ringkasan ringkasan saat ini terdapat banyak alat pertanian yang dijual di pasaran, salah satunya...
TRANSCRIPT
1
RINGKASAN
Saat ini terdapat banyak alat pertanian yang dijual di pasaran, salah
satunya adalah alat pemetik buah. Buah-buahan yang berasal dari pohon yang
tinggi cukup sulit untuk dipetik, Oleh karena itu para petani biasanya
menggunakan sebuah tongkat panjang dengan keranjang kecil di ujungnya.
Proses pemetikan dilakukan dengan cara yang tradisional yaitu melilitkan dahan-
dahan disekitar buah hingga patah dan buah akan terjatuh ke dalam keranjang.
Namun terkadang buah-buahan lain disekitarnya yang tidak ingin dipetik akan
ikut terjatuh dan menjadi rusak, selain itu juga dapat merusak dahan pohon
tersebut. Oleh karena itu, kami membuat inovasi alat pemetik buah yang
menggunakan pemotong sehingga tidak perlu melilitkan dahan-dahan pohon dan
merusaknya untuk mendapatkan buah di pohon yang tinggi. Pemotong tersebut
terletak di atas keranjang sehingga buah tidak akan terjatuh ke tanah. Alat ini
menggunakan gunting yang digerakkan menggunakan tali sehingga desain alat ini
menjadi sangat sederhana, mudah dibuat dan murah. Analisis kekuatan material
alat ini disimulasikan menggunakan software Autodesk Inventor™
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Saat ini terdapat banyak alat pertanian yang dijual di pasaran, salah
satunya adalah alat pemetik buah. Buah-buahan yang berasal dari pohon yang
tinggi cukup sulit untuk dipetik, Oleh karena itu para petani biasanya
menggunakan sebuah tongkat panjang dengan keranjang kecil di ujungnya.
Proses pemetikan dilakukan dengan cara yang tradisional yaitu melilitkan dahan-
dahan disekitar buah hingga patah dan buah akan terjatuh ke dalam keranjang.
Namun terkadang buah-buahan lain disekitarnya yang tidak ingin dipetik akan
ikut terjatuh dan menjadi rusak, selain itu juga dapat merusak dahan pohon
tersebut. Oleh karena itu, kami membuat inovasi alat pemetik buah yang
menggunakan pemotong sehingga tidak perlu melilitkan dahan-dahan pohon dan
merusaknya untuk mendapatkan buah di pohon yang tinggi. Pemotong tersebut
terletak di atas keranjang sehingga buah tidak akan terjatuh ke tanah.
Rumusan Masalah
Bagaimana cara mengambil buah di tempat yang tinggi?
Bagaimana cara mengambil buah yang tidak merusak dahan?
Bagaimana cara mengambil buah yang tidak menganggu buah lain (yang tidak
ingin diambil) disekitarnya?
2
Bagaimana cara mengambil buah secara kontinyu, tanpa harus menaik-turunkan
alat pengambil buah?
Metodologi Penyelesaian
Untuk menjawab permasalahan pada rumusan masalah, kami mendesain
suatu alat yang dapat memudahkan kita mengambil buah yang terdapat di tempat
yang tinggi. Kemudian alat yang digunakan ringan untuk digunakan, mudah dan
sederhana dalam pemakaiannya. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah alat yang
digunakan tidak merusak dahan dan buah-buah disekitarnya. Selain itu juga alat
tersebut harus mampu mengambil buah yang diinginkan secara terus menerus
(kontinyu) tanpa harus menaik-turunkan alat, sehingga kapasitas buah yang
dipetik akan meningkat.
3
SURVEY ATAU REFERENSI
Produk Sejenis
Desain alat pemetik buah yang ada dipasaran saat ini antara lain:
Gambar 1 Berbagai jenis alat pemetik buah di pasaran
Dari berbagai contoh alat di atas, dapat kita ambil kesimpulan antara lain
pada gambar pertama alat tersebut hanya berfungsi sebagai tempat menampung
buah yang telah diambil. Untuk gambar kedua yaitu alat pemetik buah yang
kurang efisien, karena hanya dapat mengambil buah satu persatu sehingga
memerlukan banyak waktu jika menginginkan jumlah pengambilan yang cukup
banyak.
Pada desain ketiga merupakan alat pengambil buah tradisional, kelemahan
alat tersebut adalah dapat merusak dahan. Dan desain terakhir adalah alat
pengambil buah dengan menggunakan pisau pemotong. Kelemahan alat ini adalah
2
1
4
3
4
saat tangkai buah tersebut dipotong, buah akan langsung jatuh ke tanah dan dapat
menyebabkan kerusakan pada buah.
KONSEP DESAIN
Krtiteria desain dari alat pemetik buah yang kami rancang diantaranya harus
(must) memenuhi beberapa hal yaitu:
• Alat tersebut harus ringan, (terbuat dari bahan aluminium atau plastik).
• Dapat digunakan oleh satu orang
• Mudah digunakan.
• Pisau pemotong digerakkan dengan menggunakan tenaga tangan melalui
tuas.
• Mekanisme pemotong sederhana, untuk memudahakan dalam perawatan.
• Proses manufatur sederhana.
• Proses perakitannya sederhana dan mudah, sehingga dapat dilakukan di
tempat pemasangan.
Selain itu juga terdapat kriteria-kriteria yang mungkin dapat dipenuhi (wish) dari
desain kami yaitu:
• Panjang batang dapat diatur hingga maksimum 5 m.
• Harganya terjangkau (kurang dari Rp 250.000).
• Dapat menyalurkan buah secara kontinyu (dengan saluran)
ANALISIS DAN SOLUSI
Pemilihan Desain
Dari berbagai pemaparan pada bab sebelumnya dan juga berdasarkan D,R
& O, kami merancang suatu alat yang tidak hanya dapat memotong tangkai pohon
(agar tidak merusak dahan) selain itu juga terdapat saluran agar dapat
menyalurkan buah yang telah dipetik tersebut ke bawah, sehingga kapasitas
pemetikan buah akan meningkat..
Kami memiliki beberapa jenis desain yang memenuhi D,R&O yang kami
tetapkan. Untuk desain pertama yaitu alat pemetik buah dengan alat potong
berupa pisau diafragma dan bagian penyalur buah menggunakan jaring.
5
Gambar 2 Sketsa alat dengan pisau diafragma dan jaring
Gambar 3 Pisau Diafragma
Untuk desain kedua kami menggunakan alat potong berupa pisau
diafragma dan bagian penyalur berupa saluran plastik untuk menyalurkan buah
yang telah dipotong.
6
Gambar 4 Sketsa alat dengan pisau diafragma dan saluran
Pada desain ketiga, kami menggunakan alat potong berupa gunting
sedangkan bagian penyalur menggunakan jaring.
Gambar 5 Desain dengan alat potong gunting dan jaring
7
Untuk desain terakhir kami menggunakan alat potong berupa gunting dan
bagian penyalurnyanya berupa selang plastik yang menuju ke bawah.
Gambar 6 Sketsa alat dengan gunting dan saluran
Setelah menentukan beberapa janis desain, kami menganalisis kelebihan dan
kekurangan dari masing-masing alat tersebut.
Untuk alat potong, kami membandingkan antara pisau diafragma atau dengan
gunting yaitu:
Pisau Diafragma :
Perawatan dan perbaikan alat (pisau) lebih sulit
Suku cadang sulit diperoleh
Pemakaian terbatas pada ukuran buah tertentu
Gunting :
Perawatan dan perbaikan lebih mudah karena mekanisme lebih
sederhana
Suku cadang lebih mudah diperoleh
Penggunaan untuk pemotongan tangkai buah lebih banyak, karena
tidak berpengaruh terhadap ukuran buah
Sedangkan sebagai tempat penyalur buah yang telah dipotong adalah dengan
menggunakan jaring atau selang/pipa plastik yaitu:
Jaring :
Dalam penggunaannya dapat tersangkut oleh dahan pohon
Perawatan dan perbaikan relatif sama dengan selang plastik
Selang Plastik :
Penggunaannya hampir tidak dapat menyangkut pada dahan pohon
Perawatan dan perbaikan relatif sama dengan jaring
8
Berdasarkan pertimbangan dan analisis, maka desain dari alat yang kami rancang
menggabungkan beberapa hal yang kami anggap paling baik tersebut adalah
desain keempat.
Jenis mekanisme pemotong tangkai buah yang diambil yaitu mekanisme
pemotong seperti gunting, karena desain yang sederhana sehingga lebih mudah
untuk melakukan perawatan maupun perbaikan saat terjadi kerusakan pada alat.
Sedangkan untuk bagian penampung atau penyalur buah yang telah dipotong oleh
alat pemotong yaitu dengan plastik. Alasannya adalah karena plastik tidak mudah
tersangkut oleh dahan ataupun buah dengam permukaan yang tidak ratav(misal
buah rambutan) dibandingkan dengan jaring.
Penjelasan dan Analisis Desain
Bagian Batang
Pada bagian batang, kami menerapkan konfigarasi 3 jenis panjang batang,
yaitu 2m, 4m dan 5m. Untuk itu kami menerapkan sistem pengunci yang terdapat
pada setiap batang dengan panjang masing-masing komponen batang 2 m, 2 m
dan 1 m.
Gambar 7 sistem pengunci pada batang
Untuk material pada batang kami menggunakan material nylon-606
dimana karakterstik material tersebut adalah:
- Massa jenis : 1,02 g/cm3
- Modulus Young : 270 GPa
- Yield strength : 110 MPa - Poisson ratio : 0,4
- UTS : 150 MPa
(www.matweb.com)
Untuk analisis tegangan yang terjadi pada batang, kami
menggunakan software autodesk inventor. Dan pemodelannya adalah
sebagai berikut :
9
Gambar 8 Pemodelan batang
Berdasarkan pemodelan tersebut, kami mendapatkan hasil adalah tegangan
maksimum yang terjadi pada batang tersebut adalah sebesar 37,29 MPa.
Besar tegangan yang terjadi pada batang jauh di bawah kekuatan (yield strength)
material, sehingga desain kami aman. (data terlampir)
Bagian Alat Pemotong
Pada alat pemotong kami menggunakan alat seperti gunting, dimana pada
kondisi awal posisinya terbuka dikarenakan terdapat pegas. Fungsi dari pegas
tersebut adalah mengembalikan gunting ke posisi terbuka setiap selesai
melakukan proses pemotongan.
Mekanisme kerjanya adalah pada salah satu sisi gunting dipasang tali yang
dihubungkan ke katrol pada sisi lainnya. Untuk sisi lainnya dibuat diam dan
disatukan dengan batang.
Diberikan gaya
aksial sebesar
50N.
Besar gaya
tersebut
diasumsikan
berat maksimum
buah dan alat
pemotong.
Diberikan gaya
horizontal 50N.
Asumsi tersebut
dapat terjadi jika
posisi batang
miring, dan
menahan berat dari
massa buah dan
alat pemotong.
Bagian bawah dibuat
fix
10
Gambar 9 Pemodelan Gunting
Gambar 10 Pembesaran bagian katrol tali pada gunting
Untuk perhitungan gaya yang dibutuhkan untuk memotong adalah
sebagai berikut :
- Besar konstanta pegas adalah 50 N/m
- Besar gaya yang dibutuhkan untuk memotong dahan adalah sebesar
4 N
- Besar perpindahan yang dibutuhkan untuk menggerakkan gunting
adalah sebesar 35 mm.
- Perbandingan panjang tuas antara tali dan tangan adalah 1:2
Perhitungannya adalah :
Pegas pendorong
Sisi yang
dapat
bergerak,
dihubungkan
dengan tali
Sisi yang diam, dan
dihubungkan dengan
batang
11
Sehingga besarnya tegangan tali adalah sebesar 3,42 N.
Dan besar gaya yang dibutuhkan untuk menekan tuas adalah 2T
(perbandingan panjang antara tuas tangan dan tuas tali adalah 1:2), yaitu 6,82N.
Gaya tersebut termasuk ringan karena telapak tangan dapat memberikan gaya
hingga 20N pada saat kita menekan handle rem (tuas untuk melakukan
pemotongan mirip dengan handle rem sepeda).
Bagian Tuas
Tuas merupakan salah satu komponen yang mendukung kinerja dari alat yang
kami buat. Pada tuas tersebut tersambung pada tali yang menghubungkan antara
gunting dan tangan. Saat pengguna alat ini ingin memotong, cukup dengan
menekan tuas seperti saat kita menekan handle rem dan gunting akan memotong.
300
F2
F1cos30o
T cos 30o
12
Gambar 11 Tuas
Pada tuas ini terdapat pengunci tali yang fungsinya adalah untuk mengunci
tali, yaitu pada saat penggunaan tongkota sepanjang 2 atau 4 m.
KESIMPULAN
Desain yang kami pilih adalah desain suatu alat pemetik buah yang aman, mudah
digunakan dan juga mudah dalam pergantian komponennya. Sehingga dipilih alat
pemetik buah dengan alat pemotong berupa gunting, alat penampung sekaligus
sebagai alat penyalur buah yang telah dipetik.
Untuk material kami memilih Nylon P-606, berdasarkan studi literatur kami
mendapatkan sifat yang kami butuhkan yaitu ringan sehinga dapat digunakan oleh
satu orang dan memiliki kekuatan (yield, strength dan ultimte tensile strength)
yang tinggi.
Berdasarkan analisis baik dari pemodelan batang melalui analisis metode elemen
hingga dapat disimpulkan bahwa desain kami aman. Dengan tegangan von misses
yang terjadi pada batang yaitu sebesar 37,29 MPa (untuk detailnya terdapat pada
lampiran). Tegangan maksimum yang terjadi ada pada batang yang paling atas,
karena selain memiliki luas area yang lebih kecil, pada bagian tersebut juga
terdapat alat pemotong dan juga keranjang penyalur buah yang telah dipetik.
Besar gaya pemotongan yang diberikan untuk melakukan pemotongan sebesar
6,82 N. Perhitungan tersebut didasarkan pada gaya yang diperlukan untuk
memotong dahan dan gaya yang diperlukan untuk menekan pegas.
Komponen lain yang menerima beban adalah komponen tempat bertumpunya
katrol. Berdasarkan analisis menggunakan software autodesk inventor, didapatkan
hasil besar tegangan (principal stress) adalah sebesar ) 0,27 MPa.
Dikarenakan besar tegangan yang terjadi baik pada batang, komponen penumpu
katrol masih dibawah yield strength material, maka dapat disimpulkan desain
yang kami rancang aman.
Tuas
tekan
(pengguna
)
Pengunci
tali
Tuas yang terhubung
dengan tali.
13
DAFTAR PUSTAKA
1. [Online] [Dikutip: 17 12 2010.] http://clevedoncounty.com/shop/fruit-
pickers/fruit-picker-3m-extension/.
2. [Online] [Dikutip: 17 12 2010.]
http://www.crocus.co.uk/product/_/product/apple-time/classid.2000006107/.
3. [Online] [Dikutip: 27 12 2010.]
http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?bassnum=O2500&group=G
eneral&ckck=1.
4. Amazon.com. [Online] http://www.amazon.com/TwisterPicker-Fruit-Picker-
the/dp/B000BBCUD8.
5. 2007. Making Furniture Interactive. [Online] 17 12 2007.
http://makingfurnitureinteractive.wordpress.com/2007/12/17/laser-cut-paper-
iris/.
6. Suharto, Djoko. 2010. Diktat kuliah MS4101 Perancangan Untuk
Keterbuatan. Bandung : s.n., 2010.
14
DAFTAR RIWAYAT HIDUP PESERTA
Nama : Arief Rachman Saputra
Tempat/Tanggal Lahir : Bandar Lampung / 6 Maret 1989
No. Telepon : 08568343030
E-mail : [email protected]
Nama : Afif Faris Rosyad
Tempat/Tanggal Lahir : Bandung / 11 November 1989
No. Telepon : 08562125071
E-mail : [email protected]
Nama : Rudi Prasetya
Tempat/Tanggal Lahir : Boyolali, 16 Juni 1989
No. Telepon : 08562846159
E-mail : [email protected]
15
LAMPIRAN
Berikut merupakan gambar teknik dari komponen-komponen yang
terdapat pada desain alat pemetik buah yang kami rancang.
Gambar 12 Gambar teknik tongkat 1
Gambar 13 Gambar teknik tongkat 2
17
Gambar 16 Gambar teknik pemegang gunting yang ditumpu pada tongkat
Gambar 17 Gambar teknik pemegang gunting yang terhubung pada tali