Rancang Bangun Unit Hopper dan Unit Penanam pada Mesin Penanam Bibit Nanas
i
RANCANG BANGUN UNIT HOPPER DAN UNIT PENANAM
PADA MESIN PENANAM BIBIT NANAS
PIJAR EKO SAKTIAJI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun Unit
Hopper dan Unit Penanam pada Mesin Penanam Bibit Nanas adalah benar karya
saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun 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, Juli 2014
Pijar Eko Saktiaji
NIM F14090057
ABSTRAK
PIJAR EKO SAKTIAJI. Rancang Bangun Unit Hopper dan Unit Penanam pada
Mesin Penanam Bibit Nanas. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN.
Penanaman bibit nanas di PT Great Giant Pineapple masih dilakukan
secara manual dengan kapasitas rendah dan hasil penanaman yang kurang baik.
Untuk memperbaiki hal itu, sebuah mesin penanam nanas telah dirancang, dibuat,
dan diuji. Mesin ini dirancang untuk dapat menanam bibit nanas dalam satu
barisan tanam tiap lintasan, dengan jarak tanam 25 cm, dan bertenaga tarik traktor
roda empat. Dalam skripsi ini dibahas perancangan dan hasil pengujian dari
sistem penanam. Sistem penanam yang meliputi: tempat bibit, penjatah bibit,
sistem penggerak putar, dan penegak bibit, dirancang sesuai standar penanaman
dari perusahaan. Penjatah bibit tersusun atas enam buah tabung penjatah pada
rotor yang diputar oleh roda penggerak. Operator mengumpankan bibit nanas ke
tabung penjatah. Sebuah mekanisme nok-pengungkit yang digerakkan oleh roda
penggerak digunakan untuk menahan bibit yang jatuh pada alur tanam agar tetap
tegak. Hasil pengujian menunjukkan bahwa bagian penjatah bibit dapat bekerja
dengan baik dan operator dapat mengumpankan bibit pada kecepatan putar rotor
penjatah 10 rpm. Namun, bagian penegak belum dapat bekerja baik karena hanya
15% bibit yang dapat ditegakkan pada alur tanam.
Kata kunci: Nanas, mesin penanam, rotor penjatah, roda penggerak, mekanisme
nok-pengungkit
ABSTRACT
PIJAR EKO SAKTIAJI. Design of Hopper and Planting Units of Pineapple
Transplanter. Supervised by WAWAN HERMAWAN.
Pineapple planting at Great Giant Pineapple Company is still done
manually with low capacity and poor planting results. For overcoming the
problem, a pineapple transplanting machine has been designed, constructed, and
tested. The machine was designed to be able to plant pineapple suckers in one row
per pass, having 25 cm planting space, and powered by a four wheel tractor.
Design and test results of planting system of the machine were discussed in this
thesis. Parts of the planting system, including: pineapple suckers container,
metering device, rotation power system, and suckers holding mechanism, were
designed based on planting standard of the company. The metering device
consisted of a six cylinders metering rotor which was rotated by a drive wheel.
The suckers were loaded one by one from the sucker container into the metering
cylinders, by an operator. A cam-lever mechanism driven by the drive wheel was
used to hold the dropped suckers on the planting furrow. The test results showed
that the metering mechanism could work well, and the operator could load the
suckers into the metering cylinders at the rotor rotational speed of 10 rpm.
However, the suckers holding mechanism could not work well, as only 15% of
dropped suckers could be upright positioned.
Keywords: Pineapple, transplanting machine, metering rotor, drive wheel, camlever mechanism
iii
RANCANG BANGUN UNIT HOPPER DAN UNIT PENANAM
PADA MESIN PENANAM BIBIT NANAS
PIJAR EKO SAKTIAJI
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
2014
v
Judul Skripsi : Rancang Bangun Unit Hopper dan Unit Penanam pada Mesin
Penanam Bibit Nanas
Nama
: Pijar Eko Saktiaji
NIM
: F14090057
Disetujui oleh
Dr Ir Wawan Hermawan, MS
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
vii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penelitian dan skripsi ini berhasil diselesaikan.
Penelitian ini merupakan kerjasama mahasiswa IPB dengan perusahaan
pengalengan nanas terbesar di dunia PT Great Giant Pineapple. Penelitian dimulai
sejak bulan Maret 2013 dengan judul Rancang Bangun Unit Hopper dan Unit
Penanam pada Mesin Penanam Bibit Nanas telah diselesaikan dan berhasil
dilakukan uji coba di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo, IPB Dramaga,
Bogor.
Penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. selaku dosen pembimbing
yang telah memberikan dukungan, arahan, dan bimbingan selama penelitian dan
pembuatan skripsi. Rasa terima kasih pula penulis sampaikan kepada para dosen
penguji yang juga memberikan saran-saran manfaat untuk sempurnanya tulisan
ini, yaitu Bapak Dr. Ir. Desrial, M.Eng dan Bapak Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si.
Tidak lupa penulis menyampaikan terima kasih dan rasa syukur kepada keluarga
penulis di Bogor atas doa dan nasehatnya yang selalu menyertai penulis, Ir.
Kustanto selaku pembimbing dan pengarah dari pihak PT Great Giant Pineapple,
Ir. Agus Sutejo, MS. dan Bapak Ujang selaku pembimbing dalam pembuatan
mesin, Iwan Suwandi, Achmad Muzakir, Dziad Zulfansyah, dan Rusnadi selaku
rekan-rekan penelitian, dan rekan-rekan TEP 46 yang selalu memberikan motivasi
semangat kepada penulis.
Penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi
yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknologi
pertanian.
Bogor, Juli 2014
Pijar Eko Saktiaji
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Mesin Penanam Bibit
2
Roda Penggerak dan Transmisi
5
Anthropometri
5
METODE
7
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
7
Alat dan Bahan
7
Tahapan Penelitian
9
Metode Pengujian Kinerja
10
ANALISIS RANCANGAN
11
Kriteria Perancangan
11
Rancangan Fungsional
11
Rancangan Struktural dan Analisis Teknik
13
HASIL DAN PEMBAHASAN
24
Kinerja Model Penjatah Bibit Nanas
24
Konstruksi Prototipe Mesin Penanam Bibit Nanas
24
Kinerja Unit Hopper dan Unit Penjatah Bibit Nanas
26
SIMPULAN DAN SARAN
30
Simpulan
30
Saran
31
UCAPAN TERIMA KASIH
32
DAFTAR PUSTAKA
32
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
ix
DAFTAR TABEL
1. Data anthropometri orang Indonesia persentil 50 (cm)
2. Data anthropometri orang Indonesia pada posisi duduk
3. Pengelompokkan ukuran bibit crown dan sucker PT GGP
4. Rancangan sub fungsional mesin tanam bibit nanas
5. Data hasil perhitungan untuk dimensi hopper (m)
6. Masa bibit dan bahan-bahan penyusun hopper
7. Tegangan maksimum beberapa hollow
8. Kecepatan mesin pada beberapa nilai putaran penjatah
9. Ukuran sproket yang digunakan pada mesin tanam
10. Data jumlah bibit yang lolos dari putaran prototipe penjatah
11. Data pengukuran sudut tegakkan dan jarak tanam pada pengujian mesin
penanam bibit nanas
6
6
8
11
14
15
16
22
23
24
27
DAFTAR GAMBAR
1. Proses penanaman bibit sucker menggunakan ganco
2. Furrow opener pada transplanter sayur
3. Mesin transplanter sayur
4. Mesin penanam bibit nanas dengan pengumpanan otomatis
5. (a) Sketsa mekanisme pengumpanan bibit tipe dible, (b) dan mekanisme
pengumpanan stek pada mesin penanam stek singkong
6. Mekanisme penanaman untuk bibit dalam bentuk pot
7. Tabung penjatah bibit sayur
8. Furrow coverer pada transplanter sayur
9. Mekanisme penjatuhan stek pada alat penanam singkong semi mekanis
10. Pengukuran anthropometri tubuh manusia
11. Tampilan perangkat aplikasi desain Solidworks 2011
12. Traktor yang digunakan pada pengujian kinerja mesin
13. (a) Bibit sucker dan (b) bibit crown
14. Diagram alir proses perancangan mesin tanam bibit nanas
15. Diagram skematik analisis jarak tanam pada unit penanam
16. Sketsa penentuan dimensi hopper
17. Sketsa ukuran panjang bentangan tangan, sudut bukaan kaki, dan
dimensi tempat duduk operator dalam mm
18. Sketsa pembebanan hopper terhadap tiang penyangga dan sketsa
penampang besi hollow
19. Sketsa fungsi penjatah
20. Sketsa tampak atas arah gaya penjatah
21. Sketsa fungsi bilah penegak bibit
22. Sketsa dimensi pegas
23. Sketsa fungsi roda penggerak
24. Sketsa penempatan unit transmisi
25. Sketsa sproket yang terhubung rantai
1
2
2
3
3
4
4
4
4
6
7
8
8
9
10
13
14
15
17
18
19
20
21
22
23
26. (a) Prototipe penjatah dan (b) posisi operator terhadap prototipe penjatah
27. Prototipe mesin tanam bibit nanas
28. Proses pemasukan bibit-bibit nanas di dalam hopper ke dalam tabung
penjatah
29. Bagian fungsi penjatah pada mesin tanam bibit nanas
30. Bagian fungsi bilah penegak: (a) nok penggerak bilah penegak, (b)
bentuk bilah penegak setelah modifikasi
31. Pengujian mesin tanam bibit nanas; (a) pengukuran sudut tegakan bibit,
(b) bibit terdorong bilah penegak
32. Kendala saat pengujian; (a) bibit tersangkut bilah penegak, (b) bilah
penegak yang bengkok
33. Kerja pegas naik-turun pada roda penggerak transmisi
34. Batang pembuka alur yang bengkok karena gaya dari arah samping akibat
dari tanah yang tertumpuk di antara sayap pembuka alur dan cover sproket
35. Bentuk penyambungan bevel gear dengan poros menggunakan las
24
25
26
27
28
28
29
29
30
31
DAFTAR LAMPIRAN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Spesifikasi traktor New Holland TT55
Rincian penghitungan daya untuk menggerakkan bilah penegak bibit
Rincian penghitungan daya untuk memutar penjatah
Rincian penghitungan daya untuk memutar roda bantu
Penghitungan ukuran poros yang digunakan pada mesin tanam nanas
Gambar teknik mesin tanam bibit nanas
34
35
36
36
37
39
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang sangat berpotensi untuk mengembangkan
buah-buah tropika. Salah satunya adalah buah nanas. Indonesia memiliki
perusahaan yang mampu menyuplai kebutuhan nanas dunia saat ini, yaitu PT
Great Giant Pineapple (PT GGP). Perusahaan ini termasuk dalam kategori tiga
perusahaan terbesar dunia yang memproduksi nanas segar dan produk nanas
kalengan dengan luasan kebun mencapai 33,000 hektar. Salah satu penyebab
perusahaan ini mampu bersaing di tingkat dunia adalah peran mekanisasi yang
terintegrasi mulai dari proses budidaya hingga pengolahan produk kalengan.
Namun di dalam proses budidaya terutama pada proses penanaman bibit nanas di
PT GGP masih sangat tinggi peran manusia dari pada teknologi yang digunakan.
Sampai saat ini, proses penanaman bibit nanas di PT GGP masih menggunakan
ganco, yaitu alat bantu tanam seperti cangkul kecil dengan bagian mata cangkul
meruncing sebagai alat tanam bibit nanas.
Gambar 1 Proses penanaman bibit sucker menggunakan
ganco (Saktiaji 2012)
Pada tahun 2012, pemanfaatan tenaga kerja pada penanaman bibit nanas di
PT GGP cukup tinggi. Besaran hari orang kerja (HOK) yang tercatat mencapai
24,350/bulan atau setara dengan 46.4 TK/hektar tanam. Biaya tanam tercatat
mencapai 1.1 miliyar rupiah per bulan. Kapasitas tanam yang didapat per bulan
175 hektar dalam satu PG (Plantation Group) dengan jumlah hari per bulan 25
hari dan kapasitas tanam harian 7 hektar. Berdasarkan keterangan mandor kebun
di PT GGP, tiap pekerja tanam hanya mampu melakukan penanaman tidak lebih
dari 0.03 hektar saja dalam sehari. Hasil tersebut sudah dikatakan paling baik dan
sangat jarang ditemui pekerja yang mampu mencapai luasan tersebut.
Untuk menekan tingginya biaya tanam, PT GGP bermaksud membuat mesin
tanam bibit nanas yang mampu diaplikasikan di areal tanam perusahaan. Untuk
mewujudkan hal tersebut PT GGP berkerjasama dengan mahasiswa dan institusi
yang bersangkutan dalam perancangan hingga pembuatan mesin. Mesin ini
diharapkan dapat menekan biaya dan waktu tanam, serta meningkatkan kualitas
tanam nanas.
Prototipe mesin tanam bibit nanas ini merupakan pengembangan mesinmesin tanam yang telah ada. Penelitian pembuatan mesin tanam ini dikerjakan
oleh 2 orang dengan topik bagian fungsi yang berbeda. Pada tulisan ini, bagian
mesin difokuskan pada unit penyimpan bibit dan unit penanam, yaitu hopper
2
sebagai penyimpan bibit nanas dan unit penanam yaitu penjatah sebagai pengatur
penjatuhan bibit nanas. Bagian-bagian fungsi lainnya dikerjakan oleh saudara
Iwan Suwandi dengan topik skripsi “Rancang Bangun Unit Pembuka Alur,
Pembumbun, dan Pemadat Tanah pada Mesin Penanam Bibit Nanas”.
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini yaitu merancang unit hopper dan unit penanam
seperti penjatah dan bilah penagak bibit untuk mesin tanam bibit nanas dengan
memanfaatkan tenaga tarik traktor roda empat.
TINJAUAN PUSTAKA
Mesin Penanam Bibit
Konsep awal dari perancangan mesin tanam bibit nanas ini mengacu pada
fungsi-fungsi bagian yang terdapat pada mesin penanam sayuran atau vegetable
transplanter dan mesin penanam stek singkong. Mesin transplanter sayur yang
telah berkembang salah satunya diproduksi oleh Mechanical Transplanter
Company yang mampu menanam bibit sayur kubis dengan kapasitas 3000 hingga
5000 bibit per jam. Untuk mesin penanam stek singkong, mesin ini mampu
memberikan kapasitas lapang hingga 0.16 hektar per jam (Setiawan 1984). Mesinmesin ini mampu memberikan keseragaman kedalaman penanaman dan akurasi
penempatan bibit yang baik.
Gambar 2 Furrow opener pada
Gambar 3 Mesin transplanter sayur
transplanter sayur
(www.mechanicaltransplanter.com)
(www.mechanicaltransplanter.com)
Mesin penanam bibit nanas yang telah ada seperti yang telah dirilis oleh
Hasan (2007) dalam agromedia.mardi.gov yaitu mesin ini digerakkan oleh tenaga
tarik traktor roda empat dengan kecepatan 500 hingga 650 meter per jam. Mesin
ini memberikan kemudahan dan kecepatan penanaman nanas. Mesin penanam
bibit nanas ini dibuat 2 unit penanam dengan jarak 50 cm sehingga dalam satu
operasi mesin ini mampu menghasilkan dua baris alur tanam. Jarak tanam yang
diberikan mulai dari 25, 28, hingga 30 cm. Mesin ini membutuhkan 3 operator, di
antaranya: 1 operator traktor dan 2 operator lainnya di belakang mesin untuk
memasukan bibit sucker ke dalam hole dug. Mesin penanam nanas ini mampu
3
menampung sucker dalam hopper hingga 2000 bibit. Dengan daya tampung
tersebut, mesin ini mampu menanam hingga 300 m dengan 2 alur tanam.
Rancangan yang istimewa dari mesin ini adalah three point link dengan sistem
bracket sehingga traktor dapat bergerak dan berotasi dengan bebas dari
transplanter.
Gambar 4 Mesin penanam bibit nanas dengan pengumpanan otomatis (Morine
dan Victor 1957)
Tabung penyalur merupakan bagian mesin penanam bibit yang berfungsi
menempatkan bibit tanaman ke dalam alur tanam. Untuk mesin penanam stek
singkong, saluran penanam berupa tabung sebagai penyalur stek dan memegang
atau melepaskan stek saat stek digulud sehingga stek tidak roboh oleh dorongan
guludan (Setiawan 1984). Setiawan (1984) menjelaskan bahwa mekanisme yang
digunakan adalah gerakan maju-turun yang merupakan gerak penyimpanan stek
dan mundur-naik yang merupakan gerak penjagaan dan pelepasan stek dari tabung
saluran penanam.
(a)
(b)
Gambar 5 (a) Sketsa mekanisme pengumpanan bibit tipe dible (Munila dan
Shaw 1987 dalam Srivastava 1996), (b) dan mekanisme
pengumpanan stek pada mesin penanam stek singkong (Setiawan
1984)
Furrow opener merupakan komponen mesin penanam bibit yang berfungsi
sebagai pembuat alur tanam pada kedalaman tertentu. Selain itu, Setiawan (1984)
menyatakan bahwa pembuka alur berfungsi menggemburkan tanah disepanjang
alur penanaman dan menyingkirkan halangan seperti bongkahan tanah dan batang
sehingga memungkinkan stek berada pada keadaan bebas halangan.
4
Gambar 6 Mekanisme penanaman untuk bibit dalam bentuk pot (Alkemade et all
1974)
Penjatah merupakan komponen mesin penanam bibit yang berfungsi
mengatur jumlah dan gerak jatuh bibit nanas ke tanah agar sesuai dengan jarak
tanamnya. Berbeda dengan mekanisme yang dilakukan oleh Setiawan, Wahyudi
(1984) menggunakan mekanisme putaran engkol untuk gerak menutup dan
membuka plat saluran pengumpan stek. Gerakan engkol akan memberikan efek
dorongan terhadap plat sehingga saluran stek terbuka dan menjatuhkan stek ke
atas alur tanam. Gerakan putar engkol bersumber dari putaran roda penggerak alat
yang ditransmisikan melalui transmisi rantai dan sproket.
Gambar 7 Tabung penjatah bibit sayur
(www.mechanicaltransplanter.com)
Gambar 8 Furrow coverer pada
transplanter sayur
(www.mechanicaltransplanter.com)
Gambar 9 Mekanisme penjatuhan stek pada alat penanam singkong
semi mekanis (Wahyudi 1984)
5
Roda Penggerak dan Transmisi
Roda penggerak mesin berfungsi sebagai sumber putar untuk menggerakan
penjatah. Salah satu hal yang menyangkut tentang roda yaitu traksi. Menurut
Mandang dan Nishimura (1991), traksi merupakan reaksi roda penggerak
melawan tanah yang tergantung pada keadaan dan kualitas tanah. Kemampuan
traksi roda ditentukan oleh: berat terhadap roda, kecepatan roda, tekanan udara
roda, faktor permukaan lahan, ukuran roda, dan bentuk roda. Traksi roda akan
meningkat sebanding dengan gaya tekan roda dan peningkatan traksi roda makin
besar untuk diameter roda yang lebih besar, tetapi peningkatan tersebut tidak linier
(Dewanto dan Sudarsono 2003). Traksi dapat ditingkatkan dengan memperluas
bidang kontak dengan permukaan tanah atau dengan menambah berat roda (Gill
dan Berg, 1968).
(1)
=� +
�
Pengoperasian traktor pada landasan keras seperti pasir akan menghasilkan
traksi yang besar, sedangkan pengoperasian traktor pada lahan yang lunak akan
menghasilkan tahanan gelinding yang besar sehingga traksi menjadi kecil
(McKibben dan Davidson, 939 dalam Oida, 1992). Quast dalam Armansyah 2002
menyebutkan bahwa landasan jalan dari aspal beton memiliki tahanan gelinding
yang kecil dengan nilai Crr 0.015. Roda radial mempunyai fleksibilitas yang
tinggi pada sisi luar ban, modulus elastis yang konstan, kontak yang baik dengan
landasan, tahanan gelinding yang rendah, slip yang kecil dan traksi yang besar
(Oida, 1992).
Transmisi dengan elemen mesin digolongkan atas transmisi sabuk, rantai,
dan kabel. Transmisi sabuk direncanakan untuk maksimum kecepatan 25 m/s
dengan daya yang ditransmisikan kurang lebih 500 kW. Karena terjadi slip antara
puli dan sabuk, perbandingan putaran yang diteruskan tidak tepat. Menurut
Sularso dan Suga (2008) rantai sebagai transmisi mempunyai keuntungankeuntungan, seperti mampu meneruskan daya besar karena kekuatannya yang
besar, tidak memerlukan tegangan awal, keausan kecil pada bantalan, dan mudah
memasangnya. Kecepatan yang diizinkan untuk rantai rol adalah sampai 5 m/s-10
m/s. Untuk rantai gigi kecepatannya dapat dipertinggi hingga 16-30 m/s.
Anthropometri
Ukuran-ukuran tubuh sangat diperlukan dalam pembuatan tata letak dalam
suatu ruang kerja, termasuk penyebaran posisi kerja yang baik sehingga dapat
menurunkan beban kerja (Cherie 1997).
Data pengukuran antropometri manusia tersebut sangat diperlukan dalam
perhitungan desain berbagai alat kendali mesin, perlengkapan kerja dan dimensi
ruang kerja agar tercapai kenyamanan, keamanan dan efisiensi kerja bagi operator
(Kusen dalam Wisnubrata 2003).
Zander (1972) mengatakan bahwa alat yang dapat diatur sesuai dengan
operator seperti tempat duduk dan posisi pegangan kendali dirancang agar dapat
memenuhi selang persentil ke-5 sampai ke-95.
6
Gambar 10 Pengukuran anthropometri tubuh manusia (Zander 1972)
Pengeluaran tenaga mekanis untuk jenis pekerjaan harian berkisar antara 70
Watt sampai 150 Watt tergantung dari kondisi iklim atau lingkungan tempat kerja
dan kondisi tubuh seseorang. Berdasarkan suatu hasil penelitian, rata-rata
pengeluaran tenaga bagi orang Indonesia dewasa sebesar 2200 kkal/8 jam (312
Watt) telah tergolong berat. Dengan asumsi efisiensi tenaga mekanisnya 20%,
berarti tenaga mekanis yang dapat dimanfaatkan hanya sebesar 64 Watt (Kusen
dalam Wisnubrata 2003).
Tabel 1 Data anthropometri orang Indonesia persentil 50 (cm)
No.
Pengukuran
Pria
Wanita
1
Tinggi
161.3
151.6
2
Tinggi bahu
132.6
122.0
3
Lebar bahu
39.6
34.9
4
Tinggi siku
97.8
90.8
5
Tinggi pinggul
93.6
88.8
6
Lebar pinggul
28.9
31.5
7
Panjang tangan
66.7
61.4
8
Panjang lengan atas
34.8
31.5
9
Panjang lengan bawah
44.2
40.7
10
Jangkauan tangan vertikal
72.0
68.0
11
Jangkauan tangan horisontal
60.0
56.5
12
Tinggi pantat-lantai
41.4
39.0
Sumber: Herodian et al 1999
Tabel 2 Data anthropometri orang Indonesia pada posisi duduk
Laki-laki (cm)
Wanita (cm)
No.
Pengukuran
Rata-rata
SD
Rata-rata
SD
1 Tinggi duduk
83.2
3.7
77.9
3.4
2 Tinggi siku
23.0
10.0
22.2
3.1
3 Tinggi pinggul
18.4
3.9
19.0
2.2
4 Tinggi lutut
49.5
6.0
46.3
1.8
5 Panjang paha
44.8
6.3
42.1
2.3
Sumber: Suma’mur 1985
7
METODE
Waktu dan Tempat Pelaksanaaan
Kegiatan penelitian telah dilaksanakan dari bulan Maret 2013 hingga Maret
2014. Studi tentang kondisi lahan dan sistem penanaman bibit nanas dilakukan di
PT Great Giant Pineapple, Lampung Tengah pada bulan Maret 2013. Percobaan
pendahuluan, perancangan, dan pembuatan prototipe dilaksanakan di kampus IPB,
Dramaga dan di bengkel CV Daud Teknik Maju, Bogor, sedangkan pengujian
performansi mesin dilakukan di Laboratorium Lapang Siswadhi Supardjo, Institut
Pertanian Bogor pada Februari 2014.
Alat dan Bahan
Rincian alat dan bahan yang digunakan selama penelitian ini adalah sebagai
berikut:
Alat dan Bahan Proses Perancangan
Alat dan bahan yang digunakan dalam perancangan, yaitu perangkat
komputer, Computer Software Aided Design Solidworks 2011, software Microsoft
Excel 2010, printer, kalkulator teknik, kamera digital, dan mistar ukur.
Kesemuanya digunakan dalam proses perancangan terutama gambar rancangan
fungsional dan struktural serta analisis teknik mesin penanam bibit nanas.
Gambar 11 Tampilan perangkat aplikasi disain Solidworks 2011
Alat dan Bahan Percobaan Pendahuluan
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan pendahuluan, yaitu 1 unit
model penjatah (tipe silinder berputar yang terbuat dari bahan kayu), motor bakar
sebagai sumber putaran, transmisi sabuk dan puli, kamera digital, dan 24 sulur
bibit nanas.
Alat dan Bahan Pembuatan Prototipe
Pembuatan prototipe mesin penanam nanas menggunakan alat dan bahan
antara lain: alat-alat perbengkelan seperti, bor duduk, las listrik, gerinda potong,
grinda tangan, mesin bubut, gunting plat, mistar dan jangka sorong, busur,
pemotong besi plat, dan peralatan pendukung lainnya seperti kunci pas, palu, dan
tang. Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan prototipe didominasi oleh
8
bahan-bahan konstruksi baja antara lain: pembuatan rangka, hopper dan penjatah
meliputi besi hollow 75x75, besi siku 40x40, besi siku 30x30, besi batang 10 mm,
UNP 100, plat besi 1 mm, dan wire mesh. Pembuatan fungsi pembuka alur,
pembumbun dan pemadat alur di antaranya: batang besi 10 mm, plat besi 3 mm,
piringan ᴓ30 cm, dan roda besi ᴓ30 cm. Unit transmisi pada mesin ini
menggunakan rantai transmisi No. 40, sproket dengan jumlah gigi 14, 15, 23, 29,
dan 42, bevel gear 1:1, besi poros 19 dan 20, roda karet 4.00-7/400.
Alat dan Bahan Pengujian Kinerja Mesin
Mesin penanam bibit nanas dalam pengujian kinerja menggunakan: traktor
roda empat New Holand tipe TT55, lahan tanam 0.03 ha, 100 bibit nanas ukuran
sucker, timbangan, pita meter, mistar, stopwatch, kunci pas, kamera digital, busur
derajat, dan tiang pancang.
Gambar 12 Traktor yang digunakan pada
pengujian kinerja mesin
Bibit yang digunakan dalam perancangan ini adalah bibit dengan jenis
sucker, yaitu bibit yang berasal dari anakan yang tumbuh pada tanaman nanas.
Crown adalah jenis bibit yang didapat dari mahkota buah nanas.
Tabel 3 Pengelompokkan ukuran bibit crown dan sucker PT GGP
Crown
Sucker
Kategori
Diameter
Panjang (cm) Berat bibit (g)
Berat bibit (g)
bonggol (cm)
Besar
>34
351-526
4.3-5.0
351-526
Sedang
19-33
200-350
3.5-4.2
200-350
Kecil
12-18
100-199
2.5-3.4
100-199
Super kecil
RANCANG BANGUN UNIT HOPPER DAN UNIT PENANAM
PADA MESIN PENANAM BIBIT NANAS
PIJAR EKO SAKTIAJI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
iii
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun Unit
Hopper dan Unit Penanam pada Mesin Penanam Bibit Nanas adalah benar karya
saya dengan arahan dari dosen pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apapun 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, Juli 2014
Pijar Eko Saktiaji
NIM F14090057
ABSTRAK
PIJAR EKO SAKTIAJI. Rancang Bangun Unit Hopper dan Unit Penanam pada
Mesin Penanam Bibit Nanas. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN.
Penanaman bibit nanas di PT Great Giant Pineapple masih dilakukan
secara manual dengan kapasitas rendah dan hasil penanaman yang kurang baik.
Untuk memperbaiki hal itu, sebuah mesin penanam nanas telah dirancang, dibuat,
dan diuji. Mesin ini dirancang untuk dapat menanam bibit nanas dalam satu
barisan tanam tiap lintasan, dengan jarak tanam 25 cm, dan bertenaga tarik traktor
roda empat. Dalam skripsi ini dibahas perancangan dan hasil pengujian dari
sistem penanam. Sistem penanam yang meliputi: tempat bibit, penjatah bibit,
sistem penggerak putar, dan penegak bibit, dirancang sesuai standar penanaman
dari perusahaan. Penjatah bibit tersusun atas enam buah tabung penjatah pada
rotor yang diputar oleh roda penggerak. Operator mengumpankan bibit nanas ke
tabung penjatah. Sebuah mekanisme nok-pengungkit yang digerakkan oleh roda
penggerak digunakan untuk menahan bibit yang jatuh pada alur tanam agar tetap
tegak. Hasil pengujian menunjukkan bahwa bagian penjatah bibit dapat bekerja
dengan baik dan operator dapat mengumpankan bibit pada kecepatan putar rotor
penjatah 10 rpm. Namun, bagian penegak belum dapat bekerja baik karena hanya
15% bibit yang dapat ditegakkan pada alur tanam.
Kata kunci: Nanas, mesin penanam, rotor penjatah, roda penggerak, mekanisme
nok-pengungkit
ABSTRACT
PIJAR EKO SAKTIAJI. Design of Hopper and Planting Units of Pineapple
Transplanter. Supervised by WAWAN HERMAWAN.
Pineapple planting at Great Giant Pineapple Company is still done
manually with low capacity and poor planting results. For overcoming the
problem, a pineapple transplanting machine has been designed, constructed, and
tested. The machine was designed to be able to plant pineapple suckers in one row
per pass, having 25 cm planting space, and powered by a four wheel tractor.
Design and test results of planting system of the machine were discussed in this
thesis. Parts of the planting system, including: pineapple suckers container,
metering device, rotation power system, and suckers holding mechanism, were
designed based on planting standard of the company. The metering device
consisted of a six cylinders metering rotor which was rotated by a drive wheel.
The suckers were loaded one by one from the sucker container into the metering
cylinders, by an operator. A cam-lever mechanism driven by the drive wheel was
used to hold the dropped suckers on the planting furrow. The test results showed
that the metering mechanism could work well, and the operator could load the
suckers into the metering cylinders at the rotor rotational speed of 10 rpm.
However, the suckers holding mechanism could not work well, as only 15% of
dropped suckers could be upright positioned.
Keywords: Pineapple, transplanting machine, metering rotor, drive wheel, camlever mechanism
iii
RANCANG BANGUN UNIT HOPPER DAN UNIT PENANAM
PADA MESIN PENANAM BIBIT NANAS
PIJAR EKO SAKTIAJI
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
2014
v
Judul Skripsi : Rancang Bangun Unit Hopper dan Unit Penanam pada Mesin
Penanam Bibit Nanas
Nama
: Pijar Eko Saktiaji
NIM
: F14090057
Disetujui oleh
Dr Ir Wawan Hermawan, MS
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
vii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga penelitian dan skripsi ini berhasil diselesaikan.
Penelitian ini merupakan kerjasama mahasiswa IPB dengan perusahaan
pengalengan nanas terbesar di dunia PT Great Giant Pineapple. Penelitian dimulai
sejak bulan Maret 2013 dengan judul Rancang Bangun Unit Hopper dan Unit
Penanam pada Mesin Penanam Bibit Nanas telah diselesaikan dan berhasil
dilakukan uji coba di Laboratorium Lapangan Siswadhi Soepardjo, IPB Dramaga,
Bogor.
Penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesarbesarnya kepada Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS. selaku dosen pembimbing
yang telah memberikan dukungan, arahan, dan bimbingan selama penelitian dan
pembuatan skripsi. Rasa terima kasih pula penulis sampaikan kepada para dosen
penguji yang juga memberikan saran-saran manfaat untuk sempurnanya tulisan
ini, yaitu Bapak Dr. Ir. Desrial, M.Eng dan Bapak Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si.
Tidak lupa penulis menyampaikan terima kasih dan rasa syukur kepada keluarga
penulis di Bogor atas doa dan nasehatnya yang selalu menyertai penulis, Ir.
Kustanto selaku pembimbing dan pengarah dari pihak PT Great Giant Pineapple,
Ir. Agus Sutejo, MS. dan Bapak Ujang selaku pembimbing dalam pembuatan
mesin, Iwan Suwandi, Achmad Muzakir, Dziad Zulfansyah, dan Rusnadi selaku
rekan-rekan penelitian, dan rekan-rekan TEP 46 yang selalu memberikan motivasi
semangat kepada penulis.
Penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi
yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknologi
pertanian.
Bogor, Juli 2014
Pijar Eko Saktiaji
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Mesin Penanam Bibit
2
Roda Penggerak dan Transmisi
5
Anthropometri
5
METODE
7
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
7
Alat dan Bahan
7
Tahapan Penelitian
9
Metode Pengujian Kinerja
10
ANALISIS RANCANGAN
11
Kriteria Perancangan
11
Rancangan Fungsional
11
Rancangan Struktural dan Analisis Teknik
13
HASIL DAN PEMBAHASAN
24
Kinerja Model Penjatah Bibit Nanas
24
Konstruksi Prototipe Mesin Penanam Bibit Nanas
24
Kinerja Unit Hopper dan Unit Penjatah Bibit Nanas
26
SIMPULAN DAN SARAN
30
Simpulan
30
Saran
31
UCAPAN TERIMA KASIH
32
DAFTAR PUSTAKA
32
LAMPIRAN
RIWAYAT HIDUP
ix
DAFTAR TABEL
1. Data anthropometri orang Indonesia persentil 50 (cm)
2. Data anthropometri orang Indonesia pada posisi duduk
3. Pengelompokkan ukuran bibit crown dan sucker PT GGP
4. Rancangan sub fungsional mesin tanam bibit nanas
5. Data hasil perhitungan untuk dimensi hopper (m)
6. Masa bibit dan bahan-bahan penyusun hopper
7. Tegangan maksimum beberapa hollow
8. Kecepatan mesin pada beberapa nilai putaran penjatah
9. Ukuran sproket yang digunakan pada mesin tanam
10. Data jumlah bibit yang lolos dari putaran prototipe penjatah
11. Data pengukuran sudut tegakkan dan jarak tanam pada pengujian mesin
penanam bibit nanas
6
6
8
11
14
15
16
22
23
24
27
DAFTAR GAMBAR
1. Proses penanaman bibit sucker menggunakan ganco
2. Furrow opener pada transplanter sayur
3. Mesin transplanter sayur
4. Mesin penanam bibit nanas dengan pengumpanan otomatis
5. (a) Sketsa mekanisme pengumpanan bibit tipe dible, (b) dan mekanisme
pengumpanan stek pada mesin penanam stek singkong
6. Mekanisme penanaman untuk bibit dalam bentuk pot
7. Tabung penjatah bibit sayur
8. Furrow coverer pada transplanter sayur
9. Mekanisme penjatuhan stek pada alat penanam singkong semi mekanis
10. Pengukuran anthropometri tubuh manusia
11. Tampilan perangkat aplikasi desain Solidworks 2011
12. Traktor yang digunakan pada pengujian kinerja mesin
13. (a) Bibit sucker dan (b) bibit crown
14. Diagram alir proses perancangan mesin tanam bibit nanas
15. Diagram skematik analisis jarak tanam pada unit penanam
16. Sketsa penentuan dimensi hopper
17. Sketsa ukuran panjang bentangan tangan, sudut bukaan kaki, dan
dimensi tempat duduk operator dalam mm
18. Sketsa pembebanan hopper terhadap tiang penyangga dan sketsa
penampang besi hollow
19. Sketsa fungsi penjatah
20. Sketsa tampak atas arah gaya penjatah
21. Sketsa fungsi bilah penegak bibit
22. Sketsa dimensi pegas
23. Sketsa fungsi roda penggerak
24. Sketsa penempatan unit transmisi
25. Sketsa sproket yang terhubung rantai
1
2
2
3
3
4
4
4
4
6
7
8
8
9
10
13
14
15
17
18
19
20
21
22
23
26. (a) Prototipe penjatah dan (b) posisi operator terhadap prototipe penjatah
27. Prototipe mesin tanam bibit nanas
28. Proses pemasukan bibit-bibit nanas di dalam hopper ke dalam tabung
penjatah
29. Bagian fungsi penjatah pada mesin tanam bibit nanas
30. Bagian fungsi bilah penegak: (a) nok penggerak bilah penegak, (b)
bentuk bilah penegak setelah modifikasi
31. Pengujian mesin tanam bibit nanas; (a) pengukuran sudut tegakan bibit,
(b) bibit terdorong bilah penegak
32. Kendala saat pengujian; (a) bibit tersangkut bilah penegak, (b) bilah
penegak yang bengkok
33. Kerja pegas naik-turun pada roda penggerak transmisi
34. Batang pembuka alur yang bengkok karena gaya dari arah samping akibat
dari tanah yang tertumpuk di antara sayap pembuka alur dan cover sproket
35. Bentuk penyambungan bevel gear dengan poros menggunakan las
24
25
26
27
28
28
29
29
30
31
DAFTAR LAMPIRAN
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Spesifikasi traktor New Holland TT55
Rincian penghitungan daya untuk menggerakkan bilah penegak bibit
Rincian penghitungan daya untuk memutar penjatah
Rincian penghitungan daya untuk memutar roda bantu
Penghitungan ukuran poros yang digunakan pada mesin tanam nanas
Gambar teknik mesin tanam bibit nanas
34
35
36
36
37
39
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang sangat berpotensi untuk mengembangkan
buah-buah tropika. Salah satunya adalah buah nanas. Indonesia memiliki
perusahaan yang mampu menyuplai kebutuhan nanas dunia saat ini, yaitu PT
Great Giant Pineapple (PT GGP). Perusahaan ini termasuk dalam kategori tiga
perusahaan terbesar dunia yang memproduksi nanas segar dan produk nanas
kalengan dengan luasan kebun mencapai 33,000 hektar. Salah satu penyebab
perusahaan ini mampu bersaing di tingkat dunia adalah peran mekanisasi yang
terintegrasi mulai dari proses budidaya hingga pengolahan produk kalengan.
Namun di dalam proses budidaya terutama pada proses penanaman bibit nanas di
PT GGP masih sangat tinggi peran manusia dari pada teknologi yang digunakan.
Sampai saat ini, proses penanaman bibit nanas di PT GGP masih menggunakan
ganco, yaitu alat bantu tanam seperti cangkul kecil dengan bagian mata cangkul
meruncing sebagai alat tanam bibit nanas.
Gambar 1 Proses penanaman bibit sucker menggunakan
ganco (Saktiaji 2012)
Pada tahun 2012, pemanfaatan tenaga kerja pada penanaman bibit nanas di
PT GGP cukup tinggi. Besaran hari orang kerja (HOK) yang tercatat mencapai
24,350/bulan atau setara dengan 46.4 TK/hektar tanam. Biaya tanam tercatat
mencapai 1.1 miliyar rupiah per bulan. Kapasitas tanam yang didapat per bulan
175 hektar dalam satu PG (Plantation Group) dengan jumlah hari per bulan 25
hari dan kapasitas tanam harian 7 hektar. Berdasarkan keterangan mandor kebun
di PT GGP, tiap pekerja tanam hanya mampu melakukan penanaman tidak lebih
dari 0.03 hektar saja dalam sehari. Hasil tersebut sudah dikatakan paling baik dan
sangat jarang ditemui pekerja yang mampu mencapai luasan tersebut.
Untuk menekan tingginya biaya tanam, PT GGP bermaksud membuat mesin
tanam bibit nanas yang mampu diaplikasikan di areal tanam perusahaan. Untuk
mewujudkan hal tersebut PT GGP berkerjasama dengan mahasiswa dan institusi
yang bersangkutan dalam perancangan hingga pembuatan mesin. Mesin ini
diharapkan dapat menekan biaya dan waktu tanam, serta meningkatkan kualitas
tanam nanas.
Prototipe mesin tanam bibit nanas ini merupakan pengembangan mesinmesin tanam yang telah ada. Penelitian pembuatan mesin tanam ini dikerjakan
oleh 2 orang dengan topik bagian fungsi yang berbeda. Pada tulisan ini, bagian
mesin difokuskan pada unit penyimpan bibit dan unit penanam, yaitu hopper
2
sebagai penyimpan bibit nanas dan unit penanam yaitu penjatah sebagai pengatur
penjatuhan bibit nanas. Bagian-bagian fungsi lainnya dikerjakan oleh saudara
Iwan Suwandi dengan topik skripsi “Rancang Bangun Unit Pembuka Alur,
Pembumbun, dan Pemadat Tanah pada Mesin Penanam Bibit Nanas”.
Tujuan
Tujuan dari penelitian ini yaitu merancang unit hopper dan unit penanam
seperti penjatah dan bilah penagak bibit untuk mesin tanam bibit nanas dengan
memanfaatkan tenaga tarik traktor roda empat.
TINJAUAN PUSTAKA
Mesin Penanam Bibit
Konsep awal dari perancangan mesin tanam bibit nanas ini mengacu pada
fungsi-fungsi bagian yang terdapat pada mesin penanam sayuran atau vegetable
transplanter dan mesin penanam stek singkong. Mesin transplanter sayur yang
telah berkembang salah satunya diproduksi oleh Mechanical Transplanter
Company yang mampu menanam bibit sayur kubis dengan kapasitas 3000 hingga
5000 bibit per jam. Untuk mesin penanam stek singkong, mesin ini mampu
memberikan kapasitas lapang hingga 0.16 hektar per jam (Setiawan 1984). Mesinmesin ini mampu memberikan keseragaman kedalaman penanaman dan akurasi
penempatan bibit yang baik.
Gambar 2 Furrow opener pada
Gambar 3 Mesin transplanter sayur
transplanter sayur
(www.mechanicaltransplanter.com)
(www.mechanicaltransplanter.com)
Mesin penanam bibit nanas yang telah ada seperti yang telah dirilis oleh
Hasan (2007) dalam agromedia.mardi.gov yaitu mesin ini digerakkan oleh tenaga
tarik traktor roda empat dengan kecepatan 500 hingga 650 meter per jam. Mesin
ini memberikan kemudahan dan kecepatan penanaman nanas. Mesin penanam
bibit nanas ini dibuat 2 unit penanam dengan jarak 50 cm sehingga dalam satu
operasi mesin ini mampu menghasilkan dua baris alur tanam. Jarak tanam yang
diberikan mulai dari 25, 28, hingga 30 cm. Mesin ini membutuhkan 3 operator, di
antaranya: 1 operator traktor dan 2 operator lainnya di belakang mesin untuk
memasukan bibit sucker ke dalam hole dug. Mesin penanam nanas ini mampu
3
menampung sucker dalam hopper hingga 2000 bibit. Dengan daya tampung
tersebut, mesin ini mampu menanam hingga 300 m dengan 2 alur tanam.
Rancangan yang istimewa dari mesin ini adalah three point link dengan sistem
bracket sehingga traktor dapat bergerak dan berotasi dengan bebas dari
transplanter.
Gambar 4 Mesin penanam bibit nanas dengan pengumpanan otomatis (Morine
dan Victor 1957)
Tabung penyalur merupakan bagian mesin penanam bibit yang berfungsi
menempatkan bibit tanaman ke dalam alur tanam. Untuk mesin penanam stek
singkong, saluran penanam berupa tabung sebagai penyalur stek dan memegang
atau melepaskan stek saat stek digulud sehingga stek tidak roboh oleh dorongan
guludan (Setiawan 1984). Setiawan (1984) menjelaskan bahwa mekanisme yang
digunakan adalah gerakan maju-turun yang merupakan gerak penyimpanan stek
dan mundur-naik yang merupakan gerak penjagaan dan pelepasan stek dari tabung
saluran penanam.
(a)
(b)
Gambar 5 (a) Sketsa mekanisme pengumpanan bibit tipe dible (Munila dan
Shaw 1987 dalam Srivastava 1996), (b) dan mekanisme
pengumpanan stek pada mesin penanam stek singkong (Setiawan
1984)
Furrow opener merupakan komponen mesin penanam bibit yang berfungsi
sebagai pembuat alur tanam pada kedalaman tertentu. Selain itu, Setiawan (1984)
menyatakan bahwa pembuka alur berfungsi menggemburkan tanah disepanjang
alur penanaman dan menyingkirkan halangan seperti bongkahan tanah dan batang
sehingga memungkinkan stek berada pada keadaan bebas halangan.
4
Gambar 6 Mekanisme penanaman untuk bibit dalam bentuk pot (Alkemade et all
1974)
Penjatah merupakan komponen mesin penanam bibit yang berfungsi
mengatur jumlah dan gerak jatuh bibit nanas ke tanah agar sesuai dengan jarak
tanamnya. Berbeda dengan mekanisme yang dilakukan oleh Setiawan, Wahyudi
(1984) menggunakan mekanisme putaran engkol untuk gerak menutup dan
membuka plat saluran pengumpan stek. Gerakan engkol akan memberikan efek
dorongan terhadap plat sehingga saluran stek terbuka dan menjatuhkan stek ke
atas alur tanam. Gerakan putar engkol bersumber dari putaran roda penggerak alat
yang ditransmisikan melalui transmisi rantai dan sproket.
Gambar 7 Tabung penjatah bibit sayur
(www.mechanicaltransplanter.com)
Gambar 8 Furrow coverer pada
transplanter sayur
(www.mechanicaltransplanter.com)
Gambar 9 Mekanisme penjatuhan stek pada alat penanam singkong
semi mekanis (Wahyudi 1984)
5
Roda Penggerak dan Transmisi
Roda penggerak mesin berfungsi sebagai sumber putar untuk menggerakan
penjatah. Salah satu hal yang menyangkut tentang roda yaitu traksi. Menurut
Mandang dan Nishimura (1991), traksi merupakan reaksi roda penggerak
melawan tanah yang tergantung pada keadaan dan kualitas tanah. Kemampuan
traksi roda ditentukan oleh: berat terhadap roda, kecepatan roda, tekanan udara
roda, faktor permukaan lahan, ukuran roda, dan bentuk roda. Traksi roda akan
meningkat sebanding dengan gaya tekan roda dan peningkatan traksi roda makin
besar untuk diameter roda yang lebih besar, tetapi peningkatan tersebut tidak linier
(Dewanto dan Sudarsono 2003). Traksi dapat ditingkatkan dengan memperluas
bidang kontak dengan permukaan tanah atau dengan menambah berat roda (Gill
dan Berg, 1968).
(1)
=� +
�
Pengoperasian traktor pada landasan keras seperti pasir akan menghasilkan
traksi yang besar, sedangkan pengoperasian traktor pada lahan yang lunak akan
menghasilkan tahanan gelinding yang besar sehingga traksi menjadi kecil
(McKibben dan Davidson, 939 dalam Oida, 1992). Quast dalam Armansyah 2002
menyebutkan bahwa landasan jalan dari aspal beton memiliki tahanan gelinding
yang kecil dengan nilai Crr 0.015. Roda radial mempunyai fleksibilitas yang
tinggi pada sisi luar ban, modulus elastis yang konstan, kontak yang baik dengan
landasan, tahanan gelinding yang rendah, slip yang kecil dan traksi yang besar
(Oida, 1992).
Transmisi dengan elemen mesin digolongkan atas transmisi sabuk, rantai,
dan kabel. Transmisi sabuk direncanakan untuk maksimum kecepatan 25 m/s
dengan daya yang ditransmisikan kurang lebih 500 kW. Karena terjadi slip antara
puli dan sabuk, perbandingan putaran yang diteruskan tidak tepat. Menurut
Sularso dan Suga (2008) rantai sebagai transmisi mempunyai keuntungankeuntungan, seperti mampu meneruskan daya besar karena kekuatannya yang
besar, tidak memerlukan tegangan awal, keausan kecil pada bantalan, dan mudah
memasangnya. Kecepatan yang diizinkan untuk rantai rol adalah sampai 5 m/s-10
m/s. Untuk rantai gigi kecepatannya dapat dipertinggi hingga 16-30 m/s.
Anthropometri
Ukuran-ukuran tubuh sangat diperlukan dalam pembuatan tata letak dalam
suatu ruang kerja, termasuk penyebaran posisi kerja yang baik sehingga dapat
menurunkan beban kerja (Cherie 1997).
Data pengukuran antropometri manusia tersebut sangat diperlukan dalam
perhitungan desain berbagai alat kendali mesin, perlengkapan kerja dan dimensi
ruang kerja agar tercapai kenyamanan, keamanan dan efisiensi kerja bagi operator
(Kusen dalam Wisnubrata 2003).
Zander (1972) mengatakan bahwa alat yang dapat diatur sesuai dengan
operator seperti tempat duduk dan posisi pegangan kendali dirancang agar dapat
memenuhi selang persentil ke-5 sampai ke-95.
6
Gambar 10 Pengukuran anthropometri tubuh manusia (Zander 1972)
Pengeluaran tenaga mekanis untuk jenis pekerjaan harian berkisar antara 70
Watt sampai 150 Watt tergantung dari kondisi iklim atau lingkungan tempat kerja
dan kondisi tubuh seseorang. Berdasarkan suatu hasil penelitian, rata-rata
pengeluaran tenaga bagi orang Indonesia dewasa sebesar 2200 kkal/8 jam (312
Watt) telah tergolong berat. Dengan asumsi efisiensi tenaga mekanisnya 20%,
berarti tenaga mekanis yang dapat dimanfaatkan hanya sebesar 64 Watt (Kusen
dalam Wisnubrata 2003).
Tabel 1 Data anthropometri orang Indonesia persentil 50 (cm)
No.
Pengukuran
Pria
Wanita
1
Tinggi
161.3
151.6
2
Tinggi bahu
132.6
122.0
3
Lebar bahu
39.6
34.9
4
Tinggi siku
97.8
90.8
5
Tinggi pinggul
93.6
88.8
6
Lebar pinggul
28.9
31.5
7
Panjang tangan
66.7
61.4
8
Panjang lengan atas
34.8
31.5
9
Panjang lengan bawah
44.2
40.7
10
Jangkauan tangan vertikal
72.0
68.0
11
Jangkauan tangan horisontal
60.0
56.5
12
Tinggi pantat-lantai
41.4
39.0
Sumber: Herodian et al 1999
Tabel 2 Data anthropometri orang Indonesia pada posisi duduk
Laki-laki (cm)
Wanita (cm)
No.
Pengukuran
Rata-rata
SD
Rata-rata
SD
1 Tinggi duduk
83.2
3.7
77.9
3.4
2 Tinggi siku
23.0
10.0
22.2
3.1
3 Tinggi pinggul
18.4
3.9
19.0
2.2
4 Tinggi lutut
49.5
6.0
46.3
1.8
5 Panjang paha
44.8
6.3
42.1
2.3
Sumber: Suma’mur 1985
7
METODE
Waktu dan Tempat Pelaksanaaan
Kegiatan penelitian telah dilaksanakan dari bulan Maret 2013 hingga Maret
2014. Studi tentang kondisi lahan dan sistem penanaman bibit nanas dilakukan di
PT Great Giant Pineapple, Lampung Tengah pada bulan Maret 2013. Percobaan
pendahuluan, perancangan, dan pembuatan prototipe dilaksanakan di kampus IPB,
Dramaga dan di bengkel CV Daud Teknik Maju, Bogor, sedangkan pengujian
performansi mesin dilakukan di Laboratorium Lapang Siswadhi Supardjo, Institut
Pertanian Bogor pada Februari 2014.
Alat dan Bahan
Rincian alat dan bahan yang digunakan selama penelitian ini adalah sebagai
berikut:
Alat dan Bahan Proses Perancangan
Alat dan bahan yang digunakan dalam perancangan, yaitu perangkat
komputer, Computer Software Aided Design Solidworks 2011, software Microsoft
Excel 2010, printer, kalkulator teknik, kamera digital, dan mistar ukur.
Kesemuanya digunakan dalam proses perancangan terutama gambar rancangan
fungsional dan struktural serta analisis teknik mesin penanam bibit nanas.
Gambar 11 Tampilan perangkat aplikasi disain Solidworks 2011
Alat dan Bahan Percobaan Pendahuluan
Alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan pendahuluan, yaitu 1 unit
model penjatah (tipe silinder berputar yang terbuat dari bahan kayu), motor bakar
sebagai sumber putaran, transmisi sabuk dan puli, kamera digital, dan 24 sulur
bibit nanas.
Alat dan Bahan Pembuatan Prototipe
Pembuatan prototipe mesin penanam nanas menggunakan alat dan bahan
antara lain: alat-alat perbengkelan seperti, bor duduk, las listrik, gerinda potong,
grinda tangan, mesin bubut, gunting plat, mistar dan jangka sorong, busur,
pemotong besi plat, dan peralatan pendukung lainnya seperti kunci pas, palu, dan
tang. Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan prototipe didominasi oleh
8
bahan-bahan konstruksi baja antara lain: pembuatan rangka, hopper dan penjatah
meliputi besi hollow 75x75, besi siku 40x40, besi siku 30x30, besi batang 10 mm,
UNP 100, plat besi 1 mm, dan wire mesh. Pembuatan fungsi pembuka alur,
pembumbun dan pemadat alur di antaranya: batang besi 10 mm, plat besi 3 mm,
piringan ᴓ30 cm, dan roda besi ᴓ30 cm. Unit transmisi pada mesin ini
menggunakan rantai transmisi No. 40, sproket dengan jumlah gigi 14, 15, 23, 29,
dan 42, bevel gear 1:1, besi poros 19 dan 20, roda karet 4.00-7/400.
Alat dan Bahan Pengujian Kinerja Mesin
Mesin penanam bibit nanas dalam pengujian kinerja menggunakan: traktor
roda empat New Holand tipe TT55, lahan tanam 0.03 ha, 100 bibit nanas ukuran
sucker, timbangan, pita meter, mistar, stopwatch, kunci pas, kamera digital, busur
derajat, dan tiang pancang.
Gambar 12 Traktor yang digunakan pada
pengujian kinerja mesin
Bibit yang digunakan dalam perancangan ini adalah bibit dengan jenis
sucker, yaitu bibit yang berasal dari anakan yang tumbuh pada tanaman nanas.
Crown adalah jenis bibit yang didapat dari mahkota buah nanas.
Tabel 3 Pengelompokkan ukuran bibit crown dan sucker PT GGP
Crown
Sucker
Kategori
Diameter
Panjang (cm) Berat bibit (g)
Berat bibit (g)
bonggol (cm)
Besar
>34
351-526
4.3-5.0
351-526
Sedang
19-33
200-350
3.5-4.2
200-350
Kecil
12-18
100-199
2.5-3.4
100-199
Super kecil