan
penambahan sumber tenaga yang bersumber dari engine. Untuk itu diperlukan
beberapa kriteria yang harus dipenuhi dalam perancangan angkong bermesin ini.
Kriteria-kriteria tersebut meliputi:
1. Dapat dioperasikan dengan mudah dengan pelatihan yang sederhan/minimal.
2. Dapat mengurangi tenaga manusia yang digunakan pada saat kegiatan
pengangkutan TBS
3. Beban yang dirasakan operator lebih ringan
4. Dapat meningkatkan kapasitas angkut dari angkong tersebut
5. Kecepatan maju dapat diatur oleh operator
6. Memiliki kecepatan maju sesuai dengan kemampuan berjalan manusia
7. Dapat dengan mudah dibongkar dan dirakit kembali, sehingga memudahkan
distribusi penjualan angkong
8. Dapat digunakan pada lahan yang datar maupun miring
Pada proses pembuatan desain angkong bermesin terdapat pembatas agar
desain sesuai dengan kriteria. Faktor pembatas tersebut yaitu :
1. Kecepatan jalan manusia
2. Antropometri manusia
3. Desain angkong yang berada dipasaran
8
Rancangan Fungsional
Berdasarkan kriteria rancangan yang telah ditentukan, desain angkong yang
akan dirancang memiliki bagian yang terdiri dari rangka, roda penggerak, engine,
gearbox, gigi eksentrik, sprocket and chain, pengatur throttle engine, handel
pegangan, bak angkong, dan tangki bahan bakar. Hasil yang diharapkan dari
rancangan ini adalah angkong dapat berjalan maju sesuai dengan kecepatan
berjalan manusia dengan sumber tenaga maju berasal dari engine sehingga tenaga
yang digunakan oleh operator pada saat pengangkutan TBS akan berkurang.
Penggunaan angkong bermesin ini diharapkan akan meningkatkan kapasitas dan
kinerja angkong tersebut. Setiap komponen meliliki fungsi masing-masing yang
akan diuraikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Uraian fungsi bagian-bagian angkong bermesin.
No.
Bagian Komponen
1
Rangka
2
Roda penggerak
3
Engine
4
Gearbox
5
Gigi eksentrik
6
Sproket and chain
7
Pengatur throttle
engine
8
9
10
Fungsi
Memberikan bentuk dari suatu alat atau mesin dan
sebagai tempat terpasangnya bagian/komponen.
Penyalur tenaga putar serta penahan beban total
yang diterima oleh alat/mesin
Sumber tenaga utama sebagai tenaga putar untuk
berjalan maju
Mereduksi putaran sesuai dengan kebutuhan
Pemutus sistem transmisi agar dapat dalam keadaan
netral
Menyalurkan daya putar
Mengatur besarnya putaran engine sehingga dapat
mengatur kecepatan maju alat/mesin
Melindungi telapak tangan operator pada saat
Handel pegangan
memegang bagian kemudi
Bak
Tempat meletakkan muatan yang akan dipindahkan
Tangki bahan bakar Tempat menyimpan bahan bakar
9
Rancangan Struktural
1. Rangka
Rangka merupakan salah satu bagian utama dalam angkong bermesin
yang berfungsi sebagai wadah penempatan engine, sistem transmisi serta
sekaligus sebagai penyangga roda penggerak, bak, dan pembentuk dasar dari
angkong tersebut. Bentuk serta dimensi rangka ini harus sesuai dengan
karakteristik tubuh manusia, khususnya karakteristik tubuh manusia
Indonesia sehingga operator yang menggunakannya tidak akan mengalami
cedera. Bentuk dan dimensi angkong yang berada di pasaran sudah dianggap
baik sehingga bentuk dan dimensi angkong yang dirancang mengacu pada
angkong yang ada dipasaran dengan merk “Artco”.
Bahan utama yang digunakan untuk rangka adalah pipa besi silinder
yang memiliki diameter luar 30 mm. Rancangan rangka yang dibuat dapat
dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Sketsa rangka utama
Fa
F1
F2
F3
Keterangan :
= Gaya untuk mengangkat angkong bermesin
= Gaya yang timbul dari penyangga engine belakang
= Gaya yang timbul karena adanya muatan pada bak dan penyangga
belakanng dudukan engine
= Gaya yang timbul karena adanya roda penggerak
Dengan asumsi beban maksimum yang disangga oleh rangka tersebut
adalah total beban (130 kg) yang dapat diuraikan sebagai berikut:
Bak angkong + isi TBS = 100 kg
Rangka
= 15 kg
Engine + transmisi
= 15 kg
10
Sketsa penampang tampak samping dari pipa yang digunakan untuk
rangkadapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Sketsa pipa rangka
Geometri bahan rangka berbentuk lingkaran, sehingga inersia bahan
yang digunakan dihitung berdasarkan rumus inersia lingkaran, yaitu :
I
= 1/64 π D4
Dengan memasukan persamaan tersebut dan c sebesar ½ D kedalam
persamaan, maka persamaan tersebut menjadi :
a =
a =
dengan menggunakan persamaan diatas maka a = 28 kg/mm2.
Tegangan geser yang diizinkan a (kg/mm2) dihitung atas dasar batas
kelelahan punter yang besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik yang
besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik b (kg/mm2). Jadi batas kelelahan
adalah 18% dari kekuatab tarik sehingga faktor keamanan diambil sebesar
1/0.18 = 5.6 maka faktor kemamanan statik adalah 6, sehingga a yang
digunakan sebesar 28/6 = 4.6 kg/mm2. Diameter bagian dalam maksimum
yang diperoleh sebesar :
4.6
= 10.2 (65 x 30) / (303 – Dd3)
19890
= 124200 – 4.6 Dd3
3
4.6 Dd
= 104310
Dd3
= 22676
Dd
= 28.3 mm
Berdasarkan hasil perhitungan, maka tebal plat pipa minimum yang
digunakan sebesar 30 mm 28.3 mm = 1.7 mm. Berdasarkan perhitungan
diatas maka pipa untuk rangka yang dipergunakan adalah tebal 2 mm.
11
Pada bagian rangka dapat dilakukan analisis penggunaan bahannya
sebagai berikut :
Beban yang mengenai rangka dengan asumsi beban maksimum yang
disangga oleh rangka tersebut adalah total beban sebesar 130 kg.
Bahan yang digunakan S45C, a = 30 kg/mm2
Ditinjau dari tegangan geser :
Tegangan geser yang diizinkan a (kg/mm2) dihitung atas dasar batas
kelelahan puntir yang besarnya diambil 40% dari batas kelelahan tarik
yang besarnya kira-kira 45% dari kekuatan tarik b (kg/mm2). Jadi batas
kelelahan adalah 18% dari kekuatan tarik sehingga faktor keamanan
diambil sebesar 1/0.18 = 5.6 maka faktor kemamanan adalah 6,
Faktor keamanan = 6, ijin = = 5 kg/mm2
geser ijin bahan,
= 0.8 x ijin (Sularso 2002)
g
= 0.8 x 5
= 4 kg/mm2
= 40 N/mm2
Luas penampang (A)
= (d12 – d22)
= (302 – 262)
= 175.8 mm2
= < geser ijin
=
= 7.25 N/mm2 <
a
Ditinjau dari tegangan bengkok
=
: dimana M = MR2
M rangka
= 130 kg x 225 mm = 29250 kgmm
� rangka
= (d14 – d24)
��
��
= (304 – 264)
= 17320.24
=
=
= 25 ��/
4
2