DISAINDITCHERUNTUK SALURAN DRAINASE PADA BUDIDAYA TANAMAN TEBU LAHAN KERING
Oleh:
AZMI ASYIDDA MUSHOFFA F14102039
2006
DISAINDITCHERUNTUK SALURAN DRAINASE PADA BUDIDAYA TANAMAN TEBU LAHAN KERING
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor
Oleh
AZMI ASYIDDA MUSHOFFA F14102039
2006
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
DISAINDITCHERUNTUK SALURAN DRAINASE PADA BUDIDAYA TANAMAN TEBU LAHAN KERING
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
AZMI ASYIDDA MUSHOFFA F14102039
Dilahirkan di Brebes Pada tanggal : 14 Maret 1984
Tanggal lulusan: 16 Agustus 2006 Disetujui,
Bogor, Agustus 2006
Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Dr. Ir. I Nengah Suastawa, MSc Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Mengetahui,
AZMI ASYIDDA MUSHOFFA. F14102039. Disain Ditcher Untuk Saluran Drainase Pada Budidaya Tanaman Tebu Lahan Kering.Di bawah bimbingan : Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS dan Dr. Ir. I Nengah Suastawa, MSc. 2006.
RINGKASAN
Ditcheradalah suatu alat/implemen yang berfungsi untuk membuat saluran drainase. Pembuatan saluran drainase dimaksudkan untuk menyalurkan air sisa irigasi dan air hujan dari seluruh juring tanaman tebu. Mayoritas perkebunan tebu yang ada di Indonesia adalah perkebunan yang luas sehingga aplikasi alat dan mesin pertanian mutlak diperlukan dalam kegiatan budidaya tanaman, termasuk pembuatan saluran drainase.
Berdasarkan hasil praktek lapangan 2005 di perkebunan tebu PG Jatitujuh, awalnya PG Jatitujuh menggunakan rotary ditcher untuk membuat saluran drainase. Rotary ditcher merupakan implemen pengeruk tanah yang ditarik oleh traktor roda empat dengan menggunakan sudu-sudu pisau yang diputar oleh tenaga PTO traktor. Akan tetapi alatrotary ditcher mudah mengalami kerusakan. Masalah teknis yang mucul pada penggunaan rotary ditcher antara lain: sudu-sudu pisau mudah tumpul dan patah dan PTO traktor sebagai tenaga penggerak
rotary ditcher sudah lemah bahkan rusak. Kendala lain pada pembuatan saluran drainase adalah tanah yang ke samping menutup alur tanam.
Penelitian ini bertujuan mendisain dan menguji secara fungsional ditcher
untuk saluran drainase pada budidaya tanaman tebu lahan kering. Kegiatan penelitian ini diharapkan mampu menghasilkanditchertanpa PTO traktor sebagai tenaga penggerak untuk pembuatan got malang yang akan digunakan di lahan
plant cane di PG Jatitujuh, Majalengka, Jawa Barat. Ditcher yang dirancang dilengkapi pengeruk tanah yang menghalangi alur tanam.
Disain diarahkan untuk menyiapkan saluran drainase dengan karakteristik sebagai berikut:1) kedalaman = 40 cm, lebar bawah = 35 cm, lebar atas = 90 cm dan 2) tanah yang terpotong dapat mengalir lancar sampai pada pengeruk pada mekanisme lengan ayun.
Disain yang dilakukan meliputi: 1) sudut potong pisau sebesar 35° sehingga dua bilah pisau membentuk sudut 70° dengan lebar pemotongan dasar alur sebesar 60 cm; 2) sudut angkat pisau dan pisau penusuk sebesar 15°; 3) diameter kelengkungan sayap sebesar 65 cm dan 4) bentuk segitiga pada rangka ditcher.
RIWAYAT HIDUP
Azmi Asyidda Mushoffa, dilahirkan di Brebes pada tanggal 14 Maret 1984. Anak ke-6 dari pasangan Bapak Asmawi dan Ibu Sulastri.
Pada tahun 1990 penulis menyelesaikan pendidikan di TK Bhayangkari Brebes, kemudian menyelesaikan pendidikan dasar di SDN Brebes I pada tahun 1996. Penulis menyelesaikan pendidikan menengah pertama di SLTPN I Brebes pada tahun 1999, kemudian melanjutkan pendidikan menengah atas di SMUN 1 Tegal dan menyelesaikanya pada tahun 2002. Pada tahun itu juga penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur USMI pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Penulis mengambil sub program studi Teknik Mesin Budidaya Pertanian pada tahun 2004.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir yang berjudul Disain Ditcher Untuk Saluran Drainase Pada Budidaya Tanaman Tebu Lahan Kering. Penyusunan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan S1 di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Skripsi ini tersusun atas kerja sama dan bimbingan orang-orang yang telah membantu penulis selama penyusunan. Kepada mereka penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya :
1. Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS, selaku dosen pembimbing akademik yang memberikan arahan dan bimbingan selama penelitian dan penyusunan skripsi. 2. Dr. Ir. I Nengah Suastawa, MSc, selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan arahan dan bimbingan mengenai proses-proses disain.
3. Prof. Dr. Ir. Asep Sapei, MS, selaku dosen penguji yang memberikan masukan dalam penyempurnaan skripsi ini.
4. PT. Rajawali Nusantara Indonesia (RNI) atas kesempatan yang telah diberikan untuk berkarya dan bantuan biaya selama penelitian.
5. Bapak dan Ibu serta kakak-kakak atas doa dan dukungannya.
6. Pak Abas, Pak Parma, Mas Bandi yang telah membantu dalam penelitian di bengkel.
7. Bang Samsoel, Alam, Ado, Keket, Al-Capone Camp, Aplikator Crew (Mbah Babby, Tatang dan Komenk), Subsoiler Crew (Wahyu-Ema dan Si Bungsu),
brotherhood of machine squad ’39 dan seluruh sahabat-sahabat TEP 39 atas semangat dan kebersamaannya serta pihak-pihak yang tidak tersebut.
.
Bogor, Agustus 2006
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... vi
DAFTAR ISI... vii
DAFTAR TABEL... viii
DAFTAR GAMBAR... ix
DAFTAR LAMPIRAN... xii
I. PENDAHULUAN... 1
A. LATAR BELAKANG ... 1
B. TUJUAN ... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA... 4
A. TANAMAN TEBU ... 4
B. DRAINASE ... 5
C. DITCHER(FURROWER) ... 8
D. SIFAT-SIFAT TANAH ... 11
E. TRAKTOR RODA-4 ... 12
F. DISAIN (PERANCANGAN) ... 14
III.METODE PENELITIAN... 16
A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN ... 16
B. ALAT DAN BAHAN ... 16
C. METODE PENELITIAN ... 17
D. KRITERIA DISAIN ... 21
E. DISAIN FUNGSIONAL... 23
F. DISAIN STRUKTURAL ... 26
1. Analisis Teknik ... 26
2. Struktur Bagian-BagianDitcher... 38
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN... 44
A. KONSTRUKSIDITCHER... 44
B. PENGUJIAN ... 50
V. KESIMPULAN DAN SARAN... 61
DAFTAR PUSTAKA... 62
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Ukuran standar bagian-bagian tiga titik gandeng ... 14 Tabel 2. Disain fungsional ... 24
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Pembuatan got malang dengan alatditcher1 mata... 1
Gambar 2. Kendala pada pembuatan got malang denganditcher1 mata... 2
Gambar 3. Bentuk-bentuk saluran drainase ... 8
Gambar 4. Gambar penampangfurrower... 9
Gambar 5. Tipe-tipe alat pemindah tanah... 10
Gambar 6. Parameter-parameter geometri disain bajak singkal ... 11
Gambar 7. Implemen padathree-point linkage... 13
Gambar 8. Bagian-bagian standar tiga titik gandeng ... 14
Gambar 9. Diagram alir proses perancangan ... 15
Gambar 10. Tahapan penelitian ... 17
Gambar 11. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada guludan... 18
Gambar 12. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada dasar alur .... 18
Gambar 13. Penampang saluran drainase yang diinginkan. ... 19
Gambar 14. (a) Pembentuk saluran padarotary ditcher, dan (b) sketsa ukuran pembentuk saluran padarotary ditcher ... 19
Gambar 15. Ukuran guludan dan alur barisan tanam lahanplant cane... 19
Gambar 16. Konsepditcheryang direncanakan. ... 20
Gambar 17. Ilustrasi bentuk guludan (a) sebelum dibuat saluran drainase; (b) sesudah dibuat saluran drainase; (c) saatditcherlengan ayun dioperasikan ... 22
Gambar 18. Bentuk dan ukuran saluran drainase yang diinginkan. ... 23
Gambar 19. Jarak lebar atas dan bawah bagianditcher. ... 23
Gambar 20.Angle rakepadaimplementyang didisain. ... 26
Gambar 21. Bagian tanah terolah dan tidak terolah pada ukuran saluran drainase yang diinginkan. ... 27
Gambar 22. Bentuk kakiditcherparabolik ... 28
Gambar 23. Skema gaya pada kakiditcher... 29
Gambar 24. Beban lentur yang terjadi pada kakiditcher... 30
Gambar 25. Skema gaya pada segitiga bawah. ... 31
Gambar 27. Skema gaya pada segitiga atas ... 34
Gambar 28. Skema gaya kekuatan las segitiga atas. ... 34
Gambar 29. Skema gaya pada pin penahan. ... 35
Gambar 30. Skema gaya pada rangka pipa kotak. ... 37
Gambar 31. Simulasi naik turunditcherpada beberapa posisi... 38
Gambar 32. Disainditcherlengan ayun secara keseluruhan. ... 38
Gambar 33. Bagian-bagianditcher. ... 39
Gambar 34. Kaki dan stabilizerditcher. ... 39
Gambar 35. Bentuk dan posisi pisau penusuk. ... 40
Gambar 36. Bentuk pisau dan dudukannya. ... 41
Gambar 37. Bentuk sayap dan posisi batang penopang. ... 41
Gambar 38. Posisi pisau samping. ... 42
Gambar 39. Rangka dan dudukanditcher. ... 42
Gambar 40. Ukuran-ukuran pada tiga titik gandeng yang telah disesuaikan dengan kondisi lapangan. ... 43
Gambar 41. Modelditcherlengan ayun. ... 44
Gambar 42. Proses penggerindaan bahan besi. ... 45
Gambar 43.Ditcheryang telah dibangun dan bagian-bagiannya. ... 45
Gambar 44. Komponen kaki dan posisi kaki pada dudukan remanen ... 46
Gambar 45. Bentuk sayap/singkal setelah dilengkungkan. ... 48
Gambar 46. Posisi batang penopang dan penahannya. ... 48
Gambar 47. Posisi siku dudukanditcher:(a) bagian atas; (b) bagian bawah. ... 49
Gambar 48. Tampilanditcherlengan ayun. ... 50
Gambar 49. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada puncak dan dasar guludan ... 50
Gambar 50. Ukuran guludan yang dipersiapkan. ... 51
Gambar 51. Kondisi guludan yang dipersiapkan. ... 51
Gambar 52.Ditcherlengan ayun setelah digandeng dengan traktor. ... 52
Gambar 53. Modifikasi pada tiga titik gandeng, (a) Sebelum diturunkan; (b) Setelah diturunkan ... 52
Gambar 54. Penggandenganditcherlengan ayun dengan traktor setelah modifikasi tiga titik gandeng. ... 53
Gambar 56. Aliran tanah yang membalik ke depan melalui samping sayap. ... 54
Gambar 57. Saluran drainase yang dihasilkan, (a) tampak belakang saatditcher lengan ayun dioperasikan; (b) bentuk profil V yang dihasilkan... 54
Gambar 58. Keadaanditchersetelah beroperasi di lahan: (a) tanah menempel dan tertimbun pada bagian sayap dan pisau samping; (b) kelengketan tanah yang terjadi... 55
Gambar 59. Pisau samping yang dilepas. ... 55
Gambar 60. Pelebaran sayap berdasarkan sudut curah tanah. ... 56
Gambar 61. Modifikasi pada sayap, (a) Rencana modifikasi; (b) Hasil modifikasi. ... 57
Gambar 62. Modifikasi pada pisau, (a) Rencana modifikasi; (b) Hasil modifikasi. ... 57
Gambar 63.Ditcherlengan ayun siap masuk ke lahan. ... 58
Gambar 64. Aliran tanah yang tertahan di rangka dan pipa mekanisme lengan ayun ... 58
Gambar 65. Pemadatan timbunan tanah padaditchersetelah operasi. ... 59
Gambar 66. Profil saluran trapesium yang telah dihasilkan olehditcher. ... 59
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data penetrasiconelahan tebuplant cane ... 65
Lampiran 2. Data uji kadar air ... 66
Lampiran 3. Nilai terpilih dari properti mekanika tanah... 67
Lampiran 4. Grafik faktor N ... 68
Lampiran 5. Karakteristik beberapa bahan konstruksi... 70
Lampiran 6. Karakteristik beberapa bahan baja... 71
Lampiran 7. Data penetrasiconelahan uji Leuwikopo... 72
Lampiran 8. Data uji kadar air tanah lahan uji Leuwikopo... 73
Lampiran 9. Pengukuran massa totalditcherlengan ayun... 74
Lampiran 10. Data hasil pengukuran profil saluran drainase ... 75
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Ditcher adalah suatu alat/implemen yang berfungsi untuk membuat saluran drainase. Pembuatan saluran drainase dimaksudkan untuk menyalurkan air sisa irigasi dan air hujan dari seluruh juring tanaman. Pembuatan saluran drainase atau got ini meliputi : got mujur (sejajar arah juring tanam) dan got malang (melintang juring tanam). Pada budidaya tebu, got malang dimaksudkan untuk mendapatkan seluruh jalur juring tanam dan tidak memakan banyak lahan karena posisinya yang melintang terhadap juring tanam dan arahnya mengikuti lebar lahan bukan panjang lahan. Oleh karena itu pembuatan got malang lebih sering dilakukan daripada got mujur.
Berdasarkan hasil praktek lapangan di perkebunan tebu PG Jatitujuh, awalnya PG Jatitujuh menggunakan rotary ditcher untuk membuat saluran drainase. Rotary ditcher merupakan implemen pengeruk tanah yang ditarik oleh traktor roda empat dengan menggunakan sudu-sudu pisau yang diputar oleh tenaga PTO traktor. Akan tetapi alat rotary ditcher mudah mengalami kerusakan. Masalah teknis yang mucul pada penggunaanrotary ditcherantara lain: sudu-sudu pisau mudah tumpul dan patah dan PTO traktor sebagai tenaga penggerakrotary ditchersudah lemah bahkan rusak.
Untuk mengganti penggunaan rotary ditcher, pembuatan got malang di PG Jatitujuh dilakukan dengan menggunakanditchersatu mata (Gambar 1).
Kendala pada pembuatan got malang adalah tanah yang ke samping menutup juring kairan media tanam, sehingga pada saat pengairan, aliran air yang digelontor terhambat oleh tanah yang menutupi juring tersebut (Gambar 2). Pada saat terjadi hujan, aliran air permukaan juga tidak mengalir sempurna sehingga terjadi genangan air. Jika lahan terlalu basah maka operasi pemeliharaan tanaman tebu (yang menggunakan tenaga traktor) tidak dapat dilakukan. PG Jatitujuh mengatasinya dengan mencangkuli tanah yang menutupi juring tersebut. Profil saluran drainase yang dihasilkan olehditcher
satu mata berbentuk V.
Gambar 2. Kendala pada pembuatan got malang denganditcher1 mata.
Oleh karena itu perlu dibuat suatu alat kair yang menghasilkan profil saluran seperti profil saluran yang dibentuk oleh rotary ditcher serta dilengkapi dengan bagian pengeruk atau pemindah tanah yang menutup juring media tanam. Dalam proses perancangan, ada dua macam komponen yang dirancang yaitu: 1) ditcher dan 2) pengeruk tanah yang dikerjakan bersama-sama. Dalam laporan ini diuraikan khusus untuk bagianditcher.
B. TUJUAN
Penelitian ini bertujuan mendisain dan menguji secara fungsional
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. BUDIDAYA TEBU
Tanaman tebu (saccharum officinarum L.) merupakan salah satu tanaman penting sebagai penghasil gula. Tebu termasuk kelasMonokotiledon,
ordo Glumaceae, famili Gramineae, kelompok Andropogoneaae, genus
Saccharum (Sudiatso, 1982). Secara morfologi tebu terdiri dari batang, daun, bunga dan akar. Fungsi akar ini segera digantikan oleh akar sekunder yang tumbuh dari pangkal tunas. Pada tanah yang cukup aerasi, akar tebu dapat tumbuh panjang sampai mencapai 1-2 meter. Selain untuk menegakkan tanaman, akar berfungsi untuk mengabsorpsi larutan hara.
Tanaman tebu mempunyai kepekaan terhadap kekurangan atau kelebihan air selama periode tertentu. Carter (1975) menyatakan bahwa terdapat hubungan linier yang positif antara tinggi muka air tanah selama periode pertumbuhan dan periode pemasakan terhadap produksi tebu, yaitu semakin dalam tinggi muka air tanah selama periode ini maka hasil tebu yang akan dipanen semakin besar. Kedalaman muka air tanah sedalam 120 cm dari permukaan tanah merupakan keadaan yang optimal bagi pertumbuhan tanaman tebu pada jenis tanah liat berlempung (Carter, 1975).
Menurut Barnes dalam Sudiatso (1982) iklim berpengaruh besar terhadap pertumbuhan dan hasil tebu, rendemen dan gula. Tanaman tebu tumbuh baik di daerah beriklim panas di tropika dan subtropika di sekitar khatulistiwa sampai garis isotherem 20 oC, yakni kurang lebih di antara 39o LU sampai 35o LS. Muller dalam Sudiatso (1982) menyatakan bahwa data rata-rata curah hujan tahunan yang baik bagi pertumbuhan tebu antara 1800-2500 mm. Dalam masa pertumbuhan tanaman tebu membutuhkan banyak air. Sedangkan menjelang tebu masak untuk dipanen, dikehendaki keadaan kering tidak ada hujan, sehingga pertumbuhannya terhenti. Buruknya drainase tanah mengakibatkan berlimpahnya kation tereduksi dan gas metan yang dapat menjadi racun bagi tanaman tebu (Notojoewono, 1970).
jarak tanam pusat ke pusat (PKP) sebesar 130 cm di tanah datar dan 110 cm di tanah yang miring. Kartohadikusumo (1975) menyatakan bahwa masalah drainase lebih penting daripada irigasi karena selama tanah masih dalam keadaan basah maka selama itu pula tanah belum bisa dikerjakan dengan traktor. Menurut Wardojo (1996) pembuatan saluran drainase dimulai dari pembuatan got keliling berukuran 60 – 90 cm dengan kedalaman 100– 120 cm. Kemudian got mujur yang berukuran 60– 80 cm dengan kedalaman 50– 75 cm. Jarak antar got mujur ini 50 – 125 m. Tegak lurus dengan got mujur dibuat got malang dengan ukuran 40–50 cm dengan kedalaman 30– 40 cm. Jarak antar got malang ini adalah 10 m.
Menurut Kartohadikusumo (1975) di dalam budidaya tebu dikenal dua macam pengolahan tanah yaitu sistemreynoso dan sistem mekanisasi. Untuk pengolahan tanah secara reynoso diperlukan air yang cukup sedangkan pada sistem mekanisasi tidak memerlukan air yang banyak karena diterapkan pada lahan kering.
Penanaman bibit dilakukan setelah pengolahan tanah selesai, dan dilanjutkan dengan pengadaan pompa kebun. Kemudian dilanjutkan kegiatan menempatkanbagal(bibit) di kairan yang dilakukan secara manual. Kegiatan selanjutnya yaitu menutup bibit dengan tanah setebal 5-10 cm. Kegiatan terakhir penanaman yaitu penyiraman segera setelah tanam dengan metode gelontor menggunakan pipa agar hasil siraman lebih merata (Mushoffa, 2005).
B. DRAINASE
berlebih harus dibuang ke daerah-daerah yang lebih rendah yang memerlukan pengairan (Sosrodarsono, 1980).
Menurut Schwabet al.(1981) metode yang dipakai untuk mengeringkan lahan dapat dibagi dalam dua kategori, yaitu: drainase permukaan (surface drainage) dan drainase bawah permukaan (sub-surface drainage). Drainase permukaan (surface drainage) mengalirkan kelebihan air yang tergenang di atas permukaan tanah. Sistem drainase permukaan terdiri dari:
1. Sistem acak
Sistem acak cocok diterapkan pada lahan yang bertopografi tidak beraturan tetapi cukup datar atau mempunyai lekukan-lekukan tanah yang berisi genangan air yang tersebar di beberapa tempat. Saluran drainase ditempatkan memotong lekukan-lekukan tadi sepanjang yang memungkinkan untuk diteruskan ke bagian lahan yang lebih rendah untuk mencapai pengeluaran yang tersedia. Penggunaan sistem acak ini kurang sesuai untuk lahan pertanian yang menggunakan alat-alat mekanis.
2. Sistem alur
Sistem alur merupakan sistem yang terdapat pada lahan yang diolah dengan plow secara menyempit tetapi dalam di mana batas alur ( dead-furrower) memanjang mengikuti kemiringan lahan. Sistem ini hanya cocok untuk kemiringan yang kurang dari 1.5% dengan kondisi permeabilitas tanah yang lambat. Dalam perancangan tata letak saluran sistem alur ini yang perlu diperhatikan adalah lebar alur juga merupakan jarak antar saluran. Penentuan lebar alur dan kedalaman saluran tergantung dari kemiringan lahan, karakteristik drainase tanah dan teknik penanaman yang dilakukan.
3. Sistem pararel
4. Sistem paralel lateral
Perbedaan sistem ini dengan sistem paralel hanyalah pada kedalaman salurannya. Untuk sistem ini pada lahan yang datar kedalaman minimum yang ditetapkan adalah 60 cm dengan kemiringan dinding saluran kurang dari 4 : 1 (Schwab et al., 1981). Dengan saluran yang dalam maka pada sistem paralel lateral ini kelebihan air pada daerah perakaran dapat diikutsertakan, ketinggian muka air tanah yang dapat dibuang bisa mencapai kedalaman 120 cm.
5. Sistem memotong kemiringan
Untuk lahan yang kemiringannya besar dapat ditempatkan satu atau lebih saluran yang memotong kemiringan. Kemiringan dasar saluran yang paling baik disarankan tidak lebih dari 2%. Saluran dibuat menyimpang sedikit dari garis kontur. Pada sistem ini semua pengoperasian alat-alat mekanis dilakukan secara paralel dengan saluran.
Schwab et al. (1981) mengatakan bahwa pemilihan sistem didasarkan pada keadaan topografi lahan dan jenis pengolahannya, di mana sistem yang digunakan tersebut harus:
1) layak untuk suatu sistem pertanian,
2) mempunyai kapasitas pengaliran yang cukup,
3) arah aliran kelebihan air mulai dari lahan menuju saluran tanpa bahaya erosi dan pengendapan, dan
4) tidak menggangu operasi peralatan.
Penggunaan drainase permukaan tanah sebagai sistem drainase memberikan keuntungan sebagai berikut :
1. Mempunyai kapasitas menyalurkan air yang cukup 2. Mudah dikerjakan dengan biaya yang relatif murah 3. Dapat dibuat dengan cara mekanis atau tenaga manusia
Untuk merancang bentuk saluran dikenal ada beberapa jenis yang umum yaitu bentuk trapezoidal, segi empat, segitiga dan parabola (Gambar 3).
Gambar 3. Bentuk-bentuk saluran drainase (Oktoyournal, 1988). Tanaman tebu menghendaki drainase yang baik. Bagi daerah-daerah yang bertanah porus dan mempunyai muka air tanah dalam (≥ 1 m), biasanya tidak dijumpai masalah drainase. Masalah ini timbul terutama di daerah tanah berat, muka air tanah yang dangkal dan daerah yang datar di mana pembuangan air selalu jadi masalah.
C. DITCHER(FURROWER)
Menurut Boers (2003) fungsi furrower antara lain membuat alur, menutup benih dan membuat alur untuk irigasi.Furrowerterutama digunakan di daerah tropis dan subtropis karena banyak tanaman yang tumbuh di daerah tersebut, seperti kapas, jagung, kentang, tebu dan sayuran, dibudidayakan dalam suatu alur baris tanaman. Kelebihan furrower antara lain : a) dapat digunakan untuk satu atau lebih alur baris, b) dapat menggunakan hewan maupun traktor sebagai tenaga penarik, c) dapat dikombinasikan dengan implemen yang lain, dan d) dapat digunakan sebagai alat penyiang.
Bagian-bagian furrower adalah sebagai berikut: mata bajak yang berfungsi sebagai ujung bajak yang memulai menembus tanah, pisau bajak yang berungsi untuk membelah, sayap majemuk yang berfungsi untuk mengangkat dan membalik tanah ke kanan dan ke kiri, rangka batang penarik yang berfungsi sebagai tempat menempelnya bajak dan berhubungan dengan kerangka utama. Gambar penampang furrower dalam bentuk gambar teknik disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Gambar penampang furrower(Wijanto, 1988).
akhir dari pengolahan tanah berupa kondisi tanah dan tenaga untuk menggerakkan alatnya. Secara keseluruhan tenaga yang diperlukan dalam pengolahan tanah meliputi tenaga untuk pemotongan tanah, tenaga untuk mengatasi gaya kohesi dan gaya geser termasuk dalamnya pemampatan, penggeseran, pembalikan dan penghancuran tanah, dan tenaga untuk mengatasi gaya gesek antara tanah dan bajak, tanah dan land side (Baver et al.,1972). Gil dan Berg (1968) menyatakan bahwa faktor-faktor yang sangat berpengaruh terhadap tenaga dalam pengolahan tanah adalah tegangan normal pada permukaan bajak, luas permukaan bajak, sudut kemiringan bajak dengan permukaan horizontal, serta sudut geser tanah di permukan bajak.
Menurut McKyes (1985) konstruksi alat pemindah tanah dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu: 1)blade, 2)ripperdan 3)shovel.Blade
digunakan seperti pada alat road grader, hauling scraper, snowplow dan semua alat yang mempunyai bidang pisau yang lurus. Tipe blade memotong dan mendorong tanah atau material lain yang berbentuk granular pada suatu kedalaman yang secara umum lebih pendek dari lebarnya. Tipe ripper
biasanya lebih digunakan untuk operasi yang berhubungan dengan kedalaman, dan kadang ditambahkan pada alat grader dan bulldozer untuk tujuan memotong dan memecah tanah keras, membuka lapisan soft rock bila diperlukan. Tipeshoveldilengkapi dengan bidang samping yang membentuk wadah di mana tanah atau bahan yang lain dapat dipotong dan diangkat. Bentuk dari ketiga tipe alat pemindah tanah disajikan pada Gambar 5.
Gambar 5. Tipe-tipe alat pemindah tanah (McKyes, 1985).
pertemuan dan 8°-10°pada ujung mata bajak, sudut potong mata bajak (Ø1) = 35°-38°.
Gambar 6. Parameter-parameter geometri disain bajak singkal (McKyes, 1985).
D. SIFAT-SIFAT TANAH 1. Kadar Air
Das (1993) menyatakan bahwa kadar air tanah didefinisikan sebagai perbandingan antara berat cair dan berat butiran padat dari volume tanah yang diselidiki. Kadar air sangat berkaitan dengan kelas drainase tanah, yaitu mudah tidaknya air hilang dari dalam tanah. Air terdapat di dalam tanah karena ditahan (diserap) oleh massa tanah, tertahan oleh lapisan kedap air, atau keadaan drainase yang kurang baik (Hardjowigeno, 1987). 2. Tekstur Tanah
Tekstur tanah adalah perbandingan relatif antara butir primer pasir, debu dan liat (Hardiyatno, 1992). Tekstur tanah menunjukkan kasar halusnya tanah berdasarkan perbandingan banyaknya butir-butir pasir, debu dan liat (Hardjowigeno, 1987). Tekstur tanah dipengaruhi oleh ukuran tiap-tiap butir yang ada di dalam tanah (Das, 1993). Penentuan jenis tekstur tanah dapat dilakukan berdasarkan perbandingan masing-masing partikel tanah.
3. Kerapatan Isi Tanah
Metode pengukuran kerapatan isi tanah tergantung dari massa suatu tanah yang sudah diketahui volumenya terlebih dahulu (Davies et al.,
semakin tinggi kerapatan isinya, yang berarti semakin sulit meneruskan air atau ditembus oleh akar tanaman (Hardjowigeno, 1987).
4. Struktur Tanah
Menurut Hardjowigeno (1995), struktur tanah merupakan gumpalan kecil dari butiran-butiran tanah. Gumpalan-gumpalan kecil ini mempunyai bentuk, ukuran dan kemampuan (ketahanan) yang berbeda-beda. Faktor-faktor yang mempengaruhi struktur tanah di antaranya adalah bentuk, ukuran, dan komposisi mineral dari butiran tanah serta sifat fisik dan komposisi air tanah (Das, 1993). Tanah yang berstruktur baik (granular atau remah) mempunyai tata udara yang baik, unsur-unsur hara lebih mudah tersedia dan mudah diolah (Hardjowigeno, 1987).
5. Tahanan Penetrasi Tanah
Kekuatan tanah adalah kemampuan dari suatu tanah untuk melawan gaya yang bekerja, atau dikatakan juga sebagai kemampuan suatu tanah untuk mempertahankan diri dari deformasi atau regangan (Mandang dan Nishimura, 1991). Tahanan penetrasi dapat dijadikan ukuran untuk menggambarkan besarnya kemampuan tanah yang diperlukan oleh peralatan pertanian untuk bekerja atau akar tanaman untuk menembus tanah. Nilai tahanan penetrasi diukur dengan menggunakan penetrometer
dengan parameter cone index (indeks kerucut), yaitu suatu indeks untuk menyatakan kemampuan tanah melawan atau menahan gaya penetrasi dari suatu kerucut. Indeks kerucut tanah menunjukkan tingkat kekerasan tanah dan untuk mengetahui ada tidaknya lapisan kedap pada kedalaman tertentu. Faktor yang mempengaruhi nilaicone indexadalah kerapatan isi, kadar air dan jenis tanah. Devieset al.(1993) menyatakan bahwa tahanan penetrasi tanah sangat tergantung pada kadar air tanah dan biasanya digunakan sebagai pembanding antara tempat-tempat yang berbeda pada areal lahan yang sama pada hari yang sama.
E. TRAKTOR RODA-4 DAN TIGA TITIK GANDENG
dengan daya lebih kecil dari 15 kW, traktor sedang daya 22 kW sampai 34 kW, traktor besar dengan pembagian 50 kW sampai 60kW, 60 kW sampai dengan 90 kW dan dengan daya lebih besar dari 90 kW serta khusus untuk traktor roda rantai.
Allock (1986), menyatakan bahwa load transfermaksimum yang dapat diberikan pada implement terbatas (Gambar 7) dan dapat dihitung dengan persamaan :
6 5 1
x x L
W ………...(1)
di mana : W1 : berat implement (N)
x5 :jarak ujung sambungan ke titik gandeng sebenarnya (m)
x6 : jarak beban ke titik gandeng sebenarnya (m)
L : gaya angkat hidrolik (N)
Gambar 7. Implemen padathree-point linkage(Allock, 1986).
Traktor mempunyai standar ukuran-ukuran pada rodanya. Sebagai contoh traktor Case 1594 daya 89.5 hp memiliki ukuran-ukuran roda sebagai berikut:thread width rear (jarak antar roda belakang) 1594 mm– 2159 mm,
thread width front(jarak antar roda depan) 1524 mm – 2235 mm dan wheel base2540 mm (Liljedahl, 1989).
Gambar 8. Bagian-bagian standar tiga titik gandeng (ASAE, 1998).
ASAE (1998) membagi traktor berdasarkan daya yang dimiliki menjadi tiga kategori. Dari ketiga kategori tersebut berbeda pada ukuran-ukuran standar tiga titik gandeng. Ukuran dari bagian-bagian tersebut disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Ukuran standar bagian-bagian tiga titik gandeng
Sumber: ASAE, 1998.
F. DISAIN (PERANCANGAN)
Menurut Harsokoesoemo (1999) perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat untuk meringankan hidupnya. Perancangan itu sendiri terdiri dari serangkaian kegiatan yang berurutan, oleh karena itu perancangan kemudian disebut sebagai proses perancangan yang mencakup seluruh kegiatan yang terdapat dalam proses perancangan tersebut. Kegiatan-kegiatan dalam proses perancangan disebut fase. Salah satu deskripsi proses perancangan adalah deskripsi yang menyebutkan bahwa proses perancangan terdiri dari fase-fase seperti terlihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Diagram alir proses perancangan (Harsokoesoemo, 1999). Kebutuhan
Analisis masalah, spesifikasi produk dan perancangan proyek
Perancangan konsep produk
Evaluasi produk hasil rancangan Perancangan produk
III. METODE PENELITIAN
A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Desember 2005 sampai dengan bulan Juli 2006. Disain dan pembuatan prototipe ditcher dilaksanakan di Laboratorium Alat dan Mesin Budidaya Pertanian sedangkan uji fungsional dilakukan di Laboratorium Lapangan, Departemen Teknik Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
B. ALAT DAN BAHAN 1. Alat Penelitian
a. Instrumen pengukuran kondisi tanah yang terdiri dari: peralatan analisis tekstur tanah, perlengkapan pengambilan contoh tanah (ring sample), penetrometer tipe SR-2, oven dan timbangan.
b. Alat untuk pembuatan prototipe dicher, antara lain: las listrik, las LPG, gerinda tangan, gerinda duduk, bor tangan, bor duduk, mesin bubut, penggaris atau meteran, penggaris busur, gunting, kertas, tang, obeng, kunci pas dan kunci ring.
c. Instrumen untuk pengukuran lapangan yang terdiri dari: traktor roda-4 (daya 70 hp), penggaris stainless steel(60 cm dan 100 cm), penggaris busur.
d. Instrumen pengukuran berat alat yang terdiri dari: crane, load cell
(Kyowa, LT-5TSA71C) dan handy-strain meter( UCAM-1A). 2. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan untuk pembuatan prototipeditcherterdiri dari: a. besi plat (30 mm, 15 mm, 10 mm, 8 mm)
b. besi silinder pejal (diameter 20 mm, diameter 30 mm) c. besi pipa (diameter 40 mm)
d. besi siku (100mm × 100 mm, tebal 8 mm) dan (30 mm × 30 mm, tebal 3 mm)
C. METODE PENELITIAN
Metode yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural. Adapun tahapan dari penelitian yang akan dilaksanakan yaitu seperti tampak pada Gambar 10.
Gambar 10. Tahapan penelitian.
tidak
tidak
ya ya
Mulai
Perumusan dan penyempurnaan konsep desain Identifikasi masalah
Pembuatan prototipe alat
Uji fungsional
Uji kinerja Berhasil
Selesai Modifikasi
Data dan informasi penunjang
Berhasil
Pembuatan model
Uji fungsional
1. Identifikasi masalah
Masalah yang ada di lapangan sudah teridentifikasi sehingga diperlukan data pendukung yang lain, yaitu: kondisi topografi areal kebun tebu, kondisi tanah berupa sifat fisik dan mekanik tanah khususnya pada saat pembuatan saluran drainase dilakukan, ukuran dan pola penampang saluran drainase.
Kondisi topografi areal kebun tebu PG Jati Tujuh landai bergelombang dengan ketinggian 3–50 meter di atas permukaan laut. Kondisi tanah berupa hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman, pada guludan dan dasar alur tanam disajikan pada Gambar 11 dan 12. Data pengukuran disajikan pada Lampiran 1.
0
Gambar 11. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada guludan
0
Gambar 12. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada dasar alur.
Tahanan Penetrasi (kg/cm2)
Ukuran penampang saluran drainase yang diinginkan oleh pihak PG Jaitujuh terlihat pada Gambar 13.
0
Gambar 13. Penampang saluran drainase yang diinginkan.
Ukuran ini didasarkan pada profil saluran drainase yang terbentuk oleh bagian pembentuk profil rotary ditcherseperti terlihat pada Gambar 14.
Gambar 14. (a) Pembentuk saluran pada rotary ditcher, dan (b) sketsa ukuran pembentuk saluran padarotary ditcher.
Ukuran guludan dan alur barisan tanam lahan plant cane hasil pengukuran seperti terlihat pada Gambar 15.
Gambar 15. Ukuran guludan dan alur barisan tanam lahanplant cane. 135 cm
Data pengujian kadar air pada lahan di PG Jatitujuh disajikan pada Lampiran 2. Kadar air rata-rata di permukaan guludan 19.9 %, di tengah guludan 21.6 %, di bawah guludan 17.1 % dan di dasar guludan 21.6 %. 2. Penyempurnaan ide dan perumusan konsep desain
Pada tahapan ini dilakukan analisis dari permasalahan yang ada dan pengumpulan ide-ide pemecahan masalah dengan mempertimbangkan berbagai aspek yang terkait. Perumusan untuk menghasilkan beberapa konsep desain fungsional maupun desain struktural dilengkapi dengan : gambar sketsa, analisis teknik, perkiraan kapasitas lapangan teoritis, prasyarat dan sistem yang mendukung efektifitas operasional alat di lapangan. Pemilihan konsep terbaik untuk dilanjutkan ke tahap analisis desain dan pembuatan gambar kerja. Beberapa konsep yang direncanakan disajikan pada Gambar 16.
(a) (b)
Gambar 16. Konsep ditcher yang direncanakan: (a) konstruksi tegak, (b) konstruksi lebih landai.
3. Analisis disain dan pembuatan gambar teknik konsep 4. Pembuatan model
Pembuatan model dimaksudkan untuk melihat apakah mekanisme penyelesaian masalah tersebut sudah berfungsi dengan baik atau tidak. Jika terjadi kesalahan penyelesaian mudah dikoreksi dan meminimumkan biaya pembuatan prototipe. Jika model sudah berfungsi maka dilanjutkan dengan pembuatan prototipe.
5. Uji fungsional
Uji fungsional dilakukan pada prototipe untuk mengetahui dan memastikan tiap-tiap bagian dapat berfungsi dengan baik.
Penyempurnaan desain ditcher sehingga berfungsi dengan baik dan dapat bekerja secara efektif di lapangan.
7. Pengujian di lapangan.
D. KRITERIA DISAIN
Disain ditcher disesuaikan dengan bentuk dan ukuran saluran drainase yang diinginkan. Saluran drainase yang diukur dengan ukuran yang diharapkan antara lain: lebar saluran bagian bawah (Lb)= 35cm dan bagian atas (La)= 90 cm, serta kedalaman saluran = 40 cm. Kedalaman saluran terdiri dari 30 cm tanah terolah dan 10 cm tanah tidak terolah. Tanah terolah dalam hal ini adalah tanah yang telah menjadi guludan (tinggi guludan). Ilustarasi guludan sebelum dan sesudah dibuat saluran drainase (got malang) disajikan pada Gambar 17.
(a)
(b) Bentuk penampang
(c)
Gambar 17. Ilustrasi bentuk guludan (a) sebelum dibuat saluran drainase; (b) sesudah dibuat saluran drainase; (c) saatditcherlengan ayun dioperasikan.
Ukuran bentuk penampang saluran drainase yang akan dicapai pada penelitian ini adalah seperti terlihat pada Gambar 18. Ukuran penampang saluran drainase ini didasarkan pada profil saluran drainase yang terbentuk oleh rotary ditcher sesuai dengan pesanan dari pihak PG Jatitujuh. Kedalaman 10 cm dari dasar guludan (tanah tidak terolah) dimaksudkan supaya aliran air yang berlebih pada alur tanam dapat mengalir lancar ke saluran drainase melintang (got malang).
Untuk mendapatkan lebar saluran bagian bawah sebesar 35 cm, maka lebar pemotongan pisau diatur sebesar 35 cm. Kemiringan profil samping saluran drainase diatur dengan mendisain kemiringan pisau samping sayap dan posisi tampak depan sayap sebesar 55° dan dengan merancang ketinggian sayap sebesar 65 cm. Disain ukuran bagian bawah dan atas dicther disajikan pada Gambar 19.
Gambar 18. Ukuran bentuk penampang saluran drainase yang diinginkan.
Gambar 19. Jarak lebar atas dan bawah bagianditcher.
E. DISAIN FUNGSIONAL
Fungsi utama dari alat yang akan dirancang adalah untuk membuat saluran drainase. Untuk memenuhi fungsi tersebut maka digunakan implemenditcher.
Ditcher yang digunakan pada dither lengan ayun ini adalah ditcher yang menggunakan tenaga tarik traktor dengan tiga titik gandeng sebagai mekanisme penggandengannya tanpa menggunakan tenaga PTO. Hal ini dimaksudkan untuk menyesuaikan masalah teknik yang terjadi pada penggunaan rotary ditcher di PG Jatitujuh. Masalah teknis yang mucul pada
La= 90 cm
Lb= 35 cm
Tanah terolah
Tanah tidak terolah
90 cm
35 cm 48.8 cm
30 cm
penggunaan rotary ditcher antara lain: sudu-sudu pisau mudah tumpul dan patah dan PTO traktor sebagai tenaga penggerak rotary ditcher sudah lemah/rusak.Ditcherlengan ayun terdiri dua bagian, yaitu:ditcherdan bagian pengeruk dengan mekanisme lengan ayun. Masing-masing bagian dirancang dengan memperhatikan aspek perhitungan teknik dan empirik sehingga fungsi yang diinginkan dapat tercapai. Bagian-bagian tersebut dirancang oleh beberapa peneliti. Penulis mendapat tugas perancangan pada bagianditcher.
Untuk mendukung tercapainya fungsi utama tersebut maka diperlukan fungsi-fungsi turunannya antara lain: fungsi memotong tanah, mengangkat tanah, menarik bagian ditcher dan lain-lain. Tabel 2 menyajikan disain fungsional yang menyatakan hubungan antara fungsi-fungsi yang dibutuhkan dengan komponen/bagian untuk mencapai fungsi tersebut.
Tabel 2. Disain fungsional
No. Fungsi Komponen/bagian
1. Menghubungkanditcherdengan rangka, menyokong sayap, memperkecil tahanan tarik
Kakiditcher
2. Membuka tanah pertama, membantu pada pengoperasian ditcer dalam mencapai kedalaman tanah yang diinginkan.
Pisau penusuk
3. Memotong tanah yang akan disalurkan ke bagian sayap, membentuk profil bagian dasar dari saluran drainase.
Pisau bajak
4. Menyatukan pisau dengan bagian sayap dan kakidticher
Dudukan pisau
5. Mengalirkan tanah yang telah dipotong oleh pisau ke arah samping kanan dan kiri, membentuk profil bagian samping kanan dan kiri dari saluran drainase.
Sayap
6. Mempertahankan sudut antar sayap Batang penopang 7. Memotong dan merapikan profil dinding
samping dari saluran drainase
Pisau Samping
8. Menstabilkan posisiditchersaat beroperasi Stabilizer 9. Menarikditcherdan bagian pengeruk dengan
tiga titik gandeng pada traktor
Rangka
Kaki ditcher berfungsi sebagai penyokong sayap Kaki ditcher. Kaki
lubang yang ukurannya disesuaikan dengan pin atau baut yang akan mengunci
ditcherpada rangka.
Pada bagian ujung kaki ditcher terdapat pisau penusuk. Pisau penusuk digunakan untuk membuka tanah pertama. Pisau penusuk juga membantu pada pengoperasian ditcer dalam mencapai kedalaman tanah yang diinginkan.
Ada sepasang bilah pisau yang membentuk huruf V, berfungsi memotong tanah yang akan disalurkan ke bagian sayap. Pisau juga berfungsi sebagai pembentuk profil bagian dasar dari saluran drainase. Bentuk yang diinginkan adalah dasar saluran yang rata. Pada bagian pinggir pisau terdapat tiga lubang yang ukurannya disesuaikan dengan baut yang akan mengunci pisau dengan dudukan pisau. Mekanisme penguncian ini dilakukan agar memudahkan dalam perbaikan maupun penggantian pisau jika terjadi kerusakan atau aus.
Untuk menyatukan pisau dengan bagian sayap, digunakan dudukan pisau. Pada bagian tengah dudukan pisau dilengkungkan sesuai dengan kelengkungan sayap. Hal ini dimaksudkan agar dudukan pisau menempel dengan kokoh pada bagian bawah sayap yang akan dilas. Terdapat tiga lubang yang disesuaikan dengan lubang pada bagian pisau yang akan dikunci dengan baut.
Sayap yang digunakan berbentuk permukaan lengkung seperti pada bajak sayap tetapi kelengkungannya lebih landai. Hal ini dimaksudkan agar sayap dapat mengalirkan tanah yang telah dipotong oleh pisau ke arah samping kanan dan kiri ditcher tanpa membalik tanah. Sayap juga berfungsi sebagai pembentuk profil bagian samping kanan dan kiri dari saluran drainase. Untuk mencapai tujuan tersebut maka diperlukan batang penopang, bagian belakang di antara sepasang sayap tersebut terdapat batang penopang yang berfungsi mempertahankan jarak antar sayap. Hal ini dimaksudkan agar mempertahankan posisi sayap tetap berada di tengah, tidak melenting ke samping kanan atau kiri. Pisau samping berguna memotong dan merapikan profil dinding samping dari saluran drainase.
menariknya di PG Jatitujuh yaitu traktor dengan daya 110 hp. Ukuran tersebut antara lain digunakan untuk: 1) mengeset jarak antara ujung pisau penusuk dengan tanah ketika implementditcherlengan ayun diangkat oleh traktor, dan 2) posisi roda mekanisme yang berada di belakang roda traktor ketika menaiki dan menuruni guludan.
F. DISAIN STRUKTURAL 1. Analisis Teknik
Analis teknik bertujuan untuk memperhitungkan bentuk, ukuran dan bahan masing-masing komponen sehingga memenuhi kriteria kekuatan bahan dan fungsional seperti yang diharapkan.
Besarnya gaya yang bekerja padaditcher(F) digunakan sebagai acuan untuk melakukan perhitungan. Nilai F yang bekerja pada ditcher
ditentukan dengan menggunakan rumus (McKyes, 1985):
k c
F cdN w...(2 ) di mana:
c : kohesi tanah (Pa)
d : kedalaman implemen (m)
Nc: faktor kohesi
w : lebar implemen (m)
Gambar 20.Angle rakepada implemen yang didisain.
Tanah terolah
Tanah tidak terolah
65º
Untuk nilai tegangan kohesi tanah (c) ditentukan 6900 Pa (tanah terolah) dan 11000 Pa (tanah tidak terolah). Nilai kohesi ini didekati dengan melihat tabel nilai terpilih dari properti mekanika tanah pada Lampiran 3. Kedalaman olah (d) yang telah direncanakan yaitu 30 cm untuk tanah terolah dan 10 cm untuk tanah yang tidak terolah. Nilai faktor kohesi didekati dengan melihat grafik faktor N pada Lampiran 4. Dengan disain rake angle (α) sebesar 65º pada tanah terolah dan 42º pada tanah tidak terolah (Gambar 20) dan menghubungkannya dengan nilai sudut gesekan dalam (ø) maka faktor kohesi didapatkan 1.6 (tanah terolah ø = 20°) dan 3.9 (tanah tidak terolah ø = 38°).
Ukuran penampang saluran drainase ini didasarkan pada profil saluran drainase yang terbentuk oleh rotary ditcher sesuai dengan pesanan dari pihak PG Jatitujuh. Kedalaman 10 cm dari dasar guludan (tanah tidak terolah) dimaksudkan supaya aliran air yang berlebih pada alur tanam dapat mengalir lancar ke saluran drainase melintang (got malang). Lebar
implement (w) terbagi menjadi dua bagian yaitu lebar tanah yang terolah dan lebar tanah yang tidak terolah, disajikan pada Gambar 21. Lebar
implement(w) didapatkan dari perhitungan berikut ini:
Sehingga nilaiFdapat ditentukan dengan persamaan:
c
F cdN w……….…….. (5)
6900 0.3 1.6 0.695 2301.8 terolah
F N ………..…….. (6)
_ 11000 0.1 3.9 0.42 1801.8
tidak terolah
F N …………..….. (7)
_ 2301.8 1801.8 4103.6
terolah tidak terolah
F F F N ………….. (8)
a) KakiDitcher
Kaki ditcher didekati bentuknya dengan lingkaran yang masing-masing berjari-jari 500 mm dan 450 mm sehingga membentuk suatu bilah kaki seperti terlihat pada Gambar 22.
Gambar 22. Bentuk kakiditcherparabolik.
Gaya yang bekerja pada ditcher akan ditahan oleh kaki dticher. Nilai F yang bekerja diasumsikan menyebar sepanjang kedalaman olah dari ditcher yaitu 40 cm, sehingga resultan gaya yang bekerja pada kaki ditcher diasumsikan berada pada sepertiga dari kedalaman olah dari dasar ujung bawah kaki atau pada jarak (L) 650 mm dari titik tengah rangka. Skema gaya pada kaki ditcher disajikan pada Gambar 20.
R=500, α = 65°
`
Gambar 23. Skema gaya pada kakiditcher.
Dimensi kaki menurut besarnya beban yang mengenainya dapat ditentukan dengan menggunakan rumus (Singer, 1995):
a
: Nilai kekuatan tarik bahan yang diperbolehkan (kgf/mm2)
M : Momen yang terjadi pada tangkai (kgf.mm)
c : Titik tengah bahan (mm)
I : Inersia bahan (mm4)
Untuk pembuatan kaki ditcher, digunakan plat bahan S45C dengan ketebalan (b) = 30 mm. Nilai kekuatan tarik bahan baja karbon S45C yang diperbolehkan (a) sebesar 58 kgf/mm2 (Lampiran 6), sehingga lebar kaki (h) dapat ditentukan dengan persamaan:
6
digunakansafety factor(sf) = 4, sehingga
584Gambar 24. Beban lentur yang terjadi pada kakiditcher.
Kaki ditcher mengalami beban dari arah depan (berlawanan dengan arah maju traktor) dan juga mengalami beban dari samping yang diakibatkan oleh kontak antara tepi tanah yang diolah dengan bagian sayap. Arah gaya yang mengenai kaki ditcher disajikan pada Gambar 24. Besarnya beban dari samping adalah sepertiga kali beban dari arah depan. Beban samping ini terjadi pada sisi kanan dan kiri, maka lebar rangka minimum untuk dapat menahan beban samping dapat ditentukan dengan perhitungan:
2Dari kedua perhitungan di atas, diperoleh lebar minimum kaki adalah 60.62 mm. Sehingga ditentukan ukuran-ukuran pada kaki yang digunakan yaitu: tebal (b) = 30 mm, lebar (h) = 200 mm dan panjang = 930 mm.
b) Segitiga Bawah
Segitiga bawah dibuat dari bahan S45 C (σB= 58 kgf/mm2) dengan ketebalan (b) = 30 mm dan tinggi (h) = 100 mm. Skema gaya pada segitiga bawah diperlihatkan pada Gambar 25.
`
Gambar 25. Skema gaya pada segitiga bawah.
Beban lentur yang terjadi pada segitiga bawah diuraikan di bawah ini:
I
Perlu dicek lebih lanjut pada kekuatan geseran segitiga bawah dengan sambungan lasnya. Skema gaya kekuatan las segitiga bawah disajikan pada Gambar 26.
Gambar 26. Skema gaya kekuatan las segitiga bawah.
Nash (1957) mengasumsikan bahwa hanya gaya geser saja yang bekerja pada sambungan las karena kerusakan umumnya timbul oleh geseran pada sudut 45° sepanjang throat. Penghitungan kekuatan las menggunakan rumus (Nash, 1957):
: tegangan geser yang diijinkan (kgf/mm2)
n : jumlah sambungan
A : luas sambungan las (mm2)
lw : panjang las (mm)
ll :leg(mm)
th :throat(mm)
American Welding Society menentukan tegangan geser yang diijinkan untuk fusion welding sebesar 7.95 kg/mm2. Sambungan las yang direncanakan adalah sebagai berikut: jumlah sambungan (n) = 2, Panjang las (lw) = 100 mm,leg (ll) = 5 mm. Throat(th) dicari dengan Didapatkan luas sambungan las 2528 mm2, sehingga
2828 Jadi sambungan las yang direncanakan memenuhi syaratP>Fx.
Berdasarkan perhitungan di atas, dimensi dari segitiga bawah yang direncanakan dengan ukuran 100 mm 100 mm, tebal 30 mm memenuhi syarat aman.
c) Segitiga Atas
`
Gambar 27. Skema gaya pada segitiga atas.
2 Jadi dimensi segitiga atas memenuhi syarat kekuatan beban lentur karenaFa>Fb.
Kekuatan las segitiga atas diuji dengan melihat besar kecilnya gaya geser yang bekerja pada sambungan las segitiga atas (Fy) dibandingkan dengan gaya yang bekerja pada sambungan las segitiga bawah (Fx). Hal ini dilakukan karena karakter las yang dirancang sama dengan sambungan las yang ada di segitiga bawah. Skema gaya kekuatan las segitiga atas disajikan pada Gambar 28.
Gambar 28. Skema gaya kekuatan las segitiga atas.
Karena Fy < Fx maka sambunga las pada segitiga atas sudah pasti mampu menahan gaya geserFy. Jadi sambungan las yang direncanakan memenuhi syarat.d) Pin Penahan
Beban yang bekerja pada pin penahan ini adalah beban lentur. Skema gaya pada pin penakan disajikan pada Gambar 29.
Gambar 29. Skema gaya pada pin penahan.
Besarnya Fa didekati dengan bobot ditcher. Massa dithcer (m) dicari dengan persamaan:
Massa jenis (ρ) bahan besi baja diketahui 7800 kg/m3 (Lampiran 5). Dengan menggunakan software AutoCAD, volume (v) ditcher
dapat diketahui sebesar 14093207.9644 mm3. Sehingga massaditcher
didapat:
Ukuran diameter pen dapat didekati dengan rumus tegangan geser. Bahan yang dipilih yaitu poros baja S45C dengan σb= 58 kgf/mm2σa = 30 kgf/mm2maka didapat nilai:
f
τ : Tegangan geser (kg/mm2)
d : diameter poros (mm)
sf : safety factor
Massa tersebut ditopang oleh dua pin yang berseri, jadi untuk keamanannya didekati satu pin menanggung semua bobotditcheryang menjadi gaya aksial (Fa= 110 kgf). Dari hasil perhitungan, maka dipilih poros pin dengan diameter 20 mm.
e) Rangka Pipa Kotak
Rangka pipa kotak dibuat dari bahan S45C (σB= 58 kgf/mm2). Skema gaya pada rangka pipa kotak (Fp) diperlihatkan pada Gambar 30.
`
Gambar 30. Skema gaya pada rangka pipa kotak.
I
Jadi rangka kotak yang direncanakan telah memenuhi syarat aman.
f) Mekanisme Penggandengan
Mekanisme penggandengan yang digunakan adalah tiga titik gandeng. Pergerakan naik dan turunditcherdidekati dengan mengukur besarnya sudut angkat lower link traktor yaitu sebesar 20° (Gambar 31). Dari simualsi di dalam AutoCAD didapatkan jarak maksimum antara ujung pisau penusuk dengan permukaan tanah adalah 15 cm (posisi C). Posisi A merupakan posisi di mana traktor dan ditcher
bekerja di lahan sedangkan posisi B merupakan posisi di mana ujung pisau penusuk rata dengan permukaan tanah.
Gambar 31. Simulasi naik turunditcherpada beberapa posisi.
2. Struktur Bagian-bagianDitcher
Disain ditcher lengan ayun secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 32. Secara struktural bagian-bagian ditcher pembuat saluran drainase terdiri dari kaki ditcher, pisau penusuk, pisau bajak, sayap, pisau samping, dan rangka tarik (Gambar 33).
Gambar 32. Disainditcherlengan ayun secara keseluruhan.
Ditcher
Bagian pengeruk dengan mekanisme lengan ayun
Dasar saluran Posisi maksimum
Permukaan tanah 15 cm
A B
Gambar 33. Bagian-bagianditcher. a. KakiDitcher
Kakiditcher dibuat dari bahan besi plat dengan ketebalan 30 mm. Kaki berbentuk parabolik. Kaki ditcher dilengkapi dengan stabilizer yang dibuat dari bahan besi plat dengan ketebalan yang sama dan di ujungnya diberi peluncur dari besi siku ukuran 100 mm 100 mm dengan ketebalan 8 mm. Bentuk kaki dan stabilizer ditcher disajikan pada Gambar 34.
Gambar 34. Kaki dan stabilizerditcher.
Rangka tarik
Pisau penusuk
Pisau bajak
Stabilizer kaki
Sayap
Pisau samping
b. Pisau penusuk
Pisau penusuk terbuat dari bahan besi plat dengan ukuran panjang 30 cm, lebar 5 cm dan tebal 15 mm. Pada bagian ujung pisau penusuk ditajamkan. Pisau penusuk terletak di ujung atas kaki ditcher dengan kemiringan 15°. Bentuk dan posisi pisau penusuk disajikan pada Gambar 35.
Gambar 35. Bentuk dan posisi pisau penusuk. c. Pisau Bajak
Pisau bajak dibuat dari bahan besi plat dengan tebal 10 mm. Pisau berbentuk jajar genjang dengan ukuran 250 mm × 100 mm. Pisau dibuat satu pasang untuk bagian kanan dan kiri membentuk huruf V dengan sudut potong 35°. Pisau menempel pada dudukan pisau dengan penguncinya berupa tiga baut. Pada bagian tengah dudukan pisau dilengkungkan sesuai dengan kelengkungan sayap. Terdapat tiga lubang yang disesuaikan dengan lubang pada bagian pisau yang akan dikunci dengan baut. Bentuk pisau dan dudukannya dapat dilihat pada Gambar 36.
d. Sayap
Sayap terbuat dari besi plat dengan tebal 8 mm. Ada dua bilah sayap yang terletak di atas pisau. Keduanya menempel bada sisi kanan dan kiri kaki ditcher. Sepasang sayap tersebut dilengkapi dengan batang penopang yang terbuat dari besi pipa diameter 40 mm. Bentuk sayap disajikan pada Gambar 37.
Gambar 36. Bentuk pisau dan dudukannya.
Gambar 37. Bentuk sayap dan posisi batang penopang.
e. Pisau Samping
Plat setebal 10 mm digunakan sebagai bahan pembuat pisau samping. Pisau samping menempel di pinggir luar kanan dan kiri dari bagian sayap dengan kemiringan 55° terhadap horizontal. Bentuk dan posisi pisau samping dapat dilihat pada Gambar 38.
f. Rangka Tarik dan Tiga Titik Gandeng
Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan rangka adalah besi siku yang ditangkupkan membentuk pipa kotak berukuran 100 mm 100 mm dengan ketebalan 8 mm. Rangka berbentuk segitiga. Dudukan
ditcher dibuat dari besi siku ukuran 100 mm 100 mm, tebal 8 mm
Dudukan pisau bajak Pisau bajak
Batang penopang
dengan panjang 40 cm. Besi siku tersebut dibuat dua pasang untuk posisi atas dan posisi bawah. Pemasangannya pada dua pipa kotak yang berada di tengah segitiga rangka menggunakan baut M16 sebanyak 8 buah. Untuk mengunci ditcher pada dudukan ditcher, digunakan baut M20 sebanyak 2 buah (untuk posisi atas dan bawah). Pada rangka juga dilengkapi dengan penahan segitiga atas dan bawah yang dibuat dari besi plat tebal 30 mm. Gambar rangka dapat dilihat pada Gambar 39.
Gambar 38. Posisi pisau samping.
Gambar 39. Rangka dan dudukanditcher.
Pisau samping
55°
Siku dudukan ditcher Segitiga atas
Penguat
Tiga titik gandeng dibuat dari besi plat dengan ketebalan 10 mm. Ukuran-ukuran pada tiga titik gandeng disesuaikan dengan standar ASAE dan juga pada traktor yang akan digunakan untuk pengujian di laboratorium lapangan. Ditcherini dirancang untuk ditarik traktor dengan daya 110 hp (kategori III) sedangkan traktor yang tersedia hanya memiliki 70 hp (kategori II). Oleh karena itu dilakukan penyesuaian-penyesuaian agar dapat digunakan oleh kedua kategori tersebut sehingga menghasilkan ukuran-ukuran: mass height 480 - 580 mm, lower hitch point spread 850 mm,lower hitch stud28 mm dan linchpin hole distance10 mm. Ukuran-ukuran tersebut disajikan pada Gambar 40.
Gambar 40. Ukuran-ukuran pada tiga titik gandeng yang telah disesuaikan dengan kondisi lapangan.
530 mm
d 28 mm 850 mm
85 mm
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. KONSTRUKSIDITCHER
Sebelum dilakukan tahap pembangunan prototipe maka dibuat suatu model terlebih dahulu. Model dibuat dengan skala 1 : 5. Komponen yang dibuat model hanya pada bagian rangka dan mekanisme lengan ayun. Setelah dilakukan pembuatan model, maka dapat diketahui kesulitan-kesulitan yang nantinya akan dihadapi pada saat pembangunan prototipe yang sebenarnya. Gambar model disajikan pada Gambar 41.
Gambar 41. Modelditcherlengan ayun.
Sebelum bahan besi konstruksi disusun, dipersiapkan mal atau pola dasar untuk memotong besi terutama besi plat. Komponen dipotong dengan menggunakan las LPG berdasarkan pola dasar yang telah dibuat. Setelah bahan-bahan dan peralatan sudah tersedia maka perakitan dapat dilakukan.
Beberapa komponen dari ditcher memerlukan perlakukan khusus dalam pembuatannya. Jika ada keterbatasan alat dan bahan maka dimensi disesuaikan dengan alat dan bahan yang ada tanpa mengurangi aspek kelayakan teknik. Salah satu perlakuannya adalah dengan digerinda. Gambar 42 menyajikan proses penggerindaan yang sedang dilakukan.
Gambar 42. Proses penggerindaan bahan besi.
Ditcher yang telah dibangun disajikan pada Gambar 43 dan terdiri atas bagian-bagian sebagai berikut:
Gambar 43.Ditcheryang telah dibangun dan bagian-bagiannya. 1. KakiDitcher
Kakiditcherdibuat dari besi plat dengan ketebalan 30 mm. Bahan besi plat dipotong sesuai dengan pola dasar yang telah dibuat. Terdapat dua lubang sebagai lubang baut pengunci. Pembuatan lubang dilakukan
Pisau penusuk Pisau bajak
kaki
Sayap
dengan cara mengebor dengan mata bor M23. Terjadi kesulitan saat melakukan pengeboran di antaranya: bahan kaki sulit dibuat dudukan yang pas pada meja bor, keterbatasan tenaga untuk mengangkat, memutar dan mengepaskan titik yang akan dibor. Oleh karena itu, untuk mengatasi kesulitan tersebut perlu dibuat lubang pada pola dasar sehingga pembuatan lubang dapat dilakukan dengan las potong.
Kaki ditcher dipasang berdiri tegak pada suatu dudukan remanen berbentuk persegi. Kaki disokong pada bagian belakang dan dengan besi siku ukuran 30 mm × 30 mm tebal 3 mm. Penempelan kaki pada besi siku penyokong dan dudukannya dengan cara dilas titik. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan dalam pelepasan dan pengoreksian bila terjadi kesalahan. Posisi kaki pada dudukan remanen (jig) disajikan pada Gambar 44.
Gambar 44. Komponen kaki dan posisi kaki pada dudukan remanen. 2. Pisau Penusuk
3. Pisau Bajak
Perlakuan pada pisau bajak juga sama seperti pada pisau penusuk. Pisau ditajamkan dan dikeraskan di tempat pandai besi. Pisau yang dibuat memiliki sudut potong 35° dan sudut pengangkatan tanah sebesar 15°. Pembuatan lubang baut pengunci dilakukan bersamaan dengan pembuatan lubang pada dudukannya. Pisau dan dudukan pisau ditumpuk dari sisi atas atau bawah, kemudian dilas titik pada bagian pinggirnya. Setelah dibor dengan mata bor M12, keduanya dipisahkan. Pada bagian sisi atas pisau, lubang bor diperbesar dengan mata bor M20 tetapi dengan kedalaman hanya ¼ dari ketebalan. Hal ini dimaksudkan untuk ruangan baut tirus sehingga pada saat pisau dipasang, terlihat rata atau sebidang. Penggunaan baut tirus penting agar aliran tanah yang terpotong oleh pisau lebih lancar. Dudukan pisau dilengkungkan dengan cara ditempa beberapa kali sehinggga didapatkan kelengkungan yang diinginkan.
Pemasangan dudukan pisau dilakukan dengan cara dilas titik pada dudukan remanen dan pada kaki sehingga didapatkan sudut-sudut yang diinginkan seperti pada posisi pisau.
4. Sayap
Sayap dibuat dibuat dari besi plat 8 mm dengan dilakukan perlakuan pelengkungan. Pekerjaan ini adalah yang terberat dan sulit dilakukan. Bahan sayap dipanaskan dengan gas LPG (Liquid Petroleum Gas) kemudian dipukul sesuai garis kelengkungannya. Penempaan dilakukan berulang kali sampai mendapatkan kelengkungan dengan diameter 65 cm. Pola kelengkungan dibuat dari bahan tripleks, dibuat bentuk ¼ silinder. Hasil kelengkungan kurang mulus karena keterbatasan tenaga untuk menempa. Bentuk sayap sesudah dilengkungkan disajikan pada Gambar 45.
menbentuk sudut tersebut. Dua bagian dipasang pada bagian depan dan sisanya di bagian belakang, dengan posisi yang sama pada sisi kanan dan kiri. Pada bagian belakang sayap diberi batang penyokong sekaligus penahannya (Gambar 46).
Gambar 45. Bentuk sayap/singkal setelah dilengkungkan.
Gambar 46. Posisi batang penopang dan penahannya. 5. Pisau Samping
Pisau samping ditajamkan di pandai besi. Bagian yang ditajamkan adalah bagian yang akan memotong profil dinding samping saluran drainase. Plat setebal 10 mm digunakan sebagai bahan pembuat pisau samping. Pisau samping menempel di pinggir luar kanan dan kiri dari bagian sayap dengan kemiringan 55° terhadap horizontal. Pemasangannya juga mengikuti 4 batang siku penyokong yang digunakan pada pemasangan sayap.
6. Rangka
Bahan utama yang digunakan dalam pembuatan rangka adalah tiga batang pipa kotak. Konstruksi rangka yang berbentuk segitiga disusun di atas suatu dudukan remanen (jig). Kedua batang pipa kotak yang panjang disatukan membentuk sudut 28° dengan menggunakan besi siku ukuran 30 mm × 30 mm tebal 3 mm yang bersifat sementara. Tiga titik gandeng dibuat dari besi plat dengan ketebalan 10 mm yang dilas dengan rangka segitiga yang telah dibuat. Pada rangka juga dilengkapi dengan penahan segitiga atas dan bawah yang dibuat dari besi plat tebal 30 mm. Keduanya dilas pada dua pipa kotak yang berada di tengah segitiga rangka. Untuk memperkuat antara top link dengan segitiga atas maka digunakan tambahan penguat dengan cara dilas.
Dudukanditcherdibuat dari besi siku ukuran 100 mm100 mm, tebal 8 mm dengan panjang 40 cm. Besi siku tersebut dibuat dua pasang untuk posisi atas dan posisi bawah. Pemasangannya pada dua pipa kotak yang berada di tengah segitiga rangka menggunakan baut M16 sebanyak 8 buah. Untuk mengunci ditcher pada dudukan ditcher, digunakan baut M20 sebanyak 2 buah (untuk posisi atas dan bawah, Gambar 47). Selain menjepit kakiditcher, dudukan ini juga menjepit segitiga atas dan segitiga bawah.
(a) (b)
Gambar 47. Posisi siku dudukanditcher:(a) bagian atas; (b) bagian bawah.
Gambar 48. Tampilanditcherlengan ayun.
B. PENGUJIAN
Pengujian dilakukan untuk melihat kualitas saluran drainase yang dihasilkan sesuai dengan yang diinginkan. Jenis tanah pada lahan pengujian adalah Latosol Darmaga dengan komposisi 18.29% pasir, 15.58% debu dan 66.12% liat (Harjanto, 2003). Kondisi tanah berupa hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman, pada guludan dan dasar alur tanam disajikan pada Gambar 49.Data pengukuran disajikan pada Lampiran 7.
0
Gambar 49. Hubungan tahanan penetrasi dengan kedalaman pada puncak dan dasar guludan.
Data pengujian kadar air pada lahan uji Leuwikopo disajikan pada Lampiran 8. Kadar air rata-rata di puncak guludan 29.01 %, di tengah guludan 29.72 %, dan di dasar guludan 30.02%. Dengan rata-rata kerapatan isi tanahnya 0.98 gr/cm3.
Sebelum dilakukan pengujian, dilakukan pengolahan tanah primer dan sekunder. Kemudian dibuat guludan dengan ukuran sesuai ukuran guludan di PG Jatitujuh (Gambar 50).
Gambar 50. Ukuran guludan yang dipersiapkan.
Guludan dibuat dengan menggunakan implemen furrower yang dirapikan dengan manual (menggunakan cangkul) supaya tercapai ukuran yang diinginkan. Hasil guludan yang telah dibuat disajikan pada Gambar 51.
Gambar 51. Kondisi guludan yang dipersiapkan.
Setelah dilakukan penggandengan terhadap prototipe ditcherlengan ayun terhadap traktor, terlihat pada Gambar 52, posisi lower link traktor sudah mengangkat maksimal tetapi jarak pisau dan pisau penusuk dengan tanah
135 cm
hanya sekitar 5 cm. Pengangkatan lower link traktor tidak sejajar dengan pengangkatan rangka.
Gambar 52.Ditcherlengan ayun setelah digandeng dengan traktor.
Dalam kondisi seperti itu maka pengujian tidak dapat dilanjutkan. Untuk mengatasi hal tersebut, dilakukan modifikasi pada bagian tiga titik gandeng. Untuk mencapai jarak 20 cm antara pisau dengan tanah maka posisi tiga titik gandeng diturunkan sebesar 15 cm (Gambar 53).
(a) (b)
Gambar 53. Modifikasi pada tiga titik gandeng, (a) sebelum diturunkan; (b) setelah diturunkan.
Gambar 54 menunjukkan bahwa setelah dimodifikasi pengangkatanlower link
tampak maksimal. Terlihat juga pengangkatan lower link sejajar dengan pengangkatan rangka.
Gambar 54. Penggandenganditcherlengan ayun dengan traktor setelah modifikasi tiga titik gandeng.
Dari hasil tersebut dapat diduga bahwa kesalahan disain awal tiga titik gandeng ada pada panjang top link traktor yang tidak diperhitungkan. Setelah dilakukan pembenahan terhadap bagian tiga titik gandeng maka uji di lapangan dapat dilanjutkan.
Pada pengoperasian prototipe ditcher di lahan, tanah yang terpotong oleh pisau bajak tidak mengalir secara lancar. Tanah tertahan di pisau samping seperti terlihat pada Gambar 55.
Akibat dari tanah yang tertahan di pisau samping, aliran tanah membalik ke depan keluar melewati samping sayap yang tidak tertutupi oleh pisau samping (Gambar 56). Hal ini menyebabkan tanah tidak sampai pada bagian pengeruk. Tujuan yang diinginkan adalah tanah mengalir melalui pisau samping langsung disambut oleh pengeruk (tanpa jatuh dulu ke guludan).
Gambar 56. Aliran tanah yang membalik ke depan melalui samping sayap. Saluran drainase yang dihasilkan tidak berbentuk trapesium seperti yang diinginkan tetapi berbentuk profil V. Hal ini terjadi karena terdapat tanah yang turun kembali (mengalir) ke dasar saluran drainase. Saluran drainase yang dihasilkan olehditcherdisajikan pada Gambar 57.
(a) (b)
Gambar 57. Saluran drainase yang dihasilkan, (a) tampak belakang saatditcher
Keadaan ditcher setelah pengoperasian antara lain terjadi kelengketan tanah dan tanah memadat di sela-sela antara sayap dengan pisau samping. Hal ini terjadi karena selama operasi, tanah yang tertahan di sudut antara sayap dan pisau samping terdesak terus oleh tanah yang ada di depan, seperti terlihat pada Gambar 58.
(a) (b)
Gambar 58. Keadaanditchersetelah beroperasi di lahan: (a) tanah menempel dan tertimbun pada bagian sayap dan pisau samping; (b) kelengketan tanah yang terjadi.
Untuk mengatasi kesalahan-kesalahan tersebut maka dilakukan beberapa modifikasi. Modifikasi yang dilakukan antara lain:
1. Pisau samping dilepas untuk mengatasi tanah yang tertahan di pisau samping seperti terlihat pada Gambar 59.
2. Sayap diperlebar untuk mengatasi tanah yang turun kembali (mengalir) ke dasar saluran. Pelebaran sayap didasarkan pada sudut curah granular
tanah. Setiap bentuk granular mempunyai kecenderungan untuk mencapai keseimbangan bentuk sehingga membentuk sudut curah. Sudut curah tanah ternyata lebih landai dibandingkan dengan kemiringan sudut sayap samping` seperti terlihat pada Gambar 60.
Gambar 60. Pelebaran sayap berdasarkan sudut curah tanah.
Pada bagian pinggir (samping) sayap diperlebar ke bawah sampai pada ujung pinggir dari pisau bajak. Rencana modifikasi dan hasilnya disajikan pada Gambar 61.
(a)
Granulartanah
Sudut curah Kemiringan sayap
sebelum diperlebar
Penyesuaian pelebaran sayap mengikuti sudut curah tanah
Rencana modifikasi
(b)
Gambar 61. Modifikasi pada sayap, (a) rencana modifikasi; (b) hasil modifikasi.
3. Mengganti pisau dengan pisau bajak yang lebih panjang garis potongnya sehingga didapatkan lebar pemotongan yang lebih lebar. Hal ini dilakukan agar tidak terbentuk profil V atau supaya terbentuk saluran drainase dengan profil trapesium. Penyebabnya juga terkait dengan masalah sudut curah tanah sehingga dengan modifikasi tersebut, diharapkan hasil modifikasi pada pelebaran sayap bisa optimal. Dengan modifikasi tersebut, maka lebar potong pisau menjadi 60 cm seperti terlihat pada Gambar 62.
(a) (b)
Gambar 62. Modifikasi pada pisau, (a) rencana modifikasi; (b) hasil modifikasi.
Setelah modifikasi maka pengujian dilakukan kembali. Gambar 63 memperlihatkan ditcher lengan ayun siap masuk ke lahan. Berat ditcher
tersebut memiliki berat total kira-kira 435 kg diukur dengan menggunakan
load cell(Lampiran 9).
35cm
Gambar 63.Ditcherlengan ayun siap masuk ke lahan.
Pada pengujian kali ini, aliran tanah cukup lancar sehingga pengeruk pada mekanisme lengan ayun juga dapat bekerja dengan baik. Agar tanah yang terpotong lebih terarah ke samping (terlihat pada Gambar 64, sayap/singkal hampir terbenam oleh aliran tanah) maka menambah ketinggian bagian depan sayap/singkal dapat dijadikan bahan pertimbangan modifikasi. Ada sebagian aliran tanah yang tertahan di bagian rangka dan pipa mekanisme lengan ayun. Tanah tersebut merupakan akumulasi dari tanah yang tertahan di bagian sayap. Aliran tanah yang tertahan di rangka dan pipa mekanisme lengan ayun disajikan pada Gambar 64.
Di samping itu juga masih ada pemadatan timbunan tanah di bagian sayap dan pisau. Pemadatan timbunan tanah padaditcherdisajikan pada Gambar 65.
Gambar 65. Pemadatan timbunan tanah padaditchersetelah operasi. Saluran drainase yang dihasilkan berbentuk trapesium. Hal ini dapat terjadi karena sayap telah dilebarkan ke bawah sehingga mneghalangi tanah untuk mengalir ke tepi dinding saluran drainase. Dari hasil pengamatan secara keseluruhan terhadap dasar saluran drainase adalah rata (tidak bergelombang). Dasar dari saluran drainase jika dianalisis lebih lanjut sebenarnya tidak rata karena pengaruh naik turunnya traktor terhadap guludan (lintasan traktor melintang terhadap alur tanam). Saluran drainase yang dihasilkan olehditcher
disajikan pada Gambar 66.
Gambar 66. Profil saluran trapesium yang telah dihasilkan olehditcher.
