Analisis Kinerja Traksi Roda Besi Bersirip Di Lahan Sawah

Abstract

Sebagai alat traksi pada traktor roda dua di lahan sawah, roda besi bersirip harus mampu beroperasi secara optimal dan mempunyai efisiensi traksi yang tinggi. Berdasarkan kondisi lahan sawah di Indonesia yang pada umumnya memiliki lapisan lumpur yang dalam, maka rancangan roda besi bersirip sangat perlu untuk diperhatikan. Untuk mendapatkan desain roda besi bersirip yang optimal, kinerja traksi roda besi bersirip harus dapat diduga sebelum roda besi bersirip dibuat. Tujuan dari penelitian ini adalah 1) untuk mengembangkan sebuah metode pendugaan kinerja traksi roda besi bersirip, 2) untuk menganalisis kinerja traksi roda besi bersirip, 3) untuk menentukan konfigurasi desain roda besi bersirip terbaik. Metoda untuk mengembangkan metode pendugaan kinerja traksi dibuat berdasarkan gaya-gaya reaksi yang bekerja pada sirip aktif pada saat roda besi bersirip beroperasi di lahan. Gaya-gaya reaksi yang bekerja pada sirip-sirip aktif roda besi bersirip tersebut diduga dengan menggunakan data hasil pengukuran tahanan tanah terhadap penetrasi plat. Untuk mengukur tahanan tanah terhadap penetrasi plat, sebuah penetrometer digunakan dengan plat pada ujung penetrometer tersebut. Variasi ukuran dari plat tersebut yaitu 5 cm x 5 cm, 5 cm x 10 cm, 5 cm x 15 cm dan 5 cm x 20 cm. Pengukuran dilakukan pada sudut penekanan 30°, 45°, 60°, 75° dan 90°. Tahanan tanah diukur pada kedalaman penekanan tanah 0 – 5 cm, 5 – 10 cm, 10 – 15 cm dan 15 – 20 cm. Pengukuran tahanan tanah terhadap penetrasi plat menghasilkan persamaan regresi linear yang dapat digunakan sebagai persamaan untuk menduga gaya reaksi tanah terhadap sirip-sirip aktif roda besi bersirip. Tahanan tanah terhadap penetrasi plat ini dilakukan pada tanah sawah dengan jenis tanah lempung berliat (clay loam) dengan rata-rata kadar air 62.59%, dry bulk density 1.05 g/ cm3, porositas 58.33%, indeks plastisitas 17.83%. Hasil pengukuran menjelaskan bahwa tahanan tanah semakin meningkat pada kondisi plat yang menekan tanah semakin dalam. Pengaruh sudut penekanan yang semakin besar juga secara signifikan mempengaruhi tahanan tanah menjadi semakin besar. Roda uji besi bersirip dibuat untuk membuktikan hasil pendugaan kinerja traksi yang telah dikembangkan. Pengukuran kinerja traksi roda besi bersirip dilakukan pada roda uji dengan beberapa perlakuan jumlah sirip dan sudut sirip. Variasi jumlah sirip yaitu jumlah sirip 10, jumlah sirip 12 dan jumlah sirip 14. Variasi sudut sirip yaitu sudut 30°, 35° dan 40°. Kinerja traksi diukur pada setiap tipe disain roda besi bersirip. Pada pengukuran kinerja traksi roda besi bersirip, transduser torsi dibuat untuk mengukur nilai torsi pada poros roda dan instrumen slider sinkage untuk mengukur ketenggelaman roda (sinkage). Sebuah instumen pemberi beban dengan sistem pengereman digunakan untuk memberikan beban horizontal pada pengujian roda besi bersirip. Proses kalibrasi transduser torsi dan instrumen slider sinkage dilakukan untuk mengkonversi data pengukuran yang diperoleh. Alat yang digunakan untuk megukur kecepatan maju roda, kecepatan sudut roda dan slip roda yaitu alat pengukur waktu (stopwatch) dan meteran. Roda yang bergerak sejauh satu putaran roda penuh diukur waktu dan jarak tempuhnya. Berdasarkan hasil pengukuran drawbar pull, kecepatan maju roda, torsi pada poros roda dan kecepatan sudut roda yang diperoleh maka nilai efisiensi traksi dapat dihitung dengan membandingkan daya luaran (daya output) dengan daya masukan (daya input). Daya luaran diperoleh dari hasil perkalian drawbar pull dengan kecepatan maju roda, sedangkan daya masukan diperoleh dari hasil perkalian torsi pada poros roda dengan kecepatan sudut roda. Nilai efisiensi traksi dihitung dalam persen. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa nilai efisiensi traksi tertinggi adalah pada roda besi bersirip dengan jumlah sirip 12 dan sudut sirip 30° yaitu sebesar 47.81%, sedangkan nilai efisiensi terendah adalah pada roda besi bersirip dengan jumlah sirip 10 dan sudut sirip 40° yaitu sebesar 34.35%. Berdasarkan hasil pendugaan dan hasil pengukuran kinerja traksi roda besi bersirip di lahan sawah, maka nilai efisiensi traksi roda besi bersirip divalidasi untuk melihat error yang terjadi pada metode pendugaan kinerja traksi yang dikembangkan. Hasil validasi efisiensi traksi duga dan efisiensi traksi ukur pada setiap jumlah sirip dan sudut sirip menunjukkan bahwa : (1) rata-rata error jumlah sirip 10 untuk setiap sudut sirip adalah sebesar 90.77%, sehingga akurasinya adalah sebesar 9.23%, (2) rata-rata error jumlah sirip 12 untuk setiap sudut sirip adalah sebesar 64.57%, sehingga akurasinya adalah sebesar 35.43%, (3) rata-rata error jumlah sirip 14 untuk setiap sudut sirip adalah sebesar 78.33%, sehingga akurasinya adalah sebesar 21.67%. Hasil validasi efisiensi traksi duga dengan efisiensi traksi ukur menunjukkan bahwa tingkat error efisiensi traksi hasil pendugaan masih sangat besar dan tingkat akurasinya tidak mendekati nilai efisiensi traksi pengukuran. Rata-rata pendugaan efisiensi traksi menghasilkan tingkat error lebih dari 60% pada setiap jumlah sirip dan sudut sirip. Roda besi bersirip terbaik ditentukan dari hasil efisiensi traksi yang paling tinggi di lahan sawah. Berdasarkan hasil pengukuran kinerja traksi di lahan sawah, roda besi bersirip dengan jumlah sirip 12 dan sudut sirip 30° menghasilkan nilai efisiensi traksi tertinggi. Efisiensi traksi roda besi bersirip dengan jumlah sirip 12 dan sudut sirip 30° pada tingkat drawbar pull 170 N yaitu sebesar 47.81%. Oleh karena itu dapat ditentukan konfigurasi desain roda besi bersirip terbaik di lahan sawah dari hasil efisiensi traksi terbesar adalah desain roda besi bersirip dengan jumlah sirip 12 dan sudut sirip 30°.