SKRIPSI
DESAIN RODA BESI BERSIRIP GERAK DENGAN MEKANISME SIRIP BERPEGAS
UNTUK LAHAN SAWAH DI CIANJUR
Oleh:
GINA AGUSTINA F14102037
2006
DESAIN RODA BESI BERSIRIP GERAK DENGAN MEKANISME SIRIP BERPEGAS
UNTUK LAHAN SAWAH DI CIANJUR
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh:
GINA AGUSTINA F14102037
2006
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
DESAIN RODA BESI BERSIRIP GERAK DENGAN MEKANISME SIRIP BERPEGAS
UNTUK LAHAN SAWAH DI CIANJUR
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh:
GINA AGUSTINA F14102037
Dilahirkan pada tanggal 04 Agustus 1983 Di Tasikmalaya
Tanggal lulus : , 2006
Menyetujui, Bogor, Oktober 2006
Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S. Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si. Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
GINA AGUSTINA. F14102037. Desain Roda Besi Bersirip Gerak Dengan
Mekanisme Sirip Berpegas Untuk Lahan Sawah Di Cianjur. Di bawah bimbingan WAWAN HERMAWAN dan GATOT PRAMUHADI. 2006.
RINGKASAN
Pelumpuran tanah adalah awal dari kegiatan budidaya padi sawah. Untuk memperoleh produktivitas padi yang tinggi maka pelumpuran tanah sawah harus bagus. Pada saat pelumpuran tanah secara mekanis menggunakan traktor tangan biasanya digunakan roda sangkar sebagai alat traksi. Umumnya konstruksi roda sangkar tersebut menggunakan sirip kaku (rigid lug). Pengoperasian roda sangkar tersebut menyebabkan ketenggelaman roda yang dalam sehingga akan menghambat laju traktor tersebut. Salah satu upaya untuk mengatasi hal tersebut, maka dirancang dan dibuat roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip berpegas agar dapat mengurangi ketenggelaman roda sehingga diharapkan dapat meningkatkan kecepatan maju traktor. Dengan demikian, desain roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip berpegas tersebut dapat meningkatkan efisiensi lapang pengolahan tanah.
Tujuan penelitian ini adalah menganalisis parameter desain, merancang, membuat, dan melakukan pengujian fungsional dan kinerja lapangan prototipe roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip berpegas untuk tanah sawah di Cianjur.
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan, yaitu : (1) pengukuran kondisi fisik dan mekanik tanah, khususnya tahanan tanah terhadap penetrasi plat di persawahan Cianjur dan identifikasi traktor dua roda, (2) analisis parameter-parameter desain roda besi bersirip dengan mekanisme sirip berpegas, (3) desain dan pembuatan gambar kerja roda besi bersirip gerak, (4) pembuatan prototipe roda besi bersirip dengan mekanisme sirip berpegas untuk traktor dua roda, dan (5) pengujian fungsional dan pengujian lapangan prototipe roda besi bersirip yang telah dibuat.
diameter kawat pegas 8 mm, diameter lilitan pegas 19 mm, jumlah lilitan pegas 3, dan jarak kerja beban terhadap poros pegas 39.6 mm. Prototipe roda hasil rancangan menggunakan pegas torsional (puntir) yang dipasang pada sirip secara berpasangan. Prototipe roda hasil rancangan mempunyai dua buah rim dengan jarak antar rim 188 mm, delapan buah jari-jari ( jari-jari dalam 4, jari-jari luar 4), dan prototipe ini mempunyai flens yang ditambahkan dengan pipa pada lubang flensnya.
Hasil pengujian fungsional menunjukkan bahwa flens roda dapat terpasang baik pada boss poros roda traktor dan mekanisme sirip berpegas dapat bekerja dengan baik sehingga roda dapat digunakan sebagi alat traksi. Hasil pengujian lapangan prototipe roda hasil rancangan menunjukkan bahwa prototipe roda hasil rancangan lebih unggul daripada roda bersirip kaku. Dari hasil pengujian diperoleh data bahwa kapasitas lapangan efektif prototipe roda hasil rancangan adalah 0.067 ha/jam yang lebih besar dari kapasitas lapangan efektif roda bersirip kaku (0.062 ha/jam), efisiensi lapangan prototipe roda hasil rancangan adalah 76.33 % yang lebih besar dari roda bersirip kaku (68.45 %), dan slip prototipe roda hasil rancangan adalah 11.54 % yang lebih kecil dari slip roda bersirip kaku (20.89 %).
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Gina Agustina, dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 4 Agustus 1983 sebagai anak kedua dari tiga bersaudara dari pasangan Ojat Sudrajat, BA dan Tati Hadijati. Pada tahun 1995, penulis menyelesaikan pendidikan di Madrasah Diniyah Persatuan Islam dan pada tahun 1996 penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Babakan Goyang Tasikmalaya. Pada tahun 1999, penulis menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SLTPN 2 Tasikmalaya dan menyelesaikan pendidikan menengah atas di SMUN 1 Tasikmalaya pada tahun 2002. Selama menempuh pendidikan menegah pertama dan menengah atas, penulis aktif di berbagai organisasi, seperti Pasukan Pengibar Bendera (Paskibra), Organisasi Siswa Intra Sekolah (OSIS), Generasi Masjid, dan Organisasi Olah Raga serta tercatat sebagai salah satu anggota tim Olimpiade Kimia Nasional tingkat SMU yang berlangsung di UGM.
KATA PENGANTAR
Tidak ada kata yang paling indah selain puji dan syukur semoga selalu tercurahkan kepada Allah SWT, Robb Yang Maha Pengasih dan Maha Pelimpah Sayang, yang senantiasa menjaga rasa kasih dan sayang dalam hati setiap hamba-Nya sehingga Skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi yang berjudul Desain Roda Besi Bersirip Gerak Dengan Mekanisme Sirip Berpegas Untuk Lahan Sawah Di Cianjur ini merupakan tugas akhir dalam penyelesaian pendidikan S-1 di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan yang penuh dengan kebahagiaan ini, penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang tulus kepada semua pihak yang telah membantu dalam persiapan, pelaksanaan, dan penyusunan Skripsi ini, terutama kepada :
1. Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S. selaku dosen pembimbing akademik, atas semua masukan, bimbingan, dan perhatiannya.
2. Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si. selaku dosen pembimbing, atas masukan dan bimbingannya.
3. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S. selaku dosen penguji atas sarannya. 4. PROJEK DUE-LIKE IPB dari Program Studi Teknik Pertanian IPB
- tahun 2006 atas bantuan dananya.
5. Yuzar Slamet dan Eka Yudhi Sarifuddin atas kebersamaannya.
6. Seluruh Keluarga Ojat Sudrajat dan Hertriani Agustine serta semua pihak yang telah membantu.
Desain hasil penelitian ini diharapkan dapat mengatasi sedikit masalah yang terjadi dalam dunia pertanian sehingga pada akhirnya akan berpengaruh pada kesejahteraan para petani yang selama ini ada di pihak yang terkadang dirugikan.
Penulis mengakui bahwa masih banyak kekurangan dalam Skripsi ini. Namun demikian, penulis berharap penelitian ini dapat bermanfaat dan menjadi sumber ilmu bagi penulis dan pembaca. Amin.
Bogor, Oktober 2006
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
I. PENDAHULUAN ... 1
A. LATAR BELAKANG ... 1
B. TUJUAN PENELITIAN ... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3
A. SIFAT-SIFAT TANAH SAWAH ... 3
B. RODA BESI BERSIRIP GERAK ... 5
C. PERFORMANSI RODA ... 8
1. Ketenggelaman Roda (Sinkage) ... 9
2. Slip Roda Traksi ... 11
3. Kapasitas Lapangan dan Efisiensi Lapangan ... ... 13
III. METODE PENELITIAN ... 14
A. RANCANGAN PENELITIAN ... 14
B. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ... 16
C. ALAT DAN BAHAN ... 16
D. PENGUKURAN TAHANAN TANAH TERHADAP PENETRASI PLAT ... 18
E. ANALISIS DESAIN ... 18
F. PROSES PERANCANGAN RODA ... 20
1. Diameter Roda ... 21
2. Sirip Roda ... 23
3. Mekanisme Pegas ... 28
4. Flens Roda ... 30
5. Jari-Jari Roda ... 30
7. Pengujian Prototipe ... 35
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 37
A. KONDISI TANAH ... 37
B. PENENTUAN GAYA REAKSI TANAH ... 37
C. ANALISIS PARAMETER DESAIN ... 40
1. Gaya Reaksi Tanah ... 40
2. Diameter Roda ... 41
3. Jumlah Sirip ... 42
4. Ukuran Sirip Roda ... 43
5. Ukuran Pegas ... 43
6. Analisis Keterkaitan Antar Parameter Desain ... 44
D. PROTOTIPE RODA BERSIRIP GERAK ... 45
1. Sirip Roda dan Sistem Engsel ... 47
2. Pegas dan Poros ... 49
3. Pelek (Rim) ... 49
4. Jari-Jari ... 50
5. Flens Roda ... 51
E. PENGUJIAN RODA ... 52
1. Kondisi Tanah ... 52
2. Pengujian Fungsional ... 53
3. Pengujian Kinerja Lapangan ... 53
4. Kondisi Roda Setelah Pengujian Dan Permasalahan ... 56
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 57
A. KESIMPULAN ... 57
B. SARAN ... 58
DAFTAR PUSTAKA ... 59
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Nilai indeks plastisitas dan sifat tanah
(Hardiyatmo,1992) ………... 5 Tabel 2. Sifat fisik dan mekanik tanah sawah Darmaga, Bogor
(Simanungkalit, 1993) dalam Wiyono (2005) ... 5 Tabel 3. Kisaran kecepatan maju traktor dua roda
(Sakai et al 1998) ... 13 Tabel 4. Jumlah jari-jari roda berdasar ukuran roda
(Phongsupasamit, 1988 dalam Muhtar, 2002) ... 31 Tabel 5. Perbandingan spesifikasi roda besi bersirip gerak
SKRIPSI
DESAIN RODA BESI BERSIRIP GERAK DENGAN MEKANISME SIRIP BERPEGAS
UNTUK LAHAN SAWAH DI CIANJUR
Oleh:
GINA AGUSTINA F14102037
2006
DESAIN RODA BESI BERSIRIP GERAK DENGAN MEKANISME SIRIP BERPEGAS
UNTUK LAHAN SAWAH DI CIANJUR
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh:
GINA AGUSTINA F14102037
2006
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
DESAIN RODA BESI BERSIRIP GERAK DENGAN MEKANISME SIRIP BERPEGAS
UNTUK LAHAN SAWAH DI CIANJUR
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh:
GINA AGUSTINA F14102037
Dilahirkan pada tanggal 04 Agustus 1983 Di Tasikmalaya
Tanggal lulus : , 2006
Menyetujui, Bogor, Oktober 2006
Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S. Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si. Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
GINA AGUSTINA. F14102037. Desain Roda Besi Bersirip Gerak Dengan
Mekanisme Sirip Berpegas Untuk Lahan Sawah Di Cianjur. Di bawah bimbingan WAWAN HERMAWAN dan GATOT PRAMUHADI. 2006.
RINGKASAN
Pelumpuran tanah adalah awal dari kegiatan budidaya padi sawah. Untuk memperoleh produktivitas padi yang tinggi maka pelumpuran tanah sawah harus bagus. Pada saat pelumpuran tanah secara mekanis menggunakan traktor tangan biasanya digunakan roda sangkar sebagai alat traksi. Umumnya konstruksi roda sangkar tersebut menggunakan sirip kaku (rigid lug). Pengoperasian roda sangkar tersebut menyebabkan ketenggelaman roda yang dalam sehingga akan menghambat laju traktor tersebut. Salah satu upaya untuk mengatasi hal tersebut, maka dirancang dan dibuat roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip berpegas agar dapat mengurangi ketenggelaman roda sehingga diharapkan dapat meningkatkan kecepatan maju traktor. Dengan demikian, desain roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip berpegas tersebut dapat meningkatkan efisiensi lapang pengolahan tanah.
Tujuan penelitian ini adalah menganalisis parameter desain, merancang, membuat, dan melakukan pengujian fungsional dan kinerja lapangan prototipe roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip berpegas untuk tanah sawah di Cianjur.
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan, yaitu : (1) pengukuran kondisi fisik dan mekanik tanah, khususnya tahanan tanah terhadap penetrasi plat di persawahan Cianjur dan identifikasi traktor dua roda, (2) analisis parameter-parameter desain roda besi bersirip dengan mekanisme sirip berpegas, (3) desain dan pembuatan gambar kerja roda besi bersirip gerak, (4) pembuatan prototipe roda besi bersirip dengan mekanisme sirip berpegas untuk traktor dua roda, dan (5) pengujian fungsional dan pengujian lapangan prototipe roda besi bersirip yang telah dibuat.
diameter kawat pegas 8 mm, diameter lilitan pegas 19 mm, jumlah lilitan pegas 3, dan jarak kerja beban terhadap poros pegas 39.6 mm. Prototipe roda hasil rancangan menggunakan pegas torsional (puntir) yang dipasang pada sirip secara berpasangan. Prototipe roda hasil rancangan mempunyai dua buah rim dengan jarak antar rim 188 mm, delapan buah jari-jari ( jari-jari dalam 4, jari-jari luar 4), dan prototipe ini mempunyai flens yang ditambahkan dengan pipa pada lubang flensnya.
Hasil pengujian fungsional menunjukkan bahwa flens roda dapat terpasang baik pada boss poros roda traktor dan mekanisme sirip berpegas dapat bekerja dengan baik sehingga roda dapat digunakan sebagi alat traksi. Hasil pengujian lapangan prototipe roda hasil rancangan menunjukkan bahwa prototipe roda hasil rancangan lebih unggul daripada roda bersirip kaku. Dari hasil pengujian diperoleh data bahwa kapasitas lapangan efektif prototipe roda hasil rancangan adalah 0.067 ha/jam yang lebih besar dari kapasitas lapangan efektif roda bersirip kaku (0.062 ha/jam), efisiensi lapangan prototipe roda hasil rancangan adalah 76.33 % yang lebih besar dari roda bersirip kaku (68.45 %), dan slip prototipe roda hasil rancangan adalah 11.54 % yang lebih kecil dari slip roda bersirip kaku (20.89 %).
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Gina Agustina, dilahirkan di Tasikmalaya pada tanggal 4 Agustus 1983 sebagai anak kedua dari tiga bersaudara dari pasangan Ojat Sudrajat, BA dan Tati Hadijati. Pada tahun 1995, penulis menyelesaikan pendidikan di Madrasah Diniyah Persatuan Islam dan pada tahun 1996 penulis menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Babakan Goyang Tasikmalaya. Pada tahun 1999, penulis menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SLTPN 2 Tasikmalaya dan menyelesaikan pendidikan menengah atas di SMUN 1 Tasikmalaya pada tahun 2002. Selama menempuh pendidikan menegah pertama dan menengah atas, penulis aktif di berbagai organisasi, seperti Pasukan Pengibar Bendera (Paskibra), Organisasi Siswa Intra Sekolah (OSIS), Generasi Masjid, dan Organisasi Olah Raga serta tercatat sebagai salah satu anggota tim Olimpiade Kimia Nasional tingkat SMU yang berlangsung di UGM.
KATA PENGANTAR
Tidak ada kata yang paling indah selain puji dan syukur semoga selalu tercurahkan kepada Allah SWT, Robb Yang Maha Pengasih dan Maha Pelimpah Sayang, yang senantiasa menjaga rasa kasih dan sayang dalam hati setiap hamba-Nya sehingga Skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi yang berjudul Desain Roda Besi Bersirip Gerak Dengan Mekanisme Sirip Berpegas Untuk Lahan Sawah Di Cianjur ini merupakan tugas akhir dalam penyelesaian pendidikan S-1 di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan yang penuh dengan kebahagiaan ini, penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang tulus kepada semua pihak yang telah membantu dalam persiapan, pelaksanaan, dan penyusunan Skripsi ini, terutama kepada :
1. Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S. selaku dosen pembimbing akademik, atas semua masukan, bimbingan, dan perhatiannya.
2. Dr. Ir. Gatot Pramuhadi, M.Si. selaku dosen pembimbing, atas masukan dan bimbingannya.
3. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, M.S. selaku dosen penguji atas sarannya. 4. PROJEK DUE-LIKE IPB dari Program Studi Teknik Pertanian IPB
- tahun 2006 atas bantuan dananya.
5. Yuzar Slamet dan Eka Yudhi Sarifuddin atas kebersamaannya.
6. Seluruh Keluarga Ojat Sudrajat dan Hertriani Agustine serta semua pihak yang telah membantu.
Desain hasil penelitian ini diharapkan dapat mengatasi sedikit masalah yang terjadi dalam dunia pertanian sehingga pada akhirnya akan berpengaruh pada kesejahteraan para petani yang selama ini ada di pihak yang terkadang dirugikan.
Penulis mengakui bahwa masih banyak kekurangan dalam Skripsi ini. Namun demikian, penulis berharap penelitian ini dapat bermanfaat dan menjadi sumber ilmu bagi penulis dan pembaca. Amin.
Bogor, Oktober 2006
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
I. PENDAHULUAN ... 1
A. LATAR BELAKANG ... 1
B. TUJUAN PENELITIAN ... 2
II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3
A. SIFAT-SIFAT TANAH SAWAH ... 3
B. RODA BESI BERSIRIP GERAK ... 5
C. PERFORMANSI RODA ... 8
1. Ketenggelaman Roda (Sinkage) ... 9
2. Slip Roda Traksi ... 11
3. Kapasitas Lapangan dan Efisiensi Lapangan ... ... 13
III. METODE PENELITIAN ... 14
A. RANCANGAN PENELITIAN ... 14
B. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ... 16
C. ALAT DAN BAHAN ... 16
D. PENGUKURAN TAHANAN TANAH TERHADAP PENETRASI PLAT ... 18
E. ANALISIS DESAIN ... 18
F. PROSES PERANCANGAN RODA ... 20
1. Diameter Roda ... 21
2. Sirip Roda ... 23
3. Mekanisme Pegas ... 28
4. Flens Roda ... 30
5. Jari-Jari Roda ... 30
7. Pengujian Prototipe ... 35
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 37
A. KONDISI TANAH ... 37
B. PENENTUAN GAYA REAKSI TANAH ... 37
C. ANALISIS PARAMETER DESAIN ... 40
1. Gaya Reaksi Tanah ... 40
2. Diameter Roda ... 41
3. Jumlah Sirip ... 42
4. Ukuran Sirip Roda ... 43
5. Ukuran Pegas ... 43
6. Analisis Keterkaitan Antar Parameter Desain ... 44
D. PROTOTIPE RODA BERSIRIP GERAK ... 45
1. Sirip Roda dan Sistem Engsel ... 47
2. Pegas dan Poros ... 49
3. Pelek (Rim) ... 49
4. Jari-Jari ... 50
5. Flens Roda ... 51
E. PENGUJIAN RODA ... 52
1. Kondisi Tanah ... 52
2. Pengujian Fungsional ... 53
3. Pengujian Kinerja Lapangan ... 53
4. Kondisi Roda Setelah Pengujian Dan Permasalahan ... 56
V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 57
A. KESIMPULAN ... 57
B. SARAN ... 58
DAFTAR PUSTAKA ... 59
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Nilai indeks plastisitas dan sifat tanah
(Hardiyatmo,1992) ………... 5 Tabel 2. Sifat fisik dan mekanik tanah sawah Darmaga, Bogor
(Simanungkalit, 1993) dalam Wiyono (2005) ... 5 Tabel 3. Kisaran kecepatan maju traktor dua roda
(Sakai et al 1998) ... 13 Tabel 4. Jumlah jari-jari roda berdasar ukuran roda
(Phongsupasamit, 1988 dalam Muhtar, 2002) ... 31 Tabel 5. Perbandingan spesifikasi roda besi bersirip gerak
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Batas-batas Atterberg (Hardiyatmo, 1992) ... 4
Gambar 2. Sirip gerak dengan sudut kemiringan (α) (Hermawan et al., 1996) ... 7
Gambar 3. Pola gerak sirip dari roda bersirip gerak (Hermawan et al., 1998) ... 8
Gambar 4. Bagan alir desain roda besi bersirip gerak ... 15
Gambar 5. Penetrometer yang digunakan untuk mengukur tahanan tanah sawah terhadap penekanan plat ... 18
Gambar 6. Skema pengukuran tahanan penekanan tanah ... 18
Gambar 7. Skema penentuan parameter desain ... 20
Gambar 8. Formasi dasar pengolahan tanah yang baku di Indonesia ... 20
Gambar 9. Bagian-bagian roda dan skema untuk menentukan ukuran roda ... 21
Gambar 10. Skema pengukuran ruang bebas gerak roda pada traktor ... 22
Gambar 11. Gaya-gaya yang bekerja pada roda besi bersirip ... 24
Gambar 12. Sirip gerak dengan ketenggelaman Z ... 25
Gambar 13. Skema gaya-gaya yang bekerja pada sirip ... 26
Gambar 14. Mekanisme sirip gerak dengan pegas tekan (Muhtar, 2002) ... 28
Gambar 15. Konsep mekanisme sirip gerak dengan pegas puntir (Wiyono, 2005) ... 29
Gambar 16. Skema pengujian pegas torsional ... 30
Gambar 17. Dimensi dan bentuk flens roda ... 30
Gambar 18. Gaya-gaya yang bekerja pada jari-jari ... 31
Gambar 19. Susunan pelek, jari-jari, flens, dan cara pemasangannya ... 33
Gambar 20. Skema penentuan diameter bahan rim ... 34
Gambar 21. Grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat dengan tekanan tanah pada sudut tekan 300 ... 38
Gambar 23. Grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat
dengan tekanan tanah pada sudut tekan 600 ... 39
Gambar 24. Grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat
dengan tekanan tanah pada sudut tekan 750 ... 39
Gambar 25. Grafik hubungan antara kedalaman penekanan plat
dengan tekanan tanah pada sudut tekan 900 ... 40
Gambar 26. Daerah pemotongan tanah oleh sirip ... 41
Gambar 27. Rancangan roda sirip ……… 42
Gambar 28. Pegas yang digunakan pada perancangan Wiyono (2005) ... 44
Gambar 29. Prototipe roda besi bersirip gerak untuk lahan sawah Cianjur .... 46
Gambar 30. Bagian-bagian roda hasil rancangan ……… 46
Gambar 31. Sirip dan sistem engsel roda ……… 48
Gambar 32. Sudut kemiringan sirip ……… 48
Gambar 33. Mekanisme sirip berpegas dan poros engsel ……… 49
Gambar 34. Pelek (rim) hasil rancangan ……… 50
Gambar 35. Jari-jari hasil rancangan ……… 51
Gambar 36. Flens hasil rancangan ……… 52
Gambar 37. Kondisi lahan sebelum pengujian ……… 53
Gambar 38. Kegiatan pemasangan prototipe roda hasil rancangan ……… 53
Gambar 39. Roda-roda yang diuji ……… 54
Gambar 40. Perbandingan tanah atau lumpur yang menempel pada roda ... 55
Gambar 41. Permasalahan yang terjadi pada prototipe
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Hasil pengukuran tahanan tanah terhadap penekanan plat ... 63 Lampiran 2. Analisis simulasi gaya reaksi terhadap plat sirip ... 65 Lampiran 3. Analisis penentuan diameter roda traktor ………... 68 Lampiran 4. Analisis penentuan ukuran sirip ... 69 Lampiran 5. Hasil pengukuran modulus nilai elastisitas pegas ... 70 Lampiran 6. Analisis perencanaan pegas ... 71 Lampiran 7. Analisis penentuan tebal sirip ... 72 Lampiran 8. Analisis penentuan diameter bahan rim (pelek) ... 73 Lampiran 9. Analisis penentuan diameter bahan jari-jari ... 75 Lampiran 10. Hasil pengukuran slip, kecepatan maju,
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Indonesia merupakan negara agraris di mana sektor pertanian sampai saat ini masih merupakan salah satu sektor terpenting bagi negara. Beberapa usaha telah dilakukan dalam rangka menunjang keberhasilan pertanian, di antaranya intensifikasi, ekstensifikasi, diversifikasi, dan rehabilitasi pertanian. Lahan sawah umumnya mempunyai kadar air tinggi dan digunakan untuk budidaya padi. Nasi merupakan makanan pokok bagi sebagian besar masyarakat Indonesia, maka usaha untuk menghasilkan padi berkualitas merupakan suatu tuntutan. Oleh karena itu, keberadaan lahan sawah sangat penting untuk memenuhi kebutuhan makanan pokok, terutama padi.
Untuk meningkatkan produksi padi, maka perlu dilakukan pengolahan tanah sawah yang baik. Dalam kegiatan pengolahan tanah dengan menggunakan tenaga traktor, performansi traktor sangat penting untuk mendapatkan efisiensi lapangan maksimum sehingga pengolahan tanah dapat dilakukan dengan baik. Efisiensi lapangan dipengaruhi oleh kondisi tanah, konstruksi traktor, dan alat traksinya (roda). Penggunaan traktor dengan kondisi alat traksi yang tidak tepat dapat menyebabkan menurunnya efisiensi lapangan dalam pengolahan tanah. Fungsi alat traksi atau roda penggerak selain dapat memberikan kemampuan traksi yang cukup untuk menghasilkan daya tarik yang diperlukan, juga agar dapat menghasilkan kecepatan kerja yang sesuai untuk mencapai hasil kerja yang diharapkan.
adalah 0.043 ha/jam, efisiensi lapangan sebesar 84.465 %, slip 13.72 %, dan ketenggelaman roda sebesar 10.42 cm pada beban tarik 1573.07 N .
Berawal dari pemikiran bahwa roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip berpegas untuk tanah sawah Bogor memiliki keunggulan dibanding dengan roda bersirip kaku dan Cianjur merupakan salah satu sentra produksi padi, maka perlu dibuat prototipe roda besi bersirip gerak untuk meningkatkan efisiensi kegiatan pengolahan tanah di daerah tersebut.
B. TUJUAN PENELITIAN
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. SIFAT-SIFAT TANAH SAWAH
Penentuan sifat fisik dan mekanika tanah sangat penting artinya dalam
bidang pertanian karena berhubungan dengan penyediaan air bagi tanaman,
aerasi tanah, tekstur dan struktur tanah bagi pertumbuhan tanaman. Sifat fisik
tanah sangat mempengaruhi sifat tanah yang lain dalam hubungannya dengan
kemampuannya untuk mendukung kehidupan tanaman. Tanah sebagai tubuh
yang dinamis akan memberikan reaksi bila suatu gaya diberikan kepadanya.
Besarnya gaya mekanis yang diperlukan untuk mengubah kondisi tanah
berhubungan erat dengan sifat mekanik tanah antara lain kohesi, tahanan
penetrasi, tahanan geser dan sudut gesekan. Sifat fisik yang umum dipakai
sebagai parameter untuk menentukan kondisi tanah antara lain berat isi tanah
(bulk density), porositas dan kandungan air tanah (Hillel, 1980).
Menurut Sakai et al. (1998), pembentukan lapisan keras di bawah lapisan
olah (top soil) harus dihindarkan pada pertanian lahan kering karena dapat
mengganggu pertumbuhan akar tanaman. Sebaliknya, pada pertanian lahan
sawah, lapisan keras (kedap) sangat diperlukan karena mempunyai fungsi
yaitu: (1) lapisan kedap dengan kekerasan tanah sebesar 7 kgf/cm2 (biasanya
10-20 kgf/cm2 dalam satuan cone index) pada ketebalan lapisan 10-15 cm
mampu mendukung manusia, ternak dan mesin, (2) lapisan kedap juga akan
mencegah lahan sawah menjadi terlalu dalam, sehingga kebutuhan air irigasi
menjadi lebih kecil, serta (3) menghindari perkolasi berlebihan yang dapat
menyebabkan hilangnya pupuk sehingga menurunkan hasil.
Wesley (1973) menyatakan bahwa bulk density tanah merupakan
perbandingan antara massa tanah seluruhnya dengan isi tanah total. Semakin
kecil angka bulk density maka kegemburan tanah semakin besar. Bulk density
dengan produktivitas tinggi pada lahan sawah Indonesia berkisar antara 1.0 –
1.5 g/cm3 untuk tekstur sedang sampai halus, dan berkisar antara 1.1 – 1.65
g/cm3 untuk tekstur kasar. Bulk density yang terlalu tinggi dapat menghambat
Kadar air tanah adalah perbandingan antara berat air dengan berat tanah
(Wesley, 1973). Kadar air tanah biasanya dinyatakan dalam basis kering dan
basis basah. Kenaikan kadar air sebanyak 1 % akan menurunkan tahanan tarik
sebesar 10 %.
Baver et al. (1978) menyatakan bahwa tahanan penetrasi adalah suatu
indeks kekuatan tanah pada suatu kondisi pengukuran. Indeks tersebut
mencakup kepadatan tanah, kadar air tanah, tekstur, dan mineral liat. Tahanan
penetrasi meningkat dengan menurunnya kadar air. Selain itu, tahanan
penetrasi juga meningkat dengan menurunnya kedalaman.
Konsistensi merupakan salah satu sifat mekanik tanah. Konsistensi
menunjukkan kekuatan daya kohesi butir tanah atau daya adhesi
butir-butir tanah dengan benda lain. Hal ini ditunjukkan oleh daya tahan tanah
terhadap gaya yang akan mengubah bentuk seperti pengolahan tanah.
Atterberg memberikan cara untuk menggambarkan batas-batas konsistensi
dari tanah berbutir halus dengan mempertimbangkan kadar airnya. Batas-batas
tersebut adalah batas cair, batas plastis, dan batas susut. Kedudukan batas
konsistensi dari tanah kohesif dapat dilihat pada Gambar 1.
Padat Semi-padat Plastis Cair
Kadar air bertambah
Batas susut Batas plastis Batas cair
Gambar 1. Batas-batas Atterberg (Hardiyatmo, 1992).
Batas plastis didefinisikan sebagai kadar air di mana transisi dari keadaan
semi-padat ke keadaan plastis terjadi, sedangkan dari keadaan plastis ke
keadaan cair dinamakan batas cair. Indeks plastisitas merupakan selisih dari
batas plastis dan batas cair. Batasan mengenai indeks plastisitas dan sifat
Tabel 1. Nilai indeks plastisitas dan sifat tanah (Hardiyatmo,1992)
Indeks plastisitas Sifat
0 Nonplastis
< 7 Plastisitas rendah
7-17 Plastisitas sedang
>17 Plastisitas tinggi
Simanungkalit (1993) dalam Wiyono (2005) menunjukkan hasil
pengukuran sifat-sifat fisik dan mekanik untuk jenis tanah sawah seperti pada
Tabel 2 dengan jenis tanah latosol coklat kemerahan bertekstur liat dari kebun
percobaan Sawah Baru, Darmaga, Bogor.
Tabel 2. Sifat fisik dan mekanik tanah sawah Darmaga, Bogor (Simanungkalit, 1993) dalam Wiyono (2005)
Kedalaman (cm) Sifat
0 – 30 30 – 60
- Berat jenis partikel (g/cc)
- Berat isi (g/cc)
- Tekstur (%): - pasir
- debu
- liat
- Ruang pori total (% volume)
- Konduktivitas hidrolik (cm/jam)
- Batas cair (%)
B. RODA BESI BERSIRIP GERAK
Salokhe dan Gee – Clough (1988) menyatakan bahwa roda sirip digunakan
untuk meningkatkan traksi dan membantu dalam pengolahan tanah di lahan
basah. Total gaya pada roda sirip merupakan fungsi dari jumlah sirip yang
roda bertambah hingga mencapai batas tertentu, selebihnya penambahan sirip
tersebut dapat menurunkan gaya pada roda.
Jayasundera (1988) dalam Tritanasiricahi (1991) menyatakan bahwa roda
dengan jumlah sirip 18 (spasi sirip 20o) cepat tertutup oleh lumpur sehingga
mengurangi kemampuan roda untuk mentransmisikan tenaga. Wimalawansa
(1990) dalam Tritanasiricahi (1991) menemukan bahwa traktor tidak dapat
berjalan pada spasi sirip 15o karena roda tertutup oleh lumpur dan
menghasilkan slip 100 %. Dari penelitiannya disimpulkan bahwa spasi sirip
24o dan 30o merupakan sudut spasi sirip yang paling baik untuk ditetapkan
pada roda bersirip dengan diameter 142 cm dan ketinggian sirip 10 cm agar
memberikan tenaga drawbar yang tinggi untuk bekerja dengan tenaga traktor
pada tanah liat berlumpur. Setelah melakukan analisis interaksi antara sirip
dan roda, Triratanasirichai (1991) menyatakan bahwa adhesi, kohesi dan
ketenggelaman sirip merupakan komponen yang mempengaruhi gaya reaksi
tanah.
Gee-Clough dan Chancellor (1976) merumuskan perhitungan gaya
angkat dan gaya tarik sebagai berikut :
Fp = Fn Sin(θ-β) – Ft Cos(θ-β)... (1)
Ft = Fn Cos(θ-β) + Ft Sin(θ-β)... (2)
di mana : Fp = gaya tarik (N),
Ft = gaya angkat (N),
Fn = gaya normal (N),
Ft = gaya tangensial (N), θ = sudut putaran (o), β = sudut sirip (o).
Menurut Hermawan et al. (1996), gaya tarik dan gaya angkat meningkat
seiring dengan meningkatnya sinkage. Meningkatnya slip roda dari 5 %
sampai 50 % mempengaruhi kenaikan nilai gaya tarik dan gaya angkat. Selain
itu meningkatnya kadar air menyebabkan menurunnya gaya tarik dan gaya
Hermawan et al. (1996) menguji sirip gerak dengan sudut kemiringan
sirip dengan garis mendatar (α ) tetap seperti terlihat pada Gambar 2. Hasilnya menunjukkan bahwa roda besi bersirip gerak bentuk datar dengan sudut
kemiringan sirip 45o umumnya menghasilkan gaya tarik yang lebih tinggi dari
pada kemiringan 30o dan 60o. Semakin besar sudut kemiringan sirip maka
semakin rendah gaya angkatnya. Berdasarkan hasil pengamatan, gaya tarik
dan gaya angkat meningkat sesuai dengan kenaikan ketenggelaman roda.
Gambar 2. Sirip gerak dengan sudut kemiringan (α) (Hermawan et al., 1996).
Hermawan et al. (1996) mengajukan dan mengevaluasi sebuah
mekanisme baru yang disebut sirip gerak. Dengan mekanisme ini, plat sirip
dari roda bersirip gerak dipertahankan pada sudut kemiringan (dengan garis
permukaan tanah) tertentu selama perputarannya. Dari hasil percobaan pada
bak tanah diperoleh bahwa sirip gerak yang rata dan yang lengkung
menghasilkan gaya tarik dan gaya angkat yang lebih tinggi dibandingkan
dengan sirip kaku. Jenis pola gerak sirip dari roda bersirip gerak dapat dilihat
pada Gambar 3. Secara umum, hasil percobaan menunjukkan bahwa roda
bersirip gerak ketenggelamannya lebih dangkal dan menghasilkan efisiensi
Gambar 3. Pola gerak sirip dari roda bersirip gerak (Hermawan et al., 1998).
Menurut Hermawan et al. (1997), reaksi tanah saat melawan gerak sirip,
meningkat perlahan-lahan dan mencapai nilai maksimum ketika sirip berada
pada titik terendah dalam tanah, lalu menurun tanpa menyebabkan adanya
perlawanan gerak sirip sampai sirip meningggalkan tanah. Sinkage terbesar
dari gerak sirip terjadi saat gaya reaksi tanah terbesar dan titik kerja gayanya
bergeser dari ujung menuju pusat sirip. Peningkatan slip sirip dari 25 %
sampai 50 % memberikan gaya reaksi tanah yang besar terhadap gerak sirip,
tapi tidak berpengaruh langsung terhadap titik kerja dari gaya yang dihasilkan.
C. PERFORMANSI RODA
Selain oleh kondisi traktor, performansi roda traksi juga dipengaruhi
oleh kondisi lahan. Pada lahan sawah, untuk meningkatkan traksi dari roda
maka digunakan roda sangkar. Lahan sawah harus dapat mendukung laju lalu
lintas traktor. Roda traksi traktor pertanian salah satunya berfungsi untuk
menghasilkan traksi. Traksi yang diperoleh merupakan hasil dari aksi-reaksi
roda traksi dengan landasannya. Aksi putaran roda traksi dan beban dinamis
yang dimilikinya mengakibatkan reaksi dari landasan berupa gesekan dan
geseran di antara lapisan landasan yang menerima beban tersebut. Kejadian
tersebut dapat mengakibatkan slip pada roda traksi yang akan mengurangi
kecepatan maju traktor dan tenaga tarik yang dihasilkan. Semakin besar traksi,
maka tenaga tarik yang dihasilkan akan semakin besar pula. Dan semakin
besar tenaga tarik maka efisiensi traksi akan semakin besar pula. Pada slip
1. Ketenggelaman Roda (Sinkage)
Mandang dan Nishimura (1991) menyatakan bahwa kemampuan lalu
lintas traktor tidak hanya ditentukan oleh kelunakan dan kelemahan tanah
tetapi juga tergantung pada kemampuan alat tersebut untuk bekerja pada
kondisi tanpa adanya sinkage. Kemampuan ini disebut sebagai daya apung
dari kendaraan.
Sinkage adalah terjadinya penurunan permukaan tanah akibat gaya dari
luar dengan mengabaikan distribusi dalam tanah khususnya lalu lintas, yang
dapat mengakibatkan pemadatan tanah. Penurunan permukaan terjadi
sampai pada keadaan di mana gaya penahan dari tanah seimbang dengan
beban yang diberikan. Kenaikan beban dapat menyebabkan kenaikan
sinkage (Mandang dan Nishimura, 1991). Batas sinkage pada kemampuan
lalu lintas traktor maksimum adalah 15 – 20 cm, tetapi hal ini tergantung
pada alat traksi traktor, kondisi profil dan permukaan tanah.
Ketenggelaman roda (sinkage) yang besar dapat menimbulkan tahanan
gelinding (rolling resistance) yang semakin besar. Menurut Sembiring, et al.
(1990) tahanan gelinding adalah besarnya tahanan yang harus diatasi traktor
untuk dapat bergerak menarik melalui rodanya. Besarnya tahanan gelinding
dipengaruhi oleh kondisi permukaan tanah dan ukuran roda. Bila traktor
tenggelam atau masuk ke dalam tanah maka dapat menaikkan tahanan
gelinding dan gaya angkat serta dapat menurunkan gaya tarik.
Menurut Triratanasirichai (1991), semakin besar slip yang terjadi maka
ketenggelaman roda juga akan semakin besar. Metode pengukuran
ketenggelaman roda yang dilakukan adalah dengan menggunakan metode
alat ski dengan mekanisme 4 batang hubung yang dilengkapi sensor infrared
distancemeter. Selain itu dinyatakan bahwa kisaran ketenggelaman roda
yang terjadi pada traktor dua roda di sawah berkisar 10 cm – 42 cm.
Sembiring et al. (1990) menyatakan bahwa beban tarik roda sangat
dipengaruhi oleh adanya kontak antara roda dengan tanah. Kontak antara
roda dengan tanah dipengaruhi oleh ukuran roda, berat roda, berat traktor
yang ditumpu roda, dan kondisi tanah tumpuan roda. Semakin besar beban
Sudianto (2000) dari hasil penelitiannya menyimpulkan bahwa dengan
meningkatnya beban horisontal maka nilai ketenggelaman roda cenderung
bertambah. Hal ini disebabkan oleh terdeformasinya tanah untuk mengatasi
beban tarik yang ditumpu oleh tanah yang ditekan sirip lebih besar pada saat
pembebanan mendatar yang besar.
Menurut Sudianto (2000) dalam pengujian ketenggelaman jenis roda
bersirip kaku, roda bersirip karet dan roda besi dengan sirip berpegas pada
tanah basah, di antara ketiga jenis roda sirip tersebut roda sirip berpegas
menghasilkan sinkage roda yang paling rendah. Pada beban tarik kurang
dari 360 N roda besi dengan sirip kaku menghasilkan rata-rata lebih besar
(11.3 cm) daripada roda besi dengan sirip pegas (9.5 cm). Hal ini
disebabkan adanya gerakan dari mekanisme sirip berpegas sehingga gaya
angkatnya tinggi. Sedangkan pada roda besi dengan sirip karet nilai sinkage
rata-rata lebih rendah (9.0 cm) dari roda besi dengan sirip kaku (11.3 cm).
Hal ini karena mekanisme lenturan karet yang membentuk sudut kemiringan
sirip sehingga gaya angkat roda tersebut bertambah.
Menurut Muhtar (2002) dalam pengujian ketenggelaman jenis roda besi
bersirip kaku, dan roda besi bersirip gerak dengan sirip berpegas pada lahan
sawah leuwikopo dengan menggunakan implemen gelebeg diperoleh hasil
bahwa besarnya sinkage dari roda besi bersirip kaku lebih besar yaitu 12.25
cm dibandingkan dengan sinkage dari roda besi bersirip gerak sebesar 12
cm, hal ini disebabkan karena nilai slip dari roda besi bersirip kaku lebih
besar yaitu 9.1 %, bila dibandingkan dengan slip dari roda besi bersirip
gerak yaitu 1.75 %.
2. Slip Roda Traksi
Liljedahl et al . (1989) menyatakan bahwa slip merupakan penurunan
kecepatan traktor karena beban operasi pada kondisi lapangan. Besarnya
slip sangat dipengaruhi oleh tipe alat tarik, tipe dan kondisi tanah,
kandungan air tanah, dimensi alat tarik, distribusi tekanan tanah dan lug
design. Slip yang terjadi pada traksi traktor dapat diketahui dari
dibandingkan dengan kecepatan traktor teoritis. Slip roda traksi dapat
dihitung dengan rumus (Hermawan et al ., 2001) :
S = ⎥
Vf = kecepatan maju roda (m/detik),
ω = kecepatan putar roda (radian/detik), Dw = diameter roda (m).
Selain persamaan di atas persamaan lain yang dapat digunakan adalah:
Sedangkan menurut Sakai et al. (1998), slip adalah ukuran gerak relatif
permukaan kontak dari alat traksi atau alat transportasi dengan permukaan
pendukungnya. Slip yang berlebihan akan mengurangi kecepatan maju
traktor dan tenaga tarik yang dihasilkan. Semakin kecil slip roda traktor
maka efisiensi traktor makin besar. Lapisan kedap mampu mengurangi
terjadinya slip roda pada alat dan mesin pertanian. Lahan dapat dikatakan
mempunyai lapisan kedap apabila nilai indeks kerucutnya lebih dari 7
kgf/cm2.
Besarnya slip sangat dipengaruhi oleh beban tarik, landasan, dan jenis
tarikan. Perbedaan kecepatan dengan perbedaan transmisi yang digunakan
juga dapat memberikan pengaruh pada slip. Menurut Sembiring et al.
(1990), pada tanah liat yang basah, tenaga terbesar untuk menarik dicapai
pada slip sekitar 35 %. Sedangkan pada tanah kering, tenaga terbesar untuk
menarik dicapai pada slip 15 – 25 %. Namun pada tanah basah, slip terjadi
demikian banyak tenaga yang hilang untuk mengatasi tahanan gelinding dan
slip roda sehingga yang didapat hanya pelumpuran lahan oleh roda.
Penambahan berat statis pada roda penggerak dapat meningkatkan daya
tarik traktor dan menurunkan slip pada pengoperasian roda di tanah kering.
Jumlah berat statis yang dapat digunakan pada roda penggerak dibatasi oleh
kemampuan roda menerima beban, daya dari motor, kekuatan rangka
traktor, operasi di lapangan, dan daya dukung tanah (Ritchey et al.,1961
dalam Daywin, 1991).
Menurut Triratanasirichai (1990), tingginya slip roda dipengaruhi oleh
adanya kelengketan tanah pada sirip dari roda sirip. Jika kelengketan tanah
pada sirip sangat banyak maka akan menimbulkan roda bersirip itu ditutupi
tanah, dan fungsi dari roda bersirip untuk meningkatkan gaya angkat akan
percuma saja karena bentuk roda akan seperti roda biasa sehingga
menyebabkan tingginya slip. Salah satu cara untuk mengatasi hal ini adalah
dengan membuat sudut sirip sebesar 45o, karena sirip dengan sudut ini tidak
menyebabkan kelengketan tanah yang terlalu besar.
Hasil penelitian Sudianto (2000) menunjukkan bahwa untuk tiga jenis
roda sirip yang diuji (roda besi dengan sirip kaku, roda besi dengan sirip
berpegas dan roda besi dengan sirip karet) pada beban tarik kurang dari
250 N nilai slip rodanya tidak berbeda jauh, tetapi untuk beban tarik lebih
dari 250 N roda sirip berpegas maupun sirip karet slipnya lebih tinggi
dibandingkan roda sirip kaku. Nilai slip roda rata-rata pada sirip kaku
sebesar 11.17 % untuk beban tarik 125 N, pada roda sirip karet denagn
beban tarik 124 N slip roda yang dihasilkan sebesar 17.12 % sedangkan
untuk roda sirip berpegas dengan beban tarik 127 N slip yang dihasilkan
sebesar 2.70 %.
Sudianto (2000) dalam penelitiannya menyatakan bahwa jumlah tanah
lengket pada sirip roda untuk ketiga tingkat spasi sirip (182.5 mm, 147.4
mm, dan 123.5 mm) umumnya cenderung naik dengan semakin besarnya
nilai pembebanan mendatar. Hal ini disebabkan oleh nilai ketenggelaman
dan slip roda yang cenderung tinggi pada beban tarik yang tinggi, sehingga
3. Kapasitas Lapangan dan Efisiensi Lapangan
Kapasitas lapangan efektif (KLE) dan efisiensi lapangan (El) diperoleh
dari pengukuran waktu kerja efektif (WK), kecepatan maju traktor rata-rata
(vt), luas lahan (Ll), dan lebar kerja alat pengolahan tanah (Lk) menggunakan
rumus :
Lk = lebar kerja alat pengolahan tanah (m),
WK = waktu kerja efektif (jam),
KLT = kapasitas lapangan teoritis (ha/jam),
vt = kecepatan maju traktor rata-rata (m/det),
El = efisiensi lapangan (%).
Menurut Sakai et al. (1998), kecepatan maju traktor untuk kegiatan
membajak berkisar antara 0.7 – 1.2 m/s. Kisaran kecepatan maju traktor dua
roda disajikan pada Tabel 3 berikut :
Tabel 3. Kisaran kecepatan maju traktor dua roda (Sakai et al 1998)
Jenis Kegiatan Kisaran Kecepatan (m/s)
Pengolahan tanah dengan rotari 0.25 – 0.5
Berbagai kerja di lapangan 0.5 – 0.7
Membajak 0.7 – 1.2
III. METODE PENELITIAN
A. RANCANGAN PENELITIAN
Mulai
Identifikasi dan pengukuran kondisi tanah sawah dan traktor
Tahanan penekanan tanah Konstruksi dan bobot traktor
Beban tarik (draft) Rolling resistance
Analisis dan perhitungan parameter desain Penentuan gaya yang
ditumpu roda
Ukuran sirip
Kekuatan mekanisme sirip berpegas Diameter roda
Jumlah sirip
Desain roda bersirip pegas : Perencanaan mekanisme pegas
Perencanaan pelek (rim) Perencanaan jari-jari
Perencanaan flens
Perencanaan pemasangan jari-jari, flens roda, pelek roda, dan batang penghubung pelek
Gambar kerja
Pembuatan prototipe roda besi bersirip gerak Persiapan peralatan
dan bahan
Analisis data
Hasil sesuai indikator keberhasilan
A
Selesai Ya
Tidak
B
Pengujian prototipe : pengujian fungsional pengujian kinerja lapangan Persiapan traktor uji
dan lahan sawah
Gambar 4. Bagan alir desain roda besi bersirip gerak.
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan, yaitu : (1) pengukuran
kondisi tanah, khususnya tahanan tanah terhadap penetrasi plat di persawahan
Cianjur dan pengukuran data dimensi dan berat traktor dua roda, (2) analisis
dan perhitungan parameter-parameter desain roda besi bersirip dengan
mekanisme sirip berpegas, (3) desain dan pembuatan gambar kerja roda besi
bersirip gerak, (4) pembuatan prototipe roda besi bersirip dengan mekanisme
sirip berpegas untuk traktor dua roda, dan (5) pengujian fungsional dan
pengujian lapangan prototipe roda besi bersirip yang telah dibuat.
Dari hasil identifikasi dan pengukuran kondisi tanah sawah dan traktor dua
roda diperoleh data tahanan penekanan tanah, konstruksi traktor, bobot traktor,
beban tarik, dan tahanan gelinding roda. Berdasarkan data tersebut, maka
dilakukan analisis dan perhitungan parameter-parameter desain roda besi
bersirip dengan mekanisme sirip berpegas. Analisis tersebut menghasilkan
data ukuran sirip, kekuatan mekanisme sirip pegas, diameter roda, dan jumlah
sirip. Berdasarkan data-data tersebut, maka tahap desain dan pembuatan
juga ditentukan bahan yang akan digunakan untuk membuat prototipe roda
tersebut. Setelah gambar kerja terbentuk dan bahan untuk membuat roda
ditentukan, maka tahap pembuatan prototipe roda besi bersirip gerak
dilakukan. Setelah prototipe terbentuk, maka tahap selanjutnya adalah
pengujian fungsional dan pengujian lapangan prototipe roda, tapi sebelumnya
telah dipersiapkan lahan dan traktor uji. Tahap selanjutnya adalah analisis data
hasil pengujian. Apabila berdasarkan data tersebut prototipe roda hasil
rancangan lebih unggul dibanding roda bersirip kaku (persentase slip lebih
kecil dan efisiensi lapangan lebih besar) maka rancangan selesai. Tetapi
apabila prototipe roda hasil rancangan tidak lebih unggul dari roda bersirip
kaku, maka prototipe roda harus dimodifikasi.
B. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei 2006 sampai bulan September
2006 yang dilaksanakan di Bogor dan Cianjur. Pengukuran karakteristik
tahanan tanah sawah terhadap penetrasi plat dan pengukuran data dimensi dan
berat traktor roda dua dilakukan di daerah persawahan Desa Nagrak
Kabupaten Cianjur. Analisis dan perhitungan parameter-parameter desain
serta proses desain roda besi bersirip dengan mekanisme sirip berpegas
dilakukan di Bagian Teknik Mesin Budidaya Pertanian, Departemen Teknik
Pertanian, IPB. Pembuatan prototipe roda hasil rancangan dilakukan di
bengkel konstruksi Departemen Teknik Pertanian, IPB, sedangkan model
mekanisme sirip berpegas dibuat di bengkel konstruksi di Jakarta. Pengujian
fungsional dan pengujian lapangan prototipe roda besi bersirip yang telah
dibuat dilakukan di daerah persawahan Desa Nagrak Kabupaten Cianjur.
C. ALAT DAN BAHAN
Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan prototipe roda adalah :
1) plat stainless steel tebal 4 mm yang digunakan untuk pembuatan sirip,
2) plat stainless steel tebal 11 mm yang digunakan untuk pembuatan flens,
3) besi plat strip 80 mm x 30 mm x 5 mm yang digunakan untuk pembuatan
4) besi behel ∅ 19 mm yang digunakan untuk pembuatan rim dan jari-jari
roda,
5) besi behel ∅ 16 mm yang digunakan untuk pembuatan poros pegas,
6) pegas puntir (torsional) dengan kawat ∅ 8 mm yang digunakan sebagai
pegas pada mekanisme sirip berpegas, dan
7) pipa besi Ø 65 mm dengan tebal 8 mm yang digunakan sebagai dudukan
rim luar.
Peralatan utama yang digunakan untuk pembuatan prototipe roda adalah :
1) mesin las listrik yang digunakan untuk proses penyambungan besi,
2) perlengkapan pemanas (oksigen dan gas elpiji) yang digunakan untuk
memanaskan pegas pada pelek,
3) gerinda potong yang digunakan untuk memotong besi,
4) bor listrik yang digunakan untuk membuat lubang,
5) mesin bubut yang digunakan untuk membuat pipa dudukan rim luar,
6) gerinda tangan yang digunakan untuk menghaluskan besi hasil pengelasan,
dan
7) meteran dan penggaris, untuk mengukur bagian yang akan dipotong.
Traktor yang digunakan sebagai dasar perancangan roda besi bersirip
dengan mekanisme sirip berpegas adalah Traktor Quick G600.
Peralatan yang digunakan untuk mengukur reaksi tanah terhadap
penekanan plat sirip adalah :
1) penetrometer tipe SR-2 dengan 3 ukuran plat sirip,
2) penyangga penetrometer,
3) meteran, dan
4) busur derajat.
Peralatan yang digunakan untuk mengukur kadar air dan bulk density
tanah adalah :
1) ring sample,
2) penekan ring sample,
3) oven, dan
4) timbangan.
1) saringan tanah ukuran 420 mikrometer,
2) peralatan Cassagrande (untuk mengukur batas cair)
3) plat kaca (untuk mengukur batas plastis),
4) oven, dan
5) timbangan.
Peralatan yang digunakan untuk pengujian prototipe roda adalah :
1) stopwatch,
2) patok-patok,
3) meteran-meteran, dan
4) ring sample.
D. PENGUKURAN TAHANAN TANAH TERHADAP PENETRASI PLAT
Pengukuran tahanan tanah sawah terhadap penekanan plat menggunakan
penetrometer yang dilengkapi plat dan penahan kemiringan penekanan
(Gambar 5).
Gambar 5. Penetrometer yang digunakan untuk mengukur tahanan tanah sawah terhadap penekanan plat.
Plat penekan yang digunakan terdiri dari tiga ukuran, yaitu : a) 2.5 cm x 10
cm, b) 3.75 cm x 10 cm, dan c) 5 cm x 10 cm. Tahanan tanah terhadap
penekanan plat diukur pada sudut tekan 30o, 45o, 60o, 75o, dan 90o
masing-masing pada tiap kedalaman 2.5 cm, 5 cm, 7.5 cm, 10 cm, 12.5 cm, 15 cm,
17.5 cm, dan 20 cm. Dari hasil pengukuran, dapat dihitung karakteristik
kedalaman tekan. Skema pengukuran tahanan penekanan tanah dapat dilihat
pada Gambar 6.
Gambar 6. Skema pengukuran tahanan penekanan tanah.
E. ANALISIS DESAIN
Parameter desain yang ditentukan adalah : 1) ukuran sirip roda, 2)
kekuatan mekanisme sirip berpegas, 3) diameter roda, dan 4) jumlah sirip.
Data yang digunakan dalam keperluan analisis tersebut adalah : 1) data
tahanan tanah sawah terhadap penekanan plat, 2) data konstruksi dan bobot
traktor dua roda, dan 3) data beban tarik implemen pengolahan tanah serta
tahanan guling roda. Skema analisis penentuan parameter desain dapat dilihat
Gambar 7. Skema penentuan parameter desain.
F. PROSES PERANCANGAN RODA
Dalam melakukan proses desain roda besi bersirip dengan mekanisme sirip berpegas untuk traktor roda dua perlu memperhatikan semua sistem yang
berkaitan, roda, traktor, implemen (alat pengolahan tanah), dan operator
(Gambar 8). Ukuran roda optimum ditentukan dengan mempertimbangkan
ketenggelaman roda, ukuran kotak roda gigi reduksi traktor, tinggi tangkai
kendali, dan formasi dasar pengolahan tanah atau penggaruan yang baku di
Indonesia, sedemikian sehingga traktor dapat dioperasikan dengan nyaman
untuk menghasilkan traksi yang diharapkan.
Ho
Rw
Td
Z
Ht
Hc
Tahapan perancangan roda besi bersirip gerak dengan mekanisme sirip
berpegas adalah : 1) merencanakan diameter luar roda sirip, 2) menentukan
jumlah sirip, 3) menentukan ukuran lebar, panjang, tebal, dan bahan sirip, 4)
merancang mekanisme pegas untuk sirip, 5) menentukan ukuran dan bahan
pegas sirip, 6) merencanakan jumlah, ukuran, bahan, dan diameter luar pelek
(rim), 7) merencanakan bentuk jari-jari dan menentukan jumlah, bahan, dan
ukuran jari-jari roda, 8) menentukan bentuk, ukuran, dan bahan flens roda, dan
9) merencanakan pemasangan jari-jari, flens roda, pelek roda, dan batang
penghubung pelek.
1. Diameter Roda
Untuk menentukan diameter roda sirip, maka kecepatan putar poros
roda untuk pengolahan tanah perlu diamati. Selanjutnya hubungan
kecepatan putar roda, diameter roda, dan kecepatan optimum pengolahan
tanah sawah (sekitar 1 m/det) dapat diperoleh dengan memasukkan slip
roda dalam perhitungan (sekitar 30 %). Diameter roda minimum harus
ditentukan dengan memperhatikan formasi dasar yang menunjukkan
ketenggelaman roda, Z dan ground clearance, Hc seperti yang
diperlihatkan pada Gambar 9.
Dengan demikian, dalam suatu proses pembajakan atau penggaruan
yang baku, dasar kotak gigi reduksi traktor tidak boleh bersentuhan dengan
permukaan tanah untuk menghindari kerusakan dan tahanan gerak traktor.
Dari Gambar 9, jari-jari luar roda sirip Rw dapat ditentukan dengan
persamaan :
Z H H
Rw = t + c+ ...(8)
w
w R
D =2 ...(9)
di mana : Rw = jari-jari luar roda sirip,
Ht = jari-jari dasar kotak gigi reduksi,
Hc = ground clearance,
Z = ketenggelaman roda, dan
Dw = diameter roda.
Diameter roda sirip maksimum dibatasi oleh ruang bebas yang tersedia
pada traktor, yang dibatasi oleh lengan pengengkol engine (di depan) dan
implemen (di belakang). Kedua data tersebut diamati pada traktor yang
akan digunakan. Data tersebut dapat diketahui dari hasil pengukuran, jarak
poros roda ke bagian terdepan implemen, jarak lengan pengengkol ke
poros roda, dan jarak bagian tengah traktor ke lengan pengengkol. Skema
pengukuran ruang bebas traktor dapat dilihat pada Gambar 10.
2. Sirip Roda
Jumlah sirip Ln ditentukan dari spasi linear sirip optimum yang
diperoleh dari percobaan dengan rumus :
s
Ukuran sirip roda ditentukan melalui pengkajian hubungan beban tarik
horizontal, beban tegak, diameter roda, jumlah sirip, ukuran sirip, dan
ketenggelaman roda. Dari pengkajian yang dilakukan pada tahap awal
penelitian ini telah diperoleh rasio beban mendatar, beban tegak, dan
jumlah sirip aktif pada kondisi yang menghasilkan efisiensi tertinggi.
Dalam analisis, resultan gaya reaksi tanah pada setiap sirip aktif (yang
bekerja pada tanah) arah horizontal harus lebih dari beban tarik ( 2
i
P
) dan
tahanan gelinding roda (Frr). Resultan gaya reaksi tanah arah vertikal
Gambar 11. Gaya-gaya yang bekerja pada roda besi bersirip.
Gaya-gaya yang bekerja pada roda besi bersirip diperlihatkan pada
Gambar 11. Gaya reaksi tanah pada sirip aktif yaitu Fs1, Fs2, Fs3, dst
dihitung dari tahanan tanah terhadap penekanan plat sesuai dengan
kedalaman (posisi sirip dalam tanah) dan sudut kemiringan muka plat sirip
yang bersangkutan.
pn s
sn AT
F = ...(14)
di mana : Fsn = gaya reaksi tanah pada sirip ke-n,
As = luas permukaan sirip, dan
Tpn = tahanan tanah pada sirip ke-n.
Dari masing-masing gaya reaksi tersebut dapat ditentukan komponen
gaya arah horizontal dan vertikal.
α
cos
sn
shn F
F = ...(15)
α
sin
sn
svn F
F = ...(16)
di mana : Fshn = gaya reaksi tanah arah horizontal pada sirip ke-n, α = sudut kemiringan sirip ke-n, dan
Jumlah sirip aktif Jsa yang bekerja dan menumpu beban tarik mendatar
dan beban tegak dihitung dengan persamaan :
180
Ketenggelaman dari masing-masing sirip aktif (Gambar 12) dapat
ditentukan dengan persamaan :
Z
Lebar sirip direncanakan dengan mempertimbangkan spasi antar sirip
dan spasi horizontal antar sirip. Menurut Cebro (2006), lebar sirip yang
efisien bernilai lebih kecil atau sama dengan 0.75 dari spasi horizontal
sirip (Ls ≤ 0.75 Shs). Pada perancangan ini ditentukan lebar sirip sebesar
0.6 spasi horizontal antar sirip. Besarnya spasi antar sirip dapat dihitung
⎟⎟
Spasi horizontal antar sirip dapat diketahui dengan persamaan :
(
)
Perhitungan tebal sirip didasarkan pada gaya resultan tanah terhadap
sirip yang disederhanakan pada skema Gambar 13 berikut :
B
Gambar 13. Skema gaya-gaya yang bekerja pada sirip.
Gaya reaksi pada tumpuan A dan B adalah sama karena gaya Fr
diasumsikan bekerja tepat di tengah sirip :
2
...(24) ME = RA⎝⎜⎛ 2s⎟⎠⎞
P
Tegangan yang diijinkan oleh bahan pada sirip dihitung dengan cara
sebagai berikut :
2
σmaks = tegangan tarik maksimum,
Sf1 = faktor keamanan dinamis (6 untuk bahan SC), dan
Sf2 = faktor keamanan statis (1.3-3.0).
Untuk menghitung inersia bahan dapat digunakan persamaan berikut :
...(26)
di mana :
b = panjang sirip =Ps
h = tebal sirip = Ts
Kemudian tebal sirip dapat ditentukan dengan analisis tegangan patah
dengan persamaan berikut :
...(27)
di mana Y = 0.5 Ts
Momen terjadi pada 2 roda dan dianggap bekerja pada sirip yang aktif saja
sehingga tebal sirip dapat dihitung dengan persamaan :
Jumlah sirip aktif Jsa, ukuran sirip (luas penampang sirip As), dan
ketenggelaman roda Z saling berkaitan dalam mencapai kesetimbangan
gaya pada sistem roda. Ukuran sirip ditentukan dengan optimisasi
menggunakan persamaan-persamaan di atas. Ukuran panjang sirip sangat
berpengaruh terhadap wheel base dan kemampuan traktor untuk belok.
Semakin panjang ukuran sirip, maka dapat mengurangi kemampuan
traktor untuk berbelok akibat tahanan gesek sirip dan tahanan geser sirip
dengan tanah semakin besar.
3. Mekanisme Pegas
Konsep mekanisme sirip berpegas yang telah ditemukan antara lain
mekanisme sirip gerak dengan pegas tekan dan mekanisme sirip gerak
dengan pegas torsional (puntir). Konsep mekanisme sirip berpegas seperti
terlihat pada Gambar 14, terdapat dua buah pelek (rim), sirip dibuat rata,
dan sistem engselnya dibuat dengan memasang mur pada bagian pelek.
Pegas yang digunakan adalah pegas tekan yang berada pada tengah-tengah
sirip. Kelemahan dari mekanisme ini adalah tanah menempel pada pegas
tersebut sehingga dapat mengganggu mekanisme gerak pegas yang pada
akhirnya akan menyebabkan peningkatan slip roda dan mengurangi
efisiensi kerja dari roda tersebut.
Gambar 14. Mekanisme sirip gerak dengan pegas tekan (Muhtar, 2002).
Konsep mekanisme pegas yang lain diperlihatkan pada Gambar 15.
Mekanisme ini menggunakan dua buah pegas puntir yang ukuran dan jenis
Defleksi sirip yang diharapkan adalah saat menumpu beban sudut
kemiringan sirip 45o. Dengan demikian, kekuatan/koefisien pegas
ditentukan dengan kesetimbangan gaya yang terjadi pada plat sirip yaitu
gaya reaksi tanah pada plat dan gaya pegasnya. Mekanisme ini dilengkapi
dengan poros dan engsel penahan yang menghubungkan poros dengan
sirip.
Rim
Pegas puntir
Engsel
Poros Engsel
Sirip
Gambar 15. Konsep mekanisme sirip gerak dengan pegas puntir (Wiyono, 2005).
Proses perancangan pegas dimulai dengan penghitungan nilai
elastisitas bahan kawat pegas. Nilai modulus elastisitas pegas dapat
dihitung dengan persamaan (Sudianto, 2000):
4 64
d PDrn E
rad
θ
= ...(29)
di mana : E = nilai modulus elastisitas bahan kawat pegas,
θrad = sudut defleksi pegas, d = diameter kawat pegas,
D = diameter lilitan pegas,
n = jumlah lilitan pegas,
P = beban yang diterima pegas, dan
r = jarak kerja beban terhadap poros pegas.
Gambar 16 menunjukkan proses pengujian contoh pegas torsional
untuk memperoleh data besarnya defleksi pegas akibat pembebanan pada
Gambar 16. Skema pengujian pegas torsional.
4. Flens Roda
Flens roda (Gambar 17) merupakan bagian penting dari roda.
Ukurannya harus ditentukan dari ukuran baku boss roda dan flensnya yang
ada pada poros traktor. Yang harus ditentukan adalah : 1) diameter flens,
Dh, 2) diameter lubang flens, Da, 3) diameter lubang baut, Db, 4) diameter
lingkaran lubang baut, Dg, dan 5) tebal flens Th.
Gambar 17. Dimensi dan bentuk flens roda.
5. Jari-Jari Roda
Jari-jari roda merupakan penghubung antara flens dan pelek (rim).
serta kualitas bahan jari-jari tersebut. Apabila ukuran dan kualitas jari-jari
sama dengan pelek, maka jumlah jari-jari yang dikelompokkan
berdasarkan ukuran roda secara umum diperlihatkan pada Tabel 4
(Phongsupasamit, 1988 dalam Muhtar, 2002).
Tabel 4. Jumlah jari-jari roda berdasar ukuran roda (Phongsupasamit, 1988 dalam Muhtar, 2002).
Ukuran roda Jumlah jari-jari
Roda kecil (∅ < 550 mm) 3
Roda ukuran sedang (∅ 550 mm – 650 mm) 4 – 6
Roda besar (∅ > 650 mm) 8
Pada jari-jari bekerja gaya resultan reaksi tanah yang diteruskan
melalui sirip dan rim yang diilustrasikan pada skema Gambar 18 berikut :
Frv β
F F
e D
Jari-jari Flens
D
e
a
Frh
Fr
β
Momen pada titik D adalah besar gaya Frh panjang lengan dari jari-jari
a = jarak jari-jari dari poros roda,
e = jari-jari flens.
Untuk perhitungan tegangan tarik yang diijinkan untuk bahan jari-jari
sama dengan perhitungan pada tebal sirip. Sedangkan inersia luasan untuk
bahan jari-jari dapat dihitung dengan persamaan berikut :
64 4 D
I =π ...(31)
Momen yang terjadi pada jari-jari dalam kasus ini dianggap hanya bekerja
pada 4 buah jari-jari untuk masing-masing roda, sehingga diameter bahan
jari-jari dihitung dengan persamaan berikut :
64
Maka persamaan untuk menghitung diameter jari-jari bahan rim adalah
sebagai berikut :
...(32) D 3 D
Jumlah pelek dan ukuran bahan pelek harus ditentukan dari tingkat
beban yang ditumpunya; bobot traktor, gaya implemen, dan gaya tahanan
guling. Diameter pelek Dr, ditentukan dari konstruksi mekanisme sirip
berpegas, yaitu jarak ujung sirip ke pelek Gt, dan diameter roda Dw,
dengan persamaan :
t w
r D G
Pelek luar dan pelek dalam dirangkai dengan jari-jari, flens roda, dan
batang penghubung (Gambar 19). Posisi flens terhadap tepi dalam roda
harus ditentukan agar pada saat roda terpasang pada traktor tidak
mengganggu bagian motor dan implemen yang digunakan. Selanjutnya,
rancangan roda besi bersirip gerak harus dirancang sepasang (roda kanan
dan kiri). Skema penentuan diameter bahan rim disajikan pada Gambar 20.
Gambar 19. Susunan pelek, jari-jari, flens, dan cara pemasangannya.
Gaya resultan yang bekerja pada rim dapat dihitung dengan persamaan
berikut (Cebro, 2006) :
...(34) Fr = Wt2+(Fd +Frr)
Sudut yang dibentuk gaya resultan dapat dihitung dengan persamaan
berikut :
...(35) β =tan ⎜F +F ⎟⎟
⎠ ⎞ ⎜
⎝ ⎛
−
t rr d
W 1
di mana :
Wt = berat traktor,
Fd = gaya tahanan implemen, dan
Gaya tahanan guling dihitung dengan persamaan berikut :
...(36) Frr =WtCrr
dimana Crr adalah koefisien tahanan guling yang nilainya 0.25 – 0.4.
z W traktor
Frh
Gaya reaksi tanah pada sirip l
a
l2
l1
Gambar 20. Skema penentuan diameter bahan rim.
...(37)
di mana Jjr adalah jumlah jari-jari roda.
Selanjutnya dihitung momen yang terjadi pada titik A, B, dan C. Gaya
reaksi pada tumpuan A dan B dihitung dengan memomenkan gaya pada
...(43)
Selanjutnya untuk menghitung diameter bahan rim digunakan analisis
tegangan patah. Tegangan tarik yang diijinkan untuk bahan rim dapat
dihitung dengan cara yang sama dengan perhitungan tebal sirip. Momen
yang dihitung diasumsikan terjadi pada 4 buah rim, maka persamaan untuk
menghitung diameter rim adalah :
...(46) D =3 8
7. Pengujian Prototipe
Setelah prototipe roda besi bersirip gerak selesai dibuat, maka untuk
mengetahui keberhasilan dan kekurangan rancangan harus dilakukan
pengujian terhadap prototipe roda sirip gerak tersebut. Pengujian yang
dilakukan meliputi pengujian fungsional dan pengujian kinerja lapangan.
Pengujian fungsional dilakukan dengan cara mengamati fungsi roda
sirip sebagai alat traksi traktor dua roda, meliputi pemasangan flens roda
terhadap boss pada poros roda traktor dan kerja dari mekanisme pegas
pada sirip. Apabila hasil pengujian fungsional berhasil baik, maka
pengujian dilanjutkan pada pengujian kinerja lapangan. Untuk menguji
kinerja lapangan prototipe roda besi bersirip gerak dilakukan pengujian
pembajakan tanah sawah menggunakan implemen bajak singkal yang
sering dipakai oleh operator setempat. Pengukuran kinerja lapangan
yang sama dilakukan pada roda besi bersirip kaku yang biasa digunakan
oleh traktor setempat. Kondisi tanah sawah untuk pengujian adalah tanah
dalam kondisi siap olah, dalam hal ini sisa jerami dan rerumputan telah
dibersihkan. Pengujian dilakukan untuk mendapatkan kinerja lapangan
yang berupa kapasitas lapangan efektif, efisiensi lapangan, ketenggelaman
roda, dan slip roda traksi saat pembajakan.
Kapasitas lapangan efektif (KLE) dan efisiensi lapangan (El) diperoleh
dari pengukuran waktu kerja efektif (WK), kecepatan maju traktor rata-rata
(vt), luas lahan (Ll), dan lebar kerja alat pengolahan tanah (Lk)
menggunakan rumus :
k
Kecepatan maju traktor diukur dengan mengukur waktu tempuh traktor
(t) pada jarak tertentu (s). Slip roda diukur dengan cara mengukur jarak
tempuh roda dalam beberapa putaran tertentu pada saat pengolahan tanah
(pengujian) dan dibandingkan pada saat traktor tanpa menarik beban di
