Rancang Bangun Unit Pembuka Alur, Pembumbun dan Pemadat Tanah pada Mesin Penanam Bibit Nanas

RANCANG BANGUN UNIT PEMBUKA ALUR, PEMBUMBUN
DAN PEMADAT TANAH PADA MESIN PENANAM BIBIT
NANAS

IWAN SUWANDI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Rancang Bangun Unit
Pembuka Alur, Pembumbun dan Pemadat Tanah pada Mesin Penanam Bibit
Nanas 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, Mei 2014
Iwan Suwandi
NIM F14090079

ABSTRAK
IWAN SUWANDI. Rancang Bangun Unit Pembuka Alur, Pembumbun dan
Pemadat Tanah 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. Oleh
karena itu, sebuah mesin penanam nanas telah dirancang, dibuat dan diuji. Mesin
ini dirancang untuk dapat menanam bibit nanas dalam satu barisan tanah tiap
lintasan, dengan jarak tanam 25 cm, kedalaman tanam 10 cm dan bertenaga tarik
traktor roda empat. Dalam skripsi ini dibahas perancangan dan hasil pengujian
dari beberapa bagian utama, yaitu: pembuka alur, piringan pembumbun, dan roda
pemadat tanah. Bagian-bagian itu dirancang dengan dasar kondisi lahan dan
standar penanaman sesuai kebutuhan di lapangan. Pembuka alur tipe shoe
dirancang untuk mampu membuat alur tanam dengan lebar alur 15 cm dan

kedalaman 10 cm. Pembumbun tanah berbentuk piringan ganda dengan diameter
25 cm dipasang di belakang pembuka alur. Pemadat tanah bumbunan berbentuk
roda berdiameter 30 cm, yang dipasang miring 45o agar tidak mengganggu bibit
nanas saat memadatkan tanah, dipasang di belakang piringan pembumbun. Hasil
pengujian menunjukkan bahwa lebar bukaan alur tanam rata-rata 14 cm, alur dan
bibit nanas dapat ditutup kembali dengan tanah, dan tanah bumbunan dapat
dipadatkan dengan kerapatan isi tanah 0.78 g/cm3.
Kata kunci: nanas, mesin penanam, pembuka alur, pembumbun, roda pemadat.

ABSTRACT
IWAN SUWANDI. Design of Furrow Opener, Furrow Coverer, and Soil
Compactor on Pineapple Transplanter Machine. Supervised by WAWAN
HERMAWAN.
Pineapple planting at Great Giant Pineapple Company is still done manually
with low capacity and poor planting results. Therefore, 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, 10 cm planting depth, and powered by a four wheel tractor. Design and test
results of some main parts of the machine, including: planting furrow opener,
covering disk and press wheel, were discussed in this thesis. Those parts were

designed based on field condition and planting standard as field conditions. A
shoe type furrow opener was designed to be able to make planting furrow of 15
cm width and 10 cm depth. A pair of covering disk of 25 cm diameter was set
behind the furrow opener for covering the lower part of the planted suckers by soil.
A pair of press wheel of 30 cm diameter was set behind the covering disk for
firming the soil to the plant. The test results showed that the average furrow depth
was 14 cm, the furrow and suckers could be covered well by soil, and the covering
soil could be firmed with the soil bulk density of 0.78 kg/cm3.
Keywords: pineapple, transplanting machine, furrow opener, covering disk, press
wheel.

RANCANG BANGUN UNIT PEMBUKA ALUR, PEMBUMBUN
DAN PEMADAT TANAH PADA MESIN PENANAM BIBIT
NANAS

IWAN SUWANDI

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

Judul Skripsi : Rancang Bangun Unit Pembuka Alur, Pembumbun dan Pemadat
Tanah pada Mesin Penanam Bibit Nanas
Nama
: Iwan Suwandi
NIM
: F14090079

Disetujui oleh

Dr Ir Wawan Hermawan, MS
Pembimbing

Diketahui oleh

Dr Ir Desrial, MEng
Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji serta syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia
dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penelitian yang
dilakukan sejak Maret 2013 ini dilakukan di beberapa tempat, yakni pengukuran
kondisi lahan PT Great Giant Pineapple Lampung dan pembuatan prototipe di CV
Daud Teknik Maju di Desa Cibeureum, Dramaga. Sedangkan untuk uji coba
lapangan dilakukan di lapangan uji coba Siswardhi Supardjo. Penelitian ini
berjudul Rancang Bangun Unit Pembuka Alur, Pembumbun dan Pemadat Tanah
pada Mesin Penanam Bibit Nanas. Penelitian pada kali ini dilaksanakan oleh dua
orang, yakni dengan saudara Pijar Eko Saktiaji yang meneliti bagian hopper, unit
penjatah bibit dan sistem transmisi. Sedangkan untuk penulis sendiri lebih
difokuskan pada bagian unit pembuka alur, pembumbun dan pemadat tanah.

Ucapan terima kasih sebesar-besarnya penulis ucapkan kepada semua pihak
yang telah membantu suksesnya penelitian ini terutama kepada Dr. Ir. Wawan
Hermawan MS yang telah membimbing penulis, serta memberikan banyak arahan
dan dukungannya selama pembuatan dan penulisan skripsi ini. Selain itu, penulis
sampaikan terima kasih kepada Pijar Eko Saktiaji, Ahmad Mudzakir, Rusnadi,
Dziad Aji Dzulfansyah, Ahmad Fansuri, Adi Purnama, dan semua rekan-rekan
Teknik Pertanian 46 yang namanya tidak bisa disebutkan satu-satu. Kepada orang
tua dan adik-adik penulis yang telah memberikan dukungan serta do’a yang tak
henti-hentinya sehingga penulis bisa menyelesaikan studi di IPB. Semoga tulisan
ini bisa lebih bermanfaat khususnya bagi kemajuan teknologi di bidang pertanian.

Bogor, Mei 2014
Iwan Suwandi

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL

ix

DAFTAR GAMBAR

ix

DAFTAR LAMPIRAN

x

PENDAHULUAN

1

Latar Belakang

1

Tujuan

1

TINJAUAN PUSTAKA

2

Budidaya Nanas

2

Mesin Penanam Bibit Nanas

3

Pembuka Alur

4

Pembumbun dan Pemadat Tanah

7

METODE

8

Waktu dan Tempat Penelitian

8

Alat dan Bahan

8

Tahapan Penelitian

9

ANALISIS DESAIN

11

Kriteria Perancangan

11

Rancangan Fungsional

12

Analisis Teknik dan Rancangan Struktural

13

HASIL DAN PEMBAHASAN

26

Kontruksi dan Kinerja Mesin

26

Kinerja Mesin

39

SIMPULAN DAN SARAN

33

Simpulan

33

Saran

34

UCAPAN TERIMA KASIH

34

DAFTAR PUSTAKA

34

LAMPIRAN

36

RIWAYAT HIDUP

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6

Standar ukuran buah nanas di PT Great Giant Pineapple
Efek pembuka alur dan kecepatan terhadap resistansi tahanan tanah
Rancangan fungsional
Analisis berat komponen mesin
Kedalaman dan lebar bukaan alur
Pengukuran bumbunan tanah

3
6
12
24
30
32

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
30
31
32
33
34
35

Bibit Crown
Bibit Sucker
Buah nanas berdasarkan standar ukuran di PT Great Giant Pineapple
Pineapple transplanter machine bagian hopper
Pineapple transplanter machine bagian penjatah bibit
Konstruksi umum pembuka alur
Pembuka alur pada transplanter sayuran
Macam-macam pembuka alur
Berbagai jenis pembuka alur: a.tipe hoe b.tipe shovel c. tipe shoe
Pembuka alur tipe lengan ayun
Pembumbun alur tipe piringan pada mesin penanam stek singkong
Pembumbun alur sekaligus pemadat tanah pada transplanter sayuran
Diagram alir proses perancangan
Pola kerja tipe continuous
Bukaan alur
Batang pembuka alur dan posisi gaya tahanan tanah pada pembuka alur
Desain pembuka alur
Tilt angle dan disc angle
Posisi dan arah gaya batang pembumbun
Desain pembumbun
Sudut kemiringan bibit nanas
Posisi roda dan lebar roda pemadat
Posisi dan arah gaya batang pemadat
Desain pemadat tanah
Ukuran 3 titik gandeng
Posisi komponen pada mesin
Posisi dan arah gaya pada rangka
Desain rangka
Mesin penanam bibit nanas
Rangka
Pembuka alur sebelum modifikasi
Pembuka alur setelah modifikasi
Pembumbun setelah modifikasi
Pemadat tanah
Bentuk bukaan alur

2
2
3
4
4
5
5
6
7
7
7
9
10
11
13
15
16
17
18
19
20
20
21
22
23
23
24
26
27
37
28
28
28
29
31

36
37
38
39

Penutup rantai roda transmisi (kanan) dan pembuka alur (kiri)
Foto melintang hasil bumbunan
Batang pembumbun setelah modifikasi
Tanah hasil pemadatan

31
32
32
33

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6

Tahanan penetrasi di kebun percobaan Siswadhi Soepardjo
Tahanan penetrasi di kebun tanam PT GGP
Perhitungan draft spesifik tanah berdasarkan tahanan penetrasi
Data padatan alur berdasarkan nilai densitas tanah
Spesifikasi traktor New Holland TT55
Gambar teknik

36
37
38
49
40
41

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang memiliki curah hujan yang mencukup i
untuk tanaman tropika. Salah satunya yakni tanaman nanas yang merupakan
tanaman berbuah tanpa musim. Indonesia memiliki berbagai macam kultivar
nanas yang telah dibudidayakan oleh para petani mulai Sumatra sampai Irian Jaya.
Nanas dapat tumbuh di wilayah dengan tipe agroklimat yang berbeda-beda mulai
dari dataran tinggi sampai dataran rendah. Daerah penghasil buah nanas adalah
Lampung, Palembang, Riau, Jambi, Bogor, Subang, Pandeglang, Tasikmalaya,
dan Kutai.
PT Great Giant Pineapple merupakan salah satu industri nanas yang berada
di Lampung Tengah. PT Great Giant Pineapple (PT GGP) memiliki luasan lahan
sebesar 32200 ha dan merupakan industri nanas ke-3 terbesar di dunia. Secara
umum, mulai dari pengolahan lahan sampai pasca panen sudah dilakukan secara
mekanis. Namun untuk penanaman bibit, PT GGP masih menggunakan tenaga
manusia, sehingga dibutuhkan sumber daya manusia yang cukup banyak.
Penanaman bibit dilakukan secara manual dengan alat tanam berupa ganco, yakni
sejenis cangkul kecil bermata runcing untuk menanam bibit nanas. Selain
membutuhkan tenaga kerja yang banyak, penanaman secara manual pun
membutuhkan waktu yang cukup banyak dan biaya yang mahal. Penanaman
secara manual mempunyai kapasitas lapangan yang kecil yaitu 0.03 ha/jam.
Berdasarkan data dari PT GGP, biaya tanam untuk menanam bibit nanas mencapai
1 milyar rupiah/bulan dengan luasan yang diperoleh 175 ha.
Rencana PT GGP untuk membuat mesin penanam bibit nanas akan
melakukan kerjasama dalam perancangan dan pembuatan dengan institusi yang
bersangkutan. Diharapkan mesin penanam bibit nanas ini bisa mesin bisa
menanam dengan baik, tidak menggunakan PTO traktor, jarak tanam dan
kedalaman seragam, dan mampu meningkatkan kapasitas lapang agar menekan
biaya proses tanam di perusahaan.

Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membangun unit pembuka
alur, pembumbun dan pemadat tanah pada mesin penanam bibit nanas dengan
tenaga tarik traktor roda empat.

2

TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Nanas
Tanaman nanas dapat tumbuh di hampir semua jenis tanah. Walaupun
demikian, tanah yang paling ideal untuk pertumbuhan nanas adalah tanah yang
mengandung pasir, gembur dan kaya akan bahan organik. Nanas tidak tahan
terhadap genangan air, oleh karena itu, lahan yang digunakan untuk tanaman
nanas harus memiliki airase dan drainase yang baik serta memiliki kandungan
kapur yang tinggi agar buah yang dihasilkan tidak kerdil. Tanah yang sesuai akan
menghasilkan perakaran yang baik (Lisdiana dan Soemadi 1997).
Hal pertama yang harus diperhatikan dalam budidaya nanas adalah
persiapan lahan dan pembibitan. Persiapan dimulai dengan pembersihan lahan
(land clearing). Lahan dibersihkan dari semua tanaman-tanaman. Tahap
selanjutnya yakni dilakukan penggaruan, yakni tujuannya untuk menghancurkan
tanah yang berbentuk bongkahan menjadi granulasi (butiran tanah) yang lebih
halus, hal ini penting untuk memperbaiki aerasi dan sistem drainase serta untuk
membasmi gulma. Langkah selanjutnya yakni pembuatan guludan, tujuannya
adalah supaya perakaran nanas tumbuh dengan baik. Dengan adanya guludan,
maka perakaran nanas terhindar dari genangan (GGPC 2007).
Metode penanaman yang sering dilakukan dalam budidaya nanas ada dua
macam yaitu single row dan double row. Single row biasanya menggunakan jarak
tanam 30 cm x 60 cm. Sedangkan double row menggunakan jarak tanam 30 cm x
40 cm x 90 cm dan kedalaman tanam sekitar 12 cm. Setelah menanam bibit nanas,
tanah disekitar bibit sebaiknya dipadatkan agar bibit berdiri kokoh sehingga
perakaran lebih baik (Samson 1980)
Bibit yang digunakan untuk pertanaman berasal dari lokasi bibit ekspanen.
Ada beberapa macam bagian tanaman yang digunakan sebagai bibit, seperti crown
(mahkota buah), sucker (anakan), ratton (tunas akar), dan sebagainya (Ochse
1953). Namun yang sering digunakan sebagai bahan perbanyakan yaitu bibit
sucker dan bibit crown. Bibit crown diperoleh dari ekspanen, sedangkan bibit
sucker diperoleh dari lokasi bibit khusus, lokasi ekspanen dan seleksi tanaman.
(Rosida 1990).

Gambar 1 Bibit Crown

Gambar 2 Bibit Sucker

Ukuran buah nanas berperan penting dalam menentukan kapasitas produksi
dari nanas olahan. Karena ukuran buah nanas memiliki ukuran standar sehingga
tidak bisa diubah. Menurut Hepton dan Hudson (2003), untuk skala industri buah
biasanya diklasifikasikan dalam beberapa ukuran berdasarkan diameter sehingga

3
memungkinkan pembagian pada mesin-mesin yang memiliki standar tertentu.
Berdasarkan diameternya, nanas dibagi menjadi beberapa kelas, diantaranya yaitu
untuk kelas Sub 1 T memiliki diameter < 9.21 cm, small (1 T) dengan diameter
9.21-10.80 cm, medium (2 T) untuk diameter 10.80-13.02 dan kelas large (2.5 T)
untuk buah dengan diameter >13.02 cm (Gambar 3).

Gambar 3 Buah nanas berdasarkan standar ukuran di PT GGP
(Didin 2009)
Berdasarkan standar operasional nanas untuk jenis Smooth cayenne, jika
dikelaskan berdasarkan parameter diameter buah dibagi menjadi menjadi empat
kelas, yaitu untuk standar A ≥ 13 cm, standar B= 11 -12.9 cm, standar C= 10-10.9
cm dan standar D
≤ 10 cm. Sedangkan jika mengacu pada Standar Nasional
Indonesia (SNI) No 10-2166-1992, ukuran buah nanas untuk mutu I adalah
seragam dengan diameter ukuran minimal 9.5 cm, dan mutu II yang kurang
seragam berdiameter≤ 9.5 cm (Deptan 2004). Ukuran buah di PT Great Giant
Pineapple menggunakan standar dari perusahan mereka sendiri, menyesuaikan
dengan mesin yang dimiliki. Standar ukuran buah nanas di PT GGP akan
dijelaskan pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1 Standar ukuran buah nanas di PT Great Giant Pineapple (Didin 2009)
Ukuran buah
Pom
2T

Diameter buah (cm)
12.8

Rata-rata bobot (kg)
0.3
0.47
0.93
1.2
1.53
> 2.16

Mesin Penanam Bibit Nanas
Mesin penanam bibit nanas ini merujuk pada desain mesin penanam sayuran
(vegetable transplanter) dan mesin penanam stek singkong. Transplanter sayuran
ini dapat menanam bibit sayuran sekitar 3000-5000 bibit perjam. Sedangkan untuk
mesin penanam stek singkong mempunyai kapasitas lapang 0.16 ha/jam (Setiawan

4
1984). Komponen-komponen yang terdapat pada transplanter diantaranya: furrow
opener, hopper, metering device, tabung penyalur, sistem transmisi dan furrow
coverer.
Mesin penanam bibit nanas telah dikembangkan sebelumnya dengan ukuran
yang besar. Mesin penanam nanas (Gambar 4 dan 5) tersebut seluruhnya otomatis
tanpa bantuan manusia. Sistem konveyor digunakan untuk menyalurkan bibit
nanas dari hopper utama ke mekanisme penjatah. Terdapat dua bagian utama
yakni bagian hopper yang menampung bibit nanas dan bagian penjatah dan
pembuka alur untuk menempatkan bibit nanas ke tanah.

Pembuka Alur
Unit pembuka alur berfungsi untuk membuat alur tanam pada tanah.
Pembuka alur merupakan bagian pertama yang terkena tanah. Besarnya draft atau
tekanan tarik traktor untuk menarik implemen sangat ditentukan oleh besar dan
banyaknya bagian ini. Selain itu, kedalaman kerja alat sangat berpengaruh
terhadap tahanan tarik (draft) traktor, semakin dalam maka membutuhkan tenaga
yang lebih besar juga. Menurut Gill dan Vande Berg (1968), cara atau ragam
gerak alat yang berpengaruh terhadap draft adalah kedalaman, lebar olah, sudut
angkat dan kecepatan maju.

5
Pembuka alur dengan pembuka parabolik dapat memberikan tahanan tarik
7-20% lebih kecil dibandingkan dengan pembuka alur yang berbentuk lurus.
Penggunaan bajak atau pembuka alur tipe lengkung parabolik dapat meningkatkan
kapasitas lapang, membutuhkan daya traktor yang lebih kecil dan mengurangi slip
pada roda sampai 43.4% dibandingkan dengan tipe konvensional berbentuk lurus
(Tupper 1997). Menurut Smith dan Willford (1988), bahwa bajak dengan tipe
lengkung parabolik mempunyai tahanan tarik yang paling kecil, memiliki gaya
angkat tanah yang paling besar dan menghasilkan slip roda terkecil.
Bagian-bagian pembuka alur adalah sebagai berikut : 1) mata bajak yang
berfungsi sebagai bajak yang memulai menembus tanah, 2) pisau bajak yang
berfungsi untuk membelah, 3) sayap majemuk yang berfungsi untuk mengangkat
dan membalik tanah ke kanan dan ke kiri, 4) rangka batang penarik yang
berfungsi sebagai tempat menempelnya bajak dan berhubungan dengan kerangka
utama (Mushoffa 2006). Contoh konstruksi pembuka alur dapat dilihat pada
Gambar 6.

Batang penarik

Sayap majemuk

Mata bajak

Pisau bajak
Gambar 6 Konstruksi umum pembuka alur
(Mushoffa 2006)

Menurut McKyes (1985) konstruksi alat pemindah tanah dapat dibedakan
menjadi tiga macam, yaitu 1) blade, 2) ripper dan 3) shovel. Blade digunakan
seperti pada alat road grader, hauling scraper, snowplow dan semua alat yang
mempunya bidang pisau lurus. Tipe blade memotong dan mendorong tanah atau
material lain yang berbentuk granular pada suatu kedalaman yang secara umum
lebih pendek dari lebarnya. Tipe ripper biasanya digunakan untuk operasi yang
berhubungan dengan kedalaman, dan kadang ditambahkan pada alat grader dan
bulldozer untuk tujuan memotong dan memecah tanah keras, membuka lapisan
soft rock apabila diperlukan. Tipe shovel dilengkapi dengan bidang samping yang
membentuk wadah dimana tanah atau bahan yang lain dapat dipotong dan
diangkat.

Gambar 7 Pembuka alur pada transplanter sayuran
(www.mechanicaltransplanter.com)

6
Ada beberapa jenis pembuka alur, yaitu type hoes, runners, single and
double disk (Gambar 8). Pembuka alur tipe runners cenderung membentuk galur
dengan membuang tanah bagian bawah keluar galur. Pada umumnya tipe runner
tidak cocok digunakan di tanah dengan kandungan liat tinggi. Pembuka alur tipe
double disk banyak digunakan dalam penanaman presisi dan dikombinasikan
dengan tipe runner (Srivastava 1996).

Gambar 8 Macam-macam pembuka alur
(Srivastava 1996)
Tabel 2 Efek pembuka alur dan kecepatan terhadap resistansi tahanan tanah
(MPa) (Altuntas 2006)
Tipe Pembuka
Alur
Shoe
Shovel
Hoe
Rata-rata
Shoe
Shovel
Hoe
Rata-rata

Kedalaman
tanah (cm)
0 -10

10 - 20

2.02
1.50
1.23
1.79
1.51
1.77
1.65
1.85
1.76

Kecepatan (km/jam)
3.28
4.50
1.29
1.14
1.13
1.19
1.47
1.29
1.30
1.17
1.70
1.37
1.49
1.28
1.80
1.65
1.66
1.43

Rata-rata
1.31
1.15
1.52
1.61
1.47
1.77
1.77
1.62

Penetrasi dapat menyebabkan kompaksi (pemadatan) dalam tanah di bawah
permukaan benda (alat) yang masuk ke dalam tanah. Bentuk pemadatan
tergantung dari bentuk benda yang masuk ke dalamnya. Semakin runcing benda
yang masuk ke dalam tanah, kompaksi yang disebabkan oleh pemadatan semakin
kecil (Gill 1968).
Sharma dan Srivastava (1984) mengevaluasi kinerja penanam kentang
otomatis dengan pembuka alur type runner dengan tekstur tanah pasir lempung.
Draft force penanam kentang meningkat berbanding lurus ketika kecepatan

7
operasional meningkat. Gebresenber dan Johnson (1992) melaporkan kinerja
penjatuhan benih dalam kecepatan operasional, kedalaman tanah dan sudut
bukaan. Persamaan empiris dikembangkan untuk menggambarkan pengaruh
kecepatan, kedalaman tanah, sudut bukaan pada bidang horizonal dan vertikal.
Beberapa tipe pembuka alur disajikan pada Gambar 9 dan 10.

Gambar 9 Berbagai jenis pembuka alur: a.tipe hoe b.tipe shovel c. tipe shoe
(Altuntas 2006)

Gambar 10 Pembuka alur tipe lengan ayun
(Alkemade 1975)
Pembumbun dan Pemadat Tanah
Pembumbun mempunyai fungsi yakni menutup alur / menimbun alur yang
telah diisi oleh bibit. Pembumbun ini dapat diatur sesuai dengan kondisi tanah,
sehingga bibit cukup kuat tertanam sebagian dalam tanah. Jarak antara
pembumbun kiri dan kanan sangat menentukan bentuk tanah hasil bumbunan.
Selain itu, kondisi tanah juga berpengaruh terhadap desain pembumbun.

Gambar 11 Pembumbun alur tipe piringan pada mesin penanam stek
singkong (Setiawan 1984)

8
Pemadat tanah berfungsi untuk memadatkan tanah hasil pembumbunan pada
bibit. Pemadatan tanah bertujuan untuk menekan tanah sehingga bibit nanas yang
telah tertanam tidak mudah roboh. Bentuk pemadat tanah yakni berupa besi plat
lingkaran yang berputar. Di samping itu juga, pemadat tanah berfungsi sebagai
penyangga unit bagian belakang ketika diturunkan ke tanah. Berat roda pemadat
tanah pada alat harus memadai untuk memastikan bibit masuk ke dalam tanah.
Tanah basah mudah dipadatkan dan perawatannya harus lebih baik, sehingga tidak
menyulitkan akar untuk menembus tanah. Tanah dalam kondisi kering, tambahan
kekuatan untuk penutupan alur mungkin diperlukan. Kuncinya adalah untuk
mengevaluasi bagian bibit yang menyentuh langsung dengan tanah. Garu
berfungsi untuk menutup bagian atas tanah. Penutupan alur tanah biasanya
digunakan tipe press wheel berukuran kecil (Grisso 2009). Gambar 11 dan
Gambar 12 berikut terlihat pembumbun sekaligus pemadat tanah untuk mesin
transplanter sayuran dan mesin penanam stek singkong.

Gambar 12 Pembumbun alur sekaligus pemadat tanah pada transplanter
sayuran (www.mechanicaltransplanter.com)

METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Maret 2013 hingga Maret 2014.
Pengukuran kondisi lahan dilakukan di kebun tanam PT GGP dan laboratorium
lapangan Siswadhi Soepardjo. Desain dan analisis di laboratorium Teknik Mesin
Otomasi Departemen Teknik Mesin dan Biosistem. Pembuatan prototipe
dilaksanakan di Bengkel CV Daud Teknik Maju. Pengujian prototipe dilakukan
di laboratorium lapangan Siswadhi Soepardjo Departemen Teknik Mesin dan
Biosistem, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Tahapan dalam merencanakan alat dan bahan dibagi menjadi 4 bagian, yaitu
pada tahap pengukuran kondisi lahan, tahap perancangan, tahap pembuatan
prototipe dan tahap uji kinerja.
Dalam pengukuran kondisi lahan, alat dan bahan yang digunakan
diantaranya Penetrometer tipe SR2, ring sample, oven, timbangan, meteran dan
penggaris.

9
Pada tahap perancangan, alat dan bahan yang digunakan diantaranya
Komputer dilengkapi software MS Excel dan software Computer Aided Desain
(CAD) SolidWorks.
Alat yang digunakan pada pembuatan prototipe diantaranya peralatan
bengkel seperti bor duduk, gerinda, las potong dan listrik, mesin bubut dan
peralatan bengkel lainnya. Sedangkan bahan yang digunakan diantaranya besi plat,
besi siku, besi kotak, besi poros, besi UNP, pillow block, mur dan baud, pegas,
rantai dan sproket, cat serta meni.
Uji kinerja digunakan peralatan seperti traktor roda empat, penggaris dan
meteran, busur, patok serta kamera. Bahan yang digunakan diantaranya prototipe
mesin penanam nanas dan bibit nanas.
Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian yang dilakukan terbagi atas 5 tahapan yaitu 1)
pengukuran kondisi lahan 2) perancangan, 3) pembuatan prototipe, 4) uji
fungsional, 5) pengujian kinerja. Tahapan penelitian dapat dilihat pada diagram
alir yang disajikan pada Gambar 13.

Gambar 13 Diagram alir proses perancangan
Pengukuran Kondisi Lahan
Dalam melaksanakan penelitian, dibutuhkan data dan informasi
penunjang dibutuhkan sebagai acuan dasar penelitian. Untuk mendapatkan
data tersebut, dilakukan pengukuran kondisi lahan. Pada penelitian kali ini,
pengukuran kondisi lahan diantaranya pengukuran tahanan penetrasi tanah dan
kadar air tanah.
Perancangan

10
Perancangan mesin penanam bibit nanas diawali dengan identifikasi
masalah yang ada di PT GGP. Tahap perancangan didukung oleh data dan
informasi yang dibutuhkan untuk pembuatan prototipe mesin. Dalam tahap
perancangan, dibuat perumusan konsep desain mesin yang tepat sesuai
kebutuhan. Konsep desain mesin dilakukan secara utuh mencakup seluruh
bagian mesin. Setelah, perumusan konsep selesai, dibuat analisis / perhitungan
untuk perancangan desain mesin. Analisis / perhitungan hanya dilakukan pada
beberapa komponen mesin saja. Analisis desain mencakup perhitungan
kekuatan mesin maupun kebutuhan komponen untuk rancang bangun mesin.
Setelah analisis jadi, maka dibuat gambar teknik mesin penanam nya.
Pembuatan Prototipe
Pembuatan prototipe mesin merupakan realisasi dari konsep desain.
Pembuatan prototipe dilaksanakan di bengkel yang telah dipilih sebelumnya.
Pembuatan prototipe merujuk kepada perancangan yang telah dibuat.
Uji Fungsional
Pengujian kinerja dilakukan di lapangan percobaan Siswadhi Soepardjo,
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem. Uji fungsional dilakukan pada
beberapa komponen mesin penanam yaitu bagian pembuka alur, pembumbun
dan pemadat tanah.
Mesin penanam yang ditarik oleh traktor langsung menuju alur tanam
yang telah disediakan. Sebelumnya bibit nanas telah dimasukan ke dalam
hopper. Pengukuran bukaan alur dilakukan dengan membuka kembali tanah
pada alur tanam yang telah dibumbun dan dipadatkan. Sampel yang diambil
untuk bukaan alur berjumlah 10 titik secara acak. Uji kinerja pada pembuka
alur yang diambil yaitu kedalaman dan lebar bukaan alur tanam. Kedalaman
alur tanam dihitung menggunakan dua buah alat bantu penggaris, yaitu dengan
cara meletakan satu penggaris di atas alur tanam, kemudian dihitung
kedalaman alur mulai dari titik bukaan alur paling bawah. Sedangkan lebar
bukaan alur dihitung dari sisi kiri sampai sisi kanan bukaan alur pada
permukaan tanah.
Metode pengujian pada pembumbunan yaitu menghitung ketinggian dan
lebar bumbunan. Lebar tanah bumbunan yang diambil datanya yaitu
bumbunan bagian atas dan bagian bawah. Untuk mempermudah pengambilan
data, tanah bumbunan dipotong terlebih dahulu secara melintang pada alur
tanam. Setelah itu, dapat terlihat ketinggian dan lebar tanah bumbunan yang
dihasilkan oleh bagian pembumbun.
Metode pengujian pada bagian padatan tanah yaitu mengukur kerapatan isi
(densitas) tanah. Kerapatan isi tanah diambil pada alur tanam yang telah
dipadatkan dan tanah asli pada alur tanam yang tidak terganggu oleh
komponen mesin. Pengambilan data kerapatan isi tanah dengan cara
mengambil 10 sampel tanah dengan ring sample, kemudian dioven pada suhu
110o C dengan waktu 24 jam.
Pengujian Kinerja
Pengujian kinerja mesin penanam bibit nanas sama halnya dilakukan
seperti pada uji fungsional. Mesin penanam bibit nanas ditarik dan

11
digandengkan pada traktor roda empat. Pengujian kinerja dilakukan dengan
cara menghitung jumlah bibit yang tertanam pada alur, jarak bibit nanas antar
alur dan antar baris, kemiringan bibit nanas serta kapasitas lapang penanaman
mesin.
Pengujian pertama mesin penanam bibit nanas dilakukan pada tanah
dengan kondisi belum diolah. Bibit nanas yang dimasukan ke dalam hopper
sebanyak 100 bibit. Pola kerja yang digunakan pada mesin penanam yaitu tipe
continuous. Pola kerja tipe continuous dapat dilihat pada Gambar 14.

Gambar 14 Pola kerja tipe continuous

ANALISIS DESAIN
Kriteria Perancangan
Mesin transplanter nanas ini merupakan modifikasi dari mesin-mesin
transplanter sayuran yang telah dirancang sebelumnya. Pengembangan mesin ini
bertujuan untuk menggantikan peran manusia dalam penanaman bibit nanas
secara manual menjadi otomatis supaya lebih efektif lagi. Kriteria perancangan
dijelaskan pada beberapa poin berikut.
1. Mesin penanam bibit nanas harus ditarik traktor roda 4 dengan daya 100 hp.
2. Sumber tenaga putar untuk menggerakan mekanisme penjatah tidak
menggunakan daya putar PTO, melainkan berasal dari roda pada mesin
penggerak.
3. Jarak tanah yang dianjurkan yaitu sebesar 25 cm dengan jarak antar alur
sebesar 55 cm.
4. Bibit yang digunakan berjenis sucker dengan diameter rata-raat 25 cm dan
tinggi 30 cm.
5. Kedalaman tanam bibit nanas yaitu minimal sebesar 10 cm.

12
6. Kapasitas penanaman menggunakan mesin penanam harus lebih tinggi
daripada penanaman dengan menggunakan manusia.
Rancangan Fungsional
Berdasarkan fungsinya, mesin tranplanter nanas berfungsi untuk menanam
bibit nanas pada kedalaman alur yang telah ditentukan. Rancangan fungsional
disajikan pada tabel di bawah ini.
Tabel 3 Rancangan fungsional
Fungsi utama

Sub fungsi

Mesin mampu
menanam bibit nanas
dengan kedalaman 10
cm, jarak tanam 25 cm
dan jarak antar alur 55
cm.

Menampung bibit
nanas.

Mengumpan bibit
nanas.

Menjatah bibit nanas.
Menyalurkan bibit
nanas.
Menegakkan bibit
nanas.
Membuka alur tanah.

Membumbun bibit.
Memadatkan
bumbunan tanah.
Menyalurkan daya

Alternatif mekanisme
-Dinding wire mesh
-Dinding akrilik
-Hopper persegi
panjang
-Hopper trapesium
-Menggunakan tangan
operator
-Otomatisasi
-Bantuan konveyor
-Tanpa konveyor
-Silinder berputar
-Tipe karet penjepit
-Tabung penyalur
-Tanpa tabung
penyalur
-Tipe engkol
-Tipe lengan ayun
-Tipe hoe
-Tipe shovel
-Tipe shoe
-Tipe piringan
-Tipe singkal
-Roda besi
-Roda karet
-Rantai dan sproket
-Sabuk dan puli

Alternatif
yang dipilih
-Hopper
trapesium dari
wire mesh

- Tangan
operator
tanpa
konveyor
- Silinder
berputar
- Tabung
penyalur
- Tipe lengan
ayun
- Tipe shoe

- Tipe piringan
- Roda besi
- Transmisi
rantai dan
sproket

Analisis Teknik dan Rancangan Struktural
Analisis teknik digunakan sebagai landasan dasar untuk mengetahui
kekuatan bahan dan juga pemilihan bahan pada mesin transplanter. Pengambilan
data awal yang bertempat di kebun tanam di PT GGP dijadikan sebagai acuan
dasar untuk perhitungannya.
Pembuka Alur

13
Berdasarkan tipe tanah yang berada di PT Great Giant Pineapple dan di
lapangan percobaan Siswadhi Soepardjo, maka tipe pembuka alur yang akan
digunakan yaitu tipe shoe. Sesuai dengan ukuran diameter bibit nanas dan
kedalaman penanaman, maka bukaan alur yang diharapkan yakni dengan lebar (l)
15 cm dan kedalaman (da) 10 cm. Pada pembuka alur, lebar dan tinggi plat harus
diperhatikan untuk menjaga kedalaman pembuka alur. Kedalaman tanam tersebut
diambil berdasarkan tinggi bonggol bibit nanas. Gambar 15(a) memperlihatkan
ukuran tampak samping pembuka alur. Gambar 15(b) menunjukan ukuran
pembuka alur dari belakang. Sedangkan Gambar 15(c) menunjukan ukuran
bukaan alur.

y1
da + y1

da

y

x
da

la

��
2

Gambar 15 Bukaan alur
Agar tanah yang tebuka oleh pembuka alur tidak masuk kembali ke alur,
maka tinggi plat pembuka alur harus melebihi tinggi tanah bumbunan. Karena
tanah bumbunan merupakan tanah hasil pengangkatan dari alur, maka bisa
diasumsikan luas segitiga penampang tanah bumbunan sama dengan luas bidang
potong alur dibagi dua, sehingga:
�
(1)
�∆��� = � × ��
2
Luas segitiga ABC adalah :

14

�∆��� =

� �
2

Dengan mengasumsikan tinggi tanah bumbunan (y) sama dengan lebar
tanah bumbunan (x), maka :

�∆��� =

�2
2

(2)

Dengan menggabungkan persamaan (1) dan persamaan (2), maka
diperoleh:
�2
2

=

� � � �
2

(3)

Karena lebar alur dipilih dengan nilai la = 15 cm dan kedalaman yang
dipilih da = 10 cm, maka tinggi tanah bumbunan adalah :
(4)
� = ��� × ��
� = √15 �� × 10 �� = √150 = 12.2 ��
Tinggi tanah bumbunan hasil bukaan alur yaitu sebesar 12.2 cm. Maka
tinggi total pembuka alur supaya tanah tidak masuk kembali ke dalam alur yaitu
10 cm plat dasar ditambah 12.2 cm plat tambahan yaitu sebesar 22.2 cm.
Panjang plat pembuka alur ke arah belakang pada Gambar 15(a) dihitung
berdasarkan diameter minimal bibit nanas yaitu sebesar 15 cm. Maka dalam
desain ini, digunakan panjang sebesar 20 cm, lebih besar dari ukuran diameter
bibit nanas. Sedangkan pembuka alur menggunakan plat yang memiliki tebal 5
mm.
Sudut mata pembuka alur ditentukan berdasarkan sudut yang memiliki
tahanan tanah kecil yaitu antara 10o sampai dengan 30o (Gill 1967). Maka, pada
penelitian kali ini, sudut mata pembuka alur yang digunakan sebesar 30o.
Pembuka alur memiliki ketinggian batang penahan rangka yang dipegang
dan dipasangkan pada rangka serta dijepit dengan baud mur dengan penahan di
bagian depan dan belakang. Untuk merencanakan ukuran batang pembuka alur,
maka dilakukan analisis kekuatan batang pembuka alur menahan gaya yang
bekerja pada pembuka alur. Gaya yang mendorong pembuka alur adalah gaya
tahanan tanah (F). Posisi dan arah gaya tahanan tanah diasumsikan seperti pada
Gambar 17.
Direncanakan ketinggian batang pembuka alur ke dudukan rangka yaitu tp
sebesar 50 cm. kemudian diasumsikan posisi gaya tahanan tanah pada pembuka
alur adalah sepertiga kedalaman pembukaan alur, sehingga tf :

�� =

��
3

(5)

Oleh karena itu, jarak gaya (F) ke dudukan rangka adalah
10
��
= 50 −
= 46.67 �� = 0.47 �
�� = �� − �� = �� −
3
3
Gaya tahanan tanah pembuka alur (F), dihitung dengan tahanan spesifik
pemotongan dikalikan dengan luas bidang potong pembuka alur. Tahanan spesifik
(Dst) menggunakan rumus Kisu berdasarkan tahanan penetrasi percobaan. Hasil
perhitungan didapatkan tahanan tanah spesifik sebesar 2.15 kg/cm2 (perhitungan
tahanan tanah spesifik disajikan dalam Lampiran 3). Selanjutnya dapat dihitung
gaya tahanan tanah pada pembuka alur (F) sebagai berikut.
� = ��� × �� = ��� × �� × ��
(6)
2
� = 2.15 ��/�� × 10 �� × 15 ��
� = 322.5 �� = 3225 �

15

h
b

tp

lf = tp - tf

da
tf

Gambar 16 Batang pembuka alur dan posisi gaya tahanan tanah pada pembuka
alur
Batang pembuka alur direncanakan berbentuk balok dengan penampang
potong segi empat dengan ukuran seperti pada Gambar 16. Bila batang pembuka
alur dikenakan gaya F, maka tegangan tarik yang terjadi di pangkal batang pada
rangka penahan adalah

�=

��

�=

ℎ

(7)

�

Dimana :
� = tegangan lentur terhadap sumbu netral, (Pa)
M = momen lentur yang tejadi pada batang, (N.m)
I = momen inersia dari penampang terhadap sumbur netral (cm4)
c = jarak terluar terhadap sumbu netral (cm)
Selanjutnya,

�=

2
�ℎ 3
12

(8)
,

(9)

� = � × ��
Maka :

�=

ℎ
2
�ℎ 3

�×
12

=

(10)
6�
�ℎ 2

=

6�� �
�ℎ 2

(11)

� = � × �� = 3225 � × 0.47 � = 1515.75 N. m
Jika diketahui tegangan tarik maksimal pada batang baja (�B) sebesar 55
kg/mm2 (Sularso dan Suga, 2008). Safety factor (Sf) yang digunakan sebesar 4,
dimana lebar (b) batang diambil 20 mm, maka panjang batang (h) pembuka alur
dapat dihitung sebagai berikut.

16
�� = 55 ��/��2 = 5.5 × 108 ��
�� 5.5 × 108 �/�2
�� =
=
= 1.38 × 108 ��
��
4
Persamaan (7) dimodifikasi untuk menghitung tebal batang pembuka alur.

ℎ=�

6�� �

(12)

�� �

Sehingga

6 × 3225 � × 0.47 �
ℎ=�
1.38 × 108 �� × 0.02 �

9094.5 �
ℎ=�
2.76 × 106 ��
ℎ = 0.057 �
ℎ = 5.7 ��
Maka berdasarkan perhitungan, panjang batang pembuka alur yaitu sebesar
5.7 cm. Namun untuk memudahkan pembuatan, maka panjang batang pembuka
alur dibulatkan menjadi sebesar 6 cm. Desain pembuka alur dapat dilihat pada
Gambar 17.

Gambar 17 Desain pembuka alur

Pembumbun
Pembumbun menggunakan piringan yang terbuat dari plat yang dibulatkan.
Piringan akan memotong tanah yang diangkat oleh pembuka alur. Supaya piringan
dapat memotong dan memindahkan tanah bukaan alur, jari-jari piringan harus
lebih besar daripada tanah bukaan alur. Berdasarkan perhitungan sebelumnya pada
Gambar 15(c), diketahui tinggi tanah bumbunan hasil bukaan alur (y) sebesar 12.2
cm. Maka, jari-jari piringan pembumbun didapatkan minimal sebesar 12.2 cm.
Sehingga pada desain, diameter piringan pembumbun berukuran 25 cm.

17
Pada desain pembumbun, yang perlu diperhatikan yaitu sudut piringan
pembumbun. Sudut piringan terhadap sumbu vertikal atau tilt angle dan sudut
piringan terhadap sumbu horizontal atau disc angle sangat mempengaruhi volume
tanah yang akan dibumbun ke dalam alur tanam. Penjelasan mengenai kedua
tersebut dapat dilihat pada Gambar 18.

Gambar 18 Tilt angle dan disc angle
Disc angle yaitu sudut antara piringan dengan arah maju, biasanya antara
15 – 25o. Penentuan disc angle bertujuan untuk menentukan lebar potong tanah.
Tilt angle yaitu sudut antara antara piringan dengan sumbu vertikal. Besar
sudutnya yaitu diantara 42o – 45o. Tilt angle digunakan untuk menentukan
kedalaman pembajakan (Srivastava,1993). Maka, pada desain sudut piringan
mesin penanam nanas, disc angle yang digunakan yaitu sebesar 20o sedangkan tilt
angle yang digunakan sebesar 40o. Selain itu, pengaturan kedalaman pengambilan
tanah bumbunan diatur melalui pegangan batang pembumbun pada rangka.
Batang pembumbun dipegang dan dipasangkan pada rangka dengan dijepit
oleh mur serta baud. Untuk merencanakan ukuran batang pembumbun, digunakan
analisis kekuatan batang pembumbun menahan gaya yang bekerja pada
pembumbun. Gaya yang mendorong adalah gaya berat mesin secara keseluruhan.
Posisi dan arah gaya berat diasumsikan seperti pada Gambar 20.
Direncanakan jarak batang pembumbun (lq) dari rangka terhadap roda
pemadat sebesar 20 cm. Gaya yang mendorong batang pembumbun ke bawah
berasal dari berat mesin (Wm) ditambah berat operator (Wo). Analisis berat mesin
penanam nanas disimulasikan pada software Solidworks dimana total berat mesin
sebesar 250 kg. Jika berat operator rata-rata sebesar 60 kg, maka total berat mesin
(WMt) sebesar 310 kg.
Bobot mesin nanas yang tertumpu pada bagian pembumbun diasumsikan
hanya sebesar 30%, maka berat mesin yang tertumpu pada kedua batang
pembumbun (WRq) sebesar:
o

��� = 0.3 × ���
��� = 0.3 × 310 ��
��� = 93 ��
Dikarenakan berat mesin tertumpu pada 2 batang pembumbun, maka:

(13)

18

�=

���

(14)

2

93 ��
= 46.5 �� = 465 �
2

�=

lq

b

h

F

Gambar 19 Posisi dan arah gaya pada batang pembumbun
Batang pembumbun direncanakan berbentuk balok dengan penampang
potong segi empat dengan ukuran seperti pada Gambar 19. Bila batang
pembumbun dikenai gaya F, maka tegangan tarik yang terjadi di pangkal batang
pada rangka adalah sesuai dengan persamaan (11).

�=

6�
�ℎ 2

=

6�� �
�ℎ 2

(15)
2

Jika diketahui (�B) sebesar 55 kg/mm , dan Safety factor (Sf) yang digunakan
sebesar 2, dimana panjang (b) batang diambil 50 mm, maka panjang lebar (h)
pembumbun dapat dihitung sebagai berikut.
�� = 55 ��/��2 = 5.5 × 108 ��

�� 5.5 × 108 �/�2
�� =
=
= 1.38 × 108 ��
��
4
Persamaan (15) dimodifikasi untuk menghitung tebal batang pembumbun.

ℎ=�

6�� �
�� �

Sehingga

(16)

19
6 × 465 � × 0.2 �
ℎ=�
1.38 × 108 �� × 0.05 �

558 �
ℎ=�
6.87 × 106 ��

ℎ = 9 × 10−3 �
ℎ = 0.9 ��
Maka berdasarkan perhitungan, tebal batang pembumbun yang akan
digunakan yaitu sebesar 0.9 cm. Untuk memudahkan pembuatan, tebal batang
pembumbun dibulatkan nilainya menjadi 1 cm. Desain pembumbun dapat dilihat
pada Gambar 20.

Gambar 20 Desain pembumbun
Pemadat Tanah
Roda pemadat akan memadatkan tanah hasil bumbunan pada sisi kiri dan
kanan alur tanam. Roda pemadat berbentuk silinder terbuat dari besi plat
berjumlah 2 buah. Dalam mendesain roda pemadat, terdapat 3 parameter desain
yang diperhatikan yaitu sudut kemiringan roda pemadat, lebar dan diameter roda
pemadat serta batang pemadat.
Roda pemadat dipasang miring supaya tidak mengganggu bibit yang telah
tertanam pada alur. Sudut pemasangan roda pemadat diambil berdasarkan
karakteristik kemiringan daun bibit nanas (Gambar 21).

α

Gambar 21 Sudut kemiringan bibit nanas

20

Sudut α pada Gambar 21 diambil berdasarkan karakterisik kemiringan bibit
nanas. Berdasarkan pengukuran, daun bibit nanas memiliki kemiringan sudut ratarata sebesar 45o. Oleh karena itu, sudut kemiringan roda pemadat pada sisi kiri
dan kanan alur minimal 45o supaya tidak mengganggu daun bibit nanas.
Lebar roda pemadat didesain supaya dapat memadatkan seluruh bagian
tanah yang telah terbumbun pada samping kiri dan kanan alur. Lebar roda
pemadat dihitung berdasarkan lebar tanah bumbunan yang akan dipadatkan
(Gambar 22).
lr

α

ba

Gambar 22 Posisi roda dan lebar roda pemadat
Tanah hasil bumbunan pada alur (ba) merupakan sisa tanah setelah
dimasukan ke dalam alur oleh pembumbun. Sisa tanah hasil bumbunan memiliki
volume yang lebih kecil dibandingkan dengan tanah bumbunan hasil bukaan alur
sebelumnya. Berdasarkan perhitungan, diketahui bahwa ba memiliki lebar sebesar
5 cm. Sudut kemiringan daun bibit nanas (α) sebesar 45o, sehingga lebar roda
pemadat (lr) dapat dicari dengan :

�� =

��

cos �

(17)

5 ��
= 7 ��
cos 45�
Berdasarkan perhitungan, lebar roda pemadat yang digunakan sebesar 7 cm.
Sedangkan diameter roda pemadat yang akan digunakan sebesar 30 cm dan tebal
plat roda pemadat sebesar 5 mm.
Pemadat tanah memiliki batang yang diapit oleh baut dan mur yang diumpu
pada rangka mesin bagian dalam. Batang pemadat berjumlah 2 buah yang terletak
pada sisi kiri dan kanan mesin. Untuk merencanakan ukuran batang pemadat,

�� =

21
digunakan analisis berat mesin penanam secara keseluruhan. Posisi dan arah gaya
batang pemadat dijelaskan pada Gambar 23.
F
lp
b

h

F
Gambar 23 Posisi dan arah gaya batang pemadat
Direncanakan ketinggian batang pemadat tanah (lp) dari rangka terhadap
roda pemadat sebesar 50 cm. Gaya yang mendorong batang pemadat ke bawah
berasal dari berat mesin (Wm) ditambah berat operator (Wo). Diketahui bahwa total
berat mesin (WMt) sebesar 310 kg.
Bobot mesin penanam nanas tidak sepenuhnya tertumpu pada bagian
pemadat tanah. Diasumsikan bagian yang menumpu pada batang pemadat
sebessar 60%, maka berat mesin yang tertumpu pada kedua batang pemadat (WRp)
sebesar :
��� = 0.6 × ���
(18)
��� = 0.6 × 310 �� = 186 ��
Dikarenakan gaya berat mesin tertumpu pada 2 batang pemadat, maka :

�=

���

(19)

2

186 ��
= 93 �� = 930 �
2
Batang pemadat tanah direncanakan berbentuk balok dengan penampang
potong segi empat dengan ukuran seperti pada Gambar 26. Bila batang pemadat
tanah dikenakan gaya F, maka tegangan tarik yang terjadi di pangkal batang pada
rangka penahan adalah sesuai dengan persamaan (11).

�=

�=

6�
�ℎ 2

=

6�� �
�ℎ 2

(20)

22
Jika diketahui (�B) sebesar 55 kg/mm2, dan safety factor (Sf) yang digunakan
sebesar 2, dimana panjang (b) batang diambil 50 mm, maka lebar batang (h)
pemadat tanah dapat dihitung sebagai berikut.
�� = 55 ��/��2 = 5.5 × 108 ��

�� 5.5 × 108 �/�2
�� =
=
= 1.38 × 108 ��
��
4
Persamaan (20) dimodifikasi untuk menghitung tebal batang pemadat tanah.

ℎ=�

6�� �

(21)

�� �

Sehingga

6 × 930 � × 0.2 �
ℎ=�
1.38 × 108 �� × 0.05 �

1116 �
ℎ=�
6.87 × 106 ��

ℎ = 0.013 �
ℎ = 1.3 ��
Maka berdasarkan perhitungan, tebal batang pemadat tanah (h) minimal
sebesar 1.3 cm. Untuk memudahkan pembuatan, tebal batang pemadat tanah
dibulatkan nilainya menjadi 1.5 cm. Desain pemadat tanah dapat dilihat pada
Gambar 24.

Gambar 24 Desain pemadat tanah

Sistem penggandengan dan rangka
Penggandengan mesin penanam bibit nanas pada traktor menggunakan 3
titik gandeng. Traktor roda empat yang digunakan untuk menarik mesin penanam
menggunakan daya 100 hp. Perhitungan jarak 3 titik gandeng pada lower link dan
top link berdasarkan traktor yang digunakan di PT GGP. Selain itu, perhitungan 3
titik gandeng dilakukan juga pada implemen mesin sejenis yang biasa ditarik oleh
traktor. Ukuran 3 titik gandeng untuk mesin penanam nanas disajikan pada
Gambar 25 berikut.

23

tl

ll
Gambar 25 Ukuran 3 titik gandeng
Diketahui pada Gambar 25 tersebut tl merupakan jarak antara top link
dengan lower link. Sedangkan ll merupakan jarak antara lower link kiri dan
kanan. Berdasarkan pengukuran di lapangan, diketahui jarak tl sebesar 85 cm,
dan jarak ll sebesar 90 cm.
Untuk memenuhi fungsi dan kinerja dari setiap komponen pada mesin
penanam bibit nanas, sudah direncanakan posisi dari masing-masing
komponen. Desain posisi komponen pada mesin disajikan pada Gambar 26 di
bawah ini.

Untuk menghitung
kekuatan
bahankomponen
pada rangka
Gambar
26 Posisi
padamesin
mesinpenanam, digunakan
analisis bobot total mesin dengan menggunakan software CAD SolidWorks.
Analisis tiap komponen berat mesin disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4 Analisis berat komponen mesin
Komponen
Hopper + bibit
Penjatah bibit
Kursi + operator
Pembuka alur
Pembumbun bibit
Pemadat bibit

Jarak terhadap titik
acuan stress (m)
0.58
0.92
1.43
0.42
0.82
1.07

Berat (N)
(F)
1258
400
730
120
150
300
Total

Momen terhadap
titik acuan (N.m)
729.64
368
1043.9
50.4
123
321
2635.94

24

Pada Tabel 4 tersebut, diasumsikan berat setiap komponen merupakan gaya
(F) yang terjadi pada batang rangka. Kondisi kritis rangka terjadi pada saat mesin
diangkat oleh 3 titik gandeng traktor. Pada saat tersebut, semua bobot dari bagian
mesin ditumpu oleh rangka. Bagian rangka yang diduga kritis menahan beban
mesin yaitu pada batang rangka utama bagian bawah (A1) dan batang rangka
penahan (A2). Analisis stress di titik A1 dan A2 berdasarkan momen yang berada
pada titik A1 dan A2 di Tabel 4. Posisi dan arah gaya pada rangka di titik A1 dan
A2 disajikan pada Gambar 27.
h
A1

b

F1

lF2

H

A2
B

h

B

ht
b
b

Gambar 27 Posisi dan arah gaya pada rangka
Pada Gambar 27, diasumsikan lF2 merupakan garis bantu untuk mengetahui
panjang lengan. Berdasarkan ukuran di rangka, diketahui bahwa panjang lF2
sebesar 50 cm. Panjang lengan tersebut digunakan untuk mencari momen total
pada rangka utama dan rangka penahan, sehingga momen total dapat dicari
dengan:
������ = (�2 × ��2 ) + (�1 × 0)
(22)
� �����
(23)
�2 = �
�2
2635.94 �. �
= 4842.88 �
�2 =
0.5 �
Dikarenakan gaya F2 terbagi dua pada bagian rangka kiri dan kanan, maka
gaya F2 sebesar 2635.94 N
Rangka penahan direncanakan berbentuk balok dengan penampang potong
segi empat dengan ukuran seperti pada Gambar 28. Bila rangka penahan

t

25
dikenakan gaya F, maka tegangan tarik yang terjadi di pangkal batang pada
rangka penahan adalah sesuai dengan persamaan (11).

�=

6�
�ℎ 2

6�� �2

=

(24)

�ℎ 2

2

Jika diketahui (�B) sebesar 55 kg/mm , dan safety factor (Sf) yang digunakan
sebesar 2, dimana lebar (b) batang diambil 10 mm, maka panjang (h) rangka
penahan dapat dihitung sebagai berikut.
�� = 55 ��/��2 = 5.5 × 108 ��
�� 5.5 × 108 �/�2
�� =
=
= 2.75 × 108 ��
2
��
Persamaan (24) dimodifikasi untuk menghitung tebal rangka penahan.

ℎ=�

6��2
�� �

(25)

Sehingga

6 × 0.5 � × 2635.94 �
ℎ=�
2.75 × 108 �� × 0.01
7907.82 �. �
ℎ=�
2750000 ��

ℎ = 0.054 �
Maka, rangka penahan mempunyai ukuran lebar sebesar 1 cm dan panjang
dibulatkan menjadi sebesar 6 cm.
Rangka utama bagian bawah direncanakan menggunakan besi kotak dengan
jenis kantilever. Bila rangka utama dikenakan beban momen sebesar 2635.94 N.m,
maka tegangan tarik yang terjadi di pangkal batang pada rangka utama adalah
��
1
1
�
� = , dimana � = ��3 − �ℎ3 dan � =
�
12
12
2
Dikarenakan � = � ��� � = ℎ, maka
1
1
(26)
� = �4 − �4
12

12

�×

�
2

6� �

�=

12

�� =

�� 5.5 × 108 �/�2
=
= 1.375 × 108 ��
��
4
Persamaan (27) dimasukan nilainya, sehingga

1

4

� −

1 4

12

�

=

(27)

�4 − � 4

Jika diketahui (�B) sebesar 55 kg/mm2, dan safety factor (Sf) yang digunakan
sebesar 4, dimana lebar (b) batang diambil 75 mm × 75 mm, maka tebal rangka
(h) penahan dapat dihitung sebagai berikut.
�� = 55 ��/��2 = 5.5 × 108 ��

1.375 × 108 ��

×0.075 �
= 6 × 2635.94 �.�
4
4

1.375 × 108 �� =

0.075 −�

1186.17 �. �2
(3.16 × 10−5 ) − �4

(28)

26
3164.42
1.375 × 108
� = 0.0069 �
Untuk mencari tebal besi kolom, digunakan rumus panjang besi bagian luar
dibagi dengan panjang besi bagian dalam, kemudian dibagi dua, sehingga
�−�
�=
2
75 �� − 69 ��
= 3 ��
�=
2
Maka, rangka penahan bagian bawah mempunyai ukuran lebar sebesar 7.5
cm × 7.5 cm dan tebal sebesar 3 mm. Desain strutural rangka dapat dilihat pada
Gambar 28 berikut.
�4 =

Gambar 28 Desain rangka

HASIL DAN PEMBAHASAN
Kontruksi Mesin Penanam Bibit Nanas
Pembuatan mesin penanam bibit nanas telah berhasil dibuat. Beberapa
komponen utama seperti hopper, bagian penjatah, sistem transmisi, rangka,
pembuka alur, pembumbun, dan pemadat tanah berfungsi dengan baik setelah
dilakukan beberapa kali modifikasi. Gambar hasil rancang bangun mesin penanam
bibit nanas dapat dilihat pada Gambar 29.

Gambar 29 Mesin penanam bibit nanas

27

Rangka
Rangka dibuat dari besi kotak ukuran (p × l × t) sebesar 75 mm × 75 mm x 3
mm dapat menunjang seluruh komponen mesin. Ukuran 3 titik gandeng pada
rangka sesuai dengan jenis traktor yaitu traktor New Holland TT55 dengan 3 titik
gandeng tipe 2. Rancang bangun rangka mesin penanam nanas dapat dilihat pada
Gambar 30.

Gambar 30 Rangka
Pembuka Alur
Batang pembuka alur dibuat dari besi plat dengan ketebalan 1 cm dan
panjang 7 cm. Tinggi batang pembuka alur yaitu 60 cm. Pembuka alur dibuat
dengan besi plat 3 mm yang memiliki lebar, panjang dan tinggi sebesar 15 cm, 30
cm dan 15 cm. Setelah dimodifikasi, tinggi pembuka alur sebesar 25 cm.
Modifikasi dilakukan pada bagian batang pembuka alur sehingga mencapai
kedalaman yang diinginkan. Selain itu, penambahan plat pada bagian bawah
pembuka alur setinggi 10 cm, sehingga tanah yang sudah terbuka tidak masuk
kembali kedalam alur tanam. Rancang bangun pembuka alur dapat dilihat pada
Gambar 31 dan Gambar 32.

Gambar 31 Pembuka alur sebelum modifikasi

28

Gambar 32 Pembuka alur setelah modifikasi
Pembumbun
Desain pembumbun yaitu pembumbun dengan tipe piringan. Terdapat 2
buah pembumbun di sisi kiri dan kanan rangka. Batang pembumbun dibuat dari
besi plat dengan ketebalan 1 cm dan lebar 6.5 cm. Tinggi batang