## Rancang Bangun Rangka Kendaraan Penyemprot Hama Otomatis
Mohammad Azis Mahardika, M. Pramuda N.S, Mohammad Iqbal Ismawan Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia Jl. PKH. Mustapha No. 23, Bandung 40124
e-mail : m.aziz.mahardika@itenas.ac.id

## Abstrak
Dari  berbagai  cara  pengaplikasian  pestisida,  penyemprotan  merupakan  aplikasi  pestisida  yang  paling umum.  Di  Indonesia  sendiri  penyemprotan  dilakukan  secara  manual.  Penyemprotan  manual  memiliki kendala yaitu membutuhkan tenaga manusia. Penyemprotan secara manual mengakibatkan petani akan mudah terpapar oleh pestisida sehingga diperlukan adanya penyemprot hama otomatis. Tujuan penelitian ini adalah merancang bangun rangka kendaraan penyemprot hama otomatis untuk tanaman hortikultura. Rangka didesain menggunakan software Solidworks 2016 untuk mensimulasikan kekuatan rangka. Dari simulasi rangka dengan bahan yang digunakan baja ASTM A36 diketahui nilai yield strength bahan ASTM A36 2,5 X 108 N/m2 didapat nilai tegangan tertinggi 3,461 x 107 N/m2. Rangka ini menggunakan baja siku berukuran 50 mm x 50 mm x 5 mm. Jenis rangka yang jadi acuan yaitu jenis rangka ladder frame, yaitu jenis rangka menyerupai tangga, dengan jenis rangka ini memiliki kelebihan kekuatan yang tinggi. Roda yang  digunakan  adalah  roda  sepeda  dengan  diameter  19  cm  dan  tebal  4  cm.  Motor  penggerak  yang digunakan yaitu tipe gearbox. Dimensi kendaraan, panjang = 320 cm, lebar = 80 mm, dan tinggi 150 mm. jenis transmisi yang digunakan yaitu transmisi roda gigi lurus dengan perbandingan gigi 16 : 32. Hasil pengujian  pembebanan  pada  kondisi  kendaraan  diam  dan  bergerak,  bahwa  rangka  mampu  menahan semua beban komponen – komponen yang ada seperti box elektrikal, tangki pestisida, dan pompa.
Kata kunci:  pestisida, ASTM A36, Kendaraan Penyemprot Hama, Ladder Frame.

## Abstract
Of the various ways of application of pesticides, spraying is the most common application of pesticides. In Indonesia, the spraying is done manually. Manual spraying has a problem. Namely, it requires human labour. Spraying manually causes farmers to be easily exposed to pesticides, so an automatic pest sprayer is needed. The purpose of this study was to design an automatic pest spraying vehicle frame for horticultural crops. The frame is designed using Solidworks 2016 software to simulate the strength of the frame. From the simulation of the frame with the material used by ASTM A36 steel, it is known that the yield strength value of ASTM A36 material is 2.5 X 108 N / m2, the highest stress value is 3.461 x 107 N / m2. This frame uses steel angles measuring 50 mm x 50 mm x 5 mm. The type of frame that is the reference is the type of ladder  frame,  a  type  of  frame  that  resembles  a  ladder,  with  this  type  of  frame  having  a  high  strength advantage. The wheels used are bicycle wheels with a diameter of 19 cm and a thickness of 4 cm. The driving motor used is the gearbox type. Vehicle dimensions, length = 320 cm, width = 80 mm, and height 150 mm. The type of transmission used is a straight gear transmission with a gear ratio of 16: 32. The results of loading tests on stationary and moving vehicle conditions show that the frame can withstand all the load of existing components such as electrical boxes, pesticide tanks, and pumps.
Keyword : pesticide, ASTM A36, Pest Spraying Vehicles, Ladder Frame.

## 1. Pendahuluan
Memasuki teknologi modern seperti sekarang ini, penggunaan alat-alat pertanian dengan mesin modern sangat dibutuhkan petani untuk membantu proses pertanian sehingga dapat meningkatkan hasil pertanian [1]. Salah satu proses yang dilakukan petani adalah penyemprotan pestisida untuk membasmi hama. Penyemprotan hama di Indonesia mayoritas masih dilakukan secara manual. Hal ini menimbulkan masalah – masalah serius yang dialami oleh petani [2].
Pestisida  merupakan  bahan  racun  yang  digunakan  untuk  membasmi  hama  [3].  Petani  yang terpapar oleh pestisida rentan terkena efek samping dari bahaya pestisida. Bahaya pestisida ini dibagi menjadi tiga kategori akut, subakut, dan kronis. Gejala yang ditimbulkan akibat keracunan pestisida bervariasi mulai dari pusing, mual, muntah, demam sampai gejala kronis yaitu kanker [4]. Selain itu, penyemprotan secara manual juga meningkatkan beban kerja petani yang dapat meningkatkan kelelahan [5].
Penyemprotan  hama  secara  otomatis merupakan  solusi  dari  permasalahan  tersebut.  Minimnya kontak antara petani dengan pestisida dapat diminimalisir serta beban kerja petani dapat dikurangi. Sehingga  pada  penelitian  ini,  dilakukan  rancang  bangun  sistem  kontrol  untuk  kendaraan penyemprot  hama  otomatis  tanaman  hortikultura.  Salah  satu  komponen  yang  paling  penting dalam proses ini adalah rangka kendaraan. Rangka kendaraan berfungsi untuk menahan beban kendaraan baik itu mesin, sistem kemudi, penumpang, dll [6]. Dalam penelitian ini, perancangan rangka  kendaraan  berfungsi  untuk  menahan  beban  dari  alat  penyemprot  pestisida  beserta komponen lainya. Rangka dirancang agar mampu menahan semua beban baik dalam kondisi diam maupun beroperasi [7]. Kesalahan dalam perancangan memungkinkan terjadinya kerusakan pada rangka  yang  mengakibatkan  alat  penyemprot  hama  tidak  dapat  bekerja  secara  optimal.  Oleh, karena itu pada penelitian ini perancangan rangka menjadi fokus utama penelitian serta dilakukan proses  simulasi  untuk  mengetahui  performa  rangka  yang  dirancang  [8].  Perancangan  alat  ini mengikuti standar yang dikeluarkan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Hortikultura Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian Kementerian Pertanian Republik Indonesia [9].
Rancang bangun penyemprot hama otomatis ini menggunakan rangka ladder frame. Perancangan dilakukan  dengan  menggunakan  perangkat  lunak  serta  dilakukan  simulasi  beban  pada  rangka tersebut dengan perangkat lunak solidworks . Pembuatan dan pengujian dilakukan pada proses akhir.
2. Metodologi
Proses penelitian dilakukan dengan mengikuti diagram alir yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram alir proses perancangan rangka
Langkah awal penelitian dilakukan dengan melakukan studi lapangan. Pada proses ini informasi mengenai  kondisi  perkebunan  diperoleh  dengan  melakukan  survey  di  daerah  lokasi.  Kontur perkebunan  dan  tanaman  menjadi  masukkan  untuk  proses  perancangan  Permasalahan  yang ditemui  dirumuskan  menjadi  sebuah  pertanyaan  penelitian  yang  akan  dicari  solusinya.  Studi literatur melalui buku dan jurnal dilakukan untuk menambah informasi pada bidang yang terkait. Pengumpulan data seperti beban yang akan diterima oleh alat penyemprot dilakukan dan menjadi masukan untuk proses perancangan.
Pemilihan  jenis  rangka  disesuaikan  dengan  beban  dan  kondisi  yang  ada.  Beberapa  kebutuhan desain rangka kendaraan adalah kuat, murah, mudah dibuat, serta efisien. Rangka dengan jenis ladder frame dipilih dikarenakan memiliki kelebihan yaitu kuat, tangguh, dan sederhana. Untuk pemilihan bahan rangka digunakan baja karbon rendah ASTM A36 yang memiliki karakteristik mudah untuk dijadikan bahan konstruksi, selain itu juga mudah dicari karena merupakan material umum  yang  digunakan.  Pemilihan  motor  dapat  dilakukan setelah  mengetahui  beban  dan  torsi yang  diperlukan  untuk  menggerakan  alat  tersebut.  Motor  yang  digunakan  adalah  motor  DC brushed yang memiliki torsi sebesar 70 kg.cm.
Selanjutnya,  dilakukan  proses  perancangan  dan  pembuatan  gambar  teknik  menggunakan perangkat lunak solidworks . Hasil perancangan ditunjukkan pada Gambar 2. Beban yang telah ditentukan  dari  proses  sebelumnya  dijadikan input untuk  melakukan  proses  simulasi.  Proses simulasi  dilakukan  untuk  menjamin  bahwa  tegangan  yang  diperoleh  dari  hasil  simulasi  tidak
Berhasil Gagal Studi Literatur Studi Lapangan Perumusan Masalah Pengumpulan Data Pemilihan Motor Perancangan Gambar Teknik ( Software Solidworks) Pengujian Pembuatan Rangka Kendaraan Selesai a Pemilihan Jenis Rangka Pemilihan Bahan Rangka Mulai a
melebihi tegangan yield dari material. Sehingga rangka dapat digunakan dengan aman, sebelum dilakukan proses produksi.
Gambar 2. Rangka kendaraan
Proses produksi dilakukan setelah proses simulasi. Pembuatan alat ini dilakukan dengan berbagai macam proses seperti las, bubut, gerinda, dll. Langkah akhir yaitu menguji performa alat yang telah dibuat.

## 3. Hasil dan Pembahasan
3.1 Hasil perancangan
Dimensi dan spesifikasi yang diperoleh dari hasil perancangan kendaraan penyemprot hama dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi hasil perancangan kendaraan penyemprot hama
No  Bagian Spesifikasi 1 Rangka 320mm x 80mm x 150mm 2 Motor Motor Brushed DC GW4058-31ZY (6 watt) 2 buah dan CNDF (6 watt) 2 buah
3 Roda Gigi  Roda gigi lurus rasio 16 : 32
4 Rantai
Rantai rol dengan kode 25H
5 Roda Roda sepeda D = 300 mm
Hasil  perancangan yang  diperoleh  digambar  dengan menggunakan  perangkat lunak  solidwork dan ditunjukkan pada gambar 3. Rangka yang telah didesain sudah disesuaikan dengan komponen yang  akan  dirangkai  pada  rangka  seperti,  baterai,  tangki,  motor  penggerak,  dan  pompa. Komponen komponen tersebut merupakan beban yang akan dipikul oleh rangka. Beban ini yang akan menjadi kondisi pembebanan pada saat simulasi. Tabel 2 menunjukkan beban yang akan dipikul oleh rangka
Tabel 2. Komponen beban yang ditahan rangka No  Bagian Berat (kg) 1 Elektrikal 0.5 2 Tangki 15 3 Pompa 0.25 4 Motor penggerak  0.5

## Gambar 3.Hasil visualisasi 3 dimensi hasil perancangan

## 3.2 Simulasi rangka
Simulasi dilakukan dengan memasukkan semua beban yang dialami oleh rangka. Beban beban yang dialami adalah beban elektrikal (1), beban tangki pestisida (2), beban pompa (3), dan motor penggerak (4) yang ditunjukkan pada gambar 4. Pembebanan dilakukan dalam kondisi statik dan diasumsikan  sebagai  titik  gaya  dalam  arah  vertikal  yang  beroperasi  pada  posisi  seperti ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Beban yang dialami oleh rangka
Hasil proses simulasi ditunjukkan pada gambar 5. Hasil dari simulasi didapat  tegangan max yang terjadi 3,461 x 10 7 N/m 2 sedangkan nilai yield strength dari bahan ASTM A36  2,5 X 10 8 N/m2. Maka, nilai safety factor sebesar 7.3. Berdasarkan hasil simulasi tersebut menandakan bahwa rancangan  rangka  kendaraan  aman  untuk  digunakan,  tetapi  terjadi over  design yang mengakibatkan  rangka  menjadi  terlalu  berat  dikarenakan  dimensi  pemilihan  baja  siku  terlalu besar.
1). 2). 147,15 3). 2,452 4). 2,94 N
Gambar 5 Tegangan yang diperoleh dari hasil simulasi
Tegangan  yang  terjadi  pada  daerah  tengah  memiliki  tegangan  yang  cukup  tinggi,  hal  ini dikarenakan  pada  bagian  tersebut  terdapat  beban  yang  paling  besar  akibat  peletakan  tangki pestisida. Selain itu, pada lokasi ini lendutan yang terjadi paling besar, dikarenakan pada titik tersebut rangka menerima beban besar yang menyebabkan terjadinya lendutan maksimal sebesar 0,17 mm

## Gambar 6 Lendutan yang diperoleh dari hasil simulasi

## 3.3 Pembuatan dan pengujian
Hasil  pembuatan  alat  penyemprot  hama  ditunjukkan  pada  gambar  7.  Pada  proses  pembuatan terdapat perbedaan ukuran antara rangka yang dibuat dengan desain pada perangkat lunak, hal ini disebabkan karena tidak menggunakan jig dan fixture untuk menjaga dimensi rangka pada proses pembuatannya.

## Gambar 7. Alat penyemprot hama
Proses  pengujian  dilakukan  pada  kondisi  statik  dan  dinamik  untuk  menjamin  bahwa  rangka mampu berkerja secara optimal. Pada kondisi diam, rangka mampu menahan semua beban yang dialami oleh rangka. Pada pengujian dalam kondisi bergerak yang dilakukan, rangka kendaraan mampu bergerak dan menahan semua beban komponen – komponen yang ada.

## 4. Kesimpulan dan Saran
Alat penyeprot hama telah berhasil dirancang dan diuji. Hasil simulasi menunjukkan adanya over design dikarenakan pemilihan dimensi yang terlalu besar. Proses optimasi perlu dilakukan untuk proses selanjutnya. Hasil pengujian menunjukkan bahwa alat penyemprot bekerja dengan baik. Alat penyemprot mampu menahan beban dari komponen – komponen yang ada baik pada posisi statis (diam) atau bergerak.
5. Daftar Pustaka
[1] Ratnawati Tahir, R. dan I.D., 2019. Dampak Modernisasi Pertanian Terhadap Petani Kecil Dan Perempuan Di Sulawesi Selatan. Agrokompleks, Vol. 19, Nomor 2, Juni 2019 19, 35– 44.
[2] Suparti, S., Setiani, O., 2016. Beberapa faktor risiko yang berpengaruh terhadap kejadian keracunan pestisida pada petani. J. Pena Med. 6, 125–138.
[3] WHO, W.H.O., 2006. Sound Management of Pesticides and Diagnosis and Treatment of Pesticide Poisoning.
[4] Raini,  M.,  2007.  Toksilogi  Pestisida  dan  Penanganan  Akibat  Keracunan.  Media  Litbang Kesehat.
[5] Wurarah,  M.L.,  Artur,  P.,  Kawatu,  T.,  Akili,  R.H.,  2020.  Hubungan  antara  Beban  Kerja dengan Kelelahan Kerja pada Petani. Public Heal. Community Med. 1, 6–10.
[6] Sadikin,  A.,  2013.  Perancangan  Rangka  Chasis  Mobil  Listrik  Untuk  4  Penumpang Menggunakan Software 3D Siemens Nx8. Univ. Negeri Semarang 72.
[7] Staaij, M., 2010. Teknik Aplikasi Pestisida.
[8] Szczęśniak, G., Nogowczyk, P., Burdzik, R., 2014. Some basic tips in vehicle chassis and frame design. J. Meas. Eng. 2, 208–214.
[9] Dubey, A., Dwivedi, V., n.d. Vehicle Chassis Analysis : Load Cases & Boundary Conditions For Stress Analysis Ashutosh Dubey and Vivek Dwivedi.