Kantong penampung rumput dan stang pendorong yang dirancang seharusnya kokoh dan menyatu, jika dipasangkan pada dek. Selain itu juga harus memenuhi kaidah ergonomika yaitu dengan kata lain it must be comfortable for a person to use. Dengan bantuan gambar pada Lampiran 1 dapat ditentukan atau diidentifikasi kendala ruang dari masing-masing komponen sehingga dapat diketahui atau ditentukan batasan-batasan bentuk antara satu komponen relatif terhadap komponen lainnya.
Untuk kantong, kendala ruang luar yang dapat disebutkan antara lain : diameter roda yaitu 18 cm, dek (bagian belakang dek), konfigurasi stang, panjang langkah maksimal operator, yaitu didapat angka rata-rata untuk operator perempuan adalah 50 cm dan untuk operator laki-laki 80 cm serta permukaan tanah atau rumput. Mengikuti batasan-batasan tersebut kemungkinan kantong penampung rumput akan berbentuk semacam prisma karena dibatasi oleh dua sisi berhadapan yang kongruen dan sejajar yaitu berbentuk trapezoidal dengan rumus volume, V = (Jumlah sisi sejajar x tinggi)/2, sehingga berdasarkan kebutuhan untuk dapat menampung potongan rumput seoptimal mungkin (mengacu pada gambar pada Lampiran 1) maka dapat ditentukan kantong akan memanjang ke belakang sejauh ± 40 cm dan luas sisi depan kantong adalah sama dengan luas bagian belakang dek yaitu 30.5 x 20.6 cm2. Dan salah satu tinggi trapesium tersebut yaitu bagian depan atau tinggi sisi sejajar pertama adalah sama dengan tinggi bagian belakang dek, 20.6 cm, sedangkan tinggi sisi sejajar lainnya adalah mengikuti kemiringan stang. Trapesium adalah bentuk dengan kapasitas paling besar yang paling mungkin untuk dipertimbangkan dalam proses desain selanjutnya.
Untuk stang, kendala ruang luar yang perlu diperhatikan adalah dimensi dek, diameter roda (18 cm), konfigurasi kantong, dan tinggi siku operator. Asumsinya stang akan dibuat dalam dua bagian untuk mengakomodir operator yang paling tinggi dan yang paling pendek, karena semestinya panjang stang bisa diatur disesuaikan dengan kebutuhan atau keinginan operator (Lampiran
2). Mengacu pada referensi data antropometri orang Indonesia (Lampiran 3), agar sesuai untuk semua laki-laki dan perempuan antara persentil ke-5 dan ke- 95, stang harus dapat di’setel’ atau diatur antara 90.8 cm - untuk persentil ke-5 (perempuan) – dan 97.8 cm- untuk persentil ke-95 (laki-laki).
B. Bentuk-bentuk Sambungan
Komponen-komponen yang menyusun kantong mengacu pada konsep yang telah dipilih adalah pengait, penjepit kantong dan kotak kantong. Dan untuk stang, komponen-komponen yang menyusun antara lain : dudukan stang, pengencang (mur & baut) dan batang stang. Berdasarkan dekomposisi tersebut (Gambar 27 dan 28), selanjutnya konsep tentang mekanisme bagaimana memasangkan kantong penampung rumput pada dek dan bagaimana ’menempelnya’ stang pada dek dapat dikembangkan. Dekomposisi fungsi yang lebih detail dapat dilihat pada Lampiran 4.
Gambar 27 Sambungan-sambungan pada kantong penampung rumput.
Gambar 28 Sambungan-sambungan pada stang pendorong. Dek Pengait Kantong Penjepit Kantong
Pegangan kantong Pengguna
Installer 1 2 3 4 5 6
Dek Dudukan Stang Stang Pengguna
Installer 1
2
Installer pada Gambar 27 kemungkinan dapat dihilangkan dari konsep karena bisa jadi ini adalah satu komponen yaitu dek itu sendiri. Sambungan 1 dan 5 merupakan sambungan-sambungan eksternal yaitu menghubungkan kantong ke dek dan menghubungkan pengguna dengan kantong sehingga dapat diasumsikan sambungan 1 akan menahan beban sebesar ± 3.5 kg (berdasarkan perbandingan terhadap Golden Star) yaitu kapasitas tampung maksimal kantong, sedangkan besarnya gaya yang dibutuhkan untuk melepas dan mengangkat kantong penampung rumput berdasarkan data anthropometri rata-rata orang Indonesia tentang biomekanika (pengukuran dinamika tubuh manusia) diketahui bahwa kekuatan rata-rata orang mengangkat beban pada posisi dari membungkuk lalu berdiri adalah 20-30 pon (lihat Lampiran 5). Dalam Ullman (1992), sambungan harus selalu merefleksikan kesetimbangan gaya dan aliran konsistensi energi, material, dan informasi. Sehingga pengembangan konsep sambungan sebaiknya mempertimbangkan semua obyek yang berinteraksi pada sambungan tersebut dan selanjutnya yang penting untuk diperhatikan lagi adalah pada bagian dari sambungan yang dibebani fungsi yang paling kritis.
Berikut ini beberapa konsep sambungan antara kantong dengan dek dan sejumlah konsep sambungan antara stang dengan dek (Gambar 29 dan 30), yang dapat dikembangkan yaitu :
(a)
dek
kantong
(b) dek
sambungan
Pada SRT-01
(c)
Pada Golden Star (d)
Gambar 29 (a) (b) (c) (d) (e) Konsep-konsep sambungan antara kantong penampung rumput dengan dek.
(e) (a) stang dek sambungan Pada SRT-01
(c) (d) (b) sambungan stang dek
Gambar 30 (a) (b) (c) (d) (e) Konsep-konsep sambungan antara stang pendorong dengan dek.
VI. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Evaluasi Performansi
Salah satu fase yang signifikan dari keseluruhan proses desain adalah evaluasi kinerja, yaitu bertujuan untuk mengetahui apakah produk alat/mesin yang didesain sudah benar-benar memuaskan dan mencapai target-target teknik yang ditentukan pada awal proses desain atau belum. Peluncuran perdana SRT-02 (Gambar 31) pada dua jenis lapangan rumput, yaitu lapangan rumput jenis tiffway (varietas rumput yang termasuk dalam golongan Rumput Bermuda) di Leuwikopo dan lapangan rumput jenis gajahan (Axonopus compressus) di area rumput halaman depan Fakultas Teknologi Pertanian, adalah bertujuan untuk mengukur performansi mesin pemotong rumput tersebut. Kondisi dua lapangan rumput yang dimaksud di atas sebelum pemotongan dapat dilihat pada Gambar 32 dan 33.
Gambar 31 Mesin pemotong rumput tipe rotari SRT-01 dan hasil modifikasinya SRT-02.
SRT-01
Gambar 32 Lapangan rumput jenis gajahan.
Pemotongan dilakukan dengan jarak 2 meter dengan luasan 40 x 200 cm2 seperti terlihat pada Gambar 34, dan dicoba pada semua ketinggian pisau. Pengujian juga dilakukan pada 3 waktu yang berbeda yaitu pagi, siang, dan sore. Perbedaan ini dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh kondisi rumput pada efektifitas alat. Pengukuran kapasitas aliran rumput dilakukan terpisah dengan pengukuran potongan tertampung, tercecer, dan menempel di dek. Pengukuran kapasitas aliran potongan dilakukan bersama-sama dengan pengukuran efisiensi lapang mesin. Pengukuran kapasitas material potongan dilakukan pada setiap kantong penuh sampai seluruh areal terpotong, sedangkan pola pemotongan dilakukan dengan metode bolak-balik kontinyu seperti terlihat pada Gambar 35.
Gambar 34 Luasan Pemotongan.
Gambar 35 Pola lintasan pengujian prototipe SRT-02.
Proses pengukuran waktu pemasangan dan pelepasan stang dan kantong menggunakan stopwatch dan dilakukan oleh orang yang sama pada masing- masing pengukuran dengan 3-5 kali ulangan. Pada pengukuran pemasangan dan pelepasan stang, digunakan peralatan bantu berupa 1 buah kunci pas. Hasil pengujian diharapkan dapat mengatasi permasalahan yang ada pada desain SRT-01. Kantong penampung rumput pada SRT-02 diharapkan dapat
2. 3.5 4.5 5. 5 6.5 7.5 2 m Arah maju pemotonga n
Areal yang belum dipotong
Sumber : (Kuncoro, 2003)
Sumber : (Kuncoro, 2003)
menampung lebih banyak potongan rumput dan lebih mudah dilepas atau dipasangkan kembali.
B. Kantong Penampung Rumput
Parameter utama dari kinerja kantong penampung rumput pada SRT-02 adalah kuantitas potongan rumput yang mampu ditampung yang dialirkan oleh dek. Pada pengujian SRT-01 belum diperoleh data yang jelas mengenai kapasitas material bahan yang dapat dialirkan dek, jumlah potongan rumput yang tertinggal di dek, tanah, dan yang mampu ditampung oleh kantong. Hasil pengujian pengaliran potongan rumput oleh dek dan yang mampu ditampung oleh kantong penampung rumput pada SRT-02 dapat dilihat dalam Tabel 5 dan Tabel 6, sedangkan seluruh data dapat dilihat dengan lengkap pada Lampiran 6 dan 7. Gambar 36 menunjukkan bahwa potongan rumput yang tertampung memenuhi lebih dari 80 % dari total volume kantong. Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa pada pemotongan rumput jenis Tiffway, 99.5 % potongan rumput tertampung dalam kantong. Dan pada Gambar 37 dapat dilihat bahwa potongan rumput banyak tertumpuk pada bagian kantong sebelah pojok kanan, hal ini sangat erat kaitannya dengan desain dek (Kuncoro, 2003) yang pada dasarnya adalah menunjukkan arah aliran potongan rumput yang terjadi dari dek menuju kantong. Sedangkan relief potongan rumput yang tertumpuk di dalam kantong ditunjukkan pada Gambar 38.
Pengamatan terhadap kinerja kantong dalam menampung potongan rumput pada waktu pengujian dipengaruhi oleh beberapa kondisi antara lain: kecepatan maju dari mesin pemotong rumput SRT-02 hubungannya dengan mobilitas dek, ketinggian pemotongan, serta densitas rumput pada areal pemotongan. Tabel 7 menunjukkan perbandingan mobilitas dek pada SRT-01 dan SRT-02. Keterbatasan lahan, ketinggian pemotongan yang tidak sama dan waktu pemotongan yang berbeda menyebabkan berat potongan rumput yang ditampung berbeda pula, namun hasil keseluruhan menunjukkan persentase potongan rumput yang mampu ditampung oleh kantong pada SRT- 02 sudah tinggi dibandingkan dengan kantong pada SRT-01.
Tabel 5 Berat potongan rumput yang mampu ditampung oleh kantong pada SRT-02 Potongan tertinggal di dek Potongan Tertinggal di tanah Potongan di kantong Varietas (g) (%) (g) (%) (g) (%) Kadar air (%) Wakt u 11.4 14 0 0 70 86 70 Pagi 0.9 0.5 0 0 311.4 99.5 37.3 Siang Tiffway 1 1 0 0 184.6 99 47.7 Sore 11.8 11.4 0 0 92.2 88.6 61.5 Pagi Gajahan 11.1 5.1 0 0 205 94.9 50 Siang
Tabel 6. Kapasitas material pengaliran potongan rumput
Varietas Densitas (tangkai/ 100cm2) Ketinggian awal (cm) Ketinggian akhir (cm) Waktu dek penuh/ tersumbat (jam) Berat potongan rumput (kg) Kapasitas material (kg/jam) Waktu pemotongan 31 3.1-8.2 5.16* 2.2-3.9 3.09* 0.0975** 3.19** 32.7** Pagi 116 4-8.9 6.95* 2.4-4.3 3.27* 0.023*** 1.7*** 74*** Siang Tiffway 108 3.2-8.5 5.62* 1.8-4.2 3* 0.0375** 2.52** 67.2** Sore 57 2.9-4.5 3.5* 1.6-2.4 2.03* 0.91** 7.65** 8.4** Pagi Gajahan 58 2.8-4.5 3.53* 1.6-2.3 1.97* 0.92** 8.994** 9.8** Siang Ket.: *) rata-rata **) tanpa pengarah
Gambar 36 Potongan rumput yang mampu ditampung oleh kantong pada SRT-02.
Gambar 37 Kondisi kantong penuh pada lapangan rumput jenis gajahan (pemotongan siang hari).
Tutup kantong Tumpukan potongan rumput Arah aliran potongan rumput
Gambar 38 Relief potongan rumput yang tertumpuk di dalam kantong SRT-02.
Tabel 7. Perbandingan mobilitas dek pada SRT-01 dan SRT-02
Varietas Densitas rumput (rumput/ 25 cm2) Ketinggian awal rata- rata (cm) Ketinggian setelah dipotong (cm) Lebar pemotongan rata-rata (m) Kecepatan maju rata-rata (m/detik) Waktu pemotongan 5.5-11 6.4 0.399 0.166 Pagi Tiffway (SRT-01) 74-88 6.4 4.2 0.377 0.163 Pagi 31* 3.1-8.2 3.09 0.345 0.26 Pagi 116* 4-8.9 3.27 0.32 0.16 Siang Tiffway (SRT-02) 108* 3.2-8.5 3 0.31 0.3 Sore 57* 2.8-4.9 2.03 0.39 0.3 Pagi Gajahan (SRT-02) 58* 2.9-4.5 1.97 0.385 0.28 Siang Ket.: * ) tangkai/100cm2 Potongan rumput
Kadar air pada kapasitas tampung maksimal kantong berpengaruh cukup signifikan. Pada pemotongan pagi hari dengan kadar air tercatat 70%, menyebabkan potongan rumput yang berhasil dialirkan dek ke dalam kantong pun lebih sedikit dibandingkan dengan waktu pemotongan siang dan sore hari, dari sebesar 86% kali total volume kantong pada pagi hari lalu naik menjadi 99.5% pada siang hari dan 99% pada sore hari.
Secara visual pada Gambar 39 ditunjukkan bahwa konfigurasi kantong tidak mengganggu operator. Jarak antara bagian belakang kantong dengan ujung kaki operator sudah memenuhi target teknik yaitu sebaiknya ≥ 10 cm.
Gambar 39 Jarak minimum antara bagian belakang kantong dengan kaki operator.
Kemiringan kantong dari permukaan tanah adalah 10° yaitu mengikuti sudut kemiringan saluran dek seperti ditunjukkan pada Gambar 41. Dan dengan besar kemiringan 10° tersebut ternyata pada saat bermanuver atau pada saat mesin dibelokkan, bagian belakang kantong masih menyentuh tanah atau permukaan rumput sehingga mengurangi mobilitas atau kecepatan maju SRT- 02. Pada posisi normal (diukur dari permukaan datar) ketinggian bagian bawah kantong dari permukaan tanah adalah paling rendah yaitu pada bagian depan yang menempel ke dek = 4 cm dan pada bagian paling ujung = 10 cm. Perbandingan waktu yang dibutuhkan untuk melepas dan memasang kembali kantong dan stang antara SRT-01 dengan SRT-02 dapat dilihat pada Tabel 8.
Gambar 40 Kondisi lapangan rumput jenis tiffway di Leuwikopo setelah pemotongan.
Gambar 41 Sudut kemiringan saluran keluaran dek pada SRT-02.
Tabel 6 Perbandingan waktu
Pembanding SRT-01 SRT-02
Waktu yang dibutuhkan untuk memasang stang (detik)
Waktu yang dibutuhkan untuk melepas stang (detik)
149.67
134.67
101.6 89.6
Waktu yang dibutuhkan untuk memasang kantong (detik)
Waktu yang dibutuhkan untuk melepas kantong (detik)
98.3 13.67 12.4 7.2 100
Dek mulai mengalami kemiringan
Sumber : (Kuncoro, 2003)
Tahapan pembuatan kantong penampung rumput, pertama-tama adalah dibuat kerangka besi (Gambar 42). Kemudian kain dipotong-potong sesuai dengan ukuran frame lalu dijahit dan dipasangkan ke frame (Gambar 43 (i) (ii) (iii)). Bagian bawah dilapisi triplek supaya nantinya tidak melengkung ketika menahan beban dari berat potongan rumput yang ditampung (Gambar 43 (iii)). Kantong memiliki ‘pintu’ (Gambar 44) yang bisa dibuka dan ditutup untuk membuang potongan rumput jika kantong sudah penuh atau saat dek mulai tersumbat. Pada samping kiri dan kanan sebelah belakang atas diberi semacam ‘jendela’ berpori yang berguna mengalirkan keluar arus udara dari dalam kantong. Hak ini cukup penting untuk diperhatikan karena penampungan potongan rumput yang bagus adalah bergantung pada pengaliran udara melalui kantong yang bagus pula. Lalu pada bagian atas kantong terdapat pita berperekat (Gambar 45 (ii)) untuk mengaitkan kantong pada stang. Kantong memiliki gagang di depan dan pegangan belakang untuk memudahkan operator mengangkat pada saat kantong penuh. Bahan kain untuk kantong yang dipilih adalah kain parasut yaitu seperti bahan kain untuk pembuatan tas. Pemilihan bahan ini penting untuk diperhatikan karena kantong berfungsi untuk menampung material apa saja yang dihisap dan dialirkan oleh dek yaitu bukan hanya potongan rumput saja melainkan juga daun-daun kering, sampah bahkan kerikil atau batu.
Gambar 43 (i) (ii) (iii) Pembuatan kantong penampung rumput untuk SRT-02.
Gambar 44 Kantong penampung rumput pada SRT-02 (tampak belakang).
(i) (ii)
Triplek
Gambar 45 (i) (ii) Kantong penampung rumput pada SRT-02.
Gambar 46 Bentuk kantong pada mesin pemotong rumput tipe rotari merek BOSCH.
(http://www.tooled-up.com)
C. Stang Pendorong
Stang pendorong pada SRT-02 didesain dengan sudut kemiringan sebesar 30°. Pertimbangannya adalah jika sudut kemiringan stang pendorong pada SRT-01 samadengan 45° dan terlalu tinggi bagi operator yaitu kurang sesuai
‘jendela ’ Pegang an (i) Pegangan belakang Pita berperekat untuk (ii)
Lubang atau pori-pori untuk menghembuskan
dengan tinggi rata-rata orang Indonesia maka kemungkinan dengan memperkecil sudut menjadi 30° diharapkan ketinggian stang akan pas bagi operator. Idealnya stang pendorong adalah seperti tampak pada Gambar 47 yaitu ketinggiannya pada sekitar pusar atau pada sekitar ketinggian siku.
Stang pendorong pada SRT-02 juga dilengkapi dengan mekanisme dipanjangkan atau dipendekkan yaitu dengan membuat ’coakan’ sepanjang 20 cm seperti terlihat pada Gambar 46. Penentuan diameter stang pendorong yang tepat akan mengurangi gaya yang dibutuhkan untuk menggenggam mendorong dan mengurangi kelelahan. Dan desain stang yang baik seharusnya bisa ditekuk (Gambar 48) supaya pelepasan dan pemasangan kembali kantong pada saat kantong sudah penuh dapat dilakukan dengan mudah untuk menghindari atau mengurangi banyaknya rumput yang jatuh tercecer. Serta supaya ringkas jika mesin pemotong rumput ingin disimpan dalam waktu yang lama atau ingin diangkut dibawa ke suatu tempat atau dipindah-pindahkan. Atau bisa jadi juga untuk mempermudah pengemasannya pada saat dijual atau didistribusikan.
Gambar 48 Tinggi stang ideal. (http://www.nonnoise.org)
Gambar 49 Stang pendorong yang memiliki pivot point atau titik berputar.