B. Rancangan Fungsional
4. Pompa Engkol
Pompa mekanis terdiri dari 4 pompa angin biasa yang dihubungkan oleh poros engkol. Berfungsi untuk mengalirkan udara bertekanan tinggi menuju puting sapi. Dengan sudut putar sebesar 80°, dirancang agar pompa mampu memberikan tekanan secara bergantian keempat karet pemerah.
5 Pompa Vakum
Pompa vakum berfungsi memberikan gaya hisap terhadap puting sapi dan untuk membuat keadaan milkcane menjadi vakum.
6 Vacuum Head Chamber
Vacuum chamber head (VCH) merupakan suatu unit yang dipasangkan dengan milkcan. Berfungsi sebagai pengkondisi ruang vakum pada milkcan. VCH terbuat dari bahan stainless steel, karena bahan ini mudah untuk dikerjakan dan aman untuk pangan
7 Milkcan
Milkcan atau wadah penampung berfungsi untuk menampung susu yang keluar dari puting sapi. Wadah penampung harus kuat dan tahan terhadap gaya hisap yang diberikan oleh pompa vakum. Wadah penampung susu (milkcan) tebuat dari alumunium dengan kapasitas maksimal 30 liter. Milkcan didapat dengan cara membeli dari distributor alat-alat peternakan sapi perah.
Selang yang digunakan harus kuat dan tahan terhadap
8 Selang Udara
tekanan tinggi. Selang harus mampu mengalirkan tekanan yang berasal dari pompa engkol. Panjang selang harus disesuaikan dengan jarak antara pompa engkol dan putign susu, dan jarak yang aman untuk pemerah.
9 Selang Pengalir Susu
Selang silikon merupakan selang yang dibuat khusus untuk produk pangan. Selang silikon harus kuat terhadap tekanan atau gaya hisap yang diberikan oleh pompa vakum. Panjang selang silikon harus disesuaikan penggunaanya dengan kebutuhan.
10 Rangka
Rangka berfungsi sebagai dudukan pompa engkol, sebagai penyangga pompa vakum, penyangga milkcan, dan dudukan untuk sistem transmisi. Rangka ini dirancang bisa bergerak. Rangka harus kuat, agar mampu menopang semua berat yang dihasilkan oleh seluruh komponen. Bahan yang dipilih adalah plat besi dan besi siku. Bentuk dan ukuran dirancang agar se-efisien mungkin, terutama lebar dari rangka.
3. Pembuatan Mekanisme Alat Pemerah
Pembuatan alat pemerah ini diawali dengan konsep dasar yang akan dikembangkan lebih lanjut. Hasil dari pengembangan konsep dasar adalah sebuah sketsa di kertas. Dari sketsa dilakukan penyempurnaan gambar melalui program CAD (Computer Aided Design). Kemudian dilakukan perhitungan dan pemilihan bahan yang akan digunakan.
Dimulai dari bagian pompa engkol, bagaimana pompa engkol tersebut mampu bekerja menyerupai piston pada sistem kerja motor bakar dengan 4 silinder. Kemudian bagian rangka disesuaikan dengan struktur yang telah didesain. Bagian pemerah (shells), modifikasi tutup milkcane, semuanya melalui proses pemotongan, pembubutan, pengelasan, dan penghalusan. Bahan lainnya seperti selang, selang silikon, pompa vakum, karet pemerah, dan milkcan didapat dengan membeli dan disesuaikan dengan kebutuhan yang sudah dianalisis secara fungsional dan struktural.
4. Perakitan
Setelah semua bagian dari alat pemerah susu sapi semi mekanis tipe engkol ini sudah siap, maka selanjutnya dilakukan perakitan. Perakitan dilakukan dengan menempatkan pompa engkol, pompa vakum, milkcan, dan sistem transmisi pada rangka. Selang dan selang silikon dihubungkan dengan bagian pemerah (shells), karet pemerah (liner), milkcan, dan pompa engkol. Untuk mencegah kebocoran udara, maka setiap pangkal dan ujung penghubung selang maka digunakan klem dan sealtape.
5. Uji Fungsional
Uji fungsional dilakukan untuk menguji setiap bagian dari alat pemerah, apakah dapat bekerja sesuai dengan fungsi dari masing-masing bagian. Pengujian setiap bagian dilakukan secara terpisah, hal ini dilakukan untuk mengetahui apabila ada salah satu bagian tidak berfungsi dengan baik, sehingga dapat segera dilakukan perbaikan. Sebelum dilakukan uji kinerja, ada kemungkinan alat dimodifikasi. Hal tersebut dapat disebabkan karena adanya ide baru atau sedikit permasalahn yang dapat mempengaruhi kinerja alat secara keseluruhan. Uji fungsional merupakan uji pendahuluan sebelum alat pemerah diuji secara keseluruhan untuk memerah sapi.
6. Modifikasi dan Penyempurnaan
Modifikasi dapat dilakukan setelah uji fungsional atau setelah uji kinerja. Modifikasi setelah uji fungsional biasanya dilakukan jika salah satu bagian dari sistem tidak bekerja dengan maksimal. Modifikasi setelah uji kinerja biasanya dilakukan karena adanya permasalahan yang muncul pada saat uji kinerja. Modifikasi dilakukan terus-menerus sebagai proses iterasi desain menuju kesempurnaan alat yang dirancang.
Penyempurnaan alat harus dilakukan agar secara teknik, ekonomi, dan sosial alat tersebut dapat diterima oleh masyarakat.
7. Uji Kinerja
Uji kinerja dilakukan untuk menguji alat pemerah secara langsung dalam melakukan pemerahan, dengan mengukur kapasitas susu yang dihasilkan dan kebutuhan energi operator saat melakukan kerja menggunakan alat pemerah. Uji kinerja kapasitas alat pemerah dilakukan dengan mengukur volume susu yang dihasilkan selama 5 menit melakukan pemerahan.
Uji kebutuhan energi saat bekerja dilakukan dengan memasang Heart Rate Monitor (HRM) pada operator. HRM digunakan untuk mengukur denyut jantung operator saat bekerja dan saat istirahat selama selang waktu 5 menit untuk masing-masing kondisi. Data yang didapat dari kedua kondisi yang dialami operator dibandingkan, maka akan didapat Increase Ratio of Heart Rate (IRHR).
IV. ANALISIS RANCANGAN
A. Kriteria Perancangan
Alat pemerah susu sapi semi otomatis tipe engkol ini dirancang untuk memenuhi kebutuhan alat pemerah susu sapi yang harganya relatif terjangkau oleh petani kecil. Alat pemerah ini dirancang mendekati alat pemerah otomatis yang beredar dipasaran. Dengan menggunakan prinsip yang sama dengan alat pemerah otomatis yaitu prinsip penghisapan (suckling).
Perbedaan alat pemerah semi otomatis ini dengan alat pemerah otomatis yaitu penggunaan tenaga manusia untuk melakukan sistem pemerahan. Pada alat pemerah otomatis, fungsi pulsator sebagai alat yang secara bergantian membentuk vakum dan udara atmosfer diantara bagian pemerah (shells) dan karet pemerah (liner) digantikan oleh pompa engkol pada alat pemerah semi otomatis ini, untuk menggerakkan pompa engkol tersebut digunakan tenaga manusia. Claw pada alat pemerah otomatis merupakan ruang vakum yang mempunyai katup buka-tutup berfungsi menghentikan vakum untuk puting sebelum memindahkan alat pemerah dari sapi. Gaya hisap atau tekanan langsung didapat dari pompa vakum yang membentuk ruang vakum pada milkcan, sehingga milkcan dapat menggantikan fungsi claw. Ruang vakum yang dibentuk pada milkcan ini akan secara langsung melakukan penghisapan pada puting sapi.
B. Rancangan Fungsional
Alat pemerah susu sapi semi otomatis tipe engkol ini terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu: bagian pemerah, karet pemerah, sistem transmisi, pompa engkol, pompa vakum, milkcan, dan rangka. Sementara bagian lain sebagai penghubung adalah selang dan selang silikon. Fungsi dari semua bagian tersebut adalah sebagia berikut:
1. Bagian Pemerah (Shells)
Bagian pemerah (shells) berfungsi sebagai rangka bagi karet pemerah dan tempat menempelnya soket untuk kemudian dihubungkan dengan nepel selang. Bagian pemerah harus ringan, karena bila terlalu berat
dapat menyebabkan sapi kesakitan, dan menimbulkan mastitis. Bagian pemerah harus kuat, agar tidak mudah rusak bila jatuh atau terinjak oleh sapi.
2. Karet Pemerah (Liner)
Karet pemerah (liner) berfungsi sebagai penggenggam puting sapi, untuk kemudian memberikan tekanan atau gaya hisap yang dihasilkan oleh pompa engkol dan vakum terhadap puting sapi. Karet pemerah terbuat dari bahan yang fleksibel dan tentunya aman untuk pangan.
3. Sistem Transmisi
Sistem transmisi berfungsi untuk menyalurkan daya atau tenaga manusia yang digunakan untuk menggerakkan pompa engkol. Sistem transmisi juga untuk mengurangi gaya yang dibutuhkan untuk memutar pompa engkol.
4. Pompa Engkol
Fungsi dari pompa engkol adalah memberikan tekanan terhadap karet pemerah. Pemberian tekanan tehadap karet pemerah ini bertujuan untuk menghentikan sementara waktu laju penghisapan yang diterima oleh puting sapi. Pompa engkol ini menggantikan fungsi pulsator pada alat pemerah otomatis.
5. Pompa vakum
Pompa vakum berfungsi untuk menciptakan kondisi ruang vakum pada milkcan, untuk selanjutnya melakukan penghisapan pada puting sapi. Gaya hisap yang dihasilkan juga berfungsi untuk menahan bagian pemerah agar mampu menempel pada puting sapi dan tidak terjatuh.
Gaya hisap ini yang meupakan faktor utama yang bisa mengeluarkan air susu dari ambing sapi.