STUDI EKSPERIMENTAL DRAFT PEMBAJAKAN PADA OPERASI MEMBAJAK TANAH DI DALAM SOIL BIN

(Experimental Study in Soil Bin on Draft Force of a Tilled Operation)

Abstrak

Dalam bab ini dibahas hasil-hasil eksperimen membajak tanah pada soil bin. Tujuannya adalah mencari besar dan frekuensi draft pembajakan sehingga dapat dibuat pendekatan model matematis dari draft pembajakan. Hasil ini nantinya akan digunakan untuk merancang sebuah pegas elastis dari bajak getar jenis self- excited vibration.Soil bin berukuran panjang 1.2 m, lebar 0.3 m dan tinggi 0.4 m. diisi dengan tanah liatsetebal19-22 cm. Di dasar Soil bin dibuat lapisan hardpan setebal sekitar 12-15 cm dengan tahanan penetrasi sekitar 2.75 MPa pada kedalaman 7 cm. Digunakan dua jenis chisel plough yaitu chisel plough dengan batang lurus tegak dan chisel plough dengan batang lurus miring. Kedalaman operasi diatur konstan sekitar 14-17 cm sedangkan tebal lapisan hardpan yang dibongkar adalah sekitar 7-10 cm Kecepatan membajak divariasikan pada kecepatan 0.158, 0.212 dan 0.265 m/s. Hasil-hasil menunjukkan bahwa chisel plough bekerja pada frekuensi draft pembajakan rendah sekitar 0.94-2.01 Hz. Draft pembajakan untuk chisel plough dengan batang lurus tegak lebih besar dibandingkan dengan draft pembajakan untuk chisel plough dengan batang lurus miring. Draft pembajakan semakin besar dan linier dengan semakin besarnya kecepatan membajak, sedangkan profil draft pembajakannya berupa fungsi matematiks yang stochastics dan dimodelkan sebagai fungsi periodik.

Kata kunci: Draft pembajakan, frekuensi draft pembajakan, Soil Bin, Chisel plough.

Abstract

This chapter discusses a series experimental of soil tillage conducted in soil bin. The objective of this discussion is to determine the draught force and cutting frequency during tillage operation so that the mathematical model of draft force can be modeled. These parameters were needed for designing an elastic spring of a self-excited vibration vibratory-tillage. A 19-22 cm layer of clay loam soil was placed in a soil bin of 1.2 m long, 0.3 m wide and 0.4 m depth and subjected to test to determine its cutting frequency and drought forces using two types of chisel plough, i.e., the vertical straight and the incline straight shanks. The 12-15 cm hardpan layer of 2.75 MPa was performed at a soil depth of 7 cm. Both vertical and inclined shanks one at a time were trusted through the soil at an operation speed of 0.158, 0.212 and 0.265 m/s and at a plow depth of 14-17 cm with a hardpan cutting of 7-10 cm. The result showed that the chisel plough worked at low vibration frequency of 0.94-2.01 Hz. The draft force was increased linearly at increasing operation speed where the vertical shank chisel had linearly greater draft force than the incline one. The cutting forces performed stochastic mathematical functions and could be modeled as periodic function.

Pendahuluan

Lapisan tanah padat dengan tahanan penetrasi di atas 2 MPa atau mempunyai densitas tanah di atas 1.8 g/cm3 akan sulit untuk ditembus oleh akar tanaman (Susan dan Nina, 1994, Susan et al., 1994). Soil tillage dimaksudkan untuk membongkar tanah padat, menggemburkan dan membalik tanah serta memperkecil dan mendistribusikan agregat tanah. Hal ini akan memudahkan penetrasi akar tanaman, air, nutrisi serta memudahkan sirkulasi udara di dalam tanah. Dengan demikian tanaman akan tumbuh lebih subur sehingga produktivitas tanaman menjadi meningkat (Borghei et al., 2008).

Parameter penting dalam membajak tanah adalah besar draft pembajakan. Gill dan Van den Berg (1967) dan Upadhyaya et al. (2009) melaporkan draft pembajakan dan kondisi akhir tanah besarnya tergantung pada bentuk tillage tool, cara menggerakkan tillage tool serta kondisi awal tanah. Hal ini ditunjukkan dalam diagram blok pada Gambar 30, yang menggambarkan interaksi antara tanah dengan pisau bajak.

Gambar 30 Blok diagram yang menggambarkan interaksi antara tanah dengan pisau bajak (Upadhyaya et al. 2009).

Kriteria kerusakan tanah didasarkan pada teori Mohr Coulomb (Gill et al. 1967, Upadhyaya et al. 2009, Ji Zang 1997). Dalam theorema ini batas maksimum agar tanah tidak mengalami kerusakan dinyatakan sebagai:

(24)

Di mana C adalah kohesi tanah, kekuatan geser maksimum agar tanah tidak mengalami kerusakan,

σ

nadalah tegangan normal sedangkan ϕ adalah sudut gesekan di dalam tanah. Persamaan 24 dinyatakan dengan garis g pada Gambar 31b. Atas pembebanan yang mengakibatkan terjadinya tegangan geser di atas garis g mengakibatkan terjadinya kerusakan pada tanah. Sekarang diperhatikan lingkaran Mohr untuk tegangan sebagai akibat dari tegangan utama

kerusakan pada tanah. Bila lingkaran Mohr tegangannya adalah lingkaran 1, maka tanah tepat akan mengalami kerusakan sedangkan bila lingkaran Mohr tegangannya adalah lingkaran 2, maka tanah mengalami kerusakan. Tanah akan tepat terbongkar pada titik B. Hal ini mensyaratkan konfigurasi sudut geseran tanah sebagai berikut (Gill et al. 1967, Upadhyaya et al. 2009.):

2 90 atau 0.5 90 (25)

(a) (b)

Gambar 31 (a) Representasi tegangan di suatu titik pada tanah,

(b) Lingkaran Mohr tegangan dengan beban utama σ1 dan σ3.

Selanjutnya Gill dan Vandenberg (1968) dan Upadhyaya et al. (2009) mengaplikasikan kriteria kerusakan tanah di atas pada simple tool dengan ilustrasi seperti terlihat pada Gambar 32. Dalam gambar, G adalah bobot tanah yang dibongkar, B adalah gaya inersia guna mengatasi percepatan tanah yang dibongkar, δ adalah lift angle dari pisau bajak, β adalah sudut permukaan tanah yang telah rusak, adalah koefisien gesek antara tanah dengan tanah, m adalah

koefisien gesek antara tanah dengan pisau bajak. Selanjutnya C adalah kohesi di dalam tanah, Cmadalah Adhesi antara tanah dengan pisau bajak, F1adalah luas

permukaan tanah terluar yang telah rusak sedangkan F0adalah luas permukaan

Gambar 32 Gaya-gaya yang bekerja pada pisau bajak (Gill et al. 1968 dan Upadhyaya et al. 2009).

Kriteria kerusakan sesuai dengan persamaan 25 mensyaratkan besar sudut kerusakan tanah 90 ⁄2. Draft pembajakan D dirumuskan sebagai:

!" #$% &!'()* & + , #$% -!'+()*- (26) di mana:

.

()* -/'+*0 - #$% -!'+()*- ()*&/'*0 & #$% &!'()*& (27a)

1 234

5

₆₇

8 !89 :

;

(27b)

<

=_>

34?

: *0 - *0 -!& (27c)

4

5

₄

#$% -!& @0 & (27d)

7

A

4

BC# -!&_{*0 &} (27e)

7_: 45 D (27f)

E_A 34 FG⁄ (27g)

Persamaan 26-27 menunjukkan bahwa untuk jenis dan kondisi tanah yang telah ditentukan, serta untuk konfigurasi pisau bajak yang telah ditentukan, maka faktor/parameter penting yang berpengaruh terhadap besarnya draft pembajakan adalah kecepatan dan kedalaman membajak. Besar draft pembajakan merupakan

δ L1 L0 L2 N0 β N1 N1 CF1 CmF0+ μ mN0

fungsi kwadratik terhadap kedalaman membajak sedangkan terhadap kecepatan membajak, besarnya draft pembajakan bisa merupakan fungsi linier, kwadratik, dan berupa fungsi polinomial (Onwualua dan Watts, 1998). Hal ini tergantung kepada jenis tanah, tingkat kepadatan tanah, kecepatan membajak serta kandungan air di dalam tanah.

Mamman dan Oni (2005) melaporkan hubungan antara draft pembajakan dengan kecepatan membajak serta dengan kedalaman membajak. Penelitian dilakukan di dalam indor soil bin dengan menggunakan artificial soil. Maman dan Oni (2005) mencatat kenaikan draft pembajakan secara kuadratis dengan semakin tingginya kecepatan membajak sedangkan terhadap kedalaman membajak, Maman dan Oni (2005) mencatat kenaikan draft pembajakan secara linier.

Manuwa dan Ademosun (2007) melakukan penelitian tentang hubungan antara draft pembajakan dengan tingkat kepadatan tanah dan kandungan air di dalam tanah. Penelitian dilakukan dengan menggunakan sandy clay loam di dalam soil bin. Manuwa dan Ademosun (2007) mencatat laju kenaikan draft pembajakan naik secara kuadratis dengan meningkatnya tahanan penetrasi tanah dan laju kenaikan draft pembajakan turun secara kuadratis dengan meningkatnya kandungan air di dalam tanah.

Chandon dan Kushwaha (2002) melakukan penelitian tentang draft pembajakan dan getaran shank pada deep tillage. Penelitian dilakukan dalam skala lapang pada dua jenis tanah yaitu pada sandy loam dan clay loam soil. Kedalaman membajak dibuat konstan sekitar 180 mm. Chandon and Kushwaha (2002) mendapatkan hasil yaitu:

• Draft pembajakan untuk sandy loam lebih besar jika dibandingkan dengan

draft pembajakan untuk clay loam.

• Besar draft pembajakan naik secara linier sesuai dengan kenaikan kecepatan membajak.

• Batang bajak bergetar dengan sendirinya secara random dengan frekuensi

tinggi. Frekuensi getar batang bajak tidak terkorelasi dengan frekuensi draft pembajakan dan akan semakin tinggi bila draft pembajakannya semakin besar.

Dalam bab ini telah dibuat kajian hasil eksperimen dalam membajak tanah. Eksperimen dilakukan pada indoor soil bin dengan menggunakan tanah liat. Kedalaman membajak dibuat konstan sedangkan kecepatan membajak divariasikan. Sebagai sensor beban digunakan extended octagonal ring transducer yang dapat mengukur beban dalam tiga orientasi yaitu mengukur gaya dalam arah horisontal, vertikal dan mengukur momen lentur. Hasil yang didapat dibahas lebih lanjut sehingga didapat gambaran tentang keberhasilan penelitian ini.

Tujuannya dari penelitian ini adalah:

• Mencari besar draft pembajakan dan frekuensi draft pembajakan sehingga

dapat dirancang sebuah pegas elastis yang diperlukan untuk simulasi self- excited vibration pada vibratory-tillage.

• Mencari besar draft pembajakan sehingga dapat dibandingkan dengan draft

pembajakan yang didapat dari bajak getar self excited vibration serta hasil yang didapat dari bajak getar dengan metode penggetaran berenergi rendah.

• Demikian pula dibuat pendekatan model matematis dari draft pembajakan

guna simulasi bajak getar jenis self-excited vibration

Bahan dan Metode Peralatan dan Instrumentasi

Peralatan yang digunakan untuk eksperimen ditunjukkan pada Gambar 33 berukuran panjang 5.5 m, lebar 1.6 m dan tinggi 2.6 m, yang terdiri atas soil bin, peralatan pemadat tanah, sistem konveyor struktur bajak dan load cell.

Soil bin berukuran panjang 1.2 m, lebar 0.3 m dan tinggi 0.4 m ditarik oleh rantai (sistem konveyor) yang dihubungkan dengan motor listrik melalui transmisi roda gigi (perbandingan transmisi i=40) dan rantai dengan diameter pitch sprocket dp=375 mm). Motor listrik kapasitas 5.5 kW dikontrol oleh sebuah inverter

sehingga kecepatan gerak dari soil bin dapat divariasikan dari V = 0.1 m/s hingga V= 0.5 m/s.

Gambar 34 Rangkaian hidraulis peralatan pemadat tanah.

Peralatan guna memadatkan tanah menggunakan tenaga hidraulis, yang terdiri atas sebuah pompa hidraulis, sebuah silinder hidraulis (diameter dalam di=90 mm dan panjang langkah = 300 mm), pressure relieve valve (guna

membatasi/mengatur tekanan aliran) dan sebuah 4/3 directional contorl valve sedangkan rangkaian hidraulisnya ditunjukkan pada Gambar 34. Pada tekanan kerja 60 MPa, silinder hidraulis menghasilkan gaya sekitar 35 kN dan diharapkan mampu memadatkan tanah sampai dengan tahanan penetrasi sekitar 3 MPa.

Digunakan dua jenis chissel yaitu chissel dengan batang lurus tegak (S1) dan chissel dengan batang lurus miring (S2) seperti terlihat pada Gambar 35. Ke dua chisel tersebut berukuran panjang 200 mm dan lebar 80 mm mempunyai lift angle sebesar 300 sedangkan kemiringan batang chisel S2 dibuat sebesar 350. Dalam eksperimen bajak tanpa getar, batang chisel dipasang langsung pada extended octagonal ring transducer.

(a) (b)

Gambar 35 (a) Chisel dengan batang lurus, (b) chisel dengan batang miring.

Gambar 36 Extended octagonal ring transducer.

Untuk mengukur besarnya gaya dan momen digunakan Load Cell jenis extended octagonal ring transducer (EOR), dirancang dapat mengukur draft pembajakan sampai dengan 7000 N, gambar load Cell seperti terlihat pada Gambar 36. Dipilih transducer jenis EOR karena kemampuannya dalam mengukur beban dalam tiga orientasi sekaligus yaitu mengukur gaya dalam arah horizontal, vertical dan mengukur momen. Load cell terbuat dari tool steel dan di preharden sehingga mempunyai yield strength sampai dengan 680 MPa. Ukuran dari Load cell dirancang dengan menggunakan rumusan empiris yang dibuat oleh

5

0

5

Godwin (1975) sedangkan perhitungan kekuatannya dilakukan dengan menggunakan piranti lunak INVENTOR.

Load Cell dilengkapi dengan dua belas sensor regangan jenis tahanan listrik (strain gage) yang dibagi menjadi tiga pasang, masing-masing pasangan terdiri atas empat buah strain gage yang dirangkai sesuai dengan jembatan Wheat Stone. Instrumentasi dari load Cell untuk mengukur beban dalam arah longitudinal dan dalam arah transversal ditunjukkan pada Gambar 37. Masukan dari jembatan Wheat Stones berupa tegangan listrik 5000 mV. Keluaran dari sensor regangan dalam bentuk data analog tegangan listrik dikuatkan seribu kali oleh instrumented amplifier (dengan pembesaran G=10000) selanjutnya diubah menjadi data digital oleh wireless ADC. Rangkaian jembatan Wheat stone Gambar 37.b digunakan untuk mengukur gaya dalam arah x sedangkan rangkaian Gambar 37.c digunakan untuk mengukur gaya dalam arah y.

Gambar 37 Instrumentasi sensor regangan pada load cell (a) Pemasangan sensor reganan pada load cell, (b) instrumentasi sensor regangan untuk mengukur beban dalam arah x, (c) instrumentasi sensor regangan untuk mengukur beban dalam arah y.

Dengan rangkaian wheat stone tersebut dan dengan faktor sensor regangan Sg dan tegangan masukan Vi, maka keluaran tegangan listrik dari instrumented

Untuk pengukuran beban dalam arah horisontal (arah x):

HI @_KJLM0N MO M N MPQ 1000 H0 mV (28a)

Untuk pengukuran beban dalam arah vertikal (arah y):

HS @_KJ M N MT M(N MU 1000 H0 mV (28b)

Gambar 38 Instrumentasi guna mengukur draft pembajakan bajak tanpa getar. Setup pengukuran gaya dan momen tersebut ditunjukkan pada Gambar 38. Sinyal keluaran dari sensor berupa tegangan listrik dikuatkan di Instrumentasi Amplifier (IA). Untuk sinyal keluaran dari gaya horisontal dan gaya vertikal dikuatkan sebesar seribu kali sedangkan sinyal keluaran dari momen dikuatkan sebesar dua ratus kali. Sinyal analog dari gaya horizontal dan vertical yang keluar dari IA didiskritkan di wireless Analog to Digital Converter (ADC) selanjutnya dikirim ke komputer sehingga data gaya yang tercatat pada komputer adalah data digital sedangkan sinyal analog dari momen yang keluar dari IA diteruskan ke osiloskop. Rangkaian instrumentasi Amplifier dan ADC mampu mengukur gaya sampai dengan 7000 N. Sebelum digunakan, ADC dikalibrasi dan tercatat mempunyai konstante kalibrasi sebesar 17.1 (mV)-1

Deskripsi Eksperimen dan Metode

Penelitian dilakukan selama bulan Oktober 2009 sampai dengan bulan September 2010 di laboratorium Fenomena Dasar Mesin Fakultas Teknologi Universitas Trisakti, Jakarta dan di Laboratorium Teknik Mesin dan Budidaya

Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor, Bogor. Tanah yang digunakan dalam penelitian ini adalah tanah liat dengan kandungan clay, sand dan silt masing-masing sebesar 83.41, 3.11 dan 13.48%. Sifat fisis tanah lainnya adalah batas plastis 45.51%, batas cair 70.3% dan kohesi tanah pada tahanan penetrasi 2.75 MPa adalah sekitar C=69.54 kPa dengan sudut gesekan tanah 36 . Eksperimen dilakukan pada empat kondisi (perlakuan) yaitu;

• Eksperimen tanpa getar ke 1 (NST1: eksperimen ke 1 dengan menggunakan

chissel S1).

• Eksperimen tanpa getar ke 2 (NST2: eksperimen ke 2 dengan menggunakan

chissel S2).

• Eksperimen tanpa getar ke 3 (NST3: eksperimen ke 3 dengan menggunakan

chissel S1).

• Eksperimen tanpa getar ke 4 (NST2: eksperimen ke 4 dengan menggunakan

chissel S2).

Tanah di dalam soil bin dipadatkan lapis demi lapis dan sejauh mungkin disesuaikan dengan kondisi lapangan, yang terdiri atas lapisan kedap (hardpan) dan lapisan atas. Untuk memadatkan tanah, digunakan sebuah pelat berukuran panjang 0.3 m dan lebar 0.12 m yang ditekan oleh tenaga silinder hidraulis melalui sebuah roll silindiris (Gambar 39). Untuk membuat lapisan kedap dengan tahanan penetrasi 2.75 MPa, dilakukan dua kali penekanan, yang pertama pelat ditekan pada tekanan silinder hidraulis sebesar 2 MPa, selanjutanya pelat ditekan lagi dengan tekanan pada silinder hidraulis sekitar 4 MPa. Untuk membuat lapisan atas dengan tahanan penetrasi 1.1 MPa, pelat hanya ditekan dengan tekanan pada silinder hidraulis sekitar 1 MPa. Penekanan pelat untuk setiap tekanan silinger hidraulis dilakukan secara bertahap dari ujung kiri pelat sampai dengan ujung kanan pelat atau sebaliknya. Tahanan penetrasi tanah, baik untuk lapisan kedap maupun untuk lapisan atas diukur pada tiga titik dengan menggunakan penetrometer. Ke tiga posisi tersebut adalah dua titik berjarak 0.2 m dari ujung- ujung soil bin dan satu titik di tengah soil bin. Hanya pada lapisan kedap yang diambil contoh tanahnya untuk diukur kandungan air tanah serta densitas tanahnya. Ilustrasi lapisan tanah di dalam soil bin beserta pisau bajaknya ditunjukkan pada Gambar 40. Ujung pisau bajak selalu berada 5 cm di atas

landasan soil bin, h1 menyata

lapisan kedap menyatakan top soil bin yang ditarik oleh siste dan V3 = 0.265 m/s.

(a) Gambar 39 (a) Memasang pel (b) roll silindris m

Gambar 40 Skematis membaja

Data eksperimen yang lapisan atas (h2), tahanan pen

membajak ditunjukkan pada T sama dengan kondisi tanah u pada perlakuan NST1 digunak

atakan lapisan tanah kedap sedangkan tanah di top soil. Kecepatan membajak diatur dari kecep stem konveyor yaitu V1 = 0.158 m/s, V2 = 0.212

(b)

elat di atas permukaan tanah di dalam soil bin, menekan pelat.

ajak tanah tanpa getar di dalam soil bin.

g meliputi tebal lapisan kedap, tinggi permu enetrasi tanah (CI), jenis pisau bajak serta kecep

Tabel 5. Kondisi tanah untuk perlakuan NST1 ad untuk perlakuan NST2, yang membedakan ad akan chisel dengan batanglurus tegak sedangkan

di atas epatan 12 m/s mukaan epatan adalah adalah n pada

perlakuan NST2 digunakan chisel dengan batang lurus miring. Demikian pula kondisi tanah untuk perlakuan NST3 adalah sama dengan kondisi tanah untuk perlakuan NST4, yang membedakan adalah pada perlakuan NST3 digunakan chisel dengan batang lurus tegak sedangkan pada perlakuan NST4 digunakan chisel dengan batang lurus miring. Tahanan penetrasi tanah lapisan atas dikondisikan sekitar 1.1 MPa sedangkan tahanan penetrasi tanah lapisan kedap dikondisikan sekitar 2.75 MPa. Kandungan air di dalam tanah dikondisikan sekitar 35-37 % dengan kerapatan (tanah lapisan kedap) sekitar 1.6 g/cm3.

Tabel 5 Susunan eksperimen bajak tanpa getar

No Jenis shank

Tanah di dalam soil bin (cm)

Cone index (MPa) Kecepatan membajak h1 h2 A1 A2 A3 B1 B3 NST1 S1 15 22 2.75 2.75 2.75 1.1 1.1 V1, V2, V3 NST2 S2 15 22 2.75 2.75 2.75 1.1 1.1 V1, V2, V3 NST3 S1 12 19 2.75 2.75 2.75 1.1 1.1 V1, V2, V3 NST4 S2 12 19 2.75 2.75 2.75 1.1 1.1 V1, V2, V3

Selama eksperimen, tutup soil bin di ujung kiri dibuka sedangkan tutup soil bin di sebelah kanan ditutup. Soil bin ditarik sehingga bergerak dari kiri ke kanan. Operasi membajak tanah diawali tepat pada saat pisau bajak menyentuh tanah padat dan diakhiri tepat sebelum pisau bajak menyentuh tutup soil bin sebelah kanan. Untuk setiap perlakuan, draft pembajakannya dicatat di komputer selanjutnya dibuat grafik draft pembajakan sebagai fungsi dari waktu. Perlu dicari besar draft pembajakan maksimum, minimum dan draft pembajakan rata-rata serta jumlah getaran draft pembajakan dalam selang waktu tertentu. Frekuensi draft pembajakan dicari dengan cara membagi jumlah getaran dalam selang waktu tersebut dengan selang waktunya. Data di atas digunakan untuk membuat pendekatan model matematis dari draft pembajakanh serta digunakan untuk merancang kekakuan dan kekuatan pegas yang akan digunakan untuk penelitian bajak getar jenis self-excited vibration. Demikian pula draft pembajakan untuk setiap perlakuan dibandingkan satu dengan yang lainnya serta dibandingkan

dengan draft pembajakan yang dihitung berdasarkan rumusan dari Gill dan Vandenberg (1968).

Hasil dan Bahasan Kalibrasi Load Cell

Pertama kali dilakukan kalibrasi dari load cell dengan tujuan mencari sensitivitas load cell dalam arah horizontal (longitudinal) dan arah vertikal (transversal). Untuk mencari sensitivitas pengukuran gaya dalam arah longitudinal, setup pembebananya ditunjukkan pada Gambar 41a dengan beban Pl

bekerja pada lengan dengan jarak 0.5 m dari pusat load cell, sedangkan setup guna mencari sensitivias gaya dalam arah transversal ditunjukkan pada Gambar 41b dengan beban Pv bekerja pada lengan yang berjarak 0.3 m dari pusat load

cell. Gaya Pl divariasikan dari 0-2750 N sedangkan gaya Pv divariasikan dari 0-

1400 N. Hasil pengukuran dipresentasikan dalam bentuk grafik pada Gambar 42a (kalibrasi dalam arah longitudinal) dan pada Gambar 42b (kalibrasi dalam arah transversal).

(a) (b)

Gambar 41 Setup kalibrasi load cell, (a) mencari sensitivitas pengukuran dalam arah longitudinal, (b) mencari sensitivitas pengukuran dalam arah transversal.

Grafik pada Gambar 42a menunjukkan bahwa kalibrasi gaya dalam arah longitudinal berupa garis lurus dengan persamaan H_P 0.2708E N 1.1381 dengan R2=0.9999 sedangkan persamaan garis dalam arah silang longitudinail transversal adalah H_PZ 0.0018E N 3.9256. Gambar 42b menunjukkan bahwa persamaan garis lurus untuk kalibrasi gaya dalam arah transversal adalah H

0.2861E N 2.3764 dengan R2=0.9999 sedangkan garis dalam arah silang transversal-longitudinal adalah H_PZ 0.0052E N 0.7443.

(a)

(b)

Gambar 42 (a) Grafik kalibrasi mengukur gaya dalam arah longitudinal, (b) grafik kalibrasi mengukur gaya dalam arah transversal.

Hasil ini mengindikasikan bahwa load cell mempunyai ketelitian dalam mengukur beban baik beban dalam arah longitudinal maupun dalam arah transversal yang tinggi. Sensitivitas pengukuran gaya dalam arah longitudinal Sl=0.2708 N/mV sedangkan Sensitivitas pengukuran gaya dalam arah transversal

St=0.2708 N/mV. Sensitivitas pengukuran gaya dalam arah silang dapat diabaikan. Jika masukan pada jembatan Wheat Stone dan pembesaran pada instrumented amplifier masing-masing adalah sebesar 5000 mV dan sebesar

Vl = 0.2708F - 1.1381 R² = 0.9999 Vlv= 0.0018F + 3.9256 0 150 300 450 600 750 900 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 K e lu a ra n A D C -V ( m V ) Beban gaya F (N) longitudinal L=0.5 m longitunal transversal Vv = 0.2868x - 2.6664 R² = 0.9997 Vvl = 0.0055x - 0.8695 R² = 0.5687 -75 0 75 150 225 300 375 0 200 400 600 800 1000 1200 K el ua ra n A D C - V ( m V ) Beban gaya F (N) Transversal L=0.3 m transversal longitudinal

seribu kali, maka sensitivitas pengukuran dalam arah longitudinal dan dalam arah vertical adalah: Sl=5.552E-05 (mV)V-1N-1 dan Sv=5.722E-05 (mV)V-1N-1.

Draft Pembajakan

Dalam bab ini hanya dipresentasikan draft pembajakan dalam arah horizontal FH saja baik besar draft pembajakanmaksimum maupun besar rerata

draft pembajakan. Pertama kali dihitung draft pembajakan berdasarkan rumusan dari Gill et al. (1968) seperti ditunjukkan pada persamaan 26-27. Tanah yang dugunakan dalam penelitian ini mempunyai bulk density ρ=1.6 g/cm3, dry bulk density ρd=1.23 g/cm3, kohesi tanah C=49.54 kPa sedangkan adhesi antara tanah

dengan pisau bajak diambil 10 kPa. Data lainnya adalah lebar pisau bajak b=0.08 m, panjang pisau bajak l=0.2 m dan kedalaman membajak diambil 0.17 m. Untuk kecepatan membajak 0.158 m/s dan dengan menggunakan persamaan 26-27, didapatkan draft pembajakan teoritis D =2371 N. Karena sistem bekerja pada kecepatan rendah, maka tidak ada perubahan yang nyata pada draft pembajakan hasil perhitungan teoritis antara kecepatan 0.158, 0.212 dan 0.265 m/s.

Gambar 43 Pengaruh kecepatan membajak terhadap draft maksimum (grafik a: perlakuan NST1, grafik b: perlakuan NST2, grafik c: perlakuan NST3, grafik d: perlakuan NST4).

Sekarang dibahas draft pembajakan hasil eksperimen. Pengaruh kecepatan membajak terhadap besar draft pembajakan maksimum untuk semua perlakuan NST1-NST4 ditunjukkan pada Gambar 43 sedangkan pengaruh kecepatan membajak terhadap besar rerata draft pembajakan ditunjukkan pada Gambar 44.

y = 11576x + 1659.4 R² = 0.9608 y = 13301x + 1057.6 R² = 0.8848 y = 4978.7x + 1551.5 R² = 0.9906 y = 2538.3x + 1897.7 R² = 0.8566 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 0.15 0.17 0.19 0.21 0.23 0.25 0.27 D ra ft p e m b a ja ka n m ak si m u m (N ) Kecepatan membajak (m/s) a b c d

Besar rerata draft pembajakan untuk berbagai kondisi kecepatan pada semua perlakuan juga dipresentasikan dalam bentuk histogram gaya pada Gambar 43. Draft pembajakan maksimum untuk perlakuan NST1 berada pada kisaran 3560- 4800 N, untuk perlakuan NST2 draft pembajakan maksimum berada pada kisaran 3269-4732 N, kisaran draft pembajakan maksimum untuk perlakuan NST3 adalah