Mekanisme Pemotongan Rumput dengan Menggunakan Pisau Pemotong Rumput Tipe Rotari

MEKANISME PEMOTONGAN RUMPUT DENGAN

MENGGUNAKAN PISAU PEMOTONG

RUMPUT TIPE ROTARI

OLEH :

SIT1 SUHARYATUN

PROGRAM PASCA SARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2002

ABSTRAK

SIT1 SUHARYATUN. Mekanisme Pemotongan Rumput dengan Menggunakan Pisau Pemotong Rumput Tipe Rotari. Dibimbing oleh I NENGAH SUASTAWA dan WAWAN HERMAWAN.

Mesin pernotong rumput tipe rotari (rotary mower) adalah salah satu jenis pernotong rumput yang banyak digunakan untuk pemeliharaan rumput lanskap. Torsi pemotongan dan hasil pemotongan mempakan faktor penting dalam merancang mesin pemotong ini. Penelitian ini berlujuan mengembangkan model matematik untuk menghitung torsi pemotongan dari pisau pemotong rumput tipe rotari melalui analisis mekanisme pemotongannya, dan membandingkan dengan torsi pemotongan hasil pengukuran langsung.

SURAT PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul :

MEKANISME PEMOTONGAN RUMPUT DENGAN MENGGUNAKAN

PISAU PEMOTONG RUMPUT T E E ROTARI

Adalah benar merupakan hasil k q a saya sendiri dan belurn pemah dipublikasikan. Semua sumber data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan

dapat diperiksa kebenarannya.

Bogor, Mei 2002

Siti Suharvatun

MEKANISME PEMOTONGAN RUMPUT DENGAN

MENGGUNAKAN PISAU PEMOTONG

RUMPUT TIPE ROTARI

.

Tesis

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada

Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

PROGRAM PASCA SARJANA

INSTITUT

PERTANIAN BOGOR

Judul Tesis : Mekanisme Pemotongan Rumput dengan Menggunakan Pisau Pemotong Rumput Tipe'Rotari

Nama : Siti Suharyatun

NRP : 99303

Program Studi : Ilmu Keteknikan Pertanian

Menyetujui,

1. Komisi Pembimbing

Ketua

7

Manuwoto, M.Sc.

Tanggal Lulus: 27 Marct 2002

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Magetan pada tanggal 3 Juli 1970 sebagai anak ke empat dari ayah bemama Suhartojo dan ibu Fatimah. Pendidikan sarjana di tempuh di Jurusan Mekanisasi Pertanian Universitas Gadjah Mada, lulus tahun 1996. Pada tahun 1998 hingga sekarang penulis beke rja sebagai staf pengajar di Program Studi Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Lampung.

PRAKATA

Puji dan 'syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena hanya dengan limpahan rahmat dan karuniaNya karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Mei 2001 ini adalah pernotongan rumput, dengan judul "Mekanisme Pemotongan Rumput dengan Menggunakan Mesin Pemotong Rumput Tipe Rotari".

Terirna kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. 11. I Nengah Suastawa, MSc. dan Bapak Dr.

Ir.

Wawan Hermawan MS selaku pembimhing. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada (1) Pak Lisyanto yang telah bekerja sama dan banyak memberikan saran, masukan dan bantuan selama penelitian, (2) Pak Abas dan Pak Wana yang banyak membantu dalam pembuatan alat dan pengujian, (3) Pak Dhafir, (4) Pak Trisno dan (4) Pak Mawardi yang banyak membantu dalam pengujian, (5) Mbak Ema, ( 6 ) Indri, (7) Endah, (8) Ninik, (9) Rara, (10) Candra, serta semua yang telah membantu penelitian ini, yang tidak dapat penulis sebut satu per satu. Ungkapan terima

kash

juga disampaikan kepada Bapak, Iby serta seluruh keluarga di Magetan, Jakarta dan Parung, atas segala doa, dorongan semangat dan kasih sayangnya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

DAFTAR IS1

Halaman DAFTAR I S T I M ... x DAFTAR GAMBAR

...

xi DAFTAR LAMPIRAN ... xiv PENDAHULUAN

Latar Belakang

. .

... 1 Tujuan Penelltian ... 4 TINJAUAN PUSTAKA

Budidaya Rumput

...

6 Mesin Pemotong Rumput Tipe Rotari ... 13 Mekanisme Pernotongan Mesin Pemotong Rumput Tipe Rotari

(Rotav Mower)

...

16

METODE PENELJTIAN

Waktu dan Tempat Penelitian

...

19

...

Alat dan Bahan

. .

19

...

Tahapan Penelltian 21

...

~nalisis ~orsi'Pemoton~an 21

Sistem Pengukuran dan Perekaman Data

...

29 . .

...

Analisis Data 34

J3ASIL DAN PEMBAHASAN

Pola Lintasan Pemotongan ... 35 Pengaruh Sudut Pemasangan Pisau terhadap Panjang Mata Pisau

...

yang memotong 40

...

Panjang Mata Pisau yang Memotong 42

...

Panjang Efektif Pernotongan 48

...

Torsi Pemotongan 49

...

Torsi Pernotongan Rumput Hasil Pengukuran 53

KESIMPULAN DAN SARAN

...

Kesimpulan 61

...

DAFTAR ISTLLAH

Apron Coring Fairway Free cutting Green Mower Nursely Reel mower Rotav mower Rough Seeding Sodding Sprigging Stolon Tee box Top dressing TuCf- Verticutting

: areal permainan golf antara green dan fairway.

: pembuatan lubang pada tanah untuk menjaga kegemburan tanah, porositas tanah, aerasi tanah dan mengurangi pemadatan.

: areal permainan golf yang terletak antara areal green, apron

dan

tee box.

: pemotongan berdasarkan impak pisau terhadap benda.

: Areal permainan golf yang terdapat lubang sebagai target akhir dari setiap permainan golf dalam 1 hole.

: alat atau mesin pemotong rumput.

: tempat pembibitan rumput.

: mesin pemotong rumput yang memotong secara menggunting.

: mesin pemotong rumput yang memotong secarafiee cutting.

: areal permainan golf di luar green, apron, tee box dan fairwq.

: penanaman dengan menggunakan benih atau biji

: penanaman rumput dengan menggunakan lempengan rumput. . .

: penanaman rumput dengan menggunakam stolon.

: batang horizontal yang tumbuh ke samping.

: areal tempat hlakukan pukulan pertama pada setiap hole.

: penaburan pasir di atas permukaan tanah yang ditumbuhi rumput.

DAPTAR GAMBAR

[image:113.602.72.522.78.805.2]

Halaman Gambar 1 . Bentuk fisik mmput Bermuda

...

8 Gambar 2 . Tekstur beberapa jenis rumput lansekap ... 9 Gambar 3

.

Susunan tanah pada areal green lapangan golf

...

10 Gambar 4

.

Konstruksi pisau pemotong rumput

...

14

Gambar 5 . Bagian-bagian mesin pemotong rumput tipe rotary ... 15

.

Gambar 6 Mekanismefree cutting

...

17

Gambar 7 . Kurva locus trochoidul untuk pisau rotari (tampak atas)

...

18

...

Gambar 8

.

Tahapan kegiatan penelitian 21

...

Gambar 9

.

Mekanisrne pemotongan rumput dengan pisau rotan' 22 Gambar 10 . Asumsi mekanisme pemotongan rumput dengan pisau pemotong

rumput tipe rotari

...

24

Gambar 11

.

Asumsi susunan tanaman rumput dengan kerapatan

2

...

4 batanglcrn 27

...

Gambar 12 . Bagan skematik pengukuran torsi pemotongan 30 Gambar 13 . Posisi dan pemasangan stroin gage pada p r o s pemutar pisau

...

31

...

Gambar 14

.

Metode kalibrasi transducer torsi 32

Gambar 15 . Lintasan pernotongan pisau pernotong rumput tipe rotari dengan sudut pemasangan pisau 0" ... 35 Gambar 16

.

Contoh pola pemotongan 1 pisau. R = 0. 2 m. n = 500 rpm.

v=O. 5m/s ... 38 Gambar 17 . Contoh p l a pelnotongan 2 pisay R = 0. 2 m. n = 500 rpm. .

.

... ...

[image:114.602.77.530.64.836.2]

Gambar 18. Contoh pola pemotongan 2 pisay R = 0,2 m, n = 1000 rpm,

v = 0,5 m/s ... 39

Gambar 19. Contoh pola pemotongan 2 pisay R = 0,2 m, n = 1000 rpm,

.,

v = 0,75 d s

... 29

Gambar 20. Pemasangan pisau dengan sudut /Z dan jari-jari pemotongan R... 40

Gambar 21. Pendekatan panjang mata pisau yang memotong pada saat t

...

42

Gambar 22. Pendekatan sudut tempuh untuk menentukan panjang mata

pisau yang memotong setiap saat

...

43

Gambar 23. Contoh grafik panjang tiap pisau yang memotong dengan

...

3 p i s a u , v = 0 , 5 d s , R = 0 , 2 m , n = 3 0 0 0 r p m 46

Gambar 24. Contoh grafik panjang tiap pisau yang memotong dengan

4pisau,v=0,5m/s,R=0,2m,n=3000rpm

...

46

Gambar 25. Contoh grafik panjang pisau yang memotong dengan 2 pisau,

v = 0,5 d s , R = 0,2 m, pada nl = 2000 rpm, 722 = 2500 rpm,

n3 = 3000 rpm

...

47

Gambar 26. Contoh grafik panjang pisau yang memotong pada

n

= 3000 rpm,

...

v = 0,5 d s , R = 0,2 m, dengan 2 pisau, 3 pisau dan 4 pisau 47

F

Gambar 27. Contoh grafik panjang pisau yang memotong dengan 2 pisau,

n = 2000 rpm, v = 0,5 d s , R = 0,2 m, pada sudut pemasangan

...

pisau berbeda 48

Gambar 28. Contoh hasil perhitungan panjang efektif pernotongan 2 pisau

...

denganR=0,2m,v=0,5ds,/Z=O",j=5mm,dr=0,6mm 49

Garnbar 29. Contoh grafik torsi pemotongan dengan 2 pisay v = 0,5 d s ,

R=0,12m,n=1812rpmpada/Zberbeda

...

52

Gambar 30. Contoh grafk torsi pemotongan dengan 2 pisay /Z 4:

...

v = 0,5 d s , R = 0,12 m pada n berbeda 52

Gambar 31. Contoh grafik torsi pemotongan pada /Z =0°, v = 0,5 d s ,

R = 0,12 m, n = 1812 rpm dengan jumlah pisau berbeda

...

53

...

Gambar 33. Contoh data hasil pengujian

Gambar 34.' Contoh hasil pengukuran langsung torsi pemotongan pada R=0,12m,v=0,5 m/detik,n= 1812rpm, k=2,A=20° .. Gambar 35. Contoh hasil pengukuran langsung torsi pemotongan pada

... R=0,12m,v=0,5m/detik,n=1812rpm,k=4,;1=0°

Gambar 36. Contoh perbandingan torsi pemotongan hasil simulasi dan hasil pengukuran langsung. R = 0,12 m, v = 0,5 ddetik,

0

n=1812rpm,k=2,;1=0

...

.

.

.

.

...

Gambar 37. Contoh perbandingan torsi pemotongan hasil simulasi dan hasil pengukuran langsung pada R = 0.12 m, v = 0.5 mldetik, n=1812rpm,k=4,;1=O0

...

Gambar 38. Grafik pengaruh kecepatan putar pemotongan terhadap torsi

...

pemotongan pada R = 0,12 m, v = 0,5 ddetlk, k = 2,A = 0"

Gambar 39. Grafik pengaruh sudut pemasangan pisau terhadap torsi

...

pemotongan pada R = 0,12 m, v = 0,5 rnldetik, k = 4, A = 0"

Gambar 40. Grafik pengaruh jumlah pisau terhadap torsi pemotongan pada R=0,12 m,v=0,5 ddetik,

A=

10"

...

DAFTAR

LAMPIRAN

Halaman

1 Rumput yang digunakan untuk penbjian (Cynodon dactylon varietas

Trf/iYay) ... 64

...

2 Aparatus uji pemotongan rumput (Turfbin test apparatus) 65

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini diiringi pula

dengan perkembangan di bidang-bidang lain, termasuk bidang pariwisata dan olah

raga. Perkembangan di bidang ini berpengaruh terhadap banyak ha], di antaranya

adalah tejadinya perubahan peranan tanaman rumput-rumputan (grammeae) yang

sering dianggap sebagai tanaman pengganggu atau gulma. Jika dikaji secara subyektif

tanaman rumput memberikan beberapa manfaat penting, yaitu sebagai elemen pembentuk estetika taman clan sebagai tanaman konservasi. Penggunaan rumput sebagai tanaman penutup lanskap dapat memberikan bentuk tekstur yang indah pada

permukaan tanah. Dengan karakter yang dimiliki, rumput akan memberikan kesan

halus atau kasar pada permukaan tanah (Kumurur, 1998).

Pada saat ini, rumput sebagai tanaman lanskap banyak ditemui di halaman

rumah dan kantor, taman-taman kota, lapangan olah raga, pinggiran jalan tol,

lapangan terbang dan tempat-tempat pariwisata. Penggunaan rumput sebagai tanaman

lanskap ini dapat meningkatkan kualitas estetika bangunan secara keseluruhan. Untuk

keperluan ini dibutuhkan rumput yang memenuhi kualitas visual seperti kerapatan

tekstur, keseragaman, warna, sifat pertumbuhan serta kehalusan, dan kualitas

2

Kualitas ini dapat diperoleh dengan pengelolaan dan pemeliharaan rumput yang tepat

seperti peremajaan, perawatan dan pemotongan.

Pemotongan rumput merupakan salah satu kegiatan penting dalam

pemeliharaan rumput lanskap, untuk mendapatkan hamparan nunput yang seragam,

rapat dan merata. Pemotongan dilakukan dengan menggunakan alat atau mesin

pemotong rurnput (mower) baik manual maupun bermesin. Salah satu mesin pemotong rumput yang banyak digunakan untuk memotong rumput di lapangan olah

raga atau tarnan adalah rnesin pernotong rumput tipe rotari (rotary mower).

Mesin pemotong rumput tipe rotari adalah pemotong rumput yang memotong

berdasarkan impak pisau terhadap rumput (fi-ee cutting) dengan kecepatan putar

tinggi. Pada mesin pernotong ini kecepatan putar dan ketajaman pisau akan sangat

berpengaruh terhadap kualitas hasil pemotongan. Hasil pernotongan mesin pemotong

m p u t tipe rotari tidak sebaik rnesin pemotong rumput tipe menggunting (reel

mower), namun demikian rnesin pemotong rumput tipe ini banyak digunakan untuk

kegiatan pemotongan pada lapangan olah raga dan taman. Hal ini disebabkan mesin

pemotong rumput tipe rotari dapat mernberikan hasil potong yang dapat diterirna pada

hampir semua jenis kondisi areal potong, dapat diperlakukan sedikit lebih kasar

dengan masih mempertahankan hasil potongnya, serta tidak serumit dan semahal

mesin pemotong rumput tipe reel ( ~ h n i m 1999).

Sampai saat ini sebagian besar mesin pernotong rumput tipe rotari yang

digunakan, terutama di lapangan golf adalah mesin-mesin impor. Hasil praktek

lapang mahasiswa Institut Pertanian Bogor di beberapa lapangan golf menyatakan

mesin-mesin impor, demikian juga dengan suku cadangnya. Dengan selnakin

meluasnya penggunaan mesin pemotong rumput ini, akan sangat menguntungkan jika

mesin ini dapat diproduksi sendiri di dalam negeri. Oleh karena itu penelitian yang

mengarah pada kemungkinan mengembangkan mesin ini sangat penting untuk

dilakukan.

Kemampuan memproduksi suatu alat ditentukan oleh banyak faktor, termasuk

ketepatan dalam pengambilan keputusan-keputusan pada proses perancangan

Semakin lengkap informasi yang mendukung pengambilan keputusan dalam tahap

perancangan, akan memberikan kemunglunan bahwa keputusan-keputusan yang

diambil cukup layak. Proses yang seperti ini dapat memberikan harapan memperoleh

peralatan hasil rancangan sebaik munglun.

Torsi pemotongan dan hasil pemotongan merupakan informasi penting dalam merancang mesin pemotong nunput tipe rotari. Berdasarkan hasil penelitian yang

pernah dilakukan, parameter-parameter utama pisau pemotong rumput tipe rotari

yang berpengaruh terhadap efisiensi gaya dan torsi pemotongan rumput adalah

kecepatan putar pisau, kecepatan maju pemotongan, jari-jari pemotongan, jumlah dan

pemasangan pisau. Hasil penelitian Dogherty dan Gale (1991) yang dilakukan pada

satuan batang rumput menunjukkan bahwa kecepatan pemotongan berpengaruh

terhadap kebutuhan energi dan hasil pemotongan. Untuk mendapatkan pemotongan

yang efisien dibutuhkan kecepatan di atas kecepatan kritis (25-30 d s ) . Hasil

penelitian Setiadi (2000) menunjukkan adanya pengaruh kecepatan putar, jumlah

4

penelitian tersebut menunjukkan adanya keterkaitan antara kecepatan, jumlah pisau

dan sudut potong pisau dengan gaya atau torsi pemotongan.

Penelitian Dogherty dan Gale (1991) dan Setiadi (2000) dilakukan secara

empiris dengan pengukuran langsung besamya gaya atau torsi pemotongan dengan

nilai-nilai parameter tertentu. Pendekatan teoritis untuk menghitung gaya dan torsi

pemotongan belum dilakukan. Hasilnya dapat menunjukkan keterkaitan antara gaya

dan torsi pemotongan dengan parameter-parameter yang mempengaruhi, tetapi tidak

dapat digunakan untuk memprediksi besamya gaya atau torsi pemotongan pada nilai-

nilai parameter berbeda. Untuk dapat memprediksi besamya gaya atau torsi

pemotongan berdasarkan nilai-nilai parameter tertentu, perlu dilakukan analisis

besarnya torsi pemotongan yang didasarkan pada pendekatan teoritis mekanisme

pemotongannya.

Penelitian ini difokuskan pada pendekatan torsi pemotongan nunput dengan

pisau pemotong rumput tipe rotari melalui analisis mekanisme pemotongannya.

Analisis mekanisme pemotongannya didekati dengan analisis kinematika

pemotongannya. Selanjutnya hasil analisis kinematika dari mekanisme pemotongan

tersebut divalidasi dengan torsi pernotongan hasil pengukuran langsung.

Tujuan

Penelitian ini bertujuan mengembangkan suatu model matematik yang dapat

digunakan untuk menghitung torsi pemotongan rumput dengan menggunakan pisau

5

analisis mekanisme pemotongannya, dan membandingkannya dengan torsi

pemotongan rumput hasil pengukuran.

Model matematik yang dihasilkan dalam penelitian ini dapat dijadikan sebagai

.

TINJAUAN PUSTAKA

Budidaya Rumput

Rurnput-rumputan adalah jenis tanaman famili gramineae yang mudah

beradaptasi dengan lingkungannya. Rumput dapat tumbuh hampir di semua kondisi

tanah. Saat ini rumput tidak hanya dibudidayakan untuk makanan temak, tetapi jenis-

jenis tertentu dibudidayakan untuk tanaman penutup tanah pada lanskap seperti

taman, lapangan terbang, pinggiran jalan tol, lapangan sepakbola, lapangan tenis,

lapangan base ball, lapangan golf dan lain-lain. Dalam ha1 ini fungsi rumput di

samping untuk keindahan (estetika), juga berperan untuk mengendalikan erosi,

mengurangi suhu yang tinggi, keamanan dan kenyamanan berolah raga, serta sarana

untuk rekreasi.

Kriteria pemilihan rumput untuk lanskap didasarkan pada pertimbangan

ketahanan dan kualitas hamparan yang diingmkan, serta kecepatan pertumbuhan atau

penutupan tanah. Terdapat enam jenis rumput lanskap yang umum dibudidayakan,

empat di antaranya biasa digunakan untuk lapangan olah raga sedangkan dua jenis

lainnya biasa digunakan sebagai tanaman penguat teras dan pencegah erosi

O(umurur, 1998). Empat jenis rumput yang banyak digunakan untuk lapangan olah raga adalah rumput Bermuda (Cynodon dactylon), Manila (Zoysia mefrelia), Gajahan

(Axonopus compressusI) dan Agrotis (Agrostis palistrus Huds), sedangkan rumput

rumput Gajah (Pennisetum purpureurn). Dari keenam jenis rumput tersebut yang

memiliki karakteristik tekstur halus adalah rumput Bermuda (Cynodon dactylon) dan

Agrotis (Agrostispalustris), dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Karakteristik Rurnput Lanskap

Jenis Rumput

Gajahan, kipait (Axonopus compressus) Manila, king (Zoysia metrella)

Bermuda (Cynodon dactylon) Agrotis (Agrostispalustris) Belulang (Eleusirte indica) Gajah (Pennisetumpurpureum) Sumber: Kumurur (1999)

hijau muda halus hijau halus hijau muda

hijau kasar hij au

Dari beberapa jenis rumput lanskap, yang paling banyak digunakaq terutama

untuk lapangan golf adalah rumput bermuda (Cynodon dactylon). Hal ini disebabkan

rumput bermuda mempunyai beberapa keunggulan, yaitu merniliki warna yang

men& tekstur daunnya halus, kepadatan pucuk tinggi, dapat beradaptasi dengan

baik di daerah iklim panas, berakar dalam, toleran terhadap kekeringan dan

pemangkasan pendek, toleran terhadap kondisi tanah asamhasa, dapat tumbuh pada

berbagai jenis tanah, laju pertumbuhan clan pemulihan cepat, serta responsif terhadap

pemupukan dan pengairan (Beard 1973, Tjahjono 1993). Rumput bermuda tahan

terhadap tingkat kesuburan tanah yang rendah tetapi tidak toleran terhadap naungan

dan tidak tahan terhadap penggenangan dalam waktu lama. Gambar 1

memperlihatkan bentuk fisik rumput bermuda yang memiliki strukhrr daun kecil,

Stolon -

Gambar 1. Bentuk fisik rumput bermuda (Beard 1982).

Rumput gajahan atau kipait (Axonopus compressus) tumbuh berumpun, tahan

terhadap injakan dan pangkasan, menyukai tanah gembur yang berkompos, dan dapat tumbuh baik di tempat yang temaungi. Rumput ini bertekstur kasar (Gambar 2(b)),

cocok digunakan untuk taman

Rumput manila atau rumput king (Zoysia metrella) mempunyai rimpang yang

kuat dan bercabang ke segala arah, ujung dam selalu menggulung ke dalam, helai

daunnya halus, berwaha hijau tua atau hijau kebiruan (Kumurur 1998). Gambar 2(c) memperlihatkan tekstur rumput manila yang agak kasar. Rumput manila banyak

dipunakan pada lapangan olah raga atau taman.

Rumput agrotis (Agrostis palushis) mempunyai perakaran yang dangkal,

keraptannya tinggi, dan bertekstur halus (Gambar (2d)). Rumput ini taban injakan

[image:125.595.85.491.86.343.2]

(a) Rumput Bermuda, (b) Rumput Gajahan, (c) Rumput Manila, (d) Rumput Agrotis.

Gambar 2. Tekstur beberapa jenis nunput lanskap

Budidaya Rumput

Rumput dapat hunbuh dengan baik jika ditanam pada kondisi tanah yang baik,

seperti jenis tanah, porositas tanah, kandungan zat hara tanah dan laju infiltrasi tanah.

Tanah yang cocok untuk tanaman rumput adalah tanah yang mengandung sekitar

50 % ruang pori dan 50 % padatan dalam volume totalnya. Jumlah antara udara dan air yang mengisi ruang pori harus seimbang untuk menjamin kecepatan drainase dan

kemampuan menahan air saat diberikan irigasi (Musser 1962).

Pada saat ini budidaya dan pemeliharaan rumput yang dilakukan secara

intensif adalah di lapangan golf Lapangan golf biasanya terdiri atas beberapa bagian

lapangan seperti green, apron, fairway, tee box, dan rough yang masing-masing

10

(0,l-2 mm), kerikil (0,2-5 mm), dan sub soil. Sedangkan bagian lapangan lainnya

secara umum memiliki stmktur lapisan tanah bempa pasir sedalam 10-20 cm pada

bagian atas dan sub soil pada lapisan bawahnya. Saluran drainase biasanya dipasang

pada lapisan sub soil pada saat proses penyiapan lahan dilakukan.

Rumput

Akar

Pasir halus

Pasir kasar

Gravel

Sub soil

[image:126.595.140.452.188.391.2]

Drain coil

Gambar 3. Susunan tanah pada areal green lapangan golf.

>

Penanaman rumput dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu secara seeding

(menggunakan benihbiji), sprigging (menggtmakan stolon/batang horisontal yang

tumbuh ke samping) dan sodding (menggunakan lempengan rumput). Penanaman

secara seeding dilakukan dengan menebar benih rumput secara langsung pada lahan yang telah disiapkan. Penanaman secara sprigging dilalcakan dengan mengambil

stolon dari nursery kemudian ditebar di atas lahan yang telah disiapkan, selanjutnya di rolling agar bagian-bagian perakarannya dapat masuk atau menyentuh media

I I

permukaan sfolon ( f o p dressing) dan penyiraman. Penanaman secara sodding

dilakukan dengan menanam rumput dalam bentuk lempengan pada lahan yang telah

disiapkan, kemudian rumput yang telah ditanam ditekan secara merata dengan

menggunakan balok kayu agar menempel dengan kuat di tanah. Penanaman secara

sodding dapat menghasilkan penutupan yang lebih cepat dibanding cara seeding atau

sprigging.

Pemeliharaan Rumput

Rumput yang ditanam pada lanskap, diharapkan dapat memberikan hamparan

rumput yang rapat, seragam dan memenuhi persyaratan kualitas yang lain. Kualitas

rumput meliputi kualitas visual dan kualitas fungsional. Kualitas visual meliputi

kerapatan, tekstur, keseragaman, wama, sifat pertumbuhan serta kehalusan,

sedangkan kualitas fimgsional meliputi ketegaran, kelenturan, kepegasan, kesegaran,

perakaran dan daya pemulihan.

Untuk mendapatkan dan mempertahankan kondisi rumput tersebut, perlu

dilalcukan pemeliharaan (ma~ntenance). Kegiatan pemeliharaan rumput yang biasa

dilaksanakan di lapangan golf adalah:

a. Peremajaan, dimaksudkan untuk mendapatkan kondisi tanaman rumput yang

bagus. Kegiatan peremajaan yang dilakukan adalah verticutting, coring, top

dressing dan sodding. Verticutting adalah memotong secara vertikal untuk

membuang akar rumput yang sudah tua sehingga tumbuh akar-akar baru.

Coring adalah pembuatan lubang pada tanah untuk menjaga agar tanah

12

dan mengurangi kepadatan tanah. 7i)p dressing adalah penaburan pasir di atas

pemukaan tanah yang ditumbuhi rumput agar lubang-lubang hasil coring

dapat tertutup dan rumput dapat tumbuh dengan balk. Sodding adalah kegiatan

penambalan rumput yang rusak atau terkontaminasi dengan menggunakan

lempengan rumput.

b. Perawatan rumput, dimaksudkan agar wama dan kondisi rumput tetap terjaga.

Kegiatan yang perlu dilakukan adalah pemupukan, pemberantasan gulma,

hama dan penyakit serta irigasi. Pemupukan adalah salah satu cara untuk

menambah dan memberikan unsur hara yang diperlukan oleh tanaman,

dilakukan berdasarkan kebutuhan tanaman. Pemberantasan hama dan penyakit

dilakukan berdasarkan hasil pengamatan terhadap kondisi di lapangan,

biasanya menggunakan pestisida. Irigasi berfungsi untuk memenuhi kebutuhan

air untuk rumput, terutama pada m u s h kemarau agar rumput dapat tumbuh

dengan baik.

c. Pemotongan rumput, bertujuan untuk menjaga agar rurnput selalu dalam

kondisi baik dengan ketinggian tertentu. Kegiatan pemotongan merupakan

usaha paling mendasar dari kegiatan pemeliharaan lanskap karena berhubungan erat dengan kegiatan pemeliharaan lainnya. ~emotongan

dilakukan secara intensif sesuai tinggi rumput yang diperlukan untuk

mendapatkan hamparan rumput yang seragam. Kegiatan pemotongan rumput

berbeda-beda berdasarkan tempat dan fungsinys. Pemotongan yang terlalu

rendah akan menyebabkan rumput stress akibat penguapan dan kehilangan

13

akan menyebabkan rumput mudah rebah atau tidak tegar sehingga kualitas

lapangannya kurang (Beard 1982).

Mesin Pemotong Rumput Tipe Rotari (Rotary Mower)

Pemotongan rumput dilakukan dengan berbagai macam alat pemotong, baik

yang manual maupun yang bermesin.. Alat atau mesin pemotong rumput banyak

jenisnya tetapi berdasarkan cara pemotongannya dapat dikelompokkan menjadi 3, yaitu tipe reel (reel mower), tipe rotan (rotary mower) dan flail mower. Mesin

pemotong rumput yang banyak digunakan untuk pemeliharaan lapangan olah raga

dan taman adalah tipe reel dan tipe rotari, sedangkanflail mower biasanya digunakan

untuk padang utilitas dan kawasan gulma semak berkayu.

Mesin pemotong rumput tipe reel memotong rumput dengan cara menggunting sehingga diperoleh hasil pemotongan ymg rapi. Pemotong jenis ini baik

digunakan pada lahan yang memiliki elevasi yang tidak iata (bergelombang) dan

memerlukan ketinggian yang seragam dan kerapian yang tinggi. Pemotong rumput

tipe reel digunakan pada hampir semua areal golf kecuali untuk daerah di sekitar

bunker. -

Mesin pemotong rumput tipe rotaxi adalah mesin pemotong rumput yang

memotong berdasarkan impak pisau terhadap rumput Cfree cutting) dengan kecepatan

putar tinggi. Pada mesin pemotong rumput tipe rotari, pisau berputar secara

honisontal, sejajar dengan permukaan tanah. Perbedaan pisau pemotong rumput tipe

(a) pisau pemotong tipe reel (b) pisau pemotong tipe rotari

Gambar 4. Jenis-jenis pisau pemotong rumput.

Hasil pemotongan dengan menggunakan pemotong rumput tipe rotari relatif

kurang rapi dibandingkan dengan tipe reel, tetapi dapat memberikan hasil pemotongan yang dapat diterima pada hampir semua jenis kondisi areal potong.

Toleransi pada unit pemotongnya tidak terlalu kritis seperti pada tip reel, sehingga

dapat diperlakukan sedikit lebih kasar dan masih mampu mempertahankan hasil ,

potongnya. Pemotong jenis ini baik digunakan

untuk

lahan yang miring dan datar,

serta kurang memerlukan kerapian yang sangat tinggi. Di areal golf, mesin pemotong

rumput tipe rotari dlgunakan

untuk

memotong rumput pada pinggir bunker.

Mesin pemotong rumput tipe rotari terdiri dari tiga bagian utama, yaitu: 1)

rumah deck

untuk

menempatkan pisau (blade) dan mekanisme pemutarnya, 2) blade

Mekanisme Pemutar /-

Bilah pisau (blade) Blade mounting

Garnbar 5. Bagian-bagian rnesin pernotong rumput tipe rotan (Anonim 1999).

Variabel rnesin pernotong rumput tipe rotari yang berpengaruh terhadap hasil

pernotongan adalah kecepatan putar pisau pernotong, kecepatan maju alat, ketajaman

dan jenis pisau pernotong serta sudut pernasangan pisau. Kecepatan pemotongan akan

berpengaruh terhadap energi spesifik pernotongan dan hasil pernotongan. Hasil

penelitian Dogherty dan Gale (1991) rnenunjukkan bahwa pernotongan rumput secara

fiee cuttrng yang efisien rnernpunyai kecepatan kritis antara 25-30 mls. Pada kecepatan di bawah kecepatan kritis, defleksi batang sebelum pernotongan terjadi

secara menyeluruh sehingga energi pernotongan yang dibutuhkan tinggi. Hasil

penelitian Setiadi (2000) juga rnenunjukkan adanya pengaruh kecepatan putar

pernotongan terhadap kebutuhan tenaga pernotongan. Semakin tinggi kecepatan putar

pernotongan, semakin kecil tenaga yang dibutuhkan untuk pernotongan karena torsi

semakin kecil jika kecepatan pernotongan sernakin tinggi. Di sainping kecepatan

spesifik pemotongan yang dibutuhkan pisau tumpul dua kali lebih besar jika

dibandingkan pisau tajam, serta hasil pemotongan lebih kasar (Dogherty and Gale

1991).

Hasil penelitian Setiadi (2000) rnenunjukkan bahwa kebutuhan torsi

pemotongan semakin kecil dengan bertambah besamya sudut pemasangan pisau.

Menurunnya kebutuhan torsi disebabkan karena bertambah besamya sudut

pemasangan pisau akan berpengamh pada panjang pisau yang memotong rumput

karena perubahan sudut pemasangan pisau tidak berpengaruh pada gaya dan energi

spesifik pemotongan. Hasil penelitian Dogherty dan Gale (1991) menyatakan bahwa

pada pemotongan rumput dengan kecepatan di atas kecepatan kntis, sudut

pemasangan pisau (rake angle) tidak berpengamh secara nyata terhadap gaya dan

energi spesifik pernotongan. Tetapi pada kecepatan lebih rendah, peningkatan sudut

pisau menghasilkan peningkatan jumlah batang yang tidak terpotong

Pemotong rumput tipe rotari yang tersedia di pasaran umumnya merniliki

kecepatan putar pisau antara 2300 sampai 3700 rpm dan digerakkan oleh mesin

bertenaga 0,5 sampai 4 hp.

Mekanisme Pemotongan Mesin Pemotong Rumput Tipe Rotari (Rotary Mower)

Mekanisme free cutting biasa digunakan

untuk

benda-benda kecil atau tipis

seperti rumput (Sitkey 1986). Free cutting dimungkinkan te jadi jika gaya maksimum

pemotongan melebihi gaya realcsi yang timbul pada material yang dipotong.

17

dipotong dan gaya reaksi statis dari bending untuk batang dan perubahan sudut

(angular displacement) dari luas permukaan yang dipotong. Deformasi dan gaya-

gaya yang bekerja pada batang yang disebabkan free cutting disajikan pada

Gambar 6.

h = tinggi pemotongan

d = tebal batang,

R = gaya yang dibutuhkan untuk pemanjangan batang sehesar Ah

P ',, = komponen horisontal dari gaya R P, = komponen vertikal dari gaya tekan v

y = arah pemotongan x = pemanjangan batang

Gambar 6. Mekanismefree cutting (Sitkey 1986).

Lintasan gerak pemotongan pada pemotong rumput tipe rotari merupakan

lintasan gerak relatif benda berputar, yaitu gerak rotasi pisau relatif terhadap gerak

1 S

gerak frochoidal (Sakai 1998). Lintasan persamaan gerak ini jika dilihat dari atas

[image:134.595.141.441.121.359.2]

seperti pada Gambar 7.

Gambar 7. Kurva locus trochoidal

untuk

pisau rotari.

Persamaan kurva locus secara mum untuk pisau yang berputar relatif terhadap ,

gerakan maju adalah:

di mana :

v = kecepatan maju alat (mls)

t = waktu tempuh (s)

o = kecepatan putar pisau (radianls)

- 2m

- - (n = putaran per menit / rprn)

60 _{- -}

METODE PENELITIAN

Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Mesin Budidaya

Pertanian, Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian

Bogor. Penelitian berlangsung selama delapan bulan, mulai bulan Mei 2001 sampai

Desember 2001.

- ,

Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Aparatus uji pemotongan rumput (turfbin test apparatus).

2. Mata pisau (blade). Mata pisau yang digunakan dalam pengujian terbuat dari

stainless steel yang tersedia di pasaran Ukuran mata pisau adalah: lebar 20 rnm, tebal 1 mm, dan sudut ketajaman pisau 26,6'. Panjang mata pisau ada tiga macam untuk mendapatkan jari-jari pemotongan yang sama dengan sudut pemasangan yang berbeda, yaitu 75 mm, 78 rnm dan 94 mm. Gambar mata pisau yang digunakan dalam pengujian dapat dilihat pada Lampiran 2.

3. Instrumen pengukuran dan perekaman data yang terdiri dari:

a. Sensor regangan (strain gage) (Kyowa, KFG-1-120-D16-11N15C2).

20

c. Bridge box (Kyowa, DB-120), untuk menghubungkan kabel dari strain gage dengan strain amplifier.

d. Strain amplrfier (Kyowa, DPM403A), berfungsi untuk merubah regangan dari strain gage menjadi tegangan.

e. Interface (Analog Digital Converter), untuk mengubah data analog yang dihasilkan strain amplifier menjadi data digital.

f. Handy strain meter (Kyowa, UCAM-1 A) untuk mengukur regangan.

g. Komputer (NEC, PC-9801) untuk menampilkan, menyimpan dan menganalisis data hasil pengukuran.

.

. .

4. Alat-alat bank lain seperti multimeter, stop watch, tacl?ometer (Shimpo, DT-

205B), dan lain-lain.

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut.

1. Rumput bermuda (Cynodon dactylon) varietas tzfway. Rumput ditanam secara sodding pada kotak kayu berisi pasir dengan ukuran 1400 mm x 6 0 0 ~

x 100

mm. Untuk memperoleh kondisi tanaman yang seragam, sebelum pengujian dilakukan pemupukan, pernotongan, penyiangan dan top dressing pada m p u t yang ditanam. Rumput yang digunakan untuk pengujian dapat dilihat pada Lampiran 1.

Tahapan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap, seperti pada Gambar 8.

ANALlSlS TORSI PEMOTONGAN :

1. LINTASAN PEMOTONGAN

2. PANJANG PlSAU YANG MEMOTONG

3. PANJANG EFEKTIF PEMOTONGAN

4. TORSl PEMOTONGAN

.

TORSI PEMOTONGAN

PENANAMAN DAN P E M E L I H A M N RUMPUT

[image:137.595.80.492.135.660.2]

ANALlSlS DATA

Gambar 8. Tahapan kegiatan penelitian.

Analisis Torsi Pemotongan

Dalam analisis torsi pemotongan, digunakan beberapa asumsi sebagai berikut: 1. Kecepatan putar pemotongan konstan.

2. Kecepatan maju pemotongan konstan.

3. Jarak tanam antara rumput satu dengan yang lain sama 4. Diameter batang dan kadar air rumput seragam.

22

Secara urnum mekanisme pemotongan rumput dengan menggunakan pisau

rotari seperti terlihat pada Gambar 9. Dalam penelitian ini, karena tinggi pemotongan

(h) sangat kecil, kurang lebih 2,5 sampai 3 cm, defleksi batang pada saat pemotongan dapat diabaikan.

(a) Tampak atas

Rumput y&g sudah Rwnput yang belwn

dipotong dipotong

(b) Tampak samping

F, = gaya pemotongan N =gayanormd

T = gaya tangensid n = kecepatan putar pisau v = kecepatan maju pemotougan

il = sudut pemasangan pisau R = jari-jari pernotongan

h" =tin@ m p u t

[image:138.599.85.482.175.708.2]

h = tinggi pemotongan

23 Gambar 9 menunjukkan mekanisme pemotongan runput dengan

menggunakan pisau rotari dan beberapa parameter penting, yaitu kecepatan putar

pemotongan (n), kecepatan maju pemotongan (v), sudut pemasangan pisau

(A)

dan

jan-jan pemotongan (R). Dalam penelitian ini, analisis torsi pemotongan nunput

didekati dengan persamaan mum torsi dan persamaan umum pemotongan seperti

pada persamaan (3) dan (4).

TP = F,R,

F, = ~cos(;l)+ T sin@)

di mana:

T, = .torsi pemotongan (Nm)

F, = gayapemotongan (N)

&,

= jarak titik ke j a Fp ke pusat putaran (m)

Pemotongan rumput dengan pisau rotari dilakukan secarafiee cutting. Pada

free cutting, karena pemotongan dilakukan pada benda yang tipis, menggunakan mata pisau yang tajam dengan kecepatan tinggi, sehingga gaya tangensial pemotongan

.

dapat diabaikan. Hal ini sesuai dengan pemyataan Srivastava (1994) dan h a i l

penelitian Dogherty dan Gale (1991). Srivastava (1994) menyatakan bahwa tidak ada

pengaruh gesekan antara rumput dengan mata pisau pada rotary mower. Hasil

penelitian Dogherty dan Gale (1991) menyatakan bahwa di atas kecepatan kntis (25-

30 ddetik), sudut pemasangan pisau (rake angle) tidak berpengaruh terhadap gaya

spesifik pemotongan.

Pada penelitian ini besamya hambatan spesifik pemotongan @) menggunakan nilai gaya spesifik pemotongan hasil penelitian Dogherty dan Gale (1991), sebesar

dengan Dogherty dan Gale yang men&ur gaya pernotongan pada setiap satuan

rumput, dalarn penelitian ini pemotongan dilakukan pada hamparan m p u t (turf)

sehingga panjang pernotongan, kerapatan dan diameter rurnput akan berpengaruh

terhadap gaya pemotongan. Mekanisrne pernotongan pisau pemotong tipe rotari pada

hamparan rumput diasurnsikan seperti terlihat pada Gambar 10.

LP

= panjang mata pisau yang memotong

j =jar& antarrumput

j ' = jarak antammput yang terpotong

0'

BJ) d, = diameter rumput

Re, = jari-jari torsi pemotongan

&

= gaya pemotongan

Fa, = gaya pernotongan tegak l m s jari-jari torsi

= FpcosG

Gambar 10. Asumsi mekanisme pemotongan rumput dengan pisau pemotong rumput tipe rotari.

Pada gambar 10 besarnya sudut 6 dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan (5). Berdasarkan persarnaan (5) dapat ditentukan gaya pernotongan yang

di mana :

p = hambatan spesifik pemotongan (Nlm)

Len = panjang efektif pemotongan (m) ;1 = sudut pemasangan pisau

Penelitian Dogherty dan Gale dilakukan pada tanaman rumput ryegrass

dengan diameter rata-rata 2,61 mm. Dalam penelitian ini digunakan rumput qnodon

dactylon dengan diameter rata-rata yang berbeda, sehingga dalam analisis besamya gaya spesifik pemotongan diekuivalenkan dengan diameter rata-rata rumput yang

digunakan. Persamaan ekuivalen gaya spesifik pemotongan rumput seperti terlihat

pada persamaan (7).

dengan :

d, = diameter rumput yang dipotong

(mm)

Panjang efektif pemotongan (LeTr) adalah panjang mata pisau yang benar-benar

memotong rumput. Pada pemotongan benda secara umum, panjang efektif

pemotongan adalah panjang mata pisau yang memotong. Hal ini berbeda dengan

pemotongan rumput karena tanaman rumput tidak tersusun secara rapat dan padat

26 pada setiap saat tidak semua bagian sepanjang mata pisau melakukan proses

pemotongan. Panjang mata pisau yang benar-benar memotong rumput d i p e n g d i

oleh kerapatan atau jarak a n t a m p u t dan diameter rumput (Gambar 10). Panjang

efektif pemotongan pada pisau rotari adalah jumlah rumput yang terpotong. Jumlah,

rumput yang terpotong didekati dengan perbandingan antara panjang mata pisau yang

memotong, diameter rumput dan jarak antarrumput.

Panjang pisau yang memotong (L,) pada pisau pemotong rumput tipe rotari

dipengaruhi oleh kecepatan putar, kecepatan maju, jari-jari pemotongan, jumlah dan

sudut pemasangan pisau. Besarnya Lp berubah setiap saat mengikuti pola lintasan

pemotongannya. Dalam penelitian ini besarnya L,, didekati dengan analisis

kinematika mekanisme pemotongannya.

Analisis kinematika mekanisme pemotongan pada pisau pemotong rumput

tipe rotari dilakukan dengan pendekatan pola lintasan pemotongannya yang

merupakan gerak relatif benda berputar berbentuk locus trochoidal (persamaan (1)

dan (2)). Dari analisis akan diperoleh pola lintasan pemotongan pisau rotari yang yang merupakan fungsi dari waktu (t), kecepatan putar pisau (n), kecepatan maju

pemotongan

(i),

jari-jari pemotongan (R), jumlah pisau (k) dan sudut ~ e m a s a n ~ a n

pisau

(A).

Berdasar pola lintasan ini dapat ditentukan forrnulasi panjang mata pisau

yang memotong setiap saat (L,,). Panjang mata pisau yang memotong setiap saat ini

chgunakan untuk memprediksi torsi pemotongan.

Diameter rumput (d,) dapat diperoleh dari pengukuran langsung diameter rata-

27

dipotong. Diameter rumput yang diukur adalah diameter pangkal batang rumput yang

terpotong. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan jangka sorong.

Jarak antarmmput dapat diukur langsung atau ditentukan berdasarkan

kerapatan rumput yang dipotong. Dalam analisis ini yang dimaksud jarak antarmmput

adalah jarak titik pusat batang rumput satu dengan yang lain. Jarak antar rumput

dtentukan dari kerapatan rumput yang dipotong. Pengukuran kerapatan rumput

dilakukan dengan men&tung jumlah batang rumput yang terpotong pada tiap luas

( 5 x 5 ) cm2. Pengukuran dilakukan setiap pengujian setelah rumput dipotong.

Berdasarkan kerapatan nunput, diasumsikan bahwa rumput tersusun dengan

jarak yang sama secara horisontal maupun vertikal (j) seperti pada Gambar 11.

Dengan asumsi susunan rumput seperti pada Gambar 11, jarak antarmmput dapat

didekati dengan menggunakan persamaan (8).

Gambar 11. Asumsi susunan tanaman rumput dengan kerapatan 4 batang/cm2

di mana:

j =jar& antarnunput (m)

Panjang efektif pemotongan ditentukan dengan menggunakan persamaan 8.

Dalam analisis jarak antarmmput yang terpotong

G

') diasumsikan sama dengan jarak antarmmput secara vertical atau horizontal G) (Gambar 10). Pendekatan panjang

efektif pemotongan seperti pada persamaan 9.

di mana:

4

= panjang mata pisau yang memotong (m)

Di samping berpengaruh terhadap panjang efektif pemotongan, jarak antarrumput juga berpengaruh terhadap jari-jari torsi pernotongan. Pada saat te rjadi pemotongan rumput, ada beberapa jari-jari torsi pemotongan, sesuai dengan jumlah rumput yang terpotong. Jari-jari torsi pernotongan dinyatakan sebagai jarak antara pusat p r o s dengan posisi resultan gaya, yang selanjutnya dinyatakan sebagai jari-jari ekuivalen (&,). Jan-jari ekuivalen (&,) ditentukan berdasarkan sudut pemasangan pisau, jari-jari pemotongan dan panjang mata pisau yang memotong, seperti terlihat

.

pads persamaan (10).

Model matematika yang diperoleh disimulasikan dengan parameter peubah kecepatan putar pisau, jumlah dan sudut pemasangan pisau.

Sistem Pengukuran dan Perekaman Data

Model matematik untuk men&tung torsi pemotongan yang diperoleh dari

analisis selanjutnya divalidasi dengan torsi pemotongan rumput hasil pengukwan.

Untuk pengukuran torsi pemotongan, dibuat suatu instrumen khusus berupa apparatus

. . *'

uji pemotongan rumput ( t u f bin test apparatus) lengkap dengan sensor torsi

pemotongan dan sistem perekaman data, seperti terlihat pada Gambar 12.

Aparatus uji pemotong rumput ini

khusus

dibuat untuk memenuhi kriteria

pemotongan

dm

mendekati asumsi-asumsi yang telah ditetapkan, yang sulit dipenuhi

jika pengujian dilakukan di lapangan. Dalam apparatus uji ini digunakan dua

buah

motor listnk, satu untuk menggerakkan pisau pemotong dan satu untuk

menggerakkan rumput. Hal ini dilakukan untuk mendapatkan kecepatan putar dan

kecepatan maju pemotongan yang mendekati konstan.

Pada saat pemotongan akan tejadi perubahan torsi pada p r o s pemutar pisau

sebagai &bat gaya reaksi yang diberikan rumput terhadap pisau. Perubahan torsi ini

akan menyebabkan tejadi perubahan regangan pada pros. Untuk mengindera

perubahan regangan tersebut, pada poros pisau dipasang transducer torsi berupa dua

buah strain gages tipe silang yimg dipasang membentuk circuit wheatstone bridge

Sirair1 amplifier

Komputer --+ Bridge box

Trar~sdrrcer torsi

. , ,., ,,.,., > ..: .... .K:: .,.,, :.:.:.: ..,, . .. . . .. .. . ... . . ..

, . , ,, , , : , . . . . , , , . , . . . , . . . , . . . . , . , , . , . . . , . . . , . . . .. . , , . , . . , . . . , ;i:::i:::::i:ii: ::ljllll::il:l::l:~j/ijijjiiijiiiiiiiIiiiiiijiijij~'I~,i.:ji.:jiii:~iij/Bi!~'7,i~j1iiij;:iiiiiiijjili;~ijli~:~~,~~~~~~~:~.i~::~,:~:;;:~~~:~~jiii:;~!<1:~~<::j~; i:! , , $ , , , : ~ , i / / / j ~ / : , / ~ / / j / j / j ~ / j j / / j / / : ; j ; / ~ ~ j * ~ : j ~ , ~ ~ j ~ j j : j : ; ; : : > ;; : , , ' , ,,,,,,,,,,,,,,, ' , ,' , , ,' ,,,,,,,, ... ::iiii::::ii:::;:::::;::::::::::::::::~:;~~:::,::::.:::~;;;;;;;;;;:;::;:;~~~~~;;:.~:;::;~<:<:?<~i1!.~!~~.::>~::::.~~:::.:: .:::::.:::.:.:,.:.:

[image:147.595.115.448.73.391.2]

Gambar 13. Posisi clan pemasangan strain gages pada poros pemutar pisau

Sebelum pengukuran, dilakukan kalibrasi iransducer untuk mendapatkan

hubungan antara nilai tegangan keluaran dari strain amplrfier dengan besamya torsi yang tejadi. ~'elanjutn~a nilai tegangan hasil pengukuran dikonversi ke dalam satuan

torsi dengan menggunakan persamaan h a i l kalibrasi. Metode kalibrasi seperti terlihat

pada Gambar 14.

Strait1

amplifier Slip ring

Poros Multimeter

Lengan beban _{Penjepit poros}

I

+

Beban

+

[image:148.595.129.452.86.318.2]

Poros

Gambar 14. Metode kalibrasi transducer torsi.

Kondisi instrumen uji pada saat pengukuran adalah kotak rumput mletakkan

di atas re1 penggerak. Kabel dari slip range disambungkan ke bridge box,

dari

bridge

box ke strain amplifier, ke interface (ADC) danpersonal computer (Garnbar 12)

Dalam pengujian ini yang akan diukur adalah besamya torsi pernotongan

rumput, tanpa rnernperhitungkan besamya torsi yang tejadi ahbat gesekan antara

pisau dengan rumput yang terpotong. Oleh karena itu pengarnbilan data dilakukan

dua kali untuk mendapatkan data torsi pada saat tejadi pernotongan dan data torsi

setelah pernotongan (gesekan antara pisau dengan rumput yang sudah terpotong).

Torsi pernotongan adalah selisih antara torsi pada saat pernotongan dengan torsi yang

Dalam pengujian dilakukan perekaman data dengan frekuensi sampling data

200 Hz, selama 15 detik. Perekaman data dimulai pada saat motor penggerak pisau

dinyalakan. Motor penggerak rumput dinyalakan f 5 detik setelah motor penggerak

pisau dnyalakan. Hal ini dimaksudkan supaya pada saat te rjadi pemotongan rumput,

kecepatan pisau sudah stabil. Setelah pemotongan, pengambilan data dilakukan sekali

lagi

untuk

mendapatkan data torsi gesekan antara pisau dengan rumput.

Pernotongan dilakukan pada kecepatan maju yang sama sebesar 0,5 mldetik,

dengan variasi parameter lainnya sebagai berikut.

1. Jumlah pisau (k)

a. 2 pisau

b. 4 pisau

2. Kecepatan putar (n)

a. 1812rpm

b. 2264 rpm

c. 2573 rpm

3. Sudut pemasangan pisau (A)

a. 0'

b. 10"

Analisis Data

Data hasil pengukuran ada dua rnacarn yaitu tegangan pada saat pernotongan

rumput dan setelah pernotongan (gesekan pisau dengan rurnput). Data tegangan

keluaran yang rnerupakan tegangan pernotongan adalah selisih antara tegangan pada

saat pernotongan rumput dengan tegangan pada saat tejadi gesekan antara pisau

dengan rumput, seperti pada persarnaan (12).

di rnana:

V, = tegangan pernotongan (volt)

V, = tegangan pada saat terjadi pernotongan rumput (volt)

V, = tegangan pada saat tejadi gesekan pisau dengan rumput setelah

pernotongan (volt)

Tegangan pernotongan dikonversi ke satuan torsi dengan mensubstitusikan ke

dalam persarnaan hasil kalibrasi seperti pada persamaan (13).

di mana:

T, = torsi pernotongan (N rn)

vp

= tegangan pernotongan (volt)

a = konstanta dari hasil kalibrasi transducer torsi

b = konstanta dari hasil kalibrasi transducer torsi

Selanjutnya torsi pernotongan hasil pengukman dibadingkan dengan torsi

pernotongan hasil simulasi untuk validasi model matematik yang diperoleh dari

HASIL DAN PEMBARASAN

Pola Lintasan Pernotongan

Pola lintasan pemotongan pisau pemotong rumput tipe rotari m e ~ p d c a n

fungsi dari kecepatan putar pisau (n), kecepatan maju (v), jari-jari pernotongan (R),

dan jumlah pisau (k) (Gambar 15). Dengan selisih sudut pemasangan pisau satu

dengan yang lain sama dan pisau bergerak maju ke arah sumbu x, diperoleh

persarnaan koordinat lintasan pisau pemotong m p u t tipe rotari seperti terlihat pada

[image:151.595.73.516.182.798.2]

persarnaan (14) dan (15).

di mana :

i = urutan pisau (i = 1 sampai k)

Pada persamaan pola lintasan pemotongan ini, yang digunakan sebagai acuan

pisau ke-1 adalah pisau yang tegak lurus sumbu y pada arah positif. Pisau ke-2

2/r

sampai pisau ke-k dipasang di belakangnya dengan selisih sudut sebesar -.

_

..r k

Berdasarkan persamaan (14) dan (15) diperoleh pola pernotongan pisau

pernotong rurnput tipe rotari (tampak atas) yang menyerupai bentuk bulan sabit. Pola

pernotongan ini dipengaruhi oleh kecepafan putar (n), kecepatan maju (v), jari-jari

pernotongan (R) dan jumlah pisau (k). Dengan memasukkan nilai-nilai parameter

tersebut dapat disiqulasikan pola pernotongan pisau pernotong rumput tipe r o t s .

Dengan simulasi yang dilakukan diperoleh gambaran pengaruh parameter n, v, R dan

k terhadap pola lintasan pemotongan Pola lintasan pernotongan ini menentukan

panjang mata pisau yang rnemotong setiap saat. Beberapa contoh hasil simulasi pola

lintasan pernotongan rumput dengan rnenggunakan pisau rotari dapat dilihat pada

Gambar 16, 17,18 daii 19.

Hasir sirnulasi menunjukkan bahwa jumlah pisau berpengaruh terhadap pola

lintasan pemotongan. Semakin banyak mata pisau yang digunakan, semakin kecil

lintasan satu dengan lintasan berikutnya menjadi lebih pendek. Pada Gambar 16 dan

17 terlihat perbedaan jarak lintasan pemotongan dengan menggunakan 1 pisau dan 2

pisau. Dengan R, n, dan v yang sama, jarak lintasan pemotongan dengan

menggunakan 2 pisau (Gambar 17) lebih kecil dibanding 1 pisau (Gambar 16).

Kecepatan putar pemotongan (n) juga menentukan pola lintasan pemotongan.

Semakin besar n, semakin kecil jarak antara lintasan satu pisau dengan lintasan pisau berikutnya. Hal ini disebabkan semakin tinggi kecepatan putar pisau, pada jarak

tempuh dan waktu yang sama, semakin banyak lintasan pemotongan yang terjadi.

Pengaruh n terhadap lintasan pemotongan dapat dilihat dengan membandingkan pola

lintasan pemotongan pada Gambar 17 dan 18. Pada Gambar 17 dan 18 terlihat bahwa pada R, v, dan k yang sama jarak antara lintasan pemotongan pada n = 1000 rpm

(Gambar 18) lebih kecil daripada n = 500 rpm (Gambar (17).

Gambar 18 dan 19 menunjukkan pengaruh kecepatan maju pemotongan (v)

terhadap pola lintasan pemotongan Semakin besar v, jarak lintasan satu dengan

lintasan berikutnya semakin lebar. Hal ini disebabkan semakin tinggi kecepatan maju

pisau, semakin besar jarak yang ditempuh pada waktu yang sama. Akibatnya

,

dengan

kecepatan putar yang sama untuk jarak tempuh yang lebih besar, jarak antara lintasan

pemotongan satu dengan lintasan berikutnya menjadi lebih besar. Hasil simulasi

menunjukkan bahwa pada R, n, dan k yang sama, jarak lintasan pemotongan dengan v

= 0,s ddetik (Gambar 18) lebih kecil daripada v = 0,75 mldetik (Gambar 19).

Hasil analisis pola lintasan pemotongan menunjukkan bahwa jarak antara

lintasan pisau merupakan fungsi waktu yang berubah setiap saat mengikuti pola yang

38

juga merupakan fungsi waktu yang berubah setiap saat dengan pola tertentu karena

[image:154.602.170.410.137.329.2] [image:154.602.194.408.376.569.2]

pola lintasan pemotongan ini menentukan panjang mata pisau yang memotong.

Gambar 16 Contoh pola pemotongan 1 pisau, R= 0,2 m, n = 500 rpm, v = 0,5 m/s.

[image:155.595.182.426.65.258.2]

Garnbar 18. Contoh pola pemotongan 2 pisau, R = 0,2 m, n = 1000 rpm, v = 0,5 ids.

Pengaruh Sudut Pemasangan Pisau terhadap Panjang Mata Pisau yang Memotong

Pemasangan pisau dengan sudut tertentu

(A)

terhadap jari-jari putaran akan berpengaruh pada panjang jari-jari pemotongan. Untuk inernperoleh jari-jari pernotongan yang sarna, panjang mata pisau hams disesuaikan. Panjang mata pisau yang dipasang dengan sudut tertentu ditentukan oleh besamya sudut pernasangan pisau (A), jari-jari pernotongan yang diinginkan (R), dan jarak pangkal pisau yang

mernbentuk sudut dengan p r o s (Ri) (Gambar 20).

~ a r n b a r 20. Pernasangan pisau dengan sudut A dan jari-jari pernotongan R.

Pada gambar 20, R adalah jari-jari pernotongan, R, jarak pangkal pisau yang

membentuk sudut, R, panjang pisau yang yang dipasang pada sudut 0" dan R, adalah

panjang pisau yang dipasang dengan sudut

A.

Dengan berdasarkan persamaan dasar

trigonometri untuk segitiga (Sims 1996), panjang R, dapat ditentukan, seperti pada

di mana:

R = jari-jari pemotongan

R; =jar& antara pangkal pisau yang membentuk sudut A

R, = panjang mata pisau yang membentuk sudut ;l

Sebagai contoh, untuk mendapatkan panjang pemotongan R = 0,2 m, jarak

pangkal pisau yang membentuk sudut dengan p r o s R; = 0,05 m, panjang pisau yang

dipasang dengan sudut pemasangan 0" sebesar R, = 0,15 m, sedangkan panjang pisau

yang dipasang dengan sudut pemasangan 10" sebesar

Rs

= 0,161 m. Besarnya sudut

pemasangan pisau maksimum ditentukan oleh perbandingan antara Ri dengan R,

dengan ketentuan ;1 i sin-'

(2)

-

Di samping berpengaruh terhadap panjang mata pisau, sudut pemasangan ,

pisau juga berpengaruh terhadap lintasan pemotongan dan panjang mata pisau yang

memotong. Lintasan pemotongan pisau rotary yang dipasang dengan sudut sebesar ;l

akan menyebabkan selisih sudut sebesar a =sin-' -sin/Z

(:.

1

-1. Persamaan lintasan

pemotongan menjadi:

(i - 1)2n R .

42

Panjang Mata Pisau yang Memotong

Berdasarkan pola lintasan pemotongannya, ditentukan panjang mata pisau

[image:158.608.200.412.173.358.2]

yang memotong setiap saat, dapat dilihat pada Gambar 21.

Gambar 21. Pendekatan panjang mata pisau yang memotong pada saat t.

Seperti pola lintasan pemotongan yang berubah setiap saat dengan pola

tertentu, panjang mata pisau yang memotong setiap saat juga berubah dengan pola

tertentu. Pada Gambar 21, ab adalah mata pisau ke-1 (i-1), ce adalah mata pisau ke-2

( i ) yang dipasang dengan sudut 0, sedangkan cf adalah mata pisau ke-2 jika dipasang dengan sudut

A.

Panjang be, selanjutnya dinyatakan dengan

L,,

adalah jarak koordinat

lintasan pisau ke-i pada saat t dengan koordinat lintasan pisau sebelumnya (i-1) pada

60

saat t-T, dengan T =

-.

Panjang Lo adalah panjang maksimum mata pisau yang

nk

memotong pada saat t, besamya ditentukan oleh rasio kecepatan putar pisau dan

Panjang de adalah panjang pisau ke-i yang memotong pada saat t dengan

sudut pemasangan 0, sedangkan eg adalah panjang pisau ke-i yang memotong pada

saat t dengan sudut pemasangan pisau sebesar 1. Panjang eg dapat ditentukan

berdasarkan panjang de, seperti pada persamaan (20).

Pada garis de, titik d adalah titik potong mata pisau ke-i dengan lintasan

pemotongan pisau sebelumnya (i-1). Untuk menentukan panjang de, karena

pemotongan terjadi pada kecepatan putar tinggi, dapat dikatakan bahwa bd tegak

lurus de. Dengan melihat segitiga bed, jika panjang be diketahui dan L bed diketahui,

panja