29
V. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. ALAT KEPRAS TEBU
Prototipe ini merupakan pengembangan dari prototipe alat kepras tebu berpenggerak motor listrik Lisyanto, 2007. Adapun prototipe alat kepras tebu
berpenggerak motor listrik dapat dilihat pada Gambar 18. Prototipe alat kepras tebu ini mempunyai 4 bagian utama Gambar 19, yaitu : 1 piringan pemotong, 2
rangka tarik, 3 roda pengatur kedalaman, 4 bagian penyalur tenaga putar. Prototipe ini terdapat piringan pemotong berupa disc bercoak yang digerakkan
dengan tenaga putar dari PTO traktor yang ditransmisikan melalui gearbox. Dari PTO traktor, tenaga putar disalurkan melalui universal joint ke poros input
gearbox yang selanjutnya diteruskan ke poros piringan pemotong. Mekanisme
inilah yang merupakan unit penyaluran tenaga putar dari PTO traktor ke piringan pemotong.
Gambar 18. Prototipe alat kepras tebu berpenggerak motor listrik Lisyanto, 2007
Motor listrik
Piringan pemotong
Lintasan rel
30 Gambar 19. Prototipe alat kepras tebu
Sebelum pengoperasian di lahan, dilakukan beberapa tahapan persiapan alat untuk mempermudah operasi di lahan. Untuk tahap pertama dilakukan
penyetelan tilt angle dan disc angle pada mekanisme pemotongan. Dalam penyetelan tilt angle ini dapat dilakukan antara sudut 15
o
sampai 25
o
. Sedangkan untuk penyetelan disc angle dipasang pada sudut 45
o
. Setelah penyetelan tilt angle
dan disc angle selesai dilakukan, tahapan berikutnya adalah penggandengan alat melalui mekanisme tiga titik gandeng. Apabila alat kepras tebu ini telah
terpasang dengan baik pada mekanisme tiga titik gandeng traktor, maka dilakukan penyambungan poros PTO traktor dan poros gearbox dengan menggunakan
universal joint .
Gambar 20. Universal joint 2
4
1
3
31 Tahapan selanjutnya adalah pengaturan ketinggian dari roda pengatur
kedalaman agar diperoleh kedalaman pemotongan + 10 cm. Setelah komponen alat kepras dalam keadaan terpasang dengan baik dan telah dilakukan penyetelan
alat maka alat ini dapat di operasikan di lahan. Untuk pengujian prototipe alat kepras tebu ini digunakan traktor Kubota L3050 sebagai sumber tenaga tarik dan
tenaga putar pada saat pengujian yang dilakukan di Lahan Percobaan Departemen Teknik Pertanian, Leuwikopo, Darmaga, Bogor.
Adapun mekanisme penyaluran tenaga putar dari PTO traktor yang disalurkan dengan menggunakan universal joint ke poros output gearbox dengan
rasio kecepatan 1:1 dengan keluaran tegak lurus 90
o
dengan masukan. Tenaga putar yang keluar dari poros output gearbox ini selanjutnya akan menggerakkan
poros piringan pemotong dengan arah putaran maju ke depan. Adapun prototipe alat kepras tebu ini dapat dilihat pada Gambar 21 dan Gambar 22.
Gambar 21. Sistem penyaluran daya Gearbox
Universal joint
32 Gambar 22. Konstruksi rangka tarik
1. Rangka dan Konstruksi Penggandengan
Rangka tarik yang dilengkapi dengan tiga titik gandeng ini dibuat supaya dapat mempermudah pemasangan dan pengangkatan implemen alat kepras tebu
pada saat akan digunakan di lahan. Rangka tarik ini di buat dengan menggunakan bahan besi siku dengan ukuran 80x80x8 mm yang dilas sehingga terbentuk hollow
square kotak. Rangka tarik utama ini dibuat dengan ukuran 80x80x600 mm.
Sedangkan untuk dudukan toplink digunakan bahan besi plat dengan lebar 75 mm dan tebal 8 mm. Pada rangka utama ini juga ditambahkan rangka sebagai
penyambung antara batang utama dengan rangka piringan pemotong. Untuk mempermudah pemasangan pada mekanisme tiga titik gandeng
dengan rangka utama maka dibuat dua buah dudukan lowerlink kanan dan kiri serta sebuah dudukan untuk toplink. Dudukan lowerlink ini dibuat dari bahan besi
poros dengan diameter 21 mm dan panjang 70 mm jarak antara batang utama dengan lubang pin 50 mm. Sedangkan untuk dudukan toplink dibuat dengan jarak
vertikal 450mm dari dudukan lowerlink. Jarak antar plat pada dudukan toplink dibuat dengan ukuran 60 mm dan ukuran diameter lubang 20 mm dua lubang.
Ukuran dudukan tiga titik gandeng ini disesuaikan dengan ukuran mata pada titik gandeng lowerlink maupun toplink. Adapun bentuk dari rangka tarik beserta tiga
titik gandengnya dapat dilihat pada Gambar 23.
Rangka Tiga titik gandeng
Rangka penghubung
33 Gambar 23. Rangka titik gandeng
Sedangkan pada rangka unit kepras ini terdiri dari sebuah rangka tegak tempat dudukan poros piringan pemotong dan disambungkan dengan rangka tarik.
Untuk rangka tegak dibuat dari bahan besi siku dengan ukuran 80x80x8 mm yang dilas membentuk hollow square dengan panjang 400mm. Pada rangka tegak ini
terdapat dudukan poros piringan pemotong Gambar 24. Sedangkan untuk rangka tarik dibuat dari besi siku dengan ukuran 80x80x8 mm dengan panjang batang
380 mm dan besi hollow square dengan ukuran 80x80x8 mm yang panjangnya 400 mm. Adapun rangka unit kepras ini dapat dilihat pada Gambar 25.
Gambar 24. Dudukan poros piringan pemotong Dudukan
toplink
Dudukan roda Dudukan
rangka tarik
Dudukan lowerlink
Baud pengatur
tilt angle
Dudukan poros piringan pemotong
Pillow block
34 Gambar 25. Rangka unit kepras tampak atas
2. Mekanisme Tansmisi Tenaga
Mekanisme transmisi ini terdiri dari beberapa komponen penyusun, diantaranya : 1 universal joint, 2 gearbox, 3 poros piringan pemotong.
1. Universal joint
Tenaga putar dari PTO diterima oleh ujung universal joint dan ditransmisikan ke poros input pada gearbox. Antara ujung universal joint
dengan poros input gearbox ini disambungkan dengan sebuah kopel joint yang mempunyai diameter poros 35mm dan diameter lempengan 150mm.
Sebagai penguatnya, dipasangkan 4 buah baud M10 pada lampengan kopelnya. Untuk lebih jelasnya kopel joint ini dapat dilihat pada Gambar
26.
Gambar 26. Kopel joint Rangka tegak
Rangka tarik
35
2. Gearbox
Gearbox ini digunakan untuk menyalurkan tenaga putar dari PTO
ke poros piringan pemotong. Rasio kecepatan dari gearbox yang digunakan adalah 1:1 dengan sudut yang dibentuk antara poros input dan
output 90
o
. Jenis gear yang di gunakan pada gearbox ini merupakan jenis straight bevel gear
dengan sudut kemiringan 45
o
. Bevel gear ini mempunyai jumlah gigi sebanyak 33 untuk masing-masing gear. Sebagai
poros gear digunakan besi poros dengan ukuran masing-masing 30mm untuk poros gear dari PTO dan 40 mm bagi poros gear ke poros piringan
pemotong. Poros gear dari PTO dibuat dengan panjang 200mm dan 200mm untuk poros gear ke poros piringan pemotong.
Pada gearbox ini digunakan empat buah bearing sebagai dudukan poros gear yang masing-masing tipe 6006 2 buah dan 6008 2 buah.
Sebagai pelindung gear dan sekaligus untuk dudukan bearing, maka dibuat kotak gear yang berukuran 200x180x150 mm. Kotak gear ini
dibuat dari bahan besi plat dengan tebal 8 mm. Karena adanya geseran pada gear yang diakibatkan oleh gaya dari PTO maupun gaya dari
pemotongan maka pada poros gear dipasang lima buah snap ring yaitu tiga buah berdiameter dalam 28 mm dan dua buah lagi 38 mm. Sebagai
tambahan penguat agar gear tidak begeser maka antara gear dengan porosnya disambungkan dengan menggunakan baud heksagon M8 dengan
panjang 25mm. Pada poros ke arah PTO digunakan dua buah baud, sedangkan untuk poros ke arah poros piringan pemotong dipasang satu
buah baud heksagon.
Gambar 27. Gearbox Straight
bevel gear Poros ke PTO
input Poros ke poros
piringan pemotong
Kotak gear
36
3. Poros piringan pemotong
Poros ini merupakan sumbu putar dari piringan pemotong yang sekaligus meyalurkan tenaga putar yang berasal dari PTO traktor setelah
ditransmisikan oleh gearbox. Sedangkan untuk poros piringan pemotong dibuat dari besi As dengan diameter 38 mm dan panjang poros 330mm.
Dibagian tengah dari poros ini dipasangkan 4 buah sensor stain gages sebagai alat pengindera torsi saat pengeprasan berlangsung. Sedangkan
pada bagian ujung luar dari poros ini dibuat dudukan slip ring dengan bahan besi poros dengan diameter 10 mm. Slip ring ini berfungsi untuk
menghindari terjadinya kabel yang melilit akibat putaran piringan pemotong sehingga dengan penggunaan slip ring ini dapat mempermudah
tranfer data dari sensor ke bridge box. Pengukuran torsi pemotongan dilakukan menggunakan alat uji
pengeprasan tunggul tebu yang dilengkapi dengan sistem perekaman data. Pada poros penggerak piringan yang terdapat pada alat tersebut dipasang 4
buah sensor berupa strain gages Gambar 29 untuk mengindra torsi yang terjadi pada saat proses pengeprasan berlangsung. Sebelum alat tersebut
digunakan untuk pemotongan, terlebih dahulu dilakukan kalibrasi transduser torsi dan kalibrasi alat strain amplifier agar data hasil
pengukuran tidak bias dan dapat dikonversi untuk keperluan analisis data. Adapun poros piringan pemotong ini dapat dilihat pada Gambar 28.
Gambar 28. Poros piringan pemotong Dudukan disc
Poros piringan pemotong
Strains sensor
37 Gambar 29. Pemasangan strain gages sensor torsi yang disusun dalam bentuk
rangkaian jembatan wheatstone pada poros pisau alat uji Lisyanto,2007.
4. Mekanisme Pemotongan
Untuk mekanisme pemotongan digunakan disc bercoak Gambar 30 yang diputar oleh sebuah poros yang dihubungkan dengan gearbox. Dipilih disc
bercoak karena berdasarkan penelitian sebelumnya hasil potongannya lebih baik bila dibandingkan dengan disc yang bermata rata Lisyanto, 2007. Dengan
pemakaian piringan pemotong dari disc bajak piring ini diharapkan akan mempermudah perawatan dan perbaikan unit kepras tebu. Disc yang dipakai pada
alat kepras ini berdiameter 700 mm dan tebal disc adalah 8mm. Piringan pemotong memiliki sudut pergerakan terhadap bidang XZ yang disebut tilt angle
T
A
yakni sudut kemiringan piringan pemotong terhadap aksis Z Gambar 31a dan sudut kemiringan terhadap bidang XY atau disk angle D
A
yang merupakan sudut kemiringan piringan pemotong terhadap arah gerak maju Gambar 31b.
Untuk mekanisme pemotongan alat ini menggunakan disc dengan tilt angle 15
o
- 25
o
dan disc angle sebesar 45
o
.
STRAIN GAGES SENSOR TORSI
POROS
BEARING SPROKET
SLIP RING
R2
A B
C D
R4 R3
V
S
R4
B
R3 Vo
C
R2
D
R1
A
R1
38 Gambar 30. Piringan pemotong disc bercoak
Gambar 31 Tilt angle T
A
dari piringan pemotong pada bidang XZ a dan disk angle
D
A
piringan pemotong pada bidang XY b Lisyanto, 2007.
5. Roda Pengatur Kedalaman dan Komponen Pendukung Lainnya
1. Roda pengatur kedalaman
Dengan adanya roda pengatur kedalaman Gambar 32 ini dimaksudkan agar kedalaman pemotongan atau keprasan dapat diatur
sesuai kebutuhan dan hasil kedalaman pemotongannya seragam. Untuk
Y
X D
A
Arah gerak maju
b
X
Ground
a
Z T
A
39 Tiang roda
Plat pembersih tanah
Lubang pengatur ketinggian roda
Roda bagian roda dibuat dari besi paralon dengan diameter 250 mm dengan
tebal roda 130 mm. Sedangkan untuk tiang roda dibuat dari besi plat dengan ukuran 580x50x25 mm. Pada tiang roda ini terdapat 8 lubang
dengan diameter 15 mm yang berfungsi sebagai lubang baud pengatur ketinggian roda. Pada roda ini juga dipasang 2 buah plat yang dilas
menjadi besi siku dengan ukuran 165x40x15 mm dan 180x40x15 mm. Roda pengatur kedalaman ini dipasang pada bagian kiri dari rangka tarik.
Gambar 32. Roda pengatur kedalaman 2.
Komponen-komponen lainnya Komponen lain yang ada pada alat kepras tebu ini adalah dudukan
gearbox , pengaman piringan pemotong, dan sebagainya. Dudukan gearbox
ini dibuat dari besi plat yang berukuran 380x180x8mm. Dudukan ini berfungsi sebagai penopang dari gearbox agar tidak bergeser atau
terangkat akibat adanya gaya dorong thrust dan getaran yang ditimbulkan pada saat operasi pengeprasan di lahan. Dudukan gearbox ini
dipasangkan pada rumah poros piringan pemotong yang dilengkapi dengan batang penguat yang dihubungkan pada rangka unit kepras. Adapun
dudukan gearbox dan batang penguatnya dapat dilihat pada Gambar 33 dan Gambar 34.
40 Gambar 33. Dudukan gearbox
Gambar 34. Batang penguat dudukan gearbox Untuk keamanan dalam pengoperasian di lahan, alat kepras tebu ini
dilengkapi dengan pengaman piringan pemotong Gambar 35 yang dipasangkan pada rangka unit kepras. Pengaman ini dibuat dari besi plat
tipis yang dilengkungkan dengan ukuran 400x150mm. Selain itu alat ini dilengkapi dengan pengaman yang berbentuk sangkar dan pengaman slip
ring seperti pada Gambar 36.
41 Gambar 35. Rangka unit kepras dan pengaman piringan pemotong
Gambar 36. Pengaman piringan pemotong dan slip ring Komponen lain yang melengkapi alat ini adalah shock Gambar 37
yang merupakan penyambung antara poros output gearbox dengan poros piringan pemotong. Bagian ini dibuat dengan menggunakan besi As yang
dibubut hingga mempunyai diameter dalam 38mm dan diameter luar 65mm. Panjang dari batang shock ini adalah 80mm. Pada komponen shock
ini terdapat tempat pasak dan ditambahkan dua buah baud M10 sebagai penguat. Lubang pasak ini mempunyai kedalaman 5mm dan panjang
80mm.
Rangka tegak Rangka
horisontal
Pengaman piringan pemotong
42 Gambar 37. Shock dan pasak
B. UJI FUNGSIONAL