## Jurnal Dinamis
Vol. 9, No. 1 , Bulan Tahun | 06 -21
ISSN : 0216-7492, e-ISSN : 2809-3410
Homepage :  https://talenta.usu.ac.id/dinamis

## ANALISA EKSPERIMENTAL GAYA POTONG, TERMAL DAN GETARAN PADA AKTUATOR TELESKOP GALAH PMANEN KELAPA SAWIT
Padan E Simanjorang 1* , Muhammad Sabri 2 , Arif Fadillah Nasution 3 Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jalan Dr. T. Mansyur No. 9, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota Medan, Sumatera Utara 20222, Indonesia *Email: simanjorangpadan@gmail.com

## ABSTRAK
Salah satu faktor yang paling banyak mempengaruhi pertumbuhan dan produktivitas kelapa sawit adalah  faktor  panen.  Besarnya  frekuensi  panen  dibutuhkan  suatu  inovasi  alat  pemanen  untuk memenuhi kebutuhan panen agar dapat meningkatkan efektivitas dalam proses panen kelapa sawit. Oleh  karena  itu  penulis  akan menganalisa Linear Aktuator  teleskop  galah  pemanen  kelapa  sawit yang  telah  dirancang  oleh  tim harvesting  palm  tool .  Jenis  aktuator  ini  dirancang  dengan menggunakan  baterai  sebagai  sumber  tegangan  listrik  yang  disalurkan  pada  koil  dan  berubah menjadi  energi  mekanik  yang  menggerakkan  poros  secara  linear  yang  berguna  untuk menggerakkan pisau potong. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kecepatan potong  dari  Linear  Aktuator,  mengukur  fluktuasi  temperatur  pada  poros  dan  casing  serta mengetahui  pola  getaran  tanpa  beban  dari  aktuator.  Dari  hasil  penelitian  yang  dilakukan,  energi yang  dihasilkan  aktuator  adalah  7126  Nm  dimana  aktuator  ini  masih  belum  mampu  melakukan proses  pemotongan.  Saat  dilakukan  pengukuran  temperatur,  fluktuasi  tertinggi  temperatur  pada poros  ada  pada  lokasi  uji  2  dengan  suhu  65,67°C  dan  fluktuasi  tertinggi  pada  casing  64,55°C dimana lokasi uji 2 ini merupakan lokasi yang bersentuhan langsung dengan koil.
Kata kunci: Linear Aktuator, Gaya Potong, Temperatur.

## ABSTRACT
One of the factors that most influence the growth and productivity of oil palm is the harvest factor. The large frequency of harvesting requires an innovative harvesting tool to meet the needs of the harvest  in  order  to  increase  the  effectiveness  of  the  oil  palm  harvesting  process.  Therefore,  the authors will analyze the Linear Actuator telescope for palm oil harvester that has been designed by the palm tool harvesting team. This type of actuator is designed using a battery as a source of electric  voltage  which  is  supplied  to  the  coil  and  turned  into  mechanical  energy  that  moves  the shaft linearly which is useful for moving the cutting knife. The purpose of this study is to determine the cutting speed of the Linear Actuator, measure temperature fluctuations on the shaft and casing and  determine  the  no-load  vibration  pattern  of  the  actuator.  From  the  results  of  the  research conducted, the energy produced by the actuator is 7126 Nm where this actuator is still unable to perform the cutting process. When the temperature measurement was taken, the highest fluctuation of temperature on the shaft was at test location 2 with a temperature of 65.67 ° C and the highest fluctuation was on casing 64.55 ° C where test location 2 was a location in direct contact with the coil.
Keywords: Linear Actuator, Cutting Force, Temperature

## PENDAHULUAN
Salah satu faktor yang paling banyak mempengaruhi pertumbuhan dan produktivitas kelapa sawit ini adalah faktor panen. Untuk memenuhi kebutuhan panen ini dibutuhkan sebuah peralatan sebagai sarana penunjang  pekerjaan  dalam  hal  pemanenan  buah  kelapa  sawit,  maka  perlu  adanya  suatu  alat  bantu pemanenan  untuk  mempermudah  pekerjaan  yang  dilakukan  dan  tentunya  dengan  mempertimbangkan
masalah kesehatan dan keselamatan kerja serta ramah terhadap lingkungan. Sebelumnya memang sudah ada  inovasi-inovasi  mengenai  peralatan  pemanenan  buah  kelapa  sawit  ini  tetapi  masih  banyak  terdapat kelemahan-kelemahan,  salah  satunya  seperti  yang  peneliti  telah  sebutkan  diatas.  Oleh  sebab  itu  peneliti akan merancang sebuah Linear Aktuator pada alat pemanenan buah kelapa sawit.
Pada  pembuatan  alat  pemanen  kelapa  sawit  ini,  penulis  merancang  alat  ini  dengan  memanfaatkan sistem linear  actuator merupakan  rancangan  sebuah  alat  yang  sederhana  dan  sangat  bermanfaat  bagi perusahaan  maupun  perorangan  pada  sektor  perkebunan  kelapa  sawit  dengan  perancangan  desain  yang ringan.  Perancangan  produk  alat  pemanen  TBS  ini  masih  dalam  skala  kecil  dengan  kemampuan  kerja yang ringan dengan konsep yang sangat sederhana

## TEORI DASAR

## 2.1  Linear Actuator
Pada  instrumentasi  aktuator  sebagai output terakhir  untuk  melanjutkan  perintah  dari controller yang  akan  melakukan  tindakan  eksekusi.  Berdasarkan  daya  yang  dihasilkan  actuator  dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Aktuator Elektrik Aktuator  elektrik  merupakan  aktuator  yang  mempunyai  prinsip  kerja  mengubah  sinyal  elektrik menjadi gerakan mekanik. 2. Aktuator Hidrolik Aktuator  hidrolik  merupakan  actuator  yang  memanfaatkan  aliran  fluida  /  oli  bertekanan  menjadi gerakan mekanik. 3. Aktuator Pneumatik Aktuator  yang  memanfaatkan  udara  bertekanan  menjadi  gerakan  mekanik.  Dengan  memberikan udara  bertekanan  pada  satu  sisi  permukaan  piston  (arah  maju)  sedangkan  sisi  yang  lain  (arah  mundur) terbuka  ke  atmosfer,  maka  gaya  diberikan  pada  sisi  permukaan  piston  tersebut  sehingga  batang  piston akan terdorong keluar sampai mencapai posisi maksimum dan berhenti.

## 2.2  Solenoida
Solenoida adalah  perangkat  elektromagnetik  yang  dapat  mengubah  energi  listrik  menjadi  energi gerakan. Energi gerakan yang dihasilkan oleh solenoida biasanya hanya gerakan mendorong dan menarik. Pada  dasarnya, Solenoid hanya  terdiri  dari  sebuah  kumparan  listrik    yang  dililitkan  di  sekitar  tabung silinder dengan aktuator ferro-magnetic atau sebuah plunger yang bebas bergerak masuk dan keluar dari bodi kumparan.
Solenoida terdiri atas solenoida linier dan solenoida rotasi sebagai berikut: 1. Solenoida Linier
Solenoid Linier  adalah  alat  elektromagnetik  atau  elektromekanis  yang  mengubah  energi  listrik menjadi sinyal magnetik atau energi gerakan mekanis.
Solenoid jenis  ini  disebut  dengan  solenoid  linier  karena plunger atau  aktuatornya  bergerak  secara linier. Solenoid linier  tersedia  dalam  dua  bentuk  konfigurasi  dasar  yaitu solenoid linier  tipe  tarik  yang dapat menarik beban kearah dirinya apabila diberi arus listrik dan solenoida linear tipe dorong yang dapat mendorong  beban  menjauhi  dirinya  apabila  diberikan  arus  listrik  secukupnya.  Solenoida  linier  dapat dilihat seperta Gambar 2.1
Gambar 2.1 Solenoida Linier [17]

## 2. Solenoida Rotasi
Solenoid jenis  rotasi  ini  dapat  digunakan  untuk  mengantikan  fungsi  motor  DC  kecil  ataupun motor stepper yang sudut gerakannya sangat kecil. Berdasarkan sudut gerakannya solenoid rotasi tersedia dalam sudut gerakan 25⁰, 35⁰, 45⁰, 60⁰ dan 90⁰. Jenis solenoida rotasi terlihat seperti gambar 2.2
Gambar 2.2 Solenoida Rotasi [17]
Solenoid Rotasi  dapat  menghasilkan  gerakan  rotasi  ketika  diberikan  energi  atau  arus  listrik ataupun pada saat berubah polaritas medan elektromagnetik. Solenoid Rotasi terdiri dari gulungan listrik yang dililitkan di sekitar rangka baja dengan disk magnetik yang terhubung ke poros output yang berada di atas koil.
Pada  saat  diberikan  arus  listrik,  medan  elektromagnetik  menghasilkan  kutub-kutub  utara  dan kutub-kutub  selatan  yang  menolak kutub  magnet  permanen  yang berdekatan  sehingga menyebabkannya berputar pada sudut yang ditentukan oleh konstruksi mekanis solenoid rotasi.

## 2.3 Motor DC
Motor  DC  adalah  motor  listrik  yang  memerlukan  suplai  tegangan  arus  searah  pada  kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak.
Motor  DC  memerlukan  suplai  tegangan  yang  searah  pada  kumparan  medan  untuk  diubah menjadi energi mekanik.
Keuntungan  utama  motor  DC  adalah  kecepatannya  mudah  dikendalikan  dan  tidak mempengaruhi  kualitas  pasokan  daya.  Motor  DC  ini  dapat  dikendalikan  dengan  mengatur  tegangan dinamo  dan  arus  medan.  Dengan  meningkatkan  tegangan  dinamo  akan  meningkatkan  kecepatan. Sebaliknya  dengan  menurunkan  arus  medan  dapat  meningkatkan  kecepatan.  Gambar  2.3  menunjukkan prinsip kerja motor DC.
Gambar 2.3 Prinsip Kerja Motor DC [2]
Daya listrik adalah jumlah energi yang diserap atau dihasilkan dalam sebuah rangkaian. Sumber energi  seperti  tegangan  listrik  akan  menghasilkan  daya  listrik  sedangkan  beban  yang  terhubung dengannya  akan  menyerap  daya  listrik  tersebut.  Dengan  kata  lain  daya  listrik  adalah  tingkat  konsumsi energi dalam sebuah sirkuit atau rangkaian listrik. Rumus yang digunakan untuk menghitung daya listrik adalah sebagai berikut:
P = V.I ............................................................... (2.1) Dimana hubungan daya listrik dengan energi yang dihasilkan adalah
W = F.v.t .............................................................. (2.2)

## 2.4 Getaran
Umumnya getaran dapat didefinisikan sebagai gerakan bolak-balik suatu benda dari posisi awal melalui titik kesetimbangannya. Ilustrasi paling sederhana menjelaskan getaran adalah mekanisme pegas yang diberi massa pada ujungnya.
Setiap  komponen  mekanikal  memiliki  berat  dan  properties  yang  menyerupai  pegas.  Ada  dua kelompok  getaran  yang  umum  yaitu  getaran  bebas  dan  getaran  paksa.  Getaran  bebas  terjadi  jika  sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri atau tidak ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergetar pada satu atau lebih frekuensi naturalnya. Getaran yang terjadi karena  rangsangan  gaya  luar  disebut  getaran  paksa.  Jika  rangsangan  tersebut  berosilasi  maka  sistem dipaksa untuk bergetar pada frekuensi eksitasinya. Jika frekuensi eksitasi sama dengan frekuensi natural maka sistem terjadi resonansi yang sangat membahayakan. Getaran terdiri atas getaran bebas dan getaran paks.
1. Getaran Bebas
Getaran  bebas  adalah  kemampuan  suatu  benda  untuk  melakukan  getaran  tanpa  diberikan  gaya luar yang merupakan fungsi waktu. Dalam gerak translasi perpindahan didefinisikan sebagai jarak linear , dalam gerak rotasi perpindahan didefinisikan sebagai gerakan sudut. 2. Getaran Paksa
Getaran  paksa  adalah  getaran  yang  terjadi  karena  adanya  rangsangan  dari  gaya  luar.  Getaran pada  pengujian  ini  adalah  getaran  bebas  atau  getaran  natural  karena  getaran  yang  terjadi  berasal  dari gerak translasi dari solenoida pada linear actuator .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Set-Up Linear Actuator

## Gambar 3.1 Set-Up Linear Actuator

## 3.2 Pengujian Gaya Potong
Adapun  hasil  pengujian  gaya  potong  ditampilkan  dengan  membandingan  data  pengujian  gaya potong pelepah dari team pisau palm harvesting tools dengan gaya (F) yang dihasilkan aktuator kemudian data tersebut dikonversikan menjadi energi (Nm). Hasil pengukuran  gaya dan perbandingan energi yang dihasilkan ditunjukkan pada Tabel 3.1
Tabel 3.1 Gaya dan Energi yang dihasilkan Aktuator
No Daya (Watt) Banyak Tarikan Gaya (N) Energi (Nm) 1 120 1 923,07 35,99 2 120 2 1846,14 71,98 3 120 3 2769,21 107,97 4 120 4 3693,28 143,96
Tabel 3.2 Gaya dan Energi yang dibutuhkan untuk memotong Pelepah Kelapa Sawit
No Gaya Potong (N) Energi (Nm) 1 819,81 25,22 2 822,62 40,36 3 2457,75 141,33 4 3270,79 906,33
Kemudian  dibandingkan  gaya  yang  dihasilkan Linear  Actuator dengan  gaya  yang  dibutuhkan untuk memotong pelepah kelapa sawit yang ditunjukkan pada tabel 3.3
Tabel 3.3 Data perbandingan gaya Linear Actuator dengan Gaya Potong Pelepah
No F pelepah (N) F aktuator (N) W pelepah (Nm) W aktuator (Nm) 1 819,81 923,07 25,22 35,99 2 822,62 923,07 25,22 35,99
3 2457,75 2769,21 141,33 107,97 4 3270,79 3693,28 906,33 143,96
Dari tabel 3.3 dapat diketahui gaya yang dihasilkan aktuator untuk sekali tarikan adalah 923,07 N lebih besar dari gaya yang dibutuhkan untuk memotong pelepah kelapa sawit yaitu sebesar 819,81 N dalam sekali tarikan.

## 3.3 Pengukuran Temperatur
Pengukuran  temperatur  dilakukan  untuk  mengetahui  perpindahan  panas  yang  terjadi  akibat adanya  arus  listrik  pada  poros  dan casing pada Linear  Actuator. Pengukuran  temperatur  pada  poros dilakukan pada tiga lokasi. Dimana lokasi pengukuran dapat dilihat pada gambar 3.2
Gambar 3.2 Pengukuran Temperature

## 3.3.1 Pengukuran pada poros
Pengukuran  temperatur  pada  poros  dilakukan  pada  tiga  lokasi.  Hasil  pengukuran  pada  poros ditunjukkan pada tabel 3.4.
Tabel 3.4 Temperatur vs Waktu pada poros Time (s) Temperatur pada Poros (°C) Lokasi 1 Lokasi 2 Lokasi 3 30 30,68 30,68 28 60 35,55 35,85 28 90 39,45 39,55 28 120 43,55 43,55 28 150 47,55 48,55 28 180 50,85 51,55 28 210 55,51 55,75 28 240 59,56 60,55 28 270 62,55 62,44 28 300 65,57 65,67 28
Pengukuran  dilakukan  selama  300  detik  dan  data  yang  dimasukkan  setiap  30  detik.  Dari  data pengukuran dapat ditampilkan pada grafik seperti pada gambar 3.3
Lokasi 1 Lokasi 2 Lokasi 3

## Gambar 3.3 Temperatur vs Waktu pada poros

## 3.3.2 Pengukuran pada casing
Pengukuran  temperatur  pada  poros  dilakukan  pada  tiga  lokasi.  Hasil  pengukuran  pada  poros ditunjukkan pada tabel 3.5.
Tabel 3.5 Temperatur pada casing Waktu (s) Temperatur pada Casing (°C) Location 1 Location 2 Location 3 30 29,29 31,45 28,00 60 31,45 35,24 28,00 90 33,57 41,87 28,05 120 36,33 43,55 28,05 150 38,55 47,35 28,15 180 41,54 50,85 28,19 210 43,31 54,25 28,30 240 46,73 57,56 28,40 270 48,56 61,33 28,62 300 50,47 64,55 28,84
Tabel  3.5  menunjukkan  perubahan  temperatur  yang  diukur  selama  300.  Hasil  pengukuran  ini dapat dimasukkan pada grafik seperti pada gambar 3.4
Gambar 3.4 Temperatur vs Waktu pada Casing

## 3.4 Pengujian Pola Getaran
Pengujian  pola  getaran  dilakukan  dengan  menggunakan  media  kertas  milimeter.  Pada  ujung linear aktuator  dikaitkan  pena  secara  vertikal.  Kemudian  saaat actuator dihidupkan  pensil  diarahkan ke kertas milimeter dan kemudian kertas ditarik secara perlahan untuk mengetahui pola getaran seperti pada Gambar 3.5
0 50 100 30 90 150 210 270 T em p er atu r (° C) Waktu (s)

## Temperatur pada Poros
Lokasi 1 Lokasi 2 Lokasi 3 0 50 100 30 90 150 210 270 T em p er atu r (° C ) Waktu (s) Temperatur pada Casing Lokasi 1 Lokasi 2 Lokasi 3
Gambar 3.5 Pengukuran Pola Getaran
Pengujian dilakukan sepanjang kertas milimeter ataupun selama 20 detik. Berikut grafik hasil pengujian pola getaran pertama.
Gambar 3.6 Grafik Pengujian Pola Getaran Pertama
Berikut ini merupakan hasil pengukuran pola getaran kedua.
Gambar 3.7 Grafik Pengujian Pola Getaran Kedua
Dari data grafik pengukuran maka dilakukan pengukuran dan perhitungan periode dan frekuensi getaran serta banyak getaran yang terjadi yang ditunjukkan pada table 3.5
Tabel 3.5 Hasil Pengukuran Pola Getaran n (banyak getaran 27,5 t (sekon) 20 f (frekuensi) n/t 1.374 hz kec sudut 2πf 8.6428 rad/sekon T (periode) 0.727
Kertas Milimeter
Pena
Aktuator
r

## 1/f

## KESIMPULAN DAN SARAN

## 4.1 Kesimpulan
Berdasarkan  penelitian  serta  analisa  yang  telah  dilakukan  maka  penulis  dapat  menyimpulkan beberapa hal berikut:
1. Gaya  potong  terbesar yang  dihasilkan  dari Linear  Actuator adalah  sebesar 3693,28  N dimana  ini sedikit lebih besar dari gaya potong pelepah yaitu 3270,29 N.
2. Fluktuasi temperature tertinggi  pada casing berada  pada  titik  2  yaitu  pada  tengah casing yang bersentuhan dengan rumah koil, setelah dihitung selama 300 s suhunya sebesar 64,55°C. Sedangkan pada titik 3 temperaturnya konstan.
Fluktuasi temperatur tertinggi pada poros juga terjadi pada titik 2, dimana titik ini yang bersentuhan langsung dengan rumah koil yaitu sebesar 65,67 °C. Sedangkan pada titik 3 temperturnya konstan.
3. Pola getaran yang diuji pada media kertas millimeter selama 20 detik sebanyak 27.5 getaran dengan frekuensi 1.375 Hz.

## 4.2 Saran
Dalam  suatu  penelitian  pasti  mengalami  kendala  dalam  pengerjaan  nya.  Dalam  penelitian  ini peneliti pun mengalami hal yang sama. Peneliti juga memiliki beberapa saran kepada peneliti selanjutnya demi terciptanya alat pemanen kelapa sawit yang lebih efisien dimasa depan. Adapun sarannya yaitu:
1. Peneliti  selanjutnya  menggunakan  material  yang  paramagnetik  untuk  mendapatkan  medan  magnet yang kuat.
2. Peneliti  selanjutnya  perlu  menggunakan  sumber  daya  yang  lebih  besar  untuk  mendapatkan  torsi yang lebih besar
3. Perlu diperhatikan bagaimana agar koil tidak mengalami panas yang berlebihan.

## REFERENSI
[1] Akhmad, Hafez Fahrizal, 2019, Materi Aktuator, Makalah, Institut Sepuluh November.
[2] Hery,  S,  2018,  Analisa  Daya  dan  Kontrol  Kecepatan  Motor  Pada  Alat  Bantu  Las Rotary Positioner , skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Ibn Khaldun Bogor.
[3] Sularso, Kiyokatsu S. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin.11978 Jakarta: Pradnya Paramita
[4] Ibrahim , AW , Widodo , TW , Supardi , TW . 2016. Sistem control torsi pada motor DC 6(1): 93
- 104
[5] Antonov, Oktariani, Y. Pengaruh torsi beban terhadap kinerja motor induksi tiga fase. 5(1): 9  – 15
[6] Buyung, S. Analisis perbandingan daya dan torsi pada alat pemotong rumput elektrik (APRE. 3 (1): 1 – 4
[7] Susilo,  A,  Yunianto,  M,  Variani,  VI.  Simulasi  gerak  harmonik  sederhana  dan  osilasi  teredam pada cassy-E 524000 2(2): 124 – 137
[8] Susastriawan, A. (2011). Perpindahanpanas & massa: Konduksi. https://agungsthermal.files.wordpress.com/2011/04/heat-transfer.pdf , diakases 10 agustus 2016.
[9] Syaifurahman.  (2014).  Pengaruh  dimensi  kumparan  terhadap  efisiensi  energy  pada  sistem pengiriman daya listrik tanpa kabel. 6(2): 10 – 13
[10] Effendi, Herry. 2015. Karakteristik Getaran Sistem 2 DOF Dengan Penambahan Single Dynamic Vibration  Absorber  (DVA) ,  Skripsi,  Jurusan  Teknik  Mesin,  Institut  Teknologi  Sepuluh November.
[11] Widyamurti, Tunggul. 2014. Perancangan Aktuator P H Dan Kelembaban Pada Sistem Live Cell Chamber”, Skripsi, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Brawijaya.
[12] Permatasari,  Prisca.  2010.  Studi  Pengaruh  Diameter  Kawat  dan  Susunan  Kumparan  Terhadap Voltase  Bangkitan  pada  mekanisme  Pemanen  Energi  Getaran,  Skripsi,  Jurusan  Teknik  Mesin, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[13] Khalifah,  Ayu  Nur.  2015.  Analisis  Pengaruh  Jumlah  dan  Panjang  Kumparan  Luar  Terhadap Daya  Keluaran  Pada Hubbard  Coil. Skripsi,  Jurusan  Fisika,  Fakultas  Sains  Dan  Teknologi, Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang
[14] Ibrahim,  A.  W.,  2014, Upgrading  Driver  Motor  DC di Pinch  Roll CTCM  PT.  KS,  Krakatau Steel, Cilegon
[15] Gunarta, Lilik. 2011. Beberapa Jenis Induktor Harga Rendah.  Ensiklopedia
[16] Nasution,  Arif,  2020,  Inovasi  Alat  Pemanen  Tandan  Buah  Segar  (TBS)  Dengan  Sistem Mekanikal Elektronik Ramah Lingkungan
[17] Mardiansyah, Riki, 2012, Potensi Medan Elektromagnetik Sebagai Sumber Pembangkit Tenaga Listrik. Skripsi, Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia.
[18] Pujiastuti,  Lulu,  2014,  Perancangan  dan  Implementasi  Sistem  Kendali  Solenoid  Pada  Proses Pemisahan  Otomatis  Minyak  dan  Air  Menggunakan  Programmable  Logic  Control  (PLC). Skripsi,  Jurusan  Fisika,  Fakultas  Sains  dan  Matematika,  Universitas  Dipenogoro