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).