DESAIN KONSEPTUAL MESIN PENANGKAP DAN
PENGANGKUT TANDAN BUAH SAWIT DI DALAM KEBUN
RUSNADI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Desain Konseptual Mesin Penangkap dan Pengangkut Tandan Buah Sawit di dalam Kebun adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2013
ABSTRAK
RUSNADI. Desain Konseptual Mesin Penangkap dan Pengangkut Tandan Buah Sawit di dalam Kebun. Dibimbing oleh WAWAN HERMAWAN.
Dalam pemanenan kelapa sawit, tandan buah jatuh memiliki energi potensial yang cukup besar, yang dapat ditangkap dan digunakan untuk daya pengangkutan tandan buah. Penelitian ini dilakukan untuk mengukur koefisien tahanan gelinding roda angkong di lahan sawit, menganalisis energi potensial jatuhnya buah sawit dan pemanfaatannya sebagai sumber energi untuk mengevakuasi tandan buah sawit dari dalam kebun menuju tempat pengumpulan hasil, serta untuk merancang sebuah konsep mesin penangkap dan pengangkut tandan buah sawit di dalam kebun. Pengukuran tahanan gelinding dan tahanan penetrasi dilakukan pada lintasan evakuasi TBS. Pengukuran energi potensial dilakukan pada ketinggian buah sekitar 3, 8, 9 dan 15 m. Hasilnya menunjukkan bahwa mobilitas roda mesin (angkong) di lahan sawit sangat baik dan tidak mengalami amblas. Tahanan penetrasi tanah (kedalaman 0-5 cm) pada beberapa daerah yang biasa dilintasi angkong berkisar antara 16.44 hingga 22.10 kgf/cm2. Nilai koefisien tahanan gelinding roda angkong pada lintasannya di kebun rata-rata 0.159. Energi potensial dari jatuhnya TBS berkisar antara 0.44-4.44 kJ. Energi tersebut mampu menggerakkan perpindahan teoritis mesin pengangkut TBS sejauh 2.27-22.98 m. Sebuah desain konseptual dari mesin penangkap dan pengangkut TBS telah dirancang dengan mengkombinasikan mekanisme lengan ayun, roda gigi, rantai dan sproket, mekanisme ratchet, mekanisme ”watch spacement”, gear box serta mekanisme pegas.
Kata kunci: kelapa sawit, pemanenan, angkong, energi potensial, desain konseptual
ABSTRACT
RUSNADI. Conceptual Design of Catchment Flatform and Evacuation Machine for Oil Palm Fruit Bunches. Supervised by WAWAN HERMAWAN.
In oil palm harvesting, falling fruit bunches have a considerable potential energy, which can be captured and used to power the wheelbarrow in evacuating the fruit bunches. This study was conducted to measure the coefficient of rolling resistance of a wheel barrow, analyze the potential energy of falling fresh fruit bunch, design a conceptual design of the catchment platform and evacuation machine. Measurement of wheel rolling resistance and soil penetration resistance were conducted at the evacuation track in the field. The energy potential of the falling fruit bunches was measured during harvesting, with variations of the fruit height of approximately 3 m, 8 m, 9 m and 15 m. The results showed that machine mobility in the field was very good. Soil penetration resistance was in the range of 16.44-22.10 kgf/cm2. Average coefficient of rolling resistance of the wheels was 0.159. Potential energy of falling fruit bunches were in the range of 0.44-4.44 kJ. Theoretical traveling distance of the wheel barrow using the captured potential energy was in the range of 2.27 m - 22.98 m. A conceptual design of catchment flatform and evacuation machine was designed.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DESAIN KONSEPTUAL MESIN PENANGKAP DAN
PENGANGKUT TANDAN BUAH SAWIT DI DALAM KEBUN
RUSNADI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Judul Skripsi : Desain Konseptual Mesin Penangkap dan Pengangkut Tandan Buah Sawit di dalam Kebun
Nama : Rusnadi NIM : F14090063
Disetujui oleh
Dr Ir Wawan Hermawan, MS Pembimbing Akademik
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, MEng Ketua Departemen
PRAKATA
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
“Desain Konseptual Mesin Penangkap dan Pengangkut Tandan Buah Sawit di
dalam Kebun”.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr Ir Wawan Hermawan, MS selaku dosen Pembimbing Akademik yang senantiasa memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dr Ir Gatot Pramuhadi, MSi dan Dr Ir Radite Praeko AS, MAgrselaku dosen penguji yang telah banyak memberikan saran serta masukan terhadap skripsi ini. Tak lupa juga ucapan terima kasih penulis berikan kepada seluruh pihak yang telah membantu penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan pembuatan skripsi ini.
Penelitian berawal dari permasalahan pada saat melakukan praktik lapangan di Perkebunan Kelapa Sawit PT SOCFINDO Seumanyam-Tripa Aceh. Permasalahan yang ditemukan adalah proses pengangkutan tandan buah sawit (TBS) hasil pemanenan masih dilakukan secara manual.Hal tersebutberpotensi terjadinya kerusakan fisik pada TBS yang cukup tinggi. Kerusakan fisik yang terjadi pada TBS akan sangat mempengaruhi mutu buah dan kualitas ekstraksi CPO yang akan dihasilkan. Selain itu, proses pengangkutan TBS dari dalam kebun menuju tempat pengumpulan hasil (TPH) masih dilakukan dengan cara konvensional sehingga masih ditemukan kelemahan pada sisi penggunaan daya pengangkutan yang masih sangat besar, waktu yang cukup lama dalam proses pengutipan berondolan buah sawit serta proses loading TBS ke dalam alat
pengangkut (angkong) secara manual dengan menggunakan alat “gancu”.
Penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi yang nyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknologi pertanian.
Bogor, Agustus 2013
DAFTAR ISI
Tandan Buah Kelapa Sawit 4
Pemanenan Tandan Buah Sawit (TBS) 5
Energi Potensial Gravitasi 6
Waktu dan Tempat Penelitian 10
Bahan dan Alat 10
Tahapan Penelitian 14
Kriteria Desain 18
Konsep Rancangan 19
HASIL DAN PEMBAHASAN
Mobilitas dan Koefisiens Tahanan Gelinding Roda Angkong di Lahan Kebun
Kelapa Sawit 20
Potensi Energi Potensial TBS sebagai Energi untuk Pengangkutan TBS ke
TPH 22
Konsep Mesin Penangkap dan Pengangkut TBS 25
SIMPULAN DAN SARAN 51
DAFTAR PUSTAKA 52
DAFTAR GAMBAR
1. Grafik elemen kerja yang paling melelahkan dalam pemanenan kelapa
sawit 1
2. Grafik elemen kerja yang membutuhkan waktu paling lama dalam
pemanenan kelapa sawit 2
3. Kondisi lahan tanaman kelapa sawit 4
4. Bentuk tandan buah sawit di tempat pengumpulan hasil (TPH) 5
5. Posisi operator saat pemanenan TBS 5
6. Usaha gravitasi w pada waktu gerak lurus suatu benda dari suatu titik ke titik lain dalam suatu medan gravitasi 6 7. Gaya bekerja terhadap pegas memperpanjangnya sebesar x, akan timbul
gaya pemulih F di dalam pegas dimana F = kx 7
8. Pengungkit jenis ke-II 8
9. Aplikasi tuas jenis ke-II 8
10.Beberapa bentuk pegas helix 9
11.Contoh skema pengukuran karakteristik teknik pemanenan TBS di lapangan 10 12.Contoh skema pengukuran dimensi TBS 12 13.Skema pengujian beberapa jenis bahan landasan penangkap TBS 12 14.Pengukuran mobilitas gelinding roda angkong di lahan kebun 13 15.Pengambilan sampel tanah dan pengukuran tahanan penetrasi di lahan sawit 14 16.Diagram alir konsep desain mesin penangkap dan pengangkut TBS 15
17.Tahapan kegiatan penelitian 16
18.Skema pemanfaatan energi potensial sebagai daya pengerak roda angkong 19 19.Luas kontak area roda traksi pada tire type 21 20.Mobilitas angkong dengan kapasitas maksimum 22 21.Energi potensial darijatuhnya tandanbuah sawitsaatpemanenan 23
22.Jarak tempuh teoritis mesin yang dihasilkan oleh energi potensial dari
jatuhnya TBS 24
23.Salah satu contoh konsep penangkap TBS 25 24.Salah satu konsep komponen penampung TBS 26 25.Salah satu konsep komponen roda penggerak 26 26.Konsep penangkapan TBS dengan sistem tali penarik 26 27.Konsep penangkapan TBS dengan sistem penampang tekan 27
28.Konsep A unit penangkap TBS 28
29.Konsep B unit penangkap TBS 28
30.Konsep C unit penangkap TBS 29
31.Konsep D unit penangkap TBS 29
32.Kondisi dan bentuk daerah piringan pokok sawit 30 33.Pola sebaran mengenai peluang area titik jatuhnya TBS dan berondolan
buah di dalam pringan pokok sawit 31
35.Bentuk dan dimensi umum dari penampang penangkap TBS 32 36.Struktur dasar komponen penangkap TBS 33
37.Frame dasar komponen penangkap TBS 34
38.Batang penyangga depan komponen penangkap TBS 34 39.Komponen peredam unit penangkap TBS 35
40.Konsep A unit penampung 36
41.Konsep B unit penampung 36
42.Konsep C unit penampung 37
43.Konsep D unit penampung 37
44.Bentuk unit penampung TBS 38
45.Mekanisme umum konsep kerja unit roda traksi dan daya penggerak 39 46.Beberapa bentuk pegas yang dapat digunakan sebagai komponen
penyimpan energi potensial jatuhnya TBS 40 47.Konsep komponen daya penggerak roda 41 48.Mekanisme penyimpanan energi potensial TBS ke pegas utama 42 49.Mekanisme pengeluaran energi potensial pegas untuk menggerakan roda
traksi 42
50.Rancangan bentuk kopling yang digunakan 43 51.Susunan gear pada unit gear box dengan rasio 1:16 44 52.Komponen pengatur gerakan release dari regangan pegas 44 53.Data simulasi penentuan titik center of gravity 45 54.Ilustrasi bentuk umum konsep unit rangka dan stang kemudi 46 55.Konsep unit rangka dan stang kemudi 46 56.Konsep mesin penangkap dan pengangkut TBS 47
57.Posisi mesin saat pemotongan TBS 48
58.Ilustrasi batang penyangga komponen penangkap TBS saat pemotongan
TBS 48
59.Posisi mesin saat evakuasi TBS 49
60.Posisi tuas kontrol pada stang kemudi 49 61.Grafik hasil simulasi pembebanan mekanis pada komponen mesin 50
DAFTAR TABEL
1. Tingkat kematangan buah sawit 6
10.Seleksi material penangkap TBS 33 11.Seleksi konsep unit penampung TBS melalui faktor pembobotan 37
12.Karakteristik tandan sawit 59
13.Data antropometri posisi berdiri operator pemanen sawit di Indonesia 60 14.Data antropometri posisi duduk operator pemanen sawit di Indonesia 61
DAFTAR LAMPIRAN
1. Perhitungan pemilihan bahan dan kekutatan bahan yang digunakan 54 2. Prosedur umum operasional pemanenan TBS di Indonesia 58
3. Tabel karakteristik tandan sawit 59
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanenan dan pengangkutan kelapa sawit merupakan kegiatan yang paling intensive dilakukan di perkebunan kepala sawit. Sementara, di perkebuan-perkebuan sawit di Indonesia pada umumnya, pemanenan dan pengangkutan kelapa sawit masih dilakukan secara manual.Kegiatan pemanenan dan pengangkutan kelapa sawit secara manual akan berpotensi terjadinya kerusakan buah (Zulfahrizal 2005). Kerusakan fisik yang terjadi pada tandan buah sawit (TBS) akan sangat mempengaruhi mutu buah dan kualitas ekstraksi CPO yang akan dihasilkan. Menurut Pahan (2006), selama kegiatan panen dan pengangkutan tandan, asam lemak bebas (ALB) dapat naik dengan cepat. Salah satu upaya untuk menghindari terbentuknya ALB adalah pengangkutan buah dari kebun ke pabrik harus dilakukan secepatnya dan menggunakan alat/mesin angkut yang baik (Djoehana 2006).
Salah satu faktor kritis dalam produksi crude palm oil (CPO) adalah proses pemanenan TBS yang harus dilakukan dengan cara yang tepat dan proses yang benar. Jika dinding sel buah sawit pecah atau rusak karena proses pembusukan atau karena pelukaan mekanik, tergores atau memar karena benturan, enzim akan bersinggungan dengan minyak dan reaksi hidrolisis akan berlangsung dengan cepat sehingga membentuk gliserol dan asam lemak bebasnya (Ponten 1994). Buah kelapa sawit yang sudah matang dan masih segar hanya mengandung 0.1 % ALB, tetapi buah-buah yang sudah memar atau pecah dapat mengandung ALB sampai 50 % hanya dalam waktu beberapa jam saja. Apabila buah dibiarkan begitu saja tanpa perlakuan khusus, dalam waktu 24 jam kandungan ALB dapat mencapai 67 % (Ponten 1994).
Menurut Putrianti (2013) aktivitas pemanenan kelapa sawit merupakan pekerjaan yang berat sehingga dapat menyebabkan tejadinya fenomena rasa sakit yang timbul akibat kerja berlebihan pada otot atau yang sering disebut muscular fatigue. Putranti (2013) pun menjelaskan bahwa terdapat beberapa elemen pekerjaan yang melelahkan dan membutuhkan waktu yang paling lama dalam pemanenan kelapa sawit. Data mengenai hal tersebut disajikan pada Gambar 1 dan Gambar 2.
Gambar 1 Grafik elemen kerja yang paling melelahkan dalam pemanenan kelapa sawit (Putranti 2013)
Dari Gambar 1 dan Gambar 2 tersebut, menjelaskan bahwa pekerjaan memungut berondolan dan mengangkong merupakan kegiatan yang paling melelahkan.Khusus untuk pekerjaan memungut berondolan, pekerjaan ini juga tergolong ke dalam pekerjaan dengan waktu pekerjaan yang paling lama. Pekerjaan memungut berondolan sangat banyak dikeluhkan oleh pemanen karena dapat menyebabkan rasa sakit pada kaki dan pinggang pemanen. Untuk mengatasi hal tersebut perlu adanya alat bantu untuk memungut berondolan tersebut tanpa harus membungkuk atatupun berjongkong (Putianti 2013).
Berdasarkan uraian di atas maka fokus permasalahan yang akan diselsaikan dalam penelitian ini yang pertama adalah mengenai pengurangan potensi kerusakan fisik buah sawit akibat kegiatan pemanenanserta efektivitas pengangkutan TBS saat pemanenan. Sedangkan masalah yang kedua adalah masalah penanganan kegiatan pemungutan berondolan dan mengangkong agar kegiatan tersebut tidak termasuk ke dalam pekerjaan yang paling melelahkan serta tidak membutuhkan waktu kerja yang paling lama.Peningkatan efektivitas waktu pemanenan dapat dilakukan dengan cara mengurangi/mempercepat waktu pemindahan TBS ke dalam “angkong”, mempercepat proses pengutipan
berondolan buah sawit yang tercecer serta peningkatan volume “angkong” agar
dapat memuat TBS dengan kapasitas yang lebih banyak.
Tindakan untuk menghasilkan output yang maksimal dalam pemanenan TBS adalah dengan menerapkan teknologi, diantaranya pada alat/mesin pengangkut TBS di dalam kebun yang mampu mengurangi kerusakan fisik pada TBS, sehingga penurunan kualitas CPO dapat diminimalisir. Penerapan teknologi pada alat/mesin pengangkut TBS di dalam kebun diharapkan dapat meningkatkan efektivitas kegiatan evakuasi TBS dari dalam kebun menuju tempat pengumpulan hasil (TPH). Selain itu, perancangan alat/mesin penangkap jatuhnya TBS dan berondolan buah dibutuhkan untuk mengatasi masalah kelelahan pemanen dan penggunaan waktu kerja yang lama dari kegiatan memungut berondolan secara manual.
Masalah dari kegiatan mengangkong akan diatasi dengan perancangan desain alat/mesin pengangkut yang tidak membutuhkan tenaga yang besar dan atau merancang sebuah konsep sumber daya tambahan. Penerapan teknologiyang prespektif untuk daya penggerak tambahan pada alat/mesin pengangkut TBSadalah dengan memanfaatkan energi potensial jatuhnya TBS. Menurut Nazzamudin (2013), besarnya energi potensial dari jatuhnya TBS berkisar pada 0.45-4.45 kJ. Potensi tersebut diharapkan dapat memberikan daya
Gambar 2 Grafik elemen kerja yang membutuhkan waktu paling lama dalam pemanenan .kelapa sawit (Putranti 2013)
tambahan untuk menggerakan alat/mesin pengangkut TBS. Hal tersebut dilakukan agar pekerjaan mengangkong tidak tergolong ke dalam salah satu pekerjaan paling melelahkan pada kegiatan pemanenan TBS.
Penjelasan di atas menjelaskan bahwa sangat dibutuhkannya perancangan sebuah konsep desain mesin yang mampu menangkap dan mengangkut TBS, yakni dengan memanfaatkan energi potensial jatuhnya TBS sebagai daya penggerak tambahan mesin tersebut. Konsep desain yang dikembangkan bertujuan agar kegiatan pemungutan berondolan buah dan TBS ke dalam bak pengangkut tidak dilakukan lagi secara manual dan satu per satu. Pemanen dirancang untuk tidak lagi melakukan kegitan pemungutan berondolan buah sehingga efektivitas pengangkutan TBS ke TPH dapat lebih cepat dan maksimal. Oleh sebab itu, dibutuhkannya sebuah penelitian mengenai rancangan konsep desain mesin yang dapat menyelsaikan masalah penangkapan dan pengangkutan TBS di dalam kebun. Kegiatan tersebut diharapkan mampu menyelsaikan masalah kerusakan mekanis buah sawit akibat pemanenan secara manual, kelelahan pemanen akibat pemungutan berondolan secara manual serta masalah dibutuhkannya energi operator pemanen untuk mengoperasikan unit pengangkut TBS menuju TPH.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mengukur mobilitas roda angkong dan koefisien tahanan gelinding roda angkong di lahan kebun kelapa sawit,menganalisis potensi energi potensial jatuhnya TBS dan pemanfaatannya sebagai sumber energi untuk pengangkutan TBS ke TPH serta merancang sebuah konsep desain mesin penangkap dan pengangkut TBS di dalam kebun berdasarkan pemanfaatan energi potensial jatuhnya TBS saat pemanenan.
Lingkup Pengukuran
Gambar 3 Kondisi lahan tanaman kelapa sawit
TINJAUAN PUSTAKA
Tanaman Kelapa Sawit
Kelapa sawit memiliki batang kelapa sawit yang tumbuh tegak ke atas dengan diameter batang sekitar 60 cm. Pohon kelapa sawit hanya memiliki satu titik terminal ujung batang berbentuk kerucut diselimuti oleh daun-daun muda yang masih kecil dan lembut (Mangoensoekarjo dan Semangun 2008). Menurut Fauzi et al. (2008) pertambahan tinggi batang baru terlihat secara jelas sesudah tanaman berumur empat tahun. Pertambahan tinggi tanaman kelapa sawit dapat mencapai 45 cm per tahun. Menurut Mangoensoekarjo dan Semangun (2008), daun kelapa sawit membentuk susunan daun majemuk, bersirip genap dan bertulang daun sejajar. Panjang pelepah daun dapat mencapai 7.5-9 m jumlah anak daun perpelepah adalah 250-400 helai. Pertumbuhan pelepah daun mempunyai filotaksi 1/8, yang artinya setiap satu kali berputar melingkari batang terdapat 8 pelepah daun. Produksi daun per tahun tanaman dewasa dapat mencapai 20-24 helai.
Tandan Buah Kelapa Sawit
Gambar 4 Bentuk tandan buah sawit di tempat pengumpulan hasil (TPH)
Pemanenan Tandan Buah Sawit (TBS)
Sistem panen terdiri dari dua, yaitu ancak tetap dan ancak giring. Ancak tetap adalah setiap pemanen diberi ancak panen yang sama dengan luasan tertentu dan harus selesai pada hari itu. Ancak giring adalah setiap pemanen diberikan ancak per baris tanaman dan digiring bersama-sama (Koedadiri et al. 2005).
Energi Potensial Gravitasi
Energi potensial merupakan suatu bentuk energi yang tersimpan, yang dapat dimunculkan dan diubah sepenuhnya menjadi tenaga kinetik. Tenaga potensial tidak dapat dikaitkan dengan gaya tak konservatif seperti gaya gesekan, karena tenaga kinetik dalam sistem demikian tidak kembali ke harga semula ketika sistem mencapai konfigurasi mula – mula. Pada suatu sistem ada yang dikenal dengan tenaga potensial dan tenaga kinetik dan ini dikenal dalam sistem konservatif. Tenaga potensial sendiri merupakan tenaga yang belum dikeluarkan dan masih tersimpan (Suryadi 2012).
Gambar 6 Usaha Gravitasi w pada waktu gerak lurus suatu benda dari suatu titik ke titik lain dalam suatu medan gravitasi (Suryadi 2012)
Sebuah benda bermassa m (dan beratnya w = mg) bergerak vertikal seperti Gambar 6 dari sebuah titik dimana pusat beratnya ada pada ketinggian y1 di atas
suatu bidang yang dipilih sembarang menuju sebuah titik yang tingginya y2.
Disini akan dibicarakan perpindahan di dekat bumi saja, sehingga perbedaan gaya gravitasi akibat perbedaan jarak benda ke pusat bumi dapat diabaikan. Gaya gravitasi ke bawah terhadap benda nilainya konstan (sebesar w). Andaikan
P adalah resultan semua gaya lainnya yang bekerja terhadap benda itu, dan Tabel 1 Tingkat kematangan buah sawit
Fraksi Jumlah Brondrolan yang Jatuh Kematangan 00 Tidak ada buah berwarna hitam Sangat mentah
0 Satu brondolan s.d. 12.5% buah segar Mentah
1 12.5-25% buah luar Kurang matang
2 25-50% buah luar Matang I
3 50-75% buah luar Matang II
4 75-100% buah luar Lewat matang I
5 Buah dalam ikut membrodol Lewat matang II
andaikan pula W’ adalah usaha gaya – gaya ini. Arah gaya gravitasi w berlawanan dengan perpindahan ke atas dan usaha gaya ini adalah
Dapat dikatakan bahwa usaha gaya gravitasi adalah , tidak memperhatikan apakah benda itu bergerak naik atau turun.
Energi Potensial Pegas
Pada Gambar 7 dapat dilihat sebuah benda bermassa m di atas sebuah permukaan datar. Salah satu ujung pegas direkatkan pada benda tersebut dan ujung lainnya diikat tetap. Kemudian ditentukan pangkal koordinat benda tersebut pada saat pegas tidak regang seperti pada Gambar 7 (a). Suatu gaya luar P menarik pegas tersebut sampai meregang. Begitu gaya P menarik, ada suatu gaya F yang ada dalam pegas tersebut berlawanan arahnya terhadap pertambahan panjang x dan berlawanan terhadap gaya tarik P. Gaya F ini dinamakan gaya elastik. Kalau gaya P diperkecil atau dibuat nol, gaya elastik ini akan memulihkan pegas kembali bentuk semula (tidak meregang). (Suryadi 2012)
Gambar 7 Gaya bekerja terhadap pegas memperpanjangnya sebesar x, akan timbul gaya pemulih F di dalam pegas dimana F = kx (Suryadi 2012)
Robert Hooke pada tahun 1678 mengamati bahwa apabila perpanjangan x sebuah pegas tidak begitu besar sehingga tidak terjadi cacat permanen pada pegas itu sehingga gaya tersebut berbanding langsung dengan perpanjangan dan dapat ditulis
yang merupakan persamaan Hooke. Konstanta perbandingan k disebut konstanta gaya atau koefisien (angka) kekakuan. Besaran ⁄ , yaitu setengah kali konstanta gaya dengan kuadrat koordinat benda disebut energi potensial elastik, EP, benda tersebut (Suryadi 2012).
Antropometri
Antropometri adalah cabang dari lmu manusia yang berhubungan dengan pengukuran tubuh, terutama dengan pengukuran ukuran tubuh, bentuk tubuh, kekuatan tubuh dan kapasitas kerja tubuh Pheasant (2003). Data antropometri dibedakan berdasarkan selang usia dan jenis kelamin. Data pengukuran (1)
(2)
antropometri manusia sangat diperlukan dalam perhitungan desain berbagai alat kendali mesin, perlengkapan kerja dan dimensi ruang kerja agar tercapai kenyamanan,keamanan dan efisiensi kerja bagi operator.
Pesawat Sederhana (Tuas)
Pengungkit/tuas adalah pesawat sederhana yang berbentuk batang keras yang dapat memutari suatu titik (Ikhlasul 2012).
Gambar 8 Pengungkit jenis ke-II (Ikhlasul 2012)
Keterangan:
U = titik upaya (tempat gaya bekerja) B = titik beban
T = titik tumpu
db (lengan beban) = jarak B–T
du (lengan upaya) = jarak A–T Fb = gaya beban
Fu = gaya upaya
maka
Prisnsip kerja tuas adalah dengan memperbesar gaya, artinya dengan gaya yang kecil dapat mengangkat atau memindahkan beban yang berat atau memindahkan benda lebih jauh. Pada tuas berlaku hubungan berikut:
(Fb x db) = (Fu x du ) Keterangan:
Fb = berat beban Fu = gaya upaya
Gambar 9 Aplikasi tuas jenis ke-II (www.imzaroncikgusains.blogspot.com) (4)
Pegas
Pegas adalah elemen mesin flexibel yang digunakan untuk memberikan gaya,torsi, dan juga untuk menyimpan atau melepaskan energi. Energi disimpan pada bendapadat dalam bentuk twist, stretch, atau kompresi. Energi di-recover dari sifat elastis material yang telah terdistorsi. Pegas haruslah memiliki kemampuan untuk mengalami defleksi elastis yang besar. Beban yang bekerja pada pegas dapat berbentuk gaya tarik,gaya tekan, atau torsi (twist force). Pegas
umumnya beroperasi dengan “high working stresses” dan beban yang bervariasi secara terus menerus. Beberapa contoh spesifik aplikasi pegas adalah :
1. untuk menyimpan dan mengembalikan energi potensial, seperti misalnya
pada “gun recoil mechanism”,
2. untuk memberikan gaya dengan nilai tertentu, 3. untuk meredam getaran dan beban kejut,
4. untuk indikator/kontrol beban, contohnya pada timbangan,
5. untuk mengembalikan komponen pada posisi semula, contonya pada “brake pedal”.
Pegas dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis fungsi dan beban yang bekerja yaitu pegas tarik, pegas tekan, pegas torsi, dan pegas penyimpan energi. Tetapi klasifikasi yang lebih umum adalah diberdasarkan bentuk fisiknya. Klasifikasi berdasarkan bentuk fisik adalah :
1. Pegas kawat(Wire form spring), 2. Pegas cincin(Spring washers), 3. Pegas daun(Flat spring),
4. Pegas volut(Flat wound spring).
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan menjadi 2 tahap penelitian, yakni penelitian pendahuluan dan penelitian lanjutan. Penelitian pendahuluan meliputi kegiatan identifikasi kebutuhan hingga proses pembuatan model 3 dimensi dari mesin yang dirancang. Penelitian lanjutan meliputi kegiatan pembuatan prototipe mesin, proses pengujian kinerja mesin hingga proses perbaikan kinerja mesin. Kegiatan penelitian pendahuluan tersebut dilakukan pada tingkat Strata 1 (S1) sedangkan untuk kegiatan penelitian lanjutan akan dilakukan pada tingkat Magister (S2).
Penelititan yang dilakukan pada tingkat S1 ini fokus pada kegiatan penelitian pendahuluan. Berikut ini merupakan penjelasan mengenai jenis kegiatan, waktu pelaksanaan dan tempat pelaksanaan penelitian pendahuluan. Kegiatan identifikasi kebutuhan dan pengambilan data penelitian di lapangan dilaksanakan di Medan, tepatnya di perkebunan kelapa sawit Tanah Gambus PT Socfin Indonesia pada 27 Maret 2013 hingga 2 April 2013. Proses perancangan konsep desain dilakukan pada 3 April 2013 hingga 15 Juli 2013 di Laboratorium Engineering Design Studio (EDS) Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Institut Pertanian Bogor (IPB).
Bahan dan Alat
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini akan dikelompokan ke dalam beberapa tahap, yakni tahap perencanaan dan pengukuran, tahap pembuatan konsep desain serta tahap pengujian desain. Penjelasan secara lengkapnya akan dijelaskan pada tiap-tiap tahapan penelitian tersebut.
Pada tahap perencanaan dan pengukuran bahan yang digunakan adalah kertas, tandan buah sawit (TBS), tanaman kelapa sawit, egrek, angkong, serta beberapa perlengkapan panen manual TBS. Alat yang digunakan dalam tahap ini adalah alat tulis dan beberapa peralatan instumen pengukuran untuk mengetahui dimensi dan berat dari bahan penelitian yang akan diukur serta untuk mengetahui besaran-besaran lainnya yang dibutuhkan dalam pembuatan konseptualisasi desain (seperti instrumen pengukur beban kerja, gaya, dan waktu). Rincian dari instrumen yang akan digunakan tersebut akan disajikan ke dalam tabel-tabel berikut ini.
Gambar 11 Contoh skema pengukuran karakteristik teknik pemanenan TBS di lapangan Tinggi Buah
Tabel 2 Pengukuran dan pengamatan karakteristik teknik pemanenan TBS
Posisi pemanen Meteran Mengukur jarak berdiri pemanen dari pohon sawit buah dari pohon sawit diukur dengan meteran jarak pemanen ke pohon sawit. Hasil perhitungan divalidasi dengan foto
Tabel 3 Pengujian beberapa jenis bahan landasan penangkap TBS
Kamera Bentuk bahan landasan penangkap TBS setelah mengalami impact force fisik yang terjadi pada buah akan didokumentasikan kedalam bentuk foto
Jarak pantulan buah dan radius daerah tercecernya buah sawit akan diukur menggunakan meteran. Perilaku pergerakan dan tumbukan buah serta lepasnya buah sawit akan direkam menggunakan kamera video.
Tabel 4 Pengukuran mobilitas dan tanahan gelinding roda angkong di lahan sawit
Kamera Mengidentifikasi beberapa jenis dan kondisi permukaan tanah dari lahan sample sebanyak 5 buah untuk setiap kondisi tanah. Pengukuran bulk density tanah dilakukan dengan
membandingkan berat basah tanah dan berat kering tanah (setelah di oven selama 24 jam dengan suhu 105oC).
Berat total beban kerja meliputi berat angkong kosong ditambah berat TBS
Gambar 15 Pengambilan sampel tanah dan pengukuran tahanan penetrasi di lahan sawit
Pada tahap pembuatan konsep desain, bahan yang digunakan adalah salah satu software computer aided desain (CAD) yaitu “SolidWorks Premium 2012”. Peralatan yang yang digunakan adalah alat tulis, mesin hitung, software
“Microsoft Excel 2010”, seperangkat komputer dan mesin cetak (printer).
Tahap pengujian hasil konsep desain akan menggunakan software
“SolidWorks Premium 2012”, yakni digunakan untuk menganalisis stress dan strain dari konsep desain yang telah dibuat serta untuk proses simulasi gerakan operasi dari model alat yang akan dibuat. Selain itu, peralatan lain yang yang digunakan adalah alat tulis, mesin hitung, software “Microsoft Excel 2010”, seperangkat komputer dan mesin cetak (printer).
Tahapan Penelitian
Penelitian ini merupakan suatu rangkaian penelitian yang besar, yakni mencakup tahapan koseptualisasi desain, pembuatan prototipe hingga pengujian kinerja. Pada tingkat S1 ini, penelitian dilakukan untuk pembuatan konsep desain dari mesin penangkap dan transporter TBS di dalam kebun. Oleh sebab itu, kegiatan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah kegiatan pembuatan konseptualisasi desain hingga menjadi sebuah model gambar 3D dari rancangan mesin yang akan dibuat serta kegiatan pengujian model 3D mesin yang telah dibuat.
Mulai
Perumusan dan penyempurnaan konsep desain mesin penangkap dan
transpoter TBS di dalam kebun
Uji fungsional model 3D mesin
Uji kinerja model 3D mesin
Selesai Modifikasi
Data dan informasi penunjang
Pembuatan beberapa alternatif konsep desain
Uji seleksi konsep desain
Ya
Tidak
Tidak
Ya
Analisis teknik/perhitungan perancangan desain mesin Identifikasi masalah pengangkutan TBS
di dalam kebun ,,
Pembuatan model 3D alat
Berhasil Lolos
diagram alir konsep desain mesin penangkap dan pengangkut TBS di dalam kebun yang disajikan pada Gambar 16.
Gambar 17 Tahapan kegiatan penelitian
Berikut ini merupakan penjelasan lebih rinci menganai tahapan-tahapan penelitian yang dilakukan:
a. Identifikasi Masalah
Tahapan penelitian ini adalah melakukan identifikasi kondisi lapangan dan pencarian data lapangan terkait dengan beberapa data yang digunakan dalam proses desain. Uraian dari kegiatan tersebut adalah mencakup beberapa hal, yakni identifikasi kebutuhan dan masalah pengangkutan TBS di dalam kebun yang dihadapi oleh pemanen (users), pengamatan pada beberapa potensi lapangan yang bisa dimanfaatkan untuk memecahkan masalah mengenai pengangkutan TBS dan pengumpulan data lapangan (kebun sawit), mempelajari cara pengangkutan TBS secara manual, mengumpulkan literatur alat atau mesin pengangkut TBS serta penentuan batasan-batasan desain atau spesifikasi (karakteristik dari mesin yang akan dirancang) bardasarkan kebutuhan calon pengguna (users).
Beberapa data dari tanaman kelapa sawit yang dikumpulkan adalah data-data menganai tinggi tanaman sawit, jarak antar tanaman sawit, jumlah rata-rata tandan buah tiap pohon tanaman sawit dan letak tandan pada batang tanaman sawit, dimensi dan berat rata-rata tandan buah sawit, bentuk dan tekstur TBS, posisi tandan dan pelepah daun sawit, serta beberapa data pendukung lainnya.
TBS dan berondolan TBS ke dalam mesin transportasi di dalam kebun (angkong), (6) mempelajari prosedur pengangkutan TBS dari dalam kebun menuju tempat pengumpulan hasil (TPH).
Tahap selanjutnya adalah kegiatan pengumpulan informasi dari beberapa literatur tentang mesin atau mesin pengangkut TBS yang telah. Dari beberapa informasi yang diperoleh akan dikembangkan untuk proses penentuan beberapa spesifikasi (karakteristik dari mesin yang dapat dirancang).
b. Perumusan dan Penyempurnaan Konsep Desain
Tahap penelitian ini adalah tahapan pembuatan konsep desain yang dilakuakan untuk menyelsaikan masalah transportasi TBS dari dalam kebun menuju TPH. Spesifikasi dari konsep desain dirumuskan berdasarkan kondisi aktual lapangan dan batasan spesifikasi mesin yang diinginkan oleh operator pemanen TBS (users).
Masalah yang coba diselesaikan dari penelitian ini adalah masalah pada proses pengangkutan TBS ke dalam angkong menuju TPH membutuhkan tenaga yang cukup besar apabila dilakukan secara manual, selain itu proses pemungutan berondolan buah sawit yang tercecer di sekitar piringan tanaman sawit membutuhkan waktu yang cukup lama. Dari permasalahan tersebut telah dirumuskan ke dalam sebuah konsep desain mesin penangkap dan transpoter TBS dari dalam kebun menuju TPH yang memiliki efisiensi lebih tinggi bila dibandingkan dengan alat/mesin pengangkutan TBS yang konvensional (sudah ada saat ini).
Dari perumusan masalah kebutuhan rancangan tersebut, dilakukan proses pengembangan desain fungsional mesin yang sesuai untuk memenuhi kebutuhan rancangan mesin penangkap dan transpoter TBS. Selanjutnya dilakukan perancangan desain struktural dari komponen-komponen mesin yang akan dibuat.
Data hasil pengamatan dan pengukuran di lapangan dianalisis untuk menentukan besarnya gaya mekanis dan beban kerja mekanis yang dibutuhkan dalam kegiatan penangkapan TBS dan pengangkutan TBS dari dalam kebun menuju TPH. Analisis teknik dan perhitungan rancangan dilakukan untuk menentukan secara akurat dari bentuk, ukuran, bahan, dan cara pembuatan mesin yang akan dirancang. Analisis tersebut juga dilakukan untuk menentukan mekanisme rancangan mesin yang sesuai dengan spesifikasi desain. Hasil analisis teknik digunakan untuk menentukan dimensi dari desain konstruksi mesin penangkap dan transpoter TBS yang akan dimodelkan dengan menggunakan Computer Aided Desain (CAD). Rancangan fungsional dan srtuktural selanjutnya disajikan ke dalam beberapa bentuk desain mesin yang memungkinkan untuk dibuat.
c. Uji Optimasi Konsep Desain
Kriteria seleksi lebih ditekankan kepada unjuk kerja rancangan mesin yang dibuat dan kesesuaian konsep desain terhadap spesifikasi desain dan kondisi lapangan tanaman kelapa sawit. Beberapa parameter yang digunakan sebagai kriteria seleksi desain adalah kemudahan operasi, kemudahan pembuatan, biaya pembuatan, kelincahan gerak dan kesesuaian mekanisme. Parameter tersebut akan digunakan sebagai kriterian untuk proses go/no-go screening dari konsep desain yang akan dirancang.
d. Pembuatan Model 3 Dimensi (3D)
Tahap ini dilakukan proses pemodelan konsep desain hasil dari proses seleksi desain rancangan mesin ke dalam bentuk gambar 3D menggunakan software “SolidWorks Premium 2012”. Hasil dari pemodelan ini sebagai bentuk visualisasi rancangan struktural dari mesin yang akan dibuat.
e. Uji Kinerja dari Model 3D Mesin Hasil Rancangan
Proses uji kinerja model 3D mesin dilakukan dengan memanfaatkan fasilitas simulasi analisis gaya dan pembebanan mekanis yang disediakan
pada software “SolidWorks Premium 2012”. Hasil dari pemodelan gambar 3D digunakan sebagai bahan pengujian analisis pergerakan mesin dan analisis penyebaran gaya.
Kriteria Desain
Konsep mesin penangkap dan pengangkut TBS dirancang dengan mempertimbangkan kondisi aktual di lahan kebun kelapa sawit, kriteria desain/masukan dari para operator pemanen TBS di lapangan serta pertimbangan aspek ergonomika (antropometri) dari para pemanen. Bentuk dan dimensi rancangan mesin akan disesuaikan dengan data antropometri operator pemanen sawit di Indonesia.
Konsep Rancangan
Konsep rancangan desain mesin yang dibuat adalah dengan memanfaatkan energi potensial dari gerakan jatuh bebas TBS yang akan dikonversi ke dalam bentuk energi kinetik sebagai daya penggerak pada roda mesin pengangkut TBS. Konsep tersebut diterapkan untuk mengurangi penggunaan daya operator pemanen (users) saat mengoperasikan mesin. Ilustrasi untuk menjelaskan masalah pemanfaatan energi potensial menjadi energi kinetik dari gerakan jatuhnya TBS disajikan dalam Gambar 18. Masalah tercecernya berondolan buah sawit akibat gaya impact TBS dengan permukaan tanah akan diselesaikan dengan suatu rancangan komponen untuk menangkap/merangkap TBS yang jatuh. Komponen penangkap TBS tersebut didesain untuk mengurangi waktu kerja dalam pemungutan berondolan buah sawit serta menjaga mutu buah sawit yang dipanen agar tidak mengalami kerusakan fisik yang besar.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Mobilitas dan Koefisien Tahanan Gelinding Roda Angkong di Lahan Kebun Kelapa Sawit
Mobilisasi mesin dalam mengangkut TBS di dalam kebun akan dipengaruhi oleh faktor dari kondisi tanah, kondisi mesin, dan kondisi iklim kebun sawit. Pada penelitian ini lebih menganalisis kemampuan mobilitas angkong untuk melintasi lahan kebun sawit berdasarkan faktor tanah dan mesin. Faktor dari tanah yang mempengaruhi mobilisasi agkong adalah tekstur tanah, struktur tanah, kadar air tanah, densitas tanah, tahanan penetrasi tanah, konsistensi tanah, serta kuat geser tanah. Faktor dari mesin (angkong) yang mempengaruhi mobilisasinya adalah gaya penekanan terhadap tanah dan luas permukaan kontak antara bagian traksi dan permukaan tanah.
Kemampuan mobilitas yang dimaksud dalam penelitian ini adalah kemampuan roda angkong untuk melintasi lahan sawit pada kondisi kering dengan kontur yang cukup datar dan bukan termasuk lahan gambut. Parameter yang digunakan untuk menentukan mobilitas angkong (kereta sorong) di dalam kebun adalah tahanan penetrasi tanah pada beberapa daerah lintasan roda angkong serta koefisien tahanan gelinding roda angkong di lahan sawit. Pada Tabel 5 merupakan hasil pengukuran pada beberapa daerah lintasan roda angkong di dalam kebun kelapa sawit. Pengukuran tahanan penetrasi dilakukan hanya pada kedalaman 0-5 cm saja. Hal tersebut dikarenakan pada kedalam 5-10 cm, besarnya tahanan penetrasi telah melebihi batas skala pada penetrometer yang digunakan.
Tabel 5 Tahanan penetrasi tanah rata-rata di lahan sawit pada kedalaman 0-5 cm
Kedalaman Penetrasi
Tahanan Penetrasi Rata-rata (kgf/cm2)
Daerah
Tabel 6 Dry bulkdensity tanah rata-rata di lahan sawit pada kedalaman 0-10 cm
Kedalaman
Dry Bulk Density Tanah Rata-rata (gram/cm3) Daerah
Pengukuran dry bulkdensity tanah dilakukan pada kedalaman 0-10 cm. Hasil pengukuran pada Tabel 6 menunjukan adanya korelasi antara dry bulkdensity terhadap tahanan penetrasi tanah. Semakin besar dry bulkdensity tanah maka semakin besar pula tahanan penetrasi yang diperoleh. Untuk karakteristik tanah pada lahan sawit (kedalam 0-10 cm) menunjukan bahwa semakin dalam tanah maka tanah akan semakin bulky.
Gambar 19 Luas kontak area roda traksi pada tire type (Bekker 1955)
Nilai ground pressure mesin dipengaruhi oleh besarnya bobot total statis mesin dan luas kontak roda mesin terhadap permukaan tanah. Bila diasumsikan luas kontak permukaan roda traksi terhadap tanah = 0.78 (5)(7) = 27.3 cm2. Bobot statis mesin yang dirancang diasumsikan sebesar 55 kg dan bobot muatan maksimum sebesar 15 TBS x 15 kg/TBS (lihat Gambar 20) maka bobot total statis mesin dan muatannya diperoleh sebesar 280 kgf. Dari bobot total statis mesin dan luasan kontak roda angkong terhadap tanah yang ada tersebut maka diperoleh nilai ground pressure mesin. Ground pressure mesin diperoleh sebesar = 280 kgf/27.3 cm2= 10.56 kgf/cm2.
10.56.kgf/cm2, mobilitas roda angkong yang melintasi lahan sawit tersebut akan stabil. Hal tersebut dikarenakan dengan nilai tahanan penetrasi tanah yang lebih besar dari pada ground pressure mesin maka roda angkong tidak amblas, sehingga mobilitas roda angkong di dalam lahan sawit akan stabil.
Gambar 20Mobilitas angkong dengan kapasitas maksimum
Selain tahanan penetrasi tanah dan dry bulk density tanah, koefisien rolling resistance (Crr) juga berpengaruh pada kinerja mobilitas mesin (angkong) di lahan sawit. Pengukuran Crr dilakukan pada kondisi lahan dengan kemiringan 0o. Crr pada tanah yang sedikit berpasir akan lebih besar bila dibandingkan dengan pada tanah keras tidak berpasir. Hal tersebut dikarenakan pada tanah sedikit berpasir roda angkong akan mengalami sedikit amblas (sinkage) sehingga akan menggambat laju dari roda angkong tersebut. Melihat data Crr yang ada maka mobilitas mesin akan memiliki performa yang cukup baik karena gaya yang dibutukan untuk menggerakan/mendorong mesin (mesin) angkong berkisar 15.9 % - 17.2% dari berat total mesin dan muatannya.
Tabel 7 Koefisien tahanan gelinding roda angkong di lahan sawit
Kondisi Lahan Sawit Crr Tanah Sedikit Berpasir 0.172 Tanah Keras (Tidak Berpasir) 0.159
Potensi Energi Potensial TBS sebagai Energi untuk Pengangkutan TBS ke TPH
rata-rata (BJR) tandan lebih besar akan menghasilkan energi potensial yang lebih besar pula. Data hasil pengukuran karakteristik energi potensial pada beberapa ketinggian buah disajikan pada Gambar 21.
Gambar21Energi potensial darijatuhnya tandanbuah sawitsaatpemanenan Perhitunganenergi potensial darijatuhnya tandanbuahsetelah pemotongan,menghasilkanrata-rataenergi potensialpada ketinggianbuah3 m, 9 m, dan15 madalah0.6kJ, 2.0kJ, dan 3.6kJ, masing-masing.Energi potensialsetinggi itu, jikaditangkap, disimpandan dimanfaatkan, dapatdigunakan untuk menggerakkan angkongdalam mengevakuasiTBS. Besarnya jarak teoritis traveling distance
angkong dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini : EP = m g h = F s
s = (mb g h) / (mt x Crr x g)
dimana,
EP : energi potensial TBS (kJ), mb : massa TBS (kg),
g : kecepatan gravitasi (kgm/s2), h : posisi ketinggian TBS (m),
mt : massa total angkong dan muatan (kg),
Crr : koefisien roliing resistance roda angkong,
s : traveling distance teorotis angkong (m).
Dengan mengasumsikanbahwa beratstatis mesin adalah 55 kg, berat muatan rata-rataadalah(3 TBS x 23 kg/TBS), dankoefisienrolling resistancedari rodaangkongadalah 0.159,potensijaraktempuhteoritis mesin pengangkutsarat dengan muatantigatandanakan menjadi dikisaran2.27 sampai 22.98m(lihat Gambar 22). Jarak minimum antarapohonadalah9 m, potensi energi yang dihasilkanharus cukup untukmemindahkangerobakyang berisi muatan TBS dari pohonke pohon lain minimal sejauh 9 m.
Dari persaman y = 1.349x - 0.9793 pada Gambar 25, dapat digunakan untuk menentukan rekomendasi ketinggian buah minimum yang dapat mengerakan angkong sejauh 9 m. Dengan memasukan nilai y = 9 m, nilai x
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00
sebab itu, konsep pemanfaatan energi potensial jatuhnya TBS akan efektif bila dilakukan pada tanaman sawit dengan posisi ketinggian buah minimal sebesar 5.3 m.
Gambar22Jarak tempuh teoritismesinyang dihasilkan olehenergi potensial darijatuhnya TBS
Hasil analisis pada Gambar 22 menunjukan bahwa tinggi buah yang kurang dari 7.4 m akan menghasilkan potensi traveling distance kurang dari 9 m. Pemanfaatan energi potensial ini tidak direkomendasikan pada ketinggian buah yang kurang dari 7.4m. Hal tersebut disebabkan oleh efektifitas pemanfaatannya. Mekanisme pemanfaatan energi potensial ini tentunya akan mengakibatkan bertambahnya komponen dan bobot mesin pengangkut. Jika pemanfaatan dilakakukan pada ketinggian yang tidak direkomendasikan maka berpotensi mengakibatkan bobot mesin dari pemanfaatan tersebut akan lebih dominan dari pada traveling distance yang dihasilkan. Hal tersebut diduga akan bepotensi mengakibatkan beban kerja yang tidak efektif.
Daya yang dibutuhkan operator untuk mendorong mesin pengangkut(tanpa menggunakan daya penggerak roda traksi dari komponen pegas) dengan bobot muatan tertentu akan dipengaruhi oleh besarnya nilai koefisien tahanan gelinding roda di lahan sawit, gaya untuk mendorong mesin serta kecepatan maju operator. Kecepatan maju operator ketika mendorong angkong diasumsikan sebesar 0.5 m/s atau setara dengan 1.8 km/jam. Kecepatan tersebut diasumsikan bahwa kecepatan jalan operator pemanen saat mengoperasikan mesin lebih rendah dari pada kecepatan jalan manusia rata-rata sebesar 2.5 km/jam. Dengan asumsi kecepatan maju tersebut, daya yang dibutuhkan untuk mendorong mesin pengangkut diperkirakan sebesar = (0.5m/s)(205 kg x 0.159 x 9.8 m/s2) =159.72 Watt = 0.21 HP. Daya tersebut merupakan daya yang dibutuhkan operator untuk mendorong mesin pengangkut dengan kapasitas pengangkutan, yakni 10 TBS (BJR = 15 kg/TBS). Daya sebesar 0.21 HP hampir setara dengan daya yang dihasilkan oleh 2 orang laki-laki dewasa (0.1 HP/orang). Besarnya daya yang ada diperlukan ketika daya yang berasal dari komponen pegas telah habis atau tidak lagi kuat untuk menggerakan roda traksi. Jika daya dari komponen pegas masih sanggup untuk menggerakan roda traksi maka daya yang dibutuhkan operator untuk
mengoperasikan mesin tersebut hanya sebesar daya untuk menyeimbangkan stang kemudi mesin tersebut.
Konsep Mesin Penangkap dan Pengangkut TBS
Konsep rancangan akan dijabarkan ke dalam beberapa perumusan alternatif konsep dari setiap unit komponen utama. Komponen utama tersebut dibagi ke dalam 4 unit, yaitu unit penangkap, unit penampung, unit traksi dan daya penggerak serta unit rangka dan stang kemudi. Berikut ini adalah penjabaran dari beberapa alternatif konsep bentuk dan mekanisme masing-masing komponen mesin yang diajukan.
Rancangan Fungsional Mesin
Konsep rancangan mesin yang didesain memiliki beberapa fungsi utama, yakni menangkap tandan buah sawit yang jatuh dari pohon tanaman sawit, menampung TBS ke dalam bak pengangkut dan mengangkut TBS dari dalam kebun menuju tempat pengumpulan hasil (TPH). Untuk mendukung fungsi tersebut dibutuhkan beberapa mekanisme pendukung kinerja komponen fungsional dari rancangan mesin pengangkut TBS yang dirancang.
Berikut ini adalah penjelasan secara umum mengenai konsep rancangan fungsional mesin penangkap dan transpoter TBS yang didesain :
a. Fungsi menagkap TBS dan berondolan buah sawit
Fungsi ini didukung oleh beberapa batang penyangga dan penampang/jaring penangkap TBS. Komponen tersebut dikombinasikan dengan engsel dan dudukan batang sebagai titik tumpu batang penyangga. Komponen penangkap TBS ini akan diletakan pada daerah titik jatuhnya TBS dan dilengkapi dengan kaki-kaki penyangga komponen penangkap TBS terhadap permukaan tanah.
Gambar 23 Salah satu contoh konsep komponen penangkap TBS b. Menampung TBS Hasil Pemanenan
Fungsi ini didukung oleh komponen bak penampung TBS dan jaring-jaring penyangga dinding bak penampung. Proses penyaluran TBS dari jaring-jaring perangkap menuju bak penampung dilakukan dengan memasang komponen penyalur TBS dengan kemiringan tertentu ke arah bak. Komponen bak penampung ini ditempatkan dan menempel di atas rangka dasar.
Gambar 24 Salah satu contoh konsep komponen penampung TBS c. Mengangkut TBS Hasil dari dalam Kebun Menuju TPH
Fungsi ini didukung oleh komponen roda dan tuas kendali operator. Roda tersebut akan digerakan dengan 2 buah sumber tenaga penggerak, yaitu tenaga dorong operator langsung dan tenaga putar dari komponen pegas yang telah dikonversi dalam bentuk energi kinetik.
Gambar 25Salah satu konsep komponen roda penggerak
Mekanisme Penangkapan TBS
Terdapat 2 konsep umum menganai cara penangkapan dan pemanfaatan energi jatuh bebasnya TBS dari pangkal pokok. Ilusrasi mengenai kedua konsep tersebut disajikan pada Gambar 26 dan 27.
Gambar 26 Konsep penangkapan TBS dengan sistem tali penarik
Volume Angkong
Roda
Komponen Penggerak
Gambar 27 Konsep penangkapan TBS dengan sistem penampang tekan
Dari 2 konsep mekanisme penangkapan TBS yang ada, masing-masing memiliki kekurangan dan kelebihan. Konsep pada Gambar 26 memiliki beberapa kelemahan yakni berondolan yang jatuh tidak semuanya dapat tertampung, dibutuhkannya sistem pengait tali penarik pegas dan batang tumpu yang tinggi dan sangat kuat serta sistem pengoperasiannya tidak sesuai dengan prosedur pemanenan pada umumnya karena buah yang jatuh perlu dikaitkan terlebih dahulu pada talik penarik pegas. Keunggulan dari mekanisme pada Gambar 26 adalah tidak dibutuhkannya penampang penangkap TBS yang besar dan memiliki dimensi panjang total mesin yang tidak terlalu panjang dan lebar. Untuk mekanisme pada Gambar 27 merupakan mekanisme yang lebih mendekati faktor-faktor batasan desain di lapangan. Karakteristik jatuhnya TBS yang sulit ditentukan sangat cocok untuk mekanisme pada Gambar 27. Selain itu, berondolan yang jatuh saat proses pemotongan TBS akan langsung tertampung oleh penampang penangkap TBS. Namun, mekanisme pada Gambar 27 membutuhkan dimensi ukuran penampang penangkap jatuhnya TBS yang cukup besar sehingga dimensi ukuran mesin total akan lebih besar dibandingkan dengan mekanisme pada Gambar 26. Oleh sebab itu, dengan menganalisis kekurangan dan kelebihan masing-masing mekanisme tersebut maka dipilih mekanisme pada Gambar 26sebagai mekanisme yang dikembangkan dalam penelitian ini.
Konsep Unit Penangkap TBS
Unit penangkap yang didesain harus mampu menangkap dan meredam jatuhnya TBS serta berondolan buah yang kemudian disalurkan menuju bak penampung. Terdapat beberapa faktor atau batasan dari desain bentuk unit penangkap, yakni :
1. bentuk pokok sawit,
4. karakteristik sebaran jatuhnya TBS,
5. jarak operator pemanen terhadap pokok, serta 6. tahanan penetrasi tanah di daerah piringan pokok.
Unit penangkap TBS secara umum tersusun dari beberapa bagian, yakni : 1. frame dan penampang penangkap TBS,
2. batang dan alas penyangga penagkap TBS, serta 3. peredam tumbukan TBS dengan unit penangkap TBS.
Berikut ini adalah beberapa bentuk konsep dari komponen penangkap TBS dan berondolan yang dapat diajukan :
Gambar 28 Konsep A penangkap TBS
Gambar 30 Konsep C penangkap TBS
Gambar 31 Konsep D penangkap TBS
Dari keempat konsep tersebut akan dipilih satu konsep unit penagkap TBS berdasarkan beberapa faktor seleksi, yakni :
1. kesesuaian konsep terhadap kondisi jatuhnya TBS dan berondolan buah yang sulit untuk diprediksi pada satu titik jatuh TBS (FS1),
2. kesetimbangan mesin dan unit penangkap saat dikenai impact force dari jatuhnya TBS (FS2), serta
3. kesesuaian dengan bentuk dan dimensi piringan pokok sawit (FS3).
Tabel 8 Seleksi konsep unit penangkap TBS melalui
Hasil simulasi seleksi dengan metode pembobotan menunjukan bahwa konsep D memiliki skor total yang tertinggi sehingga peluang untuk dipilih semakin besar. Oleh sebab itu, rancangan konsep untuk bentuk unit penangkap TBS akan menggunakan dan mengembangkan konsep D.
Perumusan mengenai bentuk luasan penampang unit penagkap TBS didekati dengan menganalisis daerah sebaran jatuhnya TBS di daerah piringan pokok sawit. Dari data penelitian pendahuluan yang telah dilakukan mengenai karakteristik jatuhnya TBS saat pemotongan, diperoleh beberapa data mengenai jarak jatuhnya TBS yang disajikan pada Tabel 9.
Tabel 9 Radius titik jatuh TBS dan berondolan buah saat pemanenan
Parameter Mean Max
(m) (m) Jarak operator terhadap sisi luar pokok. 2 3 Radius titik jatuh TBS terhadap sisi luar pokok. 0.96 1.4 Radius sebaran berondolan terhadap sisi luar
pokok. 1.94 2.6
Secara umum, jatuhnya TBS dan berondolan buah saat pemanenan akan cenderung berada di dalam daerah piringan pokok. Dari data pada Tabel 9 tersebut dibuat pola sebaran mengenai peluang area titik jatuhnya TBS dan berondolan buah di dalam piringan pokok sawit dan disajikan ke dalam Gambar 33. Gambar 33 digunakan untuk menganalisis bentuk dan ukuran dari penampang penangkap TBS yang sesuai dengan kondisi lapangan yang ada.
Gambar 33 Pola sebaran mengenai peluang area titik jatuhnya TBS dan berondolan buah di dalam pringan pokok sawit
Gambar 34 Analisis bentuk dan dimensi penampang penangkap TBS
Gambar 36 Struktur dasar komponen penangkap TBS
Rancangan struktur dasar komponen penangkap TBS secara umum ditampilkan pada Gambar 36. Perhitungan mengenai pemilihan material dan ukuran bahan perlu dilakukan agar frame, kaki penyangga dan landasan dasar dari struktur komponen dapat kuat menahan beban mekanis yang ada di lapangan. Berikut ini ilustrasi mengenai pemilihan jenis bahan yang digunakan sebagai rangka dasar komponen penangkap TBS. Alternatif bahan yang tersedia dipasaran :
1. besi hollow(50 x 50 mm), 2. pipa SCH 40,
3. besi INP.
Faktor seleksi yang digunakan adalah : 1. kekuatan bahan (FSa),
2. dimensi bahan (FSb), dan 3. bobot bahan (FSc).
Simulasi mengenai seleksi material bahan yang digunakan, dilakukan melalui seleksi pemilihan bahan dengan metode pembobotan dan disajikan pada Tabel 10.
Tabel 10 Seleksi material penangkap TBS
Bahan FSa FSb FSc Skor Total (0.50) (0.17) (0.33)
1 2 2 3 2.33
2 2 3 2 2.17
3 3 1 1 2.00
Gambar 37Frame dasar komponen penangkap TBS
Komponen penangkap berondolan buah dan TBS didukung oleh beberapa bagian, yakni frame utama, batang penekan pegas, poros engsel, landasan permukaan dan sisi penyangga samping. Frame utama dan batang penekan pegas berfungsi sebagai material yang menekan komponen pegas dan menahan impact force dari jatuhnya TBS ke komponen penangkap. Gerakan ayunan komponen penangkap akan disangga oleh poros engsel dengan diameter 35 mm. Untuk perhitungan dimensi dan pemilihan bahan komponen penangkap TBS disajikan pada Lampiran 1.
Beberapa bahan yang tersedia di pasaran sebagai material landasan komponen penangkap TBS adalah :
1. plat besi, 2. wire mesh,
3. extended plat, dan 4. anyaman kawat baja.
Berdasarkan tingkat kemudahan dibentuk kekuatan dan bobot bahan maka digunakan anyaman kawat baja diameter kawat baja yang digunakan adalah 6 mm.Untuk menjaga berondolan buah tidak tercecer maka digunakan alas berupa lapisan karet dengan ketebalan 5 mm agar berondolan buah tidak terlalu memar.
Gambar 38 Batang penyangga depan komponen penangkap TBS
Pillow block&Bearing
Batang penyangga utama
Engsel batang hubung
frame utama
batang penekan pegas
poros engsel sisi penyangga
Batang penyangga komponen penangkap TBS terdiri atas batang penyang depan (lihat Gambar 38) dan batang penyangga belakang (yang menyatu pada rangka dasar angkong). Masing-masing terdiri atas 2 buah batang penyangga sehingga total batang penyangga adalah 4 buah. Batang penyangga komponen penangkap TBS ini berfungsi sebagai kaki-kaki penyangga dan penyeimbang beban mekanis pada komponen penangkap TBS. Pada batang penyangga bagian belakang terdapat komponen peredam unit penangkap TBS. Komponen tersebut berfungsi untuk meredam getaran dan menjaga posisi ketinggian komponen penangkap TBS setelah mengayun akibat beban mekanis. Komponen tersebut dirancang agar ayunan batang penekan pegas dari komponen penangkap TBS dapat mengayun sejauh 30 cm. Komponen tersebut tersusun ataspegas peredam dan tabung pegas peredam berdiameter 114 mm. Komponen batang penyangga didesain agar dapat dibongkar pasang dari bagian mesin dengan mudah, sehingga operator dapat menggunakan mesin pada tanaman sawit muda (ketinggian buah di bawah 3 m)
Gambar 39 Komponen peredam unit penangkap TBS
Mempertimbangkan kondisi permukaan tanah pada lahan sawit yang tidak rata maka komponen batang penyangga disarankan untuk dibuat dengan 3 batang penyangga. Penggunaan 4 batang panyangga akan mempunyai peluangtidak semua batang penyangga dapat menyentuh tanah yang cukup besar.
Konsep Unit Penampung
Unit penampung yang didesain harus mampu menampung TBS dengan kapasitas tertentu serta mampu melakukan proses loading dan unloading bahan dengan mudah. Beberapa faktor yang memepengaruhi dari desain unit penampung adalah :
1. bentuk dan dimensi buah sawit,
2. perkiraan rata-rata persen masak buah dalam satu jalur pengangkutan, serta 3. kemampuan tenaga operator untuk mengangkut/mengangkong suatu beban. Secara umum unit penampung TBS terdiri atas bak penampung serta pintu/jalur loading dan unloading buah sawit.Beberapa alternatif konsep dari bentuk unit penampung akan disajikan pada Gambar 40 hingga Gambar 43. Secara umum konsep yang diajukan merupakan modifikasi sederhana dari bentuk angkong yang sudah beredar di pasaran. Dalam penyajiannya, konsep ditampilkan dengan mengilustrasikan penampang samping 2 dimensi dari bentuk angkong yang akan dirancang.
Pegas peredam
Tabung pegas peredam
Gambar 40 Konsep A unit penampung
Konsep A menyerupai penampang samping dari bentuk bak penampang samping dumb truck pengangkut batu bara. Dari bentuk geometri tersebut, akan menimbulkan peluang area volume pada bagian bawah yang cukup besar untuk tidak termanfaatkan. Dari segi kemudahan loading dan unloading, konsep A memiliki keunggulan dalam kemudahan prosesnya dimana bak penampung ssangat memungkinkan untuk didesain dengan kemiringan yang sesuai untuk buah sawit. Namun, hal tersebut tentunya akan menimbulkan pengurangan volume pada bak penampung.
Gambar 41 Konsep B unit penampung
Gambar 42 Konsep C unit penampung
Pada konsep C ini hampir menyeruapi penampang samping dari bentuk angkong di pasaran. Geometri yang seperti ini akan lebih mudah untuk mengatur konsentrasi titik berat bak penampung (gaya pembebanan) agar mendekati titik tumpuan bebab (fulkrum). Dari sisi kapasitas, bentuk seperti ini dapat didesain dengan kapasitas yang cukup besar. Selain itu, konsep C ini memiliki tingkat kemudahan operasi loading dan uloading yang lebih mudah bila dibandingkan dengan konsep B dan konsep D.
Gambar 43 Konsep D unit penampung
Konsep C memiliki bentuk geometri yang cukup sulit untuk proses loading dan unloading, karena bentuknya tidak dapat didesain agar sesuai dengan kemiringan optimal untuk buah sawit.. Dari sisi titik berat, pada konsep C akan cenderung menjauhi poros roda (fulkrum) yang berpotensi untuk menimbulkan distribusi gaya semakin jauh dari titik tumpu beban (poros roda). Tinggi dasar bak penampung terhadap tanah (Z) cenderung lebih tinggi (minimal sama dengan diameter roda), maka hal tersebut akan menimbulkan peluang area volume yang tidak termanfaatkan akan semakin tinggi.
Proses seleksi dari keempat konsep unit penampung yang diajukan akan dilakukan dengan metode pembobotan. Dalam proses seleksi, terdapat beberapa batasan atau faktor seleksi dari konsep yang diajukan. Berikut ini adalah beberapa faktor seleksi tersebut :
1. kapasitas muatan (FSa),
2. kemudahan pengaturan titik pembebanan untuk mendekati titik tumpu (fulkrum) (FSb), serta
Berikut ini adalah simulasi seleksi konsep desain unit penangkap menggunakan faktor pembobotan yang disajikan pada Tabel 11.
Tabel 11 Seleksi konsep unit penampung TBS melalui faktor pembobotan
Faktor FSa FSb FSc Skor Total Konsep (0.33) (0.50) (0.17)
A 2 3 3 2.67
B 1 2 2 1.67
C 3 3 3 3.00
D 1 1 1 1.00
Dari hasil seleksi konsep pada Tabel 11maka konsep yang dipilih dan dikembangkan dalam desain ini adalah dengan menggunakan konsep C.
Berikut ini merupakan konsep rancangan struktural dari unit penampung. Unit penampung terdiri dari bak penampung dan penyangga samping bak penampung. Penggunaan penyangga samping ini adalah untuk menambah kapasitas muatan dan mengurangi bobot material bak penampung. Bak penampung didesain untuk dpat memuat 15 TBS dengan BJR 15 kg/tandan. Dimensi dari unit penampung ini memiliki panjang 130 cm, lebar 90 cm dan tinggi 80 cm. Material yang digunakan adalah plat besi 2 mm, besi cor diameter 15 mm dan besi hollow (20x20) mm.
Gambar 44 Bentuk unit penampung TBS
Konsep Unit Daya Penggerak dan Traksi
Konsep yang akan dikembangkan untuk komponen daya penggerak dan traksi harus mampu :
1. menyimpan energi potensial dari jatuhnya TBS,
2. mampu mengubah energi potensial tersebut menjadi sumber daya penggerak roda mesin pengangkut, serta
3. mampu menggerakan mesin dengan hingga jarak tertentu. Beberapa faktor yang mempengaruhi dari desain unit ini adalah :
1. potensi energi yang terkandung dari jatuh bebasnya TBS,
2. efisiensi dari mekanisme penyimpanan dan konversi energi yang dilakukan, dan
3. koefisien tahanan gelinding (Crr) dari roda mesin pengangkut di lahan sawit. Secara umum unit daya penggerak dan traksi ini terdiri atas beberapa komponen, yakni unit penarik komponen pegas, unit transmisi, unit penyimpan energi (unit pegas), kopling, gear box dan roda (lihat Gambar 45).
Gambar 45 Mekanisme umum konsep kerja unit roda traksi dan daya penggerak
yang mampu ditranformasi menjadi suatu bentuk gaya reaksi dari gaya yang mengenainya. Besarnya gaya reaksi yang keluar dari unit pegas akan diatur oleh sebuah mekanisme ratchet. Gaya reaksi tersebut diteruskan menuju gear box agar terjadi penggandaan putaran. Putaran yang dihasilkan akan diatur oleh sebuah kopling dan ditransmisikan menuju roda traksi menggunakan rantai dan sproket.
Konsep yang lebih dikembangkan pada unit ini adalah konsep untuk penyimpan energi serta mekanisme pentransmisian daya. Berikut ini adalah beberapa tipe pegas yang dapat digunakan sebagai unit penyimpan enegi (lihat Gambar 46).
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 46Beberapa bentuk pegasyang dapat digunakan sebagai komponen penyimpan energi potensial jatuhnya TBS
Dari segi kemudahan dan ketersediaan bahan baku dalam proses pembuatan maka pegas Gambar 46(c) lebih cocok untuk dipilih. Konsep penyimpanan energi yang digunakan adalah dengan memanfaatkan sifat kompresi dan regangan dari pegas. Impact force dari TBS pada komponen penangkap buah akan menekan pegas dan gaya reaksi pegas untuk kembali ke posisi semula akan ditransmisikan sebagai sumber daya penggerak roda mesin.
penggerak tersebut.Ilustrasi mengenai komponen penggerak disajikan pada Gambar 47.
Gambar 47 Konsep komponen daya penggerak roda
Mekanisme Penyimpanan dan Pengeluaran Energi Penggerak Mesin
Gambar 48 Mekanisme penyimpanan energi potensial TBS ke pegas utama
Mekanisme pengeluaran energi potensial dari pegas untuk menggerakan roda adalah dengan memanfaatkan gaya reaksi pegas untuk meregang kembali menuju posisi seimbang pegas. Pengeluaran energi potensial dari pegas diatur oleh ratchet. Gaya reaksi dari pegas akan kembali mendorong batang penekan pegas sejauh 20 cm. Gerakan tersebut akan langsung memutar 1.5 putaran (searah jarum jam) gear poros penggerak gear box. Putaran yang terjadi akan digandakan oleh gear box dengan rasio 1:16. Output putaran gear box akan langsung menggerakan poros pemutar sproket pemutar roda traksi. Putaran pada poros pemutar sproket tersebut akan dijembatani oleh sepasang plat kopling. Kopling akan berfungsi untuk mengatur hubungan putaran dari gear box menuju sproket pemutar roda traksi. Saat plat kopling saling terhubung maka putaran dari gear box akan langsung memutar rantai dan sproket penggerak roda traksi. Ilustrasi mengenai penyimpanan energi potensial TBS ke dalam komponen pegas utama disajikan pada Gambar 49.
(tampak depan) (tampak atas)
Gambar 49 Mekanisme pengeluaran energi potensial pegas untuk menggerakan roda traksi
Penekanan Defleksi
(200 mm)
Gambar 50 Rancangan bentuk kopling yang digunakan
Konsep Rancangan Transmisi Komponen Penggerak Roda Traksi
Rancangan roda traksi menggunakan roda dengan diameter total sebesar 54 cm. Jika slip yang terjadi adalah 35% maka satu putaran roda hanya akan menempuh jarak sejauh 110.27 cm. Kebutuhan kecepatan putar roda traksi per detik (rps) jika kecepatan jalan operator saat mengangkong adalah 0.5 m/s, maka dapat dihitung sebagai berikut :
Putaran sproket penggerak roda traksi (nb) akan sama dengan putaran roda traksi per detik. Jika rasio jumlah mata gear antara sproket a dan sproket b adalah 40:15
maka putaran sproket a (na) adalah :
Mekanisme penggandaan putaran yang dilakukan gear box menggunakan gear dan gear. Untuk menghasilkan penggandaan putaran sebanyak 16 kali maka susunangeardi dalam gear box adalah seperti pada Gambar 51.
Gambar 51Susunan gear pada unit gear box dengan rasio 1:16
Susunan gear di atas berfungsi untuk mentransformasikan defleksi pegas utama sejauh 2000 mm menjadi 16 putaran poros penggerak sproket pemutar roda traksi. Gaya reaksi pegas (regangan) akan bersifat mengejutkan/spontan sehingga perlu dilengkapi dengan mekanisme pengatur release regangan pegas. Mekanisme ini secara umum diatur melalui mekanisme “watch spacement”. Jumlah gear spacementdirancang agar proses release regangan pegas dilakukan setiap ruas mata gear r. Setiap satu ruas gear spacement akan menggerakan roda traksi sejauh 0.5 m dalam waktu 1 detik atau sebesar 0.45 putaran roda traksi per detik. Oleh sebab itu, jumlah ruas gear ratchet dirancang sebanyak 13 buah agar regangan pegas sebesar 200 mm dapat memutar roda sejauh 9 m. Bentuk rancangan mekanisme“watch spacement” yang digunakan disajikan pada Gambar 52.
Gambar 52Komponen pengatur gerakan release dari regangan pegas Gear 1 (8 mata gear)
Gear 3 (32 mata gear) Gear 4
(8 mata gear)
Gear 2 (32 mata gear)
Input
(1 putaran searah jarum jam)
Output
(16 putaran searah jarum jam)
