## DESAIN MESIN PERTANIAN SERBAGUNA BERDASARKAN MODEL MESIN PERONTOK PADI KONVENSIONAL
A. Jannifar,  Mawardi Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl. Banda Aceh-Medan Km. 280,3, Buketrata, Aceh 24301, indonesia Phone/Fax.: (0645) 42670, e-mail : ajannifar@gmail.com

## Abstrak
Kelompok  masyarakat  yang  pendapatannya  sangat  tergantung  kepada  hasil  pertanian  masih  cukup banyak,  banyak  petani  yang  hidupnya  hanya  didukung  oleh  penjualan  berbagai  hasil  pertanian,  dengan menanam  berbagai  jenis  tumbuhan  mereka  tidak  bergantung  lagi  satu  jenis  tumbuhan  pada  satu  musim panen.  Petani  memerlukan  mesin  pengolah  hasil  pertanian  yang  dapat  dipergunakan  untuk  mengolah berbagai  ragam  hasil  panen,  seperti  padi,  jagung  dan  kacang  kedelai.  Penelitian  ini  menghasilkan kombinasi  optimal  dimensi  bagian  silinder  perontok  untuk  hasil  panen  yang  berbeda.  Tiga  jenis  hasil panen,  yaitu padi,  jagung, dan kacang kedelai dijadikan objek pengujian. Sementara  itu  mesin perontok padi tipe TH-6 produksi lokal yang juga dapat digunakan untuk merontokkan hasil-hasil panen tersebut, tetapi  dengan  kapasitas    perontokan  terbatas.  Hipotesa  bahwa    perubahan  3  variabel  silinder  perontok  : jarak  antara  gigi  pertama,  sudut  gigi  dan  tinggi  gigi  perlu  dirubah  menurut  hasil  panen  yang  berbeda. Mengawali penelitian ini, dipilihkan tiga level variasi pada masing-masing variabel untuk diuji. Variabel pertama,  jarak  gigi  perontok  konvensional  40  (mm)  atau  seri  4,  dipilih  level  pengujian  tambahan  pada level 30 (mm) atau seri 3 dan 35 (mm) atau seri 3,5. variabel kedua, sudut gigi konvensional 45 ( o ) dipilih level  pengujian  tambahan  36  ( o )  dan  60  ( o ),  Variabel  ketiga,  tinggi  gigi  konvensional  60  (mm)  dipilih level  pengujian  tambahan  pada  40  (mm)  dan  50  (mm).  Eksternal  variabel  yang  dapat  mempengaruhi penelitian ini adalah gaya pelepasan butir (N), kadar air (%) dan putaran silinder perontok (rpm). Ketiga eksternal  variabel  tersebut  dikendalikan  pada  kondisi  pemakaian  mesin  perontok  biasanya.  Kondisi pemakaian  yang  biasa dinilai oleh operator mesin  yang  berpengalaman. Dari  hasil pengujian pada  level yang dipilih, diperoleh susunan gigi perontok optimal untuk padi, seri gigi 4, sudut gigi 36 ( o ) dan tinggi 60 (mm). Untuk jagung, seri gigi 3, sudut gigi 36 ( o ) dan tinggi gigi 60 (mm). Untuk kacang kedelai, seri gigi  4,  sudut  gigi  45  ( o )  dan  tinggi  gigi  50  (mm).  masing-masing  susunan  menghasilkan  kapasitas perontokan untuk padi 1920 (kg/jam), jagung 2450 (kg/jam), kacang kedelai 459 (kg/jam). Dibandingkan dengan  kapasitas  perontokan    mesin  perontok  konvensional,  untuk  padi  mengalami  kenaikan  92  %  , jagung 22 %,  kacang kedelai 15 %.
Kata kunci : Silinder Perontok, Sudut Gigi, Jarak Gigi, Tinggi Gigi.

## PENDAHULUAN
Indonesia  memiliki  potensi  ekonomi yang  cukup  tinggi  pada  sektor  pertanian. Terletak  di  garis  khatulistiwa  menyebabkan Indonesia  terus  disinari  cahaya  matahari sepanjang tahun. Dua musim, musim hujan dan musim  kemarau,  silih  berganti  dalam  setahun. Kelembaban  iklim  tropis  menjadikan  Indonesia memiliki  keanekaragaman  hayati  yang  sangat kaya.
Kelompok masyarakat yang pendapatannya  sangat  tergantung  kepada  hasil pertanian  masih  cukup  banyak. Sebuah sampel, Penduduk  Desa  Lawang,  Kecamatan  Peudada, Kabupaten Aceh Utara berjumlah 205 jiwa pada tahun  1996.  150  orang  merupakan  petani  yang hidupnya  hanya  didukung  oleh  penjualan
berbagai  hasil  pertanian.  Dengan  menanam berbagai  jenis  tumbuhan  tersebut  mereka  tidak bergantung pada satu  jenis tumbuhan pada  satu musim  panen.  Petani  memerlukan  mesin pengolah hasil pertanian yang dapat dipergunakan  untuk  mengolah  berbagai  ragam hasil  panen,  seperti  padi,  jagung  dan  kacang kedelai.

## METODOLOGI
Mesin  Perontok  padi  tipe  TH-6, Produksi PT. Karina Matang Geulumpang Dua, Kabupaten  Aceh  Jeumpa,  yang  dijadikan  dasar modifikasi,  dibuat  atas  desain  yang  dibuat  oleh International  Rice  Research  Institute  (IRRI) yang  berpusat  di  Philipina  [2].  Modifikasi  atas desain  dasar  TH-6  dapat  dilakukan  untuk meningkatkan kapasitas perontokan [3].  Dalam
penelitian  ini  silinder  perontok  menjadi  fokus kajian.
Hipotesa awal untuk melakukan kajian silinder  perontok,  karena  bagian  ini  yang berinteraksi  langsung  dengan  hasil  panen. Pengujian  dilakukan  dengan  asumsi  bahwa kombinasi  jarak gigi, sudut  gigi  dan tinggi gigi yang  berbeda  akan  memberikan  pengaruh  yang berbeda terhadap kapasitas perontokan. Silinder perontok yang dimodifikasi direncanakan membebani  poros  dengan  cara  yang  berbeda dengan silinder konvensional[7]. Untuk menjaga kestabilan pengoperasian maka langkah awal penelitian ini dilakukan perhitungan  kembali  tegangan-tegangan  yang mungkin terjadi pada elemen-elemen mesin.

## Desain
Desain  silinder  perontok  dengan  lebih banyak  gigi  perontok  membutuhkan  desain ulang  untuk  elemen-elemen  mesin,  seperti sabuk,  puli,  poros  silinder  perontok,  bantalan dan  pasak  [6].  Desain  ulang  ini  menghasilkan beberapa  hal  menyangkut  desain  yang  perlu dikoreksi  sebelumnya  seperti,  pemilihan  tipe sabuk  yang  tidak  sesuai  dengan  diameter  puli yang diijinkan [5].

## Manufakturing
Produksi  silinder  perontok  modifikasi dikerjakan dengan tiga pengerjaan : pembengkokan,  pengeboran  dan  pengelasan. Pelat  lingkar  silinder  perontok  dibuat  dengan proses  pembengkokan.  Pengelasan  dilakukan untuk  menyambung   bagian-bagiannya seperti : baris  perontok,  cincin  poros  dan  kerangka  plat lingkar [1].

## Pengujian
Pengujian  dilakukan  di  lapangan, dengan memanfaatkan masa panen padi, jagung dan  kacang  kedelai.  Sebagian  besar  bahan panen yang diperlukan dapat diperoleh langsung dari  petani.  Variabel  eksternal  yang  perlu dikendalikan  adalah  :  putaran  mesin,  kapasitas pemasukan  dan  kadar  air  hasil  panen.  Upaya meminimalisasi  pengaruh  ini  dilakukan  dengan memilih operator yang berpangalaman sehingga, batas-batas variabel eksternal dapat di inderai  dengan  intuisi  mereka.  Untuk  putaran mesin,  dalam  penelitian  ini  mesin  diberikan konsumsi  bahan  bakar  atau  posisi  tuas  bahan bakar  pada  posisi  yang  biasa  digunakan.  Kadar air  padi  juga  dijaga  pada  batas  fisik  pada  yang dikenal oleh operator siap untuk dirontokkan.
Pengujian dilakukan dengan mengambil  tiga  variabel  independen,  yaitu  : jarak  antar  gigi  pertama,  sudut  gigi  dan  tinggi gigi.  Masing-masing  variabel  dipilih  tiga  level variasi.  Untuk  jarak  antar  gigi  pertama  diambil 30(mm), 35(mm), dan 40 (mm), masing-masing diberi  nama  seri  3,  seri  3,5  dan  seri  4.  untuk sudut gigi diambil sudut antar gigi       36 ( o ), 45 ( o )  dan  60  ( o ).  untuk  tinggi  gigi  diambil  60 (mm), 50 (mm) dan 40 (mm).
Parameter atau variabel pengujian yang dipilih didasarkan pada pertimbangan :
a. Bagian  yang  paling  banyak  bersentuhan dengan  hasil  panen  adalah  gigi  perontok.  Gigi perontok  dapat  disusun  dalam  susunan  tertentu hingga mempengaruhi proses perontokan secara maksimal.
b. Kemudahan  untuk  melakukan  perubahan, tinggi  gigi,  seri  jarak  gigi  dan  sudut  gigi  tanpa merubah  bentuk  casing  atau  penutup  Thresher model TH-6.
c. Penambahan  level  tinggi  gigi  dimulai  dari 40  (mm),    50  (mm),  dan  60  (mm)  tidak memberikan  perubahan  yang  terlalu  jauh  dari tinggi  gigi  perontok  Thresher  konvensional TH6.  Sehingga  dikhawatirkan  akan  terjadi perubahan  kapasitas  perontokan  yang  jauh  dari harga  yang  telah  diperoleh,  demikian  juga pertimbangan  untuk  level  seri  jarak  gigi  dan sudut gigi.
Berikut ini adalah flowchart prosedur pengujian: 3. Menempatkan hasil panen pada meja pengumpan 2. Menghidupkan engine hingga mencapai putaran kerja normal 5. Mengambil hasil perontokan 4. Mengumpankan hasil penen lewat lubang pemsukan untuk dirontokkan 7. Pencatatan hasil 6. Menimbang hasil Perontokan 8. Telah tercapai 27 variasi level pengujian? Ya 1. Memasang gigi menurut seri jarak gigi, tinggi gigi dan sudut gigi menurut variasi level pengujian tertentu Mulai pengujian hasil panen tertentu Tidak 9. Data kapasitas perontokan pada 27 variasi level pengujian Stop

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Elemen Mesin
Tiga bagian utama perontok modifikasi adalah diameter nominal puli engine penggerak 3  (in),  diameter  poros  engine  penggerak  20 (mm),  diameter  nominal  puli  silinder  perontok 12  (in).  Sabuk  yang  digunakan  Sabuk  B-66,
Bahan  poros  dan  pasak  st  37.  Diameter  puli minimum yang diijinkan untuk sabuk B sebesar 115 (mm) tidak dapat diverifikasi dengan desain lokal  thresher  tipe  TH-6.  Alternantif  untuk mengunakan  sabuk  penampang  A  dilakukan untuk mengurangi jumlah sabuk yang digunakan. Gambar  1 memperlihatkan diagram momen  yang  terjadi  pada  poros  silinder perontok dimodifikasi.
Gambar 1. Diagram momen lentur pada poros silinder perontok modifikasi

## Silinder Perontok
Gigi  perontok  seperti  pada  gambar  2. dipasang pada barisnya sesuai dengan seri jarak gigi  yang  diuji.  Baris  gigi  dipasang  dengan sudut  gigi  yang  akan  diteliti.  Silinder  perontok digerakkan tanpa beban untuk melihat efek-efek dinamis  yang  ditimbulkan.    Mesin  perontok dengan  silinder  yang  dimodifikasi.  Silinder perontok  yang  telah  dipasang  pada  kerangka mesin, siap untuk diuji.
Gambar 2. Silinder Perontok yang dimodifikasi

## Kombinasi Optimal
Modifikasi pada penelitian ini memfokuskan  pada  geometri  silinder  perontok. Upaya  ini  didasari  asumsi  bahwa  untuk  jenis hasil  panen  berbeda  seperti  jagung  dan  kacang kedelai, memerlukan perubahan jarak antar gigi, sudut gigi  dan tinggi gigi  yang  berbeda dengan padi. Kombinasi optimal untuk Padi, memiliki  spesifikasi  silinder  perontok  sebagai berikut:  Jarak seri  jarak gigi  yang digunakan 4, sudut gigi  36 ( o ), tinggi gigi  60 (mm),  jumlah plat  baris  gigi  perontok  10  (baris)  dengan  85 buah baut metris 10. Gambar 3. memperlihatkan hasil pengujian terhadap padi. Semua sudut gigi memperlihatkan peningkatan kapasitas perontokan (kg/jam) pada seri jarak gigi 3, pada tinggi  gigi  60  (mm).  Peningkatan  tinggi  gigi umumnya  meningkatkan  kapasitas  perontokan untuk setiap seri jarak gigi yang berbeda.
Jarak gigi pertama 30 (mm) 0 500 1000 1500 2000 40 50 60 Tinggi gigi (mm) Kapasitas Perontokan (kg/jam) Sudut Gigi  36 Sudut Gigi 45 Sudut Gigi 60 Jarak Gigi pertama 35 (mm) 0 500 1000 1500 2000 40 50 60 Tinggi gigi (mm) Kapasitas Perontokan (kg/jam) Sudut Gigi  36 Sudut Gigi 45 Sudut Gigi 60 785mm 90mm W = 0,032 kg/mm F=15,4 kg C B M mx =1810 kgmm M min = -1026  kg..mm
Gambar.  3.  Pengaruh  Perubahan  tinggi  gigi pada kapasitas perontokan padi di tiga level perbedaan jarak gigi.
Kombinasi  optimal  untuk  jagung, memiliki  spesifikasi  silinder  perontok  sebagai berikut : seri jarak gigi yang digunakan 3, sudut gigi    36  ( o ),  tinggi  gigi    60  (mm),  jumlah  plat baris  gigi  perontok  10  (baris)  dengan  85  buah baut metris 10. Gambar 4. memperlihatkan hasil pengujian  terhadap  jagung.  Semua  sudut  gigi memperlihatkan peningkatan kapasitas perontokan  (kg/jam)  pada  pada  tinggi  gigi  50 (mm).  Peningkatan  tinggi  gigi  umumnya meningkatkan kapasitas perontokan untuk setiap seri jarak gigi yang berbeda.
Gambar 4. Pengaruh Perubahan tinggi gigi pada kapasitas  perontokan  jagung  di  tiga level perbedaan jarak gigi.
Kombinasi  optimal  untuk  kacang kedelai,  memiliki  spesifikasi  silinder  perontok sebagai  berikut  :  Jarak  seri  jarak  gigi  yang digunakan  4,  sudut  gigi    36  ( o ),  tinggi  gigi    60 (mm),  jumlah  plat  baris  gigi  perontok  8  (baris) dengan  68  buah  baut  metris  10.  Gambar  5. memperlihatkan  hasil  pengujian  terhadap  padi. Semua  sudut  gigi  memperlihatkan  peningkatan kapasitas  perontokan  (kg/jam)  pada  jarak  gigi pertama 40 (mm) dan pada tinggi gigi 50 (mm). Peningkatan tinggi
gigi umumnya
meningkatkan kapasitas perontokan untuk setiap jarak gigi yang berbeda.
Jarak Gigi pertama 30 (mm)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 40 50 60 Tinggi gigi (mm) Kapasitas Perontokan (kg/jam) Sudut Gigi  36 Sudut Gigi 45 Sudut Gigi 60 Jarak Gigi pertama 35(mm) 0 500 1000 1500 2000 2500 40 50 60 Tinggi gigi (mm) Sudut Gigi  36 Sudut Gigi 45 Sudut Gigi 60 Kapasitas Perontokan (kg/jam)
Jarak Gigi  pertama40 (mm) 0 500 1000 1500 2000 2500 40 50 60 Tinggi Gigi (mm) Kapasitas Perontokan   (kg/jam) Sudut Gigi  36 Sudut Gigi 45 Sudut Gigi 60 Jarak Gigi pertama 40 (mm) 0 500 1000 1500 2000 2500 40 50 60 Tinggi Gigi (mm) Kapasitas Perontokan  (kg/jam) Sudut Gigi  36 Sudut Gigi 45 Sudut Gigi 60 Jarak Gigi  pertama 30 (mm) 0 100 200 300 400 500 40 50 60 Tinggi Gigi (mm) Kapasitas Perontokan (kg/jam) Sudut Gigi  36 Sudut Gigi 45 Sudut Gigi 60 Jarak Gigi  pertama 35 (mm) 0 100 200 300 400 500 40 50 60 Tinggi Gigi (mm) Kapasitas Perontokan (kg/mm) Sudut Gigi  36 Sudut Gigi 45 Sudut Gigi 60
Gambar. 5. Pengaruh Perubahan tinggi gigi pada kapasitas perontokan kacang kedelai di tiga level perbedaan jarak gigi.

## Analisa Pengaruh Variabel bebas
a. Pengujian padi
Gambar  3.  memberikan  ilustrasi  yang lebih  komprehensif  terhadap  pengaruh  yang ditimbulkan  oleh  perubahan  variabel  atau parameter  pengujian  yang  dipilih.  Perubahan tinggi  gigi  meningkatkan  kapasitas  perontokan pada jarak gigi yang berbeda. Padi lebih mudah dirontokkan  jika  tinggi  gigi  maksimal  pada setiap posisi perubahan parameter lainnya.
Pada  tinggi  gigi  60  (mm)  hampir semua  seri  jarak  gigi  memperlihatkan  kenaikan kapasitas  perontokan.  Sudut  gigi  36( o )  hanya memberikan  pengaruh  yang  maksimal  pada tinggi  gigi  60  (mm)  pada  setiap  seri  jarak  gigi. Sudut  gigi  60  (o)  pada  tinggi  gigi  60  (mm) selalu  berada  pada  posisi  terendah  dari  kedua sudut gigi lainnya. Desain optimal untuk kacang kedelai dengan seri jarak gigi 4, sudut gigi 36( o ) dan tinggi gigi 60 (mm).
b. Pengujian Jagung Gambar  4.  memperlihatkan  pengaruh perubahan variabel pengujian terhadap kapasitas perontokan  jagung.  Perubahan  tinggi  gigi memperlihatkan  kenaikan  kapasitas  perontokan pada  setiap  seri  jarak  gigi.  Namun  ditemukan kenaikan yang signifikan pada setiap sudut gigi pada seri  jarak gigi 3 (mm). Jarak gigi tiga dan tinggi  gigi  50  (mm)  meningkatkan  kapasitas perontokan  jagung.  Desain  optimal  untuk jagung dengan seri jarak gigi 3,  sudut gigi 36( o ) dan tinggi gigi 60 (mm).
c. Pengujian Kacang Kedelai Gambar  5.  memperlihatkan  pengaruh perubahan variabel pengujian terhadap kapasitas perontokan kacang kedelai. Kapasitas perontokan  kacang  kedelai  berprilaku  sangat random.  Pada  seri  jarak  gigi  3,5,    kenaikan tinggi  gigi  hampir  tidak  memperlihatkan perubahan  yang  signifikan  pada  kapasitas perontokan.  Sudut  gigi  60  ( o )  pada  kebanyakan
hasil  pengujian  berada  pada  posisi  terendah dibandigkan  dengan  dua  susut  lainnya,  pada setiap  variasi  tinggi  gigi.  Desain  optimal  untuk kacang  kedelai  dengan  seri  jarak  gigi  4,    sudut gigi 45( o ) dan tinggi gigi 50 (mm).

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
a. Pengujian pada padi menghasilkan kapasitas perontokan maksimal sebesar: 1920
(kg/jam).  Saat kapasitas  ini tercapai,  jumlah kotoran  relatif  sama  dengan  penggunaan yang lazim digunakan petani, rata-rata 8(kg) tiap  200  (kg).  Desain  optimal  silinder perontok adalah : seri jarak gigi 4, sudut gigi 36( o ) dan tinggi gigi 60 (mm). b. Pengujian pada jagung menghasilkan kapasitas  perontokan    maksimal  sebesar: 2450 (kg/jam). Dengan efisiensi 90 (%).Desain optimal silinder perontok adalah: seri  jarak  gigi  3,  sudut  gigi  36( o )  dan  tinggi gigi 60 (mm).
c. Pengujian pada kacang kedelai
menghasilkan kapasitas perontokan  optimal 459 (kg/jam). Dengan efisiensi 95 (%).Desain optimal silinder perontok adalah: seri  jarak  gigi  4,  sudut  gigi  45( o )  dan  tinggi gigi 50 (mm).
d. Pengaruh  perubahan  bebas  pada  pengujian masing-masing  hasil  panen  menunjukkan perbedaan menurut karakteristik hasil panen. Padi  lebih  mudah  dirontokkan  pada  tinggi gigi  yang  ditingkatkan.  Untuk  Jagung,  Seri jarak  gigi  3  (mm)  memberikan  menaikkan kapasitas  perontokkan  jagung  pada  hampir semua  level  pengujian  lainnya.  Untuk kacang kedelai, sudut gigi 60 ( o ) memberikan pengaruh yang cukup signifikan pada penurunan kapasitas perontokan kacang kedelai.
e. Masing-masing  hasil  panen  mempengaruhi kapasitas perontokan dengan sangat berbeda. Padi  berperilaku  sangat  sesuai  untuk  jenis thresher    yang  dimodifikasi  ini,  sehingga kapasitas perontokkan padi dapat meningkat hingga  92%.    Sementara  penggunaan  untuk hasil  panen  jagung,  hanya  memperlihatkan kenaikan  22%,  ini  menunjukkan  masih diperlukan  modifikasi  yang didasarkan pada variabel  yang  paling  berpengaruh  terhadap kapasitas perontokan jagung. Kacang kedelai  memperlihatkan  kenaikan  kapasitas perontokan  paling  kecil  sebesar  15  (%) dibandingkan  dengan  dua  hasil  panen lainnya.
Jarak Gigi pertama 40 (mm) 0 100 200 300 400 500 40 50 60 Tinggi Gigi (mm) Kapasitas Perontokan (kg/jam) Sudut Gigi  36 Sudut Gigi 45 Sudut Gigi 60

## Saran
a. Waktu  penelitian  yang  lebih  panjang diperlukan  untuk  melakukan  penelitian  ini, menyangkut  ketersediaan  hasil  pertanian. Beberapa  hasil  pertanian  seperti,  kacang kedelai  dan  jagung  memiliki  masa  panen yang  lebih  lama  dari  padi.  Peneliti menemukan  kesulitan  untuk  mendapatkan bahan panen.
b. Alat  ukur  tarikan  padi  TR-II  diperlukan untuk  meminimalisasi  pengaruh    VUTB yang  berbeda.  Sehingga  dapat  ditemukan hipotesa  yang  lebih  baik  untuk  padi  dengan gaya pelepasan butir yang berbeda.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Amstead  B.H,  et  al,  1991, Teknologi
Mekanik , Cet 7, Erlangga, Jakarta, 8 h.
[2]  IRRI,  2005, The  IRRI  TH-6  Portable Thresher , Internet Site,  IRRI, Makati, 2 h.
[3] Mektan,  2004, Modifikasi  Thresher  untuk VUTB  Fatmawati ,  Internet  site,  BPP Mektan,  Departemen  Pertanian,  Serpong, 6h.
[4] Shahab, Abdullah, 1997, Metodologi Penelitian , ITS, Surabaya, 10 h.
[5] Shigley,  Joseph  E  and  Mitchell,  Larry  D, Penelitian , 1986, Perencanaan Teknik
Mesin , Erlangga, Jakarta, 3 h.
[6]  Sularso  dan  Suga,  Kiyokatsu,  1991, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen , Cet. 7, Pradnya Paramita, Jakarta, 37 h.
[7] Vejasit,  A  dan  Salokhe  V.M, Studies  on Machine-Crop  Parameters  of  an  Axial  Flow
Thresher  for  Thresing  Soybean ,  2004, Agriculture Engineering International, 12 h.