bab ii tinjauan pustaka 2.1.1 budidaya jagungeprints.umm.ac.id/44886/3/bab ii.pdf · 2019. 3....
TRANSCRIPT
8
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kajian Tentang Perancangan alat Penanam Biji jagung
2.1.1 Budidaya Jagung
Produktivitas jagung sangat dipengaruhi oleh banyak factor,
diantaranya tempat tumbuh atau keadaan tanah dan jarak tanam. Oleh
karena itu, agar tanaman jagung dapat tumbuh dengan baik dan
tentunya menghasilkan tongkol dan biji yang banyak maka factor
tersebut perlu diperhatikan.
Menurut purwanto dan hartono (2007), jagung termasuk tanaman
yang tidak memerlukan persyaratan tanah yang khusus dalam
penanamanya jagung dikenal sebagai tanaman yang dapat tumbuh di
lahan kering,sawah dan pasang surut. Secara umum ada beberapa
persyaratan kondisi yang di kehendaki tanaman jagung antara lain :
1. Jenis tanah yang dapat di tanami jagung antara lain andososl,
latosol dan bias juga grumosol. Namun pada dasarnya tanah yang
akan menjadi media tanam jagung. Perlu adanya pengolahan
tanah secara baik serta aerasi dan drainase yang baik pula
9
2. Keasaman tanah yang sesuai bagi pertumbuhan jagung antara 5.6
– 7.5 (pH).
3. Tanaman jagung membutuhkan tanah dengan aerasi dan
ketersedian air dalam kondisi baik.
Seiring dengan perkembangan teknologi, saat ini banyak
beredar jenis jagung. Dalam proses perancangan alat penanam
jagung, setidaknya diketahui berat jenis dari jagung tersebut. Karena,
akan dirancang pula penampung dari benih jagung maka densitas
jagung itu sendiri akan mempengaruhi berapa volume yang akan
dirancang. Berikut table densitas jagung (dalam gram/cm3).
Tabel 1. Densitas Berbagai Jenis Jagung
Jarak tanam tergantung varietas jagung yang akan di tanam. Jarak
tanam jagung sangat bervariasi, untuk jagung berumur panen lebih 100
10
hari sejak penanaman, jarak tanamnya 40x100 cm (2 tanam/lubang).
Jagung berumur panen 80-100 hari jarak tanamnya 25x75 cm (1
tanam/lubang).Panen < 80 hari, jarak tanamnya 20x50 cm (1
tanam/lubang). Kedalaman lubang tanam antara 2.5-5 cm. Untuk tanah
yang cukup lembab, kedalaman lubang tanam cukup 2.5 cm. sedangkan
tanah yang agak kering, kedalaman lubang tanam adalah 5 cm
(Martodireso dan suryanto,2002).
2.2 Mesin Penanam
Mesin penanam adalah peralatan tanam yang menempatkan
benih dalam tanah pada suatu pekerjaan yang sama akan menghasilkan
barisan yang teratur (Bainer et al., 1960). Sedangkan Smith dan Wilkes
(1997) mengartikan alat yang dioprasikan dengan daya yang di
gunakan untuk menempatkan biji atau bagian tanaman ke dalam atau
di atas tanah untuk perkembangbiakan, produksi pangan, serat, dan
pakan.Kinerja alat penanam jagung di pengaruhi oleh keseragaman
benih, bentuk hopper bagian bawah, kecepatan piringan penjatah,
bentuk dan ukuran lubang penyalur, serta volume hopper. Smith dan
Wilkes (1997) mengklasifikasikan alat – alat tanam sebagai berikut :
1. Alat tanam barisan
Alat tanam gandengan. Alat tanam jenis ini dibagi menjadi
tiga, yaitu alat tanam dengan benih di jatuhkan ke dalam lubang
11
(drill), benih dijatuhkan di guludan (hill drop), dan benih
dijatuhkan di larikan sempit (narrow row) .
2. Alat tanam tabur
Alat tanam tabur juga dibagi menjadi tiga, antara lain endgate
seeder, narrow and wide – track dan weeder – mulcher, serta
pesawat terbang
Alat tanam memiliki beberapa bagian utama yaitu : pembuka
alur, penjatah dan penutup alur
3. Pembuka Alur
Pembuka alur berfungsi untuk membuka alur tanah dengan
bentuk dan ukuran tertentu sehingga benih atau pupuk dapat jatuh ke
dalam alur tersebut. Menurut Bainer et al. (1960) ada empat tipe
pembuka alur yang bisa digunakan pada alat tanam, yaitu pembuka
alur lengkung (curve-runner), pembuka alur lurus (strub-runner),
piringan tugal (single-disk) dan piringan ganda (double-disk). Pada
gambar 2.4 ditunjukan keempat tipe pembuka alur tersebut.Dari
keempat tipe pembuka alur, tipe pembuka alur lengkung merupakan
tipe yang paling umum, sedangkan tipe pembuka alur lurus cocok
untuk digunakan untuk tanah yang kasar.
12
Gambar 2. Tipe pembuka alur (Bainer et al.,1960)
4. Penutup Alur
Penutup alur berfungsi untuk menutup alur tanam setelah
penjatuhan benih. Richey et al.(1961) menjelaskan bahwa menutup
alur ini bias berupa rantai yang di seret (drag chain), piringan
penutup (gambar 2.3), lempengan penutup, sekop penutup dan
penutup dengan tekanan roda
Gambar 3. Mekanisme pembuka alur dan penutup alur (srivastava et
al.,1996)
13
5. Penjatah benih
Alat penjatah benih merupakan unit alat penanam yang
menentukan hasil dari penanaman.Mekanisme penjatah menurut
Richey et al. (1961) seperti pada gambar 6. Sedangkan tipe – tipe
piringan penjatah benih jagung ada tiga jenis, yaitu edge drop, flat
frop, dan full drop (smith dan wilkes, 1977). Bentuk dari ketiga jenis
piringantersebut dapat di lihat pada gambar 7.
Gambar 4. Mekanisme penjatah benih : (a) fluted, (b) vertical plate,
(c) inclined plate, (d) double – run, (f) horizontal plate, dan (g) belt
feed(Richey et al,1961)
14
Gambar 5. Piringan penjatah benih jagung : edge drop (atas), flat
frop (tengah) dan full drop (bawah)(Smith dan Wilkes,1977)
2.3 Sepedah
sepedah adalah alat transportasi manusia yang memiliki
kemudi,roda,tempat duduk dan sepasang pengayuh yang di gerakkan
kaki untuk menjalankanya. Sepedah merupakan alat transportasi yang
ramah lingkungan Karena menggunakan tenaga manusia sebagai
sumber tenaganya. Sepedah memiliki mekanisme yang bias digunakan
dalam merancang alat penanam jagung yaitu :
1. Rangka yang kuat dan mampu menahan beban dapat digunakan
untuk meletakan alat penanam dan sebagai disain rancangan
2. Kemudi yang sudah di rancang dengan system ergonomic juga bias
di aplikasikan untuk kemudi dari alat penanam jagung sederhana
3. Roda yang dapat di fungsikan untuk roda tugal.
Hal ini yang dapat di perhitungkan penulis dan alasan mengapa
dipilih sepedah untuk merancang alat penanam jagung sederhana.
Dan sepedah yang dirancang menggunakan jenis sepedah ontel yang
sudah lama dan tidak di produksi untuk dapat di manfaatkan sebagai
alat pertanian terutama jagung.
15
2.4 Pemilihan Bahan Perancangan Dan Analisa bahan
Untuk merancang sebuah alat harus dibutuhkan pemilihan bahan
yang tepat dan memberikan keuntungan bagi perancangan berikut
spesifikasi dalam pemilihan bahan :
Tabel 2. Pemilihan bahan
No Nama
alat
Bahan Keuntung
an
kerugian
1. Rangka Pipa besi Kuat dan
kokoh
Harga
terlalu
mahal
2. Roda Besi
campuran
Kuat dan
kokoh
Harga
mahal
3. Mata
tugal
Pipa besi Kuat dan
kokoh
Harga
mahal
4. Kemudi Pipa besi Kuat dan
mudah di
bentuk
Harga
mahal
5. Kotak
benih
Corong
plastick
Memiliki
disain
yang
sesuai
Kurang
kuat
6. Pipa
saluran
benih
Pipa
Maspion
ukuran
diameter
22 mm
Memiliki
berbagai
ukuran
yang
sesuai
dengan
benih
Tidak
terlalu
kuat untuk
jangka
waktu
lama
7. Penjatah
benih
Plat besi
tebal 1
mm
Mudah di
bentuk
kuat
Terlalu
lentur
16
8. Penutup
alur
Plat baja Kuat dan
kokoh
Harga
mahal
2.5 Gambaran Alat
Gambar 6. Alat Penanam Biji jagung
Prinsip kerja dari alat penanam jagung ini yaitu :
1. Pembuatan lubang untuk biji jangung
2. Penjatuhan biji jagung
3. Penutupan lubang
Pertama-tama alat tanam jagung ini akan membuat lubang dengan
sisi pada keliling roda yang diberi tojolan menyerupai kerucut yang
terbuat dari besi dengan gaya dorong dari manusia dan besi tersebut
yang akan membuat lubang untuk tempat biji jagung dengan ujung
yang meruncing, selanjutnya roda yang berputar akan membuat besi
pembuat lubang berputar dengan jarak tertentu maka akan menyentuh
17
tombol yang menghubungkan dengan katup penutup pada tempat biji
jagung. Pada saat besi pembuat lubang menyentuh tombol, akan terjadi
pendorongan pada tombol pembuka untuk menjatuhkan biji jagung
sesuai dengan lubang yang dibuat. Setelah itu lubang biji jagung yang
sudah terisi biji jagung akan ditutup dengan piringan besi yang tepat
berada di belakang alat. Untuk urutan kerjanya biasa dilihat flowchart
diagram ini :
Gambar 7. Bagan alir cara menggunakan alat tanam
Penjelasan Flow Chart diagram :
18
1. Persiapkan benih dan tuang benih ke hopper
Benih jagung yang sudah di persiapkan dituang ke hopper yang
merupakan corong penampungdan pengarah benih ke lubang jig
2. Roda penugal bergerak karena gaya dorong dari manusia untuk
melubangi tanah dan dengan gaya tekan Roda berputar karena
gaya dorong dari tenaga manusia dan mata besi melubangi tanah
dengan jarak yang telah di sesuaikan.
3. Seiring roda berputar besi penugal membuka katup untuk menjatuhkan
bji jagung Pada saat roda tugal berputar setelah mata tugal melubangi
tanah, selanjutnya mata tugal bergesekan dengan katup pembuka dari
saluran benih jagung dan dengan jarak tertentu katup terbuka dan
membuat biji jagung jatuh ke lubang dan setelah itu tertutup kembali
karena system pegas yang berperan untuk menutup saluran dari
penjatah benih jagung
4. Biji jatuh ke tanah di tutup oleh piringan penutup
Setelah biji jagung jatuh ke dalam lubang yang di buat oleh mata tugal
selanjutnya penutup alur akan berperan dalam menutup lubang dengan
plat besi yang sudah di rancang untuk menutup lubang benih
2.6 Kinematika dan dinamika teknik
Kinematika teknik adalah suatu studi tentang gerakan relatif
dari bagian – bagian mesin dan merupakan salah satu pokok yang
pertama – tama dipertimbangkan oleh para perancang sewaktu
merancang sebuah mesin. Dinamika teknik membahas tentang gaya –
19
gaya yang bekerja pada bagian – bagian mesin dan gerakan yang
dihasilkan oleh gaya – gaya tersebut.
2.7 Hukum Gravitasi
Gaya gravitasi adalah gaya yang dimiliki oleh benda – benda
karena massanya. Setiap benda yang memiliki massa akan menarik
benda lain yang memiliki massa. Massa bumi sangat besar sehingga
bumi memiliki gaya gravitasi yang sangat besar pula. Gaya gravitasi
ini berupa gaya tarik, sehingga gravitasi ini mampu menarik benda –
benda kecil yang yang berada di permukaan bumi.
Gaya tarik bumi pada suatu benda disebut dengan berat
benda. Berat benda ini dapat didefinisikan sebagai perkalian antara
massa benda dengan percepatan gravitasi. Dari pengukuran diketahui
bahwa untuk tempat – tempat yang relative rendah dari permukaan
bumi, besar percepatan bumi relative konstan. Sehingga sering di
anggap percepatan gravitasi dipermukaan bumi adalah konstan yaitu
g = 9,8 m/s2 dan berat benda dirumuskan sebagai berikut :
W = m.g
Dimana : W = berat (N),
g = percepatan grafitasi (m/s2), dan
m = massa (kg)
20
Dimana biji jagung akan mengalami gaya grafitasi karena di
jatuhkan dari ketinggian tertentu oleh penjatah benih dan masuk ke
saluran benih sampai menuju pada lubang tanam.
2.8 Pegas
Pegas adalah elemen mesin flexible yang digunakan untuk
memberikan gaya, torsi dan juga untuk menyimpan ataupun
melepaskan energy. Energy di simpan pada benda padat dalam
bentuk twist
Gaya pegas yang dimiliki oleh benda yang bersifat elastis
atau elastisitas, dengan elastisitas itu sendiri adalah kemampuan
suatu benda untuk kembali kebentuk awalnya segera setelah gaya
luar yang diberikan kepada benda tersebut dihilangkan (dibebaskan).
Dalam gaya pegas terdapat tegangan,regangan modulus elastisitas,
dan hokum hooke.
1. Tegangan yaitu hasil bagi antara gaya tarik F yang dialami kawat
dengan luas penampangnya A dan dapat dirumuskan sebagai
berikut :
2. Regangangan adalah hasil bagi antara pertambahan panjang
dengan
3. Modulus elastisitas yaitu perbandingan antara tegangan dan
regangan yang dialami bahan. Modulus elastisitas sering disebut
dengan modulus young.
21
4. Hukum hooke : jika gaya tarik tidak melampui batas elastis
pegas, maka pertambahan panjang pegas berbanding lurus
(sebanding) dengan gaya tariknya. Sehingga dapat di rumuskan :
F = k.∆x
F = w (gaya berat) = gaya pegas
K = konstanta pegas
∆x = pertambahan panjang
2.9 Gaya gesek
Gaya gesek adalah gaya sentuh yang muncul jika permukaan
dua zat padat bersentuhan secara fisik, dimana arah gaya gesek sejajar
dengan permukaan bidang dan selalu berlawanan dengan arah gerak
relatif antara kedua benda tersebut.
Ada dua jenis gaya gesek yang bekerja pada benda, yaitu :
1. Gaya gesekan statis (fs)
Gaya gesek statis bekerja saat benda dalam keadaan diam dan
nilainya mulai dari nol sampai suatu harga maksimum. Jika
gayatarik/ dorong yang bekerja pada suatu benda lebih kecil dari
gaya statis maksimum, maka benda masih dalam keadaan diam dan
gaya gesek yang bekerja pada benda mempunyai besar yang sama
dengan nilai gaya tarik/ dorong pada benda tersebut. Besarnya
gaya gesek statis maksimum adalah :
Fs = µs N
22
Diamana :
µs = koefisien gesekan statis
N = gaya normal
Besarnya gaya normal (N) tergantung besarnya gaya tekan benda
terhadap bidang secara tegak lurus.
2. Gaya gesekan kinetis (fk)
Gaya gesek kinetis yaitu gaya gesekan kinetis yaitu gaya
gesekan yang bekerja pada benda ketika benda sudah
bergerak. Nilai gaya gesek kinetis selalu tetap, dan di
rumuskan dengan :
Fs = µk N
Dimana µk adalah koefisisen gesekan kinetis benda
2.10 Pengelasan
Pengelasan (wealding) adalah salah satu teknik
penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk
dan logam pengisi dengan atau tanpa tekanan serta dengan atau tanpa
logam penambah dengan menghasilkan sambungan yang continue.
Alat yang saya gunakan membutuhkan pengelasan untuk merakit
satu bagian dengan bagian lain. Dan pengertian akan sistem las dan
cara mengelas yang benar harus diperhatikan.
23
Berdasarkan klasifikasi ini pengelasan dapat dibagi dalam
tiga kelas utama yaitu : pengelasan cair, pengelasan tekan dan
pematrian.
1. Pengelasan cair adalah cara pengelasan dimana sambungan
dipanaskan sampai mencair dengan sumber panas dari bususr listrik
atau sumber api gas yang terbakar.
2. Pengelasan tekan adalah cara pengelasan dengan sambugan yang
dipanaskan dan kemudian di tekan sehingga menjadi satu.
3. Pematrian adalah cara pengelasan dimana sambungan di ikat dan
disatukan dengan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik
cair rendah. Dalam hal ini logam induk tidak ikut mencair
Las busur listrik atau pada umumnya disebut las listrik termasuk
suatu proses penyambungan logam dengan menggunakan tenaga listrik
sebagai sumber panas. Jadi sumber panas pada las listrik ditimbulkan
oleh busur api arus listrik, antara elektroda las dan benda kerja.
Gerakan busur api diatur sedemikian rupa, sehingga benda
kerja dan elektroda yang mencair, setelah dingin dapat menjadi satu
bagian yang sukar dipisahkan. Jenis sambungan las listrik ini
merupakan sambungan tetap.
24
Gambar 8. Pengelasan Berdasarkan Panas Listrik
SMAW (Shield Metal Arch Welding)adalah las busur nyala api listrik
terlindung dengan mempergunakan busur nyala listrik sebagai sumber
panas pencair logam. Jenis ini paling banyak dipakai dimana–mana untuk
hampir semua keperluan pekerjaan pengelasaan.Tegangan yang dipakai
hanya 23 sampai dengan 45 Volt AC atau DC, sedangkan untuk
pencairan pengelasan dibutuhkan arus hingga 500 Ampere.
Namun secara umum yang dipakai berkisar 80 – 200
Ampere(teoripengelasandanfabrikasi, 2007).
1. Jenis Elektroda yang Dipakai
Tabel 3 : Spesifikasi Elektroda
Klasifikasi
AWS-
ASTM
Jenis
Fluks
Posisi
Pengelasan
Jenis
Listrik
Kekutan
Tarik
(MPa)
Kekuatan
Luluh
(MPa)
Perpan
jangan
(%)
E6010 High
Cellulose F,V,OH,H
DC
Polaritas
Balik
510 430 27
E6013 High F,V,OH,H AC/DC 510 450 25
25
Tytania Polaritas
Ganda
E 6019 Ilmenit F,V,OH,H
AC/DC
Polaritas
Ganda
460 410 32
E 7016 Low
Hydrogen F,V,OH,H
AC/DC
Polaritas
Balik
570 500 32
E 7018
Iron
Powder
Low
Hydrogen
F,V,OH,H
AC/DC
Polaritas
Balik
560 500 31
E 7024
Iron
Powder
Tytania
H-S, F
AC/DC
Polaritas
Ganda
540 480 29
(David, S. A. 2003, Welding: Classification Electrode)
Jenis elektroda yang digunakan pada pengelasan ini adalah tipe E
6013. Elektroda ini dapat digunakan pada semua posisi dengan arus las
AC atau DC.DC straight polarity (DC-) dapat memperkecil percikan
(spatter) dan under cut. Karena itu rigi-rigi lasan yang terjadi sangat
bagus dengan bentuk yang mulus dan datar (flat), teraknya mudah
dibuang, dan busurnya dapat dikendalikan dengan mudah, terutama pada
elektroda yang diameternya kecil, misalnya 1.5 mm, 2 mm, dan 2.5 mm.
Kecilnya elektroda ini memungkinkan pemakaian tegangan busur yang
lebih rendah.
Pemakaian elektroda E 6013 lebih diutamakan untuk pengelasan
pelat-pelat tipis dengan ketebalan maksimum ⅜”, dengan busur rendah
dan pembakaran yang dangkal.Sifat-sifat mekaniknya sedikit lebih baik
daripada elektroda E 6012.
26
Pada dasarnya elektroda E 6013 dirancang khusus untuk mengelas
pelat.Tetapi elektroda-elektroda yang ukurannya lebih besar yaitu 3.25
mm (⅛”) ke atas, dapat dipakai untuk mengelas bahan yang
menghendaki daya busur yang lebih tenang, bentuk rigi-riginya lebih
halus dan baik.
Tabel 4 : Besar Arus dan Tegangan pada Elektroda E 6013
DIAMETER BATANG LAS ARUS LAS
(ampere)
TEGANGAN
BUSUR (volt) Inci Mm
1/16 1.50 20 ─ 40 17 ─ 20
5/64 2.00 25 ─ 60 17 ─ 21
3/32 2.50 45 ─ 90 17 ─ 21
1/8 3.25 80 ─ 120 16 ─ 22
5/32 4.00 105 ─ 180 18 ─ 22
3/16 5.00 150 ─ 230 20 ─ 24
7/32 5.50 210 ─ 300 21 ─ 25
1/4 6.00 250 ─ 350 22 ─ 26
5/16 8.00 320 ─ 430 23 ─ 27
(Goklas Marihot HTB. 1984)
2. Proses Kerja Pengelasan (Welding)
Pada proses las elektroda terbungkus,busur api listrik yang terjadi antara
ujung elektroda danlogam induk (base metal) akan menghasilkan panas.
Panas inilah yang mencairkan ujung elektroda (kawat las) dan benda
kerja secara setempat. Dengan adanya pencairan ini maka kampuh las
akan terisi oleh logam cair yang berasal dari elektroda dan logam induk,
27
terbentuklah kawah cair, lalu membeku maka terjadilah logam lasan
(weldment) dan terak (slag).