Bagian-bagian dari prototipe subsoil getar berpemupuk mempunyai 4 bagian utama, yaitu 1). Bilah bajak parabolik, 2). Rangka tarik, 3). Bagian penggetar, 4). Bagian pemupuk mekanis. Subsoiler berpemupuk ini bilah bajak tidak bergerak sedangkan sayapnya yang bergerak keatas dan kebawah yang dalam pengoperasiannya menggunakan PTO traktor. Penggetaran hanya terjadi pada sayap agar mengurangi impuls getaran ke rangka traktor. Prototipe bajak getar berpemupuk ini memiliki bobot sekitar 726.3 kg. Bagian-bagian dari mekanisme penggetaran antara lain gearbox, mekanisme engkol, lengan penggetar dan sayap penggetar. Pengoperasian bajak getar ini hanya sesuai pada lahan kering pekebunan tebu yang memakai jarak PKP (pohon ke pohon) 135 cm, hal ini sesuai dengan desain jarak antar bilah bajak. Pemasangan subsoiler getar pada traktor dilakukan seperti pada pemasangan implemen yang lainnya. Penggandengkan subsoiler getar dengan traktor menggunakan mekanisme tiga titik gandeng. Putaran PTO pada 540 rpm ini menghasilkan gerakan naik turun sayap, seiring dengan masuknya bilah bajak subsoil ke tanah.
Mekanisme penyaluran tenaga dari PTO ke transmisi utama subsoiler getar menggunakan universal joint. UnIversal joint dihubungkan ke spline, kemudian tenaganya akan digunakan untuk memutar poros engkol dan ke poros agitator pemupuk. Antara spline dan poros penggetar terdapat gearbox yang berfungsi merubah putaran menjadi tegak lurus dari sebelumnya menuju bagian engkol yang akhirnya akan menggerakkan sepatu sayap.
Pada desain awal bajak subsoiler getar prototipe 2 ini sepatu dan sayap tergabung menjadi satu dan digetarkan bersama-sama. Kendala-kendala yang terjadi saat pengujian di lapangan, adalah setelah bajak dibenamkan lalu digetarkan, maka yang terjadi adalah bilah bajak tidak masuk ke tanah dan kedalaman olah justru semakin berkurang. Hal ini dikarenakan pisau pembelah pada sepatu yang digetarkan tidak berfungsi sebagai mana mestinya. Pisau pembelah menyatu pada sepatu dan sayap yang ikut bergetar, sehingga saat memotong tanah sudut kemiringan pisau pembelah berubah-ubah dan mengakibatkan tanah tidak bisa terpotong rata. Getaran yang diteruskan ke rangka alat pemupuk maupun ke traktor juga sangat besar.
Gambar 23. Prototipe awal subsoiler getar B. MODIFIKASI BAJAK SUBSOILER GETAR
Hasil modifikasi subsoiler getar 2 yaitu sepatu chisel dalam keadaan diam dan yang digetarkan hanya sayapnya saja. Prototipe bajak subsoil getar 2 berpemupuk setelah dimodifikasi dapat dilihat pada gambar 24.
Keterangan :
1. Hopper 5. Saluran pemupuk 2. Tiga titik gandeng 6. Batang getar 3. Rangka pemupuk 7. Sayap penggetar
4. Bilah bajak 8. Rangka penopang bilah bajak Gambar 24. Prototipe subsoiler getar setelah dimodifikasi 1. Rangka dan Konstruksi Penggandengan
Rangka utama terbuat dari besi siku yang berukuran 100 x 100 mm dengan tebal 8 mm. Besi siku ini kemudian ditangkupkan dengan cara dilas sehingga membentuk pipa kotak berukuran 100 x 100 x 8 mm. Rangka utama dan kontruksi tiga titik gandeng sama seperti pada penelitian sebelumnya (Biwanto, 2004).
Pada kedua ujung pipa rangka subsoil terdapat penutup berupa plat dengan ketebalan 15 mm. Plat besi ini sebagai tempat menempelnya bilah bajak dengan sistem pasak. Tujuan dari sistem pasak adalah mempermudah saat penggantian bilah bajak tidak perlu melakukan pembongkaran secara keseluruhan. Bentuk pasak berupa poros dengan diameter 32 mm dan panjang 80 mm.
Pada perancangan struktural, perhitungan untuk pipa penggeser bagian atas tidak dilakukan karena dianggap telah memenuhi syarat karena gaya yang bekerja pada pipa penggeser bagian atas lebih kecil dibandingkan bagian bawah. 1 2 3 6 4 8 5 7
2. Mekanisme Penggetaran
Mekanisme penggetar terdiri dari beberapa komponen diantaranya spline, gearbox, poros engkol, batang getar, sayap penggetar dan bilah bajak.
a. Spline
Spline merupakan bagian pertama yang menerima gaya secara langsung dari putaran PTO. Pada bagian spline ini terdapat pengunci spline yang berfungsi sebagai pengunci antara spline dan universal joint. Gaya yang diterima olehsplinekemudian disalurkan kegearbox kemudian menuju ke poros engkol. Fungsi dari gearboxadalah untuk merubah putaran secara tegak lurus dengan tidak mengurangi putaran rpm.Spline dibuat dari as dengan diameter 38 mm kemudian dibubut sesuai dengan ukuran-ukuran pada universal joint. Pada ujung spline dan poros engkol dibuat alur spi untuk mengunci poros dengan gearbox. Ukuran spi adalah 10 x 8 mm dengan panjang 40 mm. Sedangkan antara poros engkol dan engkolnya terdapat spi dengan ukuran 10 x 8 mm dengan panjang 30 mm.
Penyambungan antara poros gearbox dan poros engkol menggunakan flensyang terbuat dari plat berbentuk lingkaran dengan diameter 150 mm tebal 10 mm sebanyak 2 buah yang masing-masing plat terdapat 6 lubang dengan diameter 10 mm untuk tempat baut yang digunakan sebagai pengunci diantara keduanya.
b. Gearbox
Pemakaian gearbox pada bajak getar 2 adalah untuk merubah arah putaran poros menjadi tegak lurus terhadap sumber putaran. Ada dua gearbox pada bajak getar 2 yaitu pada alat pemupuk dan pada sistem penggetaran.
Rasio transmisi gearbox pada sistem penggetaran adalah 1:1 Artinya putaran poros PTO sama dengan putaran poros yang keluar dari poros gearbox. Gearbox ini memiliki dimensi lebar 150 mm, tinggi 160 mm, dan panjang 190 mm. Terdapat tiga poros pada gearbox. Satu sebagai input putaran dari PTO dan dua sebagai output
menuju poros engkol yang mana masing-masing memiliki diameter 24 mm. Transmisi gearbox pada pemupuk terjadi reduksi putaran dari input PTO ke agitator pemupuk. Dimensi gearbox pemupuk adalah tinggi 210 mm, panjang 168 mm, lebar 135 mm. Keduanya terpasang pada rangka dengan mekanisme baut.
Gambar 25.Gearboxpenggetar
Gambar 26.Gearboxpemupuk c. Poros Engkol dan Batang Getar
Poros engkol terbuat dari as diameter 38 mm. Penggabungan poros engkol dengan bagian poros engkolnya menggunakan mekanisme spi dan baut agar mudah dalam penggantian. Bagian poros engkol terbuat dari plat dengan tebal 34 mm, diameter 120 mm dengan jarak engkol 35 mm. Poros dari bagian engkol berdiameter 25 mm
Poros input Poros output
Poros output Poros input
Gambar 27. Poros engkol
Batang getar terbuat dari plat besi S 45 C dengan ukuran penampang 30 x 50 mm panjang 790 mm. Ujung batang getar terdapat lubang dengan diameter 20 mm untuk menyambung batang getar dengan sayap penggetar menggunakan as. Penyambungan antara batang getar dengan bagian engkol, menggunakan mur M16 kemudian dipasak agar tidak mengendor ketika terjadi getaran.
Gambar 28. Batang getar d. Sayap Penggetar
Sayap penggetar terbuat dari bahan besi plat tebal 12 mm dan 15 mm. Sayap penggetar terletak pada kanan kiri bilah bajak. Plat besi tebal 15 mm digunakan sebagai sayap sedangkan plat tebal 12 mm sebagai tempat menempelnya sayap dan lubang berdiameter 20 mm. Lubang poros itu sebagai pusat pergerakan sayap dan penyambung antara batang getar, sayap penggetar dan bilah bajak.
Gambar 29. Sayap penggetar e. Bilah Bajak
Bahan bilah bajak berupa besi plat tebal 25 mm yang pada bagian atasnya terdapat lubang diameter 32 mm sebagai lubang pin yang akan digunakan sebagai pengunci bilah bajak dengan plat penggeser. Tinggi keseluruhan bilah bajak 964 mm. Desain bilah bajak mengalami modifikasi dari yang sebelumnya, karena saat dilakukan percobaan dengan kontruksi sepatu digetarkan ternyata bilah bajak tidak bisa masuk ketanah. Perbaikan desain dengan memodifikasi bagian paling ujung atau bagian depan yang memecah tanah itu keadaanya tetap atau tidak bergerak.
3. Pemupuk Mekanis.
Kotak pupuk (hopper) berasal dari desain PG. Djatitujuh. Tiap-tiap hopper mempunyai kapasitas 150 kg. Fungsi dari pemupuk sendiri harus dapat menampung pupuk dengan baik dan dapat memasukkan pupuk ke dalam tanah.
Pemupuk ini memiliki rotor penjatah dan pintu bukaan pupuk, serta mekanisme untuk mendistribusikan pupuk agar sedapat mungkin berada disekitar rotor. Bahan yang digunakan untukhopperyaitu bahan stainless steelagar tidak terjadi korosi padahopper.
Gambar 30. Bilah bajak sebelum modifikasi
Hasil pengujian di Lab Lapang Leuwikopo, pupuk berada pada kedalaman 20 cm sampai 25 cm dari permukaan tanah. Kendala-kendala pada pemupuk diantaranya, terjadi penyumbatan oleh pupuk pada selang saluran pupuk sehingga pupuk tidak masuk ke tanah
Gambar 32. Bagian dalam dari pemupuk
Gambar 33. Desain kotak (hopper) pupuk
hopper poros agitator kotak (hopper) dudukan hopper pembuka celah
Keterangan:
(1). Bilah bajak parabolik
(2). Mekanisme penggetaran sayap (3). Pemupuk mekanis
(4). Mekanisme pemegang bilah bajak (5). Rangka tarik.
Gambar 34. Lima komponen utama subsoiler getar 2
C. HASIL PENGUJIAN DI LAPANGAN 1. Kondisi Tanah
Pengujian dilakukan di lahan percobaan Departemen Teknik Pertanian, IPB. Jenis tanahnya latosol coklat kemerahan. Kadar air rata-rata adalah sebesar 28.17 % bk. Kadar air pada tiap-tiap kedalaman adalah
sebagai berikut : 5 cm, 15 cm, 25 cm, 35 cm berturut-turut adalah 21.8%, 23.5%, 24.2%, 28.7%.
Hasil pengukuran tahanan penetrasi pada lahan percobaan yang diukur sampai kedalaman 35 cm disajikan pada gambar 35.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 500 1000 1500 2000 2500
Tahanan penetrasi tanah (kPa)
K e d a la m a n (c m )
Gambar 35 . Tahanan penetrasi pada setiap kedalaman pengukuran Dari grafik diatas terlihat bahwa tahanan penetrasi pada kedalaman 0-5 cm memiliki nilai yang kecil karena tanah bagian atas masih gembur. Tahanan penetrasi mulai meningkat pada kedalaman 5 cm dan mencapai nilai maksimum pada kedalaman 18 cm yang merupakan tanah lapisan keras, selanjutnya tahanan penetrasi menurun pada kedalaman berikutnya. Tahanan penetrasi di PG. Jatitujuh saat pengujian lebih dari 50 kg/cm2. 2. Hasil Pengujian Terhadap Bajak Getar
a. Pengujian di Kebun Percobaan IPB Leuwikopo
Pengukuran amplitudo penggetaran yang terjadi pada sayap. Sudut angkat maksimum sayap penggetar bagian kanan adalah 20odan minimum adalah 5o. Sedangkan pada bagian kiri sudut angkat sayap maksimum adalah 21o dan minimum 3o. Jadi amplitudo yang terjadi pada sayap penggetar bagian kanan 7 cm dan bagian kiri 6.5 cm.
Pengujian di kebun percobaan IPB di Leuwikopo pada tanggal 20-22 Agustus 2006 menggunakan traktor Deutz (70 hp). Kedalaman olah
Ini sudah memenuhi kedalaman yang diinginkan 35 - 40 cm. Kapasitas lapang hasil olahan dilahan Leuwikopo dengan kecepatan rata rata pengolahan pada saat digetarkan 0.45 m/det dan lebar olah 1.35 m yaitu 0.21 ha/jam.
Pengujian untuk mengukur tahanan tarik dengan getaran dilakukan pada jarak tempuh 10 meter. Hasil pengukuran uji bajak subsoil yang digetarkan menunjukkan tahanan tarik meningkat seiring dengan meningkatnya rpm engine, yang berkisar antara 10.36 kN – 15.75 kN dengan rata-rata sebesar 13.33 kN pada kecepatan 0.3 m/s dengan peningkatan rpm engine dari 1000, 1300 dan 1600 rpm. Pada kecepatan 0.5 m/s tahanan tariknya berkisar antara 12.70–15.13 kN dengan rata-rata sebesar 13.53 kN.
Hasil pengujian tahanan tarik untuk bajak subsoil getar 2 dengan tidak digetarkan pada kecepatan 0.3 m/s berkisar antara 14.30–19.96 kN dengan rata-rata sebesar 17.32 kN. Kecepatan 0.4 m/s tahanan tarik berkisar antara 16.02–19.25 kN, dengan rata-rata sebesar 17.6 kN.
Slip roda akibat subsoil digetarkan berkisar 12.8 % - 23.4 % . Dengan rata-rata slip yang terjadi akibat subsoil digetarkan yaitu 17.23 %. Slip roda akibat subsoil tidak digetarkan berkisar 27.1 % - 39.4 %, dengan rata-rata yaitu 32.8 %. Dari hasil pengujian diatas dinyatakan bahwa subsoil getar tidak hanya dapat menurunkan tahanan tarik yang terjadi tetapi dapat menurunkan slip roda traktor sehingga dapat mengolah tanah dengan baik.
Profil permukaan tanah sebelum maupun setelah opersi subsoler di kebun percobaan Leuwikopo IPB seperti pada gambar 36.
-20 -15 -10 -5 0 5 10 0 20 40 60 80 100 Jarak(cm) P ro fi l ta n a h Setelah diolah Sebelum diolah
Gambar 36 . Profil tanah di kebun percobaan Lewikopo, IPB b. Pengujian di Lahan PG. Jatitujuh
Pengujian di PG. Jatitujuh dilakukan pada tanggal 28-29 Agustus 2006 di lahan ratoon menggunakan traktor MF (110 hp). Kedalaman olah berkisar antara 37-51 cm, dengan kedalaman olah rata-rata 42 cm. Kedalaman olah ini lebih besar dibandingkan dengan kedalaman olah di lahan Leuwikopo karena bagian sepatu chisel telah ditambah pisau pembelah yang runcing dengan panjang 15 cm dan pemakaian traktor yang memiliki tenaga lebih besar.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 120 Jarak (cm) K e ti n g g ia n P ro fi l (c m ) Sebelum diolah 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 120 Jarak (cm) K e ti n g g ia n P ro fi l (c m ) Chisel kiri Chisel kanan (a) (b) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 120 Jarak (cm) K e ti n g g ia n P ro fi l (c m ) Sebelum diolah 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 120 Jarak (cm) K e ti n g g ia n P ro fi l (c m ) Chisel kiri Chisel kanan (c) (d) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 120 Jarak (cm) K e ti n g g ia n P ro fi l (c m ) Sebelum diolah 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 20 40 60 80 100 120 Jarak (cm) K e ti n g g ia n P ro fi l (c m ) Chisel kiri Chisel kanan (e) (f)
Gambar 38. Profil tanah antar baris tebu ratoon di PG. Jatitujuh: sebelum diolah (a,c,e) sesudah diolah (b,d,f)
Hasil sebelum dan sesudah pengolahan dapat dilihat pada gambar 39. Kondisi tanah di kebun PG. Jatitujuh setelah dilakukan pengolahan berupa bongkahan-bongkahan tanah yang masih keras.
(a) (b)
VI. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
1. Prototipe bajak subsoiler getar yang berpenggetar depan dengan mekanisme penggetaran sayap telah dibuat dan bekerja dengan baik saat pengujian fungsional yang dilakukan di Leuwikopo, Darmaga, Bogor dan PG Jatitujuh, Majalengka, Jawa Barat. Prototipe bajak subsoil getar yang digabung dengan alat pemupuk ini mempunyai 4 bagian utama yaitu 1) bilah bajak parabolik, 2) rangka tarik, 3) bagian penggetar, 4) bagian pemupuk mekanis.
2. Mekanisme penggetaran yang digunakan pada bajak subsoil getar ini adalah mekanisme empat batang hubung dengan sistem engkol dan lengan ayun. Pada jarak engkol 3.5 cm. Sudut angkat maksimum sayap penggetar bagian kanan adalah 20odan minimum adalah 5o. Sedangkan pada bagian kiri sudut angkat sayap maksimum adalah 21o dan minimum 3o. Amplitudo yang terjadi pada sayap penggetar bagian kanan 7 cm dan bagian kiri 6.5 cm dari yang direncanakan 7.3 cm.
3. Pengamatan secara visual di lapangan memperlihatkan bahwa tanah dapat terbongkar dengan baik dan vibrasi yang diteruskan ke badan traktor tidak besar.
4. Hasil pengujian di kebun percobaan Leuwikopo IPB. Slip roda rata-rata yang terjadi jika tanpa getaran adalah 32.8%, sedangkan slip roda rata-rata apabila digetarkan 17.2%. Kedalaman olah berkisar antara 35 cm hingga 38 cm dengan rata-rata 37 cm. Pada pengujian di PG. Jatitujuh kedalaman olah berkisar antara 36 cm sampai 51 cm dengan rata-rata 42 cm.
B. SARAN
1. Perlu diperkuat konstruksi engkolnya agar lebih kuat dalam menekan sekaligus membuang tanah yang menghambat pergerakan batang getar akibat penyumbatan oleh tanah.
2. Mekanisme penyaluran tenaga dari spline ke poros pemupuk diperkuat atau diganti mekanisme lain yang lebih kokoh.
3. Perlu dibuat mekanisme pelindung untuk komponen-komponen yang berada pada sayap penggetar untuk menghindari kerusakan atau lepasnya komponen akibat gesekan dengan tanah.
4. Dibuat mekanisme pengunci yang lebih kuat antarasplinedengangearbox penggetar.
5. Perlu dibuat tambahan pisau pembelah dengan ujung runcing sehingga tahanannya rendah.