Bajak Singkal

Naskah ini merupakan terjemahan Bab 5 dan Bab 6 buku “Prin­ciples of Farm Machinery” karya Kepner dkk, yang merupakan bahan ajar dan rujukan bagi mahasiswa yang menempuh mata kuliah Alat dan Mesin Pertanian.

NASKAH TERJEMAHAN

BAJAK SINGKAL UNTUKPENGOLAHAN TANAH

KEPNER, dkk

Diterjemahkan Oleh:

Ir. TASLIMAN

NIP. 132 046 358

Program Studi Teknik Pertanian

Fakultas Pertanian

Universitas Jember

1996

KATA PENGANTAR Bismillah. Segala Puji milik Allah, yang dengan Ijin-Nya jualah naskah terjemahan ini terselesaikan. Kemudian Shalawat dan Salam dimintakan bagi Muhammad Utusan-Nya. Naskah ini merupakan terjemahan Bab 5 dan Bab 6 buku “Prin­ciples of Farm Machinery” karya Kepner dkk, yang merupakan bahan ajar dan rujukan bagi mahasiswa yang menempuh mata kuliah Alat dan Mesin Pertanian. Pada mulanya, naskah ini tertulis karena keisengan penerje­mah, yang pada awal masa tugasnya sebagai dosen (tahun 1993) merasa masih memiliki waktu luang yang banyak, didukung pula oleh ketersediaan ruang ber-AC pada waktu itu (yaitu bekas Laboratorium Kultur Jaringan) yang menjadi sarana penambah kenyamanan kerja. Di ruang tersebut, penerjemah menggunakan waktu “luang” ketika itu untuk menerjemahkan Bab 5, menggu­nakan mesin ketik milik Jurusan Teknologi Pertanian, Faperta UNEJ, sering sampai lewat jam kerja. Namun, karena beberapa alasan yang datang kemudian, penerjemahan tersebut terbeng­kalai tak sampai selesai, baru dapat dilanjutkan pada bulan April 1996. Alhamdulillah, pada akhir Mei 1996, pekerjaan tersebut dapat terselesaikan, malah ditambah pula dengan Bab 6. Supaya dapat mencakup kedua bahasan dari kedua bab yang diterjemahkan tersebut maka naskah ini diberi judul “Bajak Singkal untuk Pengolahan Tanah”. Dibandingkan dengan keseluruhan bahan ajaran dan rujukan mata kuliah tersebut, tentu saja bahasan mengenai pengolahan tanah dan mengenai bajak singkal yang tercakup dalam naskah ini cuma merupakan sebagian kecil saja. Penerjemah berharap masih akan bisa meneruskan kerja penerjemahan ini sehingga bahasan-bahasan lainnya dalam buku Principles of Farm Machinery dapat terterjemahkan pula. Demikian pula semoga bahan dari sumber-sumber yang lainpun dapat terterjemahkan. Sesuai dengan pengalaman selama mengikuti Penataran Calon Penerjemah Buku Ajar Perguruan Tinggi di Denpasar pada tahun 1994, penerjemah mencoba untuk menggunakan Bahasa Indonesia sebaik-baiknya, menerjemahkan beberapa istilah asing ke dalam Bahasa Indonesia, walaupun mungkin istilah tersebut malah akan terbaca asing di mata sebagian pemakai Bahasa Indonesia sendiri. Untuk membantu pemahaman terhadap isti­lah-istilah tersebut, pada bagian belakang ditambahkan senarai istilah yang diterjemahkan. Penerjemah berharap bahwa hasil kerja ini bermanfaat bagi semua saja yang berkepentingan dengan bahasan tentang alat dan mesin pertanian; bagi saya sendiri, bagi rekan-rekan dosen dan terutama bagi para mahasiswa. Ucapan terima kasih disampaikan kepada semua pihak yang telah membantu terselenggaranya naskah ini. Ucapan terima kasih yang khusus disampaikan kepada isteri penerjemah, Siti Nurul Khasanah, SSi, yang selalu memberi dorongan semangat dan berbagai macam bantuan selama pengerjaan tersebut. Jember, Juni 1996 Penerjemah

2.1 Pendahuluan

Bajak singkal merupakan salah satu di antara alat pertanian tertua dan umumnya dianggap sebagai alat yang paling penting. Pembajakan menyerap tenaga traksi lebih besar dibanding semua pengerjaan lapang lainnya. Meskipun pengkajian terhadap hasil panen telah memberi petunjuk bahwa pada keadaan tertentu pada beberapa tanaman budidaya tertentu tidak terlihat adanya keuntungan dari dilakukannya pembajakan, bajak singkal masih sejauh ini merupakan alat yang paling banyak digunakan untuk olah tanah pertama pada penyiapan persemaian.

Hingga sekarang ini telah dilakukan sejumlah sangat besar pekerjaan pengembangan dan penelitian terhadap bajak singkal. Sejauh ini, rancangan mata bajak singkal (sebagaimana juga alat-alat olah tanah lainnya) masih sangat bergantung pada metoda potong coba. Memang telah dibuat banyak singkal yang bagus, namun masih dijumpai adanya jenis dan kondisi tanah yang penting yang alat -alat yang ada sekarang ini tak sesuai, seperti tanah berat berlilin yang dapat dijumpai di banyak tempat di Texas, Alabama, dan Missisipi, serta tanah tipe dorong yang lekat di Hawaii.

2.2. Jenis Bajak Singkal

Bajak singkal gendong untuk traktor ukuran kecil dan menengah telah terkenal sejak ditemukannya cara penggandengan terpadu yang dapat dikendalikan secara hidrolika. Dengan bertambahnya ukuran traktor, ukuran bajak gendong juga naik sampai tingkatan tertentu, namun besarnya bajak terbatasi oleh karena adanya beban gantung belakang yang terlalu berat oleh adanya bajak besar akan menyebabkan ketidakstabilan pada traktor pada waktu berjalan. Bajak besar semi gendong X$3 Šdibuat untuk mengatasi masalah ketidak stabilan tersebut sambil masih mempertahankan sebagian besar kelebihan yang dipunyai alat gandeng. Jenis bajak ini menjadi sangat terkenal sejak muali dipakai di AS pada kira-kira tahun 1960. Harga bajak singkal semi gendong satu arah yang dibuat di AS pada tahun 1966 dua kali lipat harga gabungan satu bajak satu arah tipe gendong dan satu bajak satu arah tipe gandeng.

Bajak gendong biasanya mempunyai 2 sampai 5 mata 30 cm, 36 cm, atau 41 cm. Bajak semi gendong dan bajak gandengan biasanya memiliki 4 – 8 mata 36 cm, 41 cm, atau 46 cm. Bajak semi gendong lebih ringkas dan lebih mudah berbelok-belok dibanding bajak gandengan, lebih murah serta menyumbang lebih banyak beban tegak pada roda belakang traktor (sehingga memperbagus kemampuan traksi).

Roda belakang bajak semi gendong dikemudikan secara otomatis, dan dihubungkan dengan lengan stasioner pada rakitan penggandengan dengan cara sedemikian sehingga bagian belakang bajak akan mengikuti lintasan traktor pada saat berbelok. Susunan seperti itu memungkinkan kemampuan belok yang bagus dan kemampuan mengikut traktor pada arah lengkung pada saat membajak mengikuti garis tinggi. Silinder jarak jauh untuk pengangkatan roda belakang ditambah dengan sistem angkat integral untuk penggandengan traktor memungkinkan dilakukannya penaikan atau penurunan ujung depan atau belakang bajak pada saat menurunkan ke tanah atau mengangkatnya.

Bajak semi gendong sering memiliki roda penara berban karet yang dijalankan pada tanah yang tak terbajak dekat belakang bajak. Beberapa juga memiliki roda penara depan yang arahnya dapat diputar bebas dan dijalankan dalam alur bekas pembajakan sebelumnya. Bajak gendong biasanya memiliki roda alur belakang yang terbuat dari besi untuk menyerap sebagian gaya dorong samping mata bajak. Roda penara kadang-kadang dipakai terutama untuk bajak gendong yang besar.

2.3. Bajak Dua Arah

Kebanyakan bajak singkal dirancang untuk membalik tanah hanya ke arah kanan. Sebaliknya, bajak dua arah mempunyai dua kelompok mata bajak yang bertolak belakang yang dapat digunakan salah satunya secara bergantian, tergantung keinginan. Dengan susunan seperti itu, semua alur dapat dibalik ke satu sisi yang sama pada satu lapang dengan menggunakan mata arah kanan pada satu arah pembajakan dan menggunakan mata arah kiri pada perjalanan baliknya. Kedua kelompok mata bajak digendongkan pada rangka biasa yang dapat diputar 180ø pada sumbu membujurnya untuk mengganti kelompok yang satu dengan yang lainnya. Seringkali pemutaran tersebut dilakukan menggunakan silinder hidrolika yang merupakan bagian dari bajak tersebut. Mata bajak diputar sampai 90ø pada langkah tarik, dan akan melampaui titik pusatnya karena kelembaman geraknya sendiri, kemudian didorong turun ke sisi lainnya pada langkah desak. Roda penara dan roda palir belakang akan secara otomatis berubah posisinya pada saat rangka mata bajak berputar, kecuali jika masing-masing kelompok mata bajak memiliki rodanya sendiri (yang biasanya terdapat pada kebanyakan bajak gendong).

Bajak gendong dua arah biasanya memiliki 2 – 4 mata 36 cm atau 41 cm per kelompok. Bajak semi gendong atau gandengan jarang mempunyai lebih dari 5 mata, namun biasanya ukurannya 41 cm atau 46 cm. Karena dibutuhkan dua set mata, bajak dua arah akan lebih mahal dibanding bajak satu arah dan tentu saja akan lebih berat.

Bajak satu arah akan meninggalkan bekas yang khas di satu lapang, dimulai dengan alur punggung (dua balikan tanah yang tertumpuk bersebelahan) dan berakhir dengan alur mati (dua alur yang terbuka). Bajak 2 arah akan meniadakan kedua gejala tersebut dan menghasilkan lapang yang lebih rata guna keperluan irigasi atau pengatusan. Bajak 2 arah juga menguntungkan untuk lapang yang berteras atau untuk pembajakan searah garis tinggi dan untuk lapang kecil yang bentuknya tak teratur.

2.4. Mata Bajak

Pada intinya, mata bajak singkal berupa baji tiga sisi, dengan tamping dan bidang mendatar sisi pemotong kejen sebagai sisi datarnya, sedangkan bagian atas kejen dan singkal berkedudukan sebagai sisi lengkungnya. Fungsi utama mata bajak tersebut adalah untuk memotong tanah, meremukkan, serta membaliknya untuk menutupi sampahan. Ukuran mata singkal ialah lebar pemotongan alur terancangnya.

Sampai bertahun-tahun, kebanyakan bajak singkal mempunyai kejen yang macamnya seperti ditunjukkan pada gambar 2.2a. jenis kejen tersebut memiliki bagian sisi tegak yang dikenal dengan nama gunnel yang berfungsi sebagai perpanjangan ke depan dari tamping. Kejen jenis gunnel dilepas dan ditajamkan lagi dengan cara tempa ketika telah aus atau tumpul. Sekarang ini hampir semua bajak menggunakan kejen sekali pakai, dengan macam umumnya diperlihatkan pada gambar 2.2b. Kejen seperti itu dijual dengan berbagai bentuk ujung. Bentuk kejen sekali pakai yang paling umum dibuat dengan semata memotong baja lempengan yang khusus dengan bentuk dan mencegah akaran yang keras supaya tidak melibat ujung bajak.

Karena harga kejen sekali pakai yang baru kira-kira sepertiga harga kejen jenis gunel, secara ekonomi kejen sekali pakai bisa diganti dengan yang baru jika telah tumpul atau aus, bukannya diasah kembali. Tumit singkal juga bisa diganti pada sebagian bajak, karena bagian terebut merupakan sisi pemotong dan terkena aus yang cukup besar.

Sebagaimana pada setiap alat pemotong, mata singkal memerlukan ruang sela di belakang sisi pemotong. Ruang sela tegak dikenal dengan nama cekungan/tusukan bawah sedangkan ruang sela melintang dikenal dengan nama cekungan/tusukan samping (gambar 2.2). Apabila tidak terdapat cukup lekukan, akan sulitlah untuk menjaga kedalaman atau lebar potong yang diinginkan. Besarnya ruang sela berkisar dari 5 mm sampai 15 mm, tergantung pada rancangan mata bajak serta ada atau tidaknya roda palir belakang atau roda penara.

2.5. Bahan Singkal dan Kejen

Ketahanan aus pada tanah yang mengikis dan kemampuan bilas pada tanah lekat semacam tanah lempung atau tanah geluh lempungan adalah 2 masalah penting yang mempengaruhi pemilihan bahan mata bajak. Singkal biasanya dibuat dari baja yang lunak di bagian tengahnya. Bahan tersebut berupa baja lapis tiga, denga lapis luarnya berupa baja berkarbon tinggi (biasanya C-1095 yang mempunyai 0,90 – 1,05 % karbon) dan lapis bagian tengahnya berupa baja karbon rendah (misalnya C-1010 yang memiliki kadar karbon 0,08 – 0,13 %). Setelah perlakuan panas, lapis luar akan sedikit getas namun sangat keras, sehingga menghasilkan permukaan halus yang tahan aus X$À0 Šdan bisa terbilas pada kebanyak jenis tanah. Bagian tengah, karena kandungan karbonnya yang rendah, tidak terpengaruhi oleh perlakuan panas tersebut, sehingga akan tetap lunak dan kuat dan menghasilkan ketahanan bentur. Perwatakan yang sama dapat dicapai dengan pemberian karbon pada baja berkarbon rendah pada kedua sisi permukaannya.

Kejen biasanya dibuat dari baja padat C-1095 dan dikeraskan dengan perlakuan panas untuk memperoleh ketahanan aus. Untuk kondisi yang sangat mengikis, misalnya pada tanah pasir, kejen dan tumit yang dapat dilepas kadang dibuat dari besi tuang dingin. Bahan tersebut memiliki ketahanan aus yang lebih besar dibanding baja namun getas, sehingga mudah patah jika berhadapan dengan ganjalan barang keras yang mungkin terdapat dalam tanah.

2.6. Perlengkapan Bajak Singkal

Untuk membantu pemotongan tanah dan untuk pemotongan pada tanah yang bersampah, yang tanpa perlengkapan tambahan tersebut mungkin bisa tertumpuk di atas tumit atau rangka sehingga menyebabkan penggumpalan, digunakan kolter (coulter) gelinding piringan. Pada gambar 3 dilukiskan 4 jenis kolter. Kolter rata digunakan pada lapang keras atau yang relatif bersih. Kolter bertakik dan kolter bergerigi tepi bagus dipergunakan pada lapang yang bersampah berat. Kolter biasanya dipasangkan pada porosnya langsung di atas atau agak ke depan titik ujung kejen, dengan lempeng kolternya terletak pada bidang yang berjarak 13 – 19 mm di arah kiri tumit (untuk mata bajak berarah kanan). Kolter berdiameter besar akan memotong tanah bersampah berat lebih bagus dibanding kolter kecil, namun tak dapat menembus permukaan tanah yang keras.

Jointer stasioner berupa mata bajak kecil yang biasanya digunakan sebagai tambahan untuk penggunaan kolter gelinding (gb. 2.3c) akan membentuki alur dangkal dan sempit di depan tumit bajak. Fungsi jointer adalah untuk menyingkirkan sampah dan akaran dari jalur tersebut ke arah alur utama dengan cara sedemikian sehingga bisa terkerjai secara sempurna oleh mata bajak. Jointer piringan, yang berupa piringan cekung yang dipaasang denga sudut tertentu terhadap arah gerak (gb. 2.3d) kadangkala digunakan untuk menggantikan fungsi gabungan kolter dan jointer stasioner. Perpanjangan singkal, sikut gulma guna merebahkan tanaman tinggi yang berada di depan mata bajak, serta berbagai piranti lain kadang dipakai untuk memperbagus penutupan sampah

2.7. Perlindungan Balok Rangkai terhadap Beban Lebih

Penggunan secara luas bajak gendong dan semi gendong mendatangkan kebutuhan terhadap piranti pelindung terhadap beban lebih pada sandaran bajak (balok rangkai). Kecenderungan terhadap naiknya kecepatan jalan lebih menekankan lagi kebutuhan tersebut. Pada gambar 2.4 diperlihatkan dua tipe umum piranti yang telah dibuat untuk memperoleh perlindungan di lapang yang sering dijumpai adanya benda-benda keras di tanahnya.

Apabila beban yang mengenai kejen melebihi harga yang telah ditetapkan sebelumnya pada piranti berkancing pegas, kancing tersebut akan melepas dan memungkinkan mata bajak berayun ke belakang pada sumbu mendatar-melintang. Pada kebanyakan susunan berkancing pegas, titik kunci terletak di belakang ujung kejen (gb. 2.4a), menyebabkan ujung kejen akan bergerak ke bawah terhadap titik kunci. Kecuali jika hambatan lapangnya memungkinkan ujung kejen secara aktual bergerak kle bawah, keseluruhan peralatan akan terangkat oleh mata yang tersandung tersebut, yang akan menghasilkan gaya tambahan yang cukup besar pada titik bajak dan pada rangka, khususnya pada kecepatan tinggi.

Karena terdapat beban eksentrik yang mengenai engsel dan balok ketika terjadi halangan, perancangan yang hati-hati perlu dilakukan untuk memastikan bahwa gesekan tidak akan merupakan bagian besar dari tahanan pelepasan tersebut. Beberapa piranti berkancing pegas dirancang agar mampu menghasilkan efek peredaman sebelum pelepasan kancing, sehingga tidak seluruh beban lebih menyebabkan pelepasan. Jika terjadi pelepasan kancing pegas, pengemudi harus berhenti lalu memundurkan atau mengangkat bajaknya dari tanah sehingga mata bajak akan kembali ke posisi normalnya.

Piranti beban lebih yang dapat disetel kembali secara hidrolika (gambar 2.4b) memungkinkan peredaman dan pengembalian secara otomatis dengan menggunakan silinder hidrolik yang disambungkan dengan sistem tekanan tetap. Jika traktornya memiliki sistem hidrolik tekanan tetap, silinder beban lebih dapat disambungkan dengan pompa tersebut melalui katup penurun tekanan. Dengan cara lain, penampung yang sebagian diisi dengan gas lembam dipasangkan pada bajak dan diisi sampai tekanan yang diperlukan untuk kondisi beban lebih maksimum yang dikehendaki. Sistem pengembalian secara hidrolika mempunyai sandaran yang dipasangkan langsung di atas ujung kejen sehingga ujung tersebut tidak akan melesak terlalu dalam atau mengangkat bagian bajak lainnya pada saat terjadi beban lebih

2.8. Macam-macam Singkal

Oleh karena jenis tanah dan kondisi pembajakan sangat berbeda-beda, banyak bentuk singkal berbeda yang telah dibuat. Beberapa singkal pada intinya berupa irisan berbentuk tabung, beberapa lainnya agak condong ke bentuk spiral atau pilinan, dan yang lainnya lagi berupa pengubahan dari bentuk-bentuk geometri tersebut. Dari tinjauan fungsinya, jenis umum bajak ialah mata bajak serbaguna, bajak tunggul, bajak olah dalam, bajak tanah rumput, bajak tanah hitam, dan bajak iga-iga

Bajak tanah rumput memiliki singkal yang panjang dan rendah, memiliki lengkungan yang bertahap (spiral) yang secara lengkap membalik tanah dengan pemecahan minimum, sehingga akan menutup bahan tumbuhan secara menyeluruh. Bajak tunggul memiliki singkal yang relatif pendek dan lebar yang melengkung agak tajam pada bagian dekat puncak, menghasilkan tingkat penghancuran yang lebih besar dibanding tipe lainnya. Bajak serbaguna terletak di antara kedua sepaling tersebut dan cocok untuk kisaran kondisi yang luas. Bajak serba guna bentuk khusus telah dibuat untuk membajak secara efisien pada kecepatan tinggi. Bajak tanah hitam memiliki luas singkal yang relatif kecil, dan bentuknya cenderung memudahkan pembersihan permukaan pada tanah hitam yang berat di Texas. Tipe yang kurang umum ialah bajak iga-iga, yang sebagian singkalnya dipotong dan kadang digunakan pada tanah yang sangat lekat

2.9. Menyatakan Bentuk Singkal

Beberapa cara pencirian bentuk singkal diperlukan guna pembandingan dan analisis kinerja mata bajak yang berbeda dan untuk tujuan pembuatan di pabrik. Beberapa metoda telah digunakan. White telah melaporkan pada tahun 1918 bahwa banyak mata bajak yang memiliki permukaan yang dapat dicocokkan dengan persamaan yang menggambarkan paraboloida hiperbolika. Sekalipun tak dapat secara kuantitatif menghubungkan persamaan tersebut dengan gaya atau resultan kondisi tanahnya, didemonstrasikan bahwa bentuk mata bajak yang telah ada pada waktu itu dapat digambarkan secara matematika.

Nichols dan Kunner, pada suatu penelitian yang melibatkan 22 bajak khas dari berbagai bentuk, mendapatkan bahwa keseluruhan permukaan semua bajak yang telah dipelajari dapat dicakup dengan busur-busur lingkaran yang bergerak sepanjang dan memutari garis perjalanan ujung sayap kejen atau garis yang tepat berada di atas ujung sayap. Mereka berdua menjelaskan metoda untuk menyederhanakan pengukuran mereka ke dalam persamaan matematika yang akan menyatakan keseluruhan permukaan dari bajak tertentu, namun mereka menyimpulkan bahwa kekomplekan persamaan semacam itu akan membuatnya tak begitu berharga.

Reed menciri bentuk mata bajak dengan mengukur koordinat untuk kontur mendatar pada selang tegak 25,4 mm, kemudian membuat grafik hasilnya pada pandangan datar mata bajak seperti digambarkan pada gambar 2.5. Soehne menggunakan metoda intersepsi cahaya untuk memperoleh kontur datar dan juga garis kontur pada bidang tegak yang sejajar dengan tamping. Ia mengarahkan sejalur kecil cahaya ke atas permukaan bajak yang telah dicat putih lalu merekam sinar yang dipantulkan menggunakan kamera yang diletakkan pada garis tegak lurus terhadap bidang sumber cahaya. Mata bajak digerakkan untuk mendapatkan sehimpunan garis kontur datar dan sehimpunan kontur tegak, sebagaimana dilukiskan pada gambar 2.12. Penggambaran bentuk mata bajak menggunakan garis kontur merupakan cara yang paling umum.

Ashby, pada tahun 1931, mengajukan seperangkat bakuan yang terdiri dari 9 pengukuran atau parameter baku bentuk mata bajak. Soehne, pada tahun 1959, menentukan sejumlah parameter bentuk yang dianggap penting. Kedua peneliti tersebut mencoba untuk menghubungkan parameter mereka dengan kinerja. Tidak satupun menghasilkan pemaparan yang lengkap tentang bentuk permukaan. Parameter bentuk Soehne akan dibahas pada pasal 2.24.

2.10. Reaksi Tanah terhadap Singkal

Kisaran kondisi tanah yang lebar yang harus dihadapi pada olah tanah mempengaruhi reaksi tanah pada permukaan singkal. Nichols dan Reed mengelompokkan berbagai kondisi tanah dan memaparkan reaksinya sebagai berikut:

1) Tanah keras memadat. Tanah seperti ini akan pecah menjadi bongkah yang tak beraturan di depan bajak, tanpa pola reaksi tanah yang tertentu

2) Tanah keras. Karena pengerasan muka oleh adanya akaran, bidang geser normal biasanya tak teramati. Namun reaksi tanah normal terjadi dibawah permukaan keras tersebut

3) Permukaan yang padat. Keadaan ini agak tidak biasa, dengan tanah yang relatif gembur tepat di bawah permukaan yang padat. Bongkahan lapis permukaan akan pecah tak beraturan dan terangkat seperti papan

4) Tanah yang baru saja dibajak. Pada kondisi ini tanah tak memiliki cukup ketegaran dan ketahanan terhadap tekanan sehingga bajak tak dapat berfungsi dengan bagus

5) Tanah dorong. Tanah semacam ini berlaku agak mirip dengan tanah yang baru dibajak. Adhesi tanah terhadap singkal membentuk tekanan terhadap mata bajak, yang oleh karena tak cukup ketegaran dalam potongan tanah, akan menyebabkan tanah terdorong ke satu sisi bukannya terangkat ke atas lalu terbalikkan

6) Kondisi tanah normal. Tanah tersebut telah terdiamkan beberapa lama dan mencapai kondisi padat, terutama sebagai akibat pengaruh alami, dan berada dalam kisaran lengas yang sesuai untuk pembajakan yang bagus.lm1

Pada kondisi tanah normal, gerakan tanah di atas singkal adalah disebabkan tahanan tanah terhadap bajak, dan rerata kecepatan gerakan tanah melintasi singkal diperkirakan mendekati kecepatan bajak. Kecuali karena pertambahan volume akibat penghancuran, tidak terdapat perubahan matra yang jelas pada tanah yang melintasi sebuah bajak yang berfungsi dengan benar. Tentu saja terdapat perubahan arah yang berakibat timbulnya gaya percepatan

2.11. Kerja Penghancuran

Ketika bajak bergerak maju, kerja baji gandanya memberikan tekanan arah ke atas dan ke depan alur yang terbuka. Nichols dan Reed menemukan bahwa tekanan yang diakibatkan kerja tersebut menyebabkan bongkah tanah akan teriris lepas pada jarak yang teratur pada bidang yang sejajar dan miring. Bidang geser primer tersebut memanjang ke depan dari titik bajak dengan sudut kira-kira 45º terhadap bidang mendatar maupun tegak, dan tetap pada posisinya pada saat bergeser di atas permukaan singkal (gambar 2.6). Bongkah tanah yang terbentuk oleh kerja pengirisan pertama tersebut akan terpecah pada saat melewati singkal, membentuk bidang iris kedua yang tegak lurus bidang iris pertama. Penghancuran lebih lanjut disebabkan oleh penggelinciran bongkah tanah tersebut satu terhadap yang lain.

Nichols dan Kummer memperlihatkan bahwa penghancuran akan diperbagus jika kelengkunga singkal sedemikian sehingga menghasilkan gerakan berurutan pada semua bidang iris pertama (gb. 2.6) ketika bajak bergerak maju. Mereka menunjukkan bahwa secara teori hal tersebut mencakup percepatan gerak tanah secara seragam pada arah bidang iris dan dikerjakan oleh permukaan yang profil tegaknya pada bidang yang sejajar tamping memiliki bentuk matematika

dengan z dan x berupa koordinat tegak dan membujur, a dan b tetapan, dan e bilangan alam.

Persamaan 2.1 menunjukkan adanya kenaikan laju kelengkungan dari depan ke belakang singkal. Pengukuran pada sejumlah bajak biasa yang telah digunakan secara baik menunjukkan bahwa profil tegak di pusat daerah penghancuran dari semua singkal yang dipelajari dapat secara aktual cocok dengan persamaan semacam itu. Bagian bawah atau depan lebih curam dibanding yang ditunjukkan oleh persaman tersebut, untuk memperoleh kekuatan dan isapan. Karena kebutuhan pembalikan, bagian atas juga lebih curam dibanding yang ditunjukkan oleh persamaan tersebut

2.12. Pembelokan dan Pembalikan

Karena sisi pemotong kejen secara normal bersudut kira-kira 40º – 45º terhadap arah maju, naiknya sisi tumit pada tanah yang dipotong mulai sebelum naiknya sisi sayap. Oleh karena itu, pembelokan dan pembalikan dimulai dengan sertamerta. Kebanyakan pembelokan dikerjakan oleh bagian atas singkal. Kerja akhir berupa pendorongan atau pelemparan tanah dari bagian atas singkal ke alur sebelah. Derajat pelemparan akan sangat bergantung pada kecepatan maju dan arah pelepasan tanah. Pembalikan tanah dan gerakannya ke arah depan selama pembajakan ditunjukkan pada gambar 2.7 pada kondisi umumnya, sebagaimana dihitung oleh Ashby dan dilaporkan oleh Nichols dan Reed.

Nichols dan Kummer menemukan bahwa pada sekelompok bajak biasa, pembelokan dan pembalikan tanah pada bagian atas singkal dikerjakan oleh kurva tekanan seragam yang mirip prinsipnya dengan jalan lengkung atau belokan transisi yang terdapat pada rekayasa jalan raya atau rel kereta. Bentuk tersebut adalah sedemikian sehingga tanah yang bergerak sekitar kelengkungan akan memiliki laju percepatan yang disebabkan oleh pembelokan yang besarnya tetap

2.13. Pembilasan

Salah satu unsur terpenting dari kerja gelinciran tanah ialah pembilasan alat. Pembilasan berarti gerakan tanah melintas permukaan alat tanpa melekat, dan cukup cepat guna menghindari penumpukan tanah. Payne dan Fountaine mempelajari mekanika pembilasan sepanjang permukaan sederhana dan menyimpulkan bahwa kemampuan bilas dipengaruhi oleh koefisien gesek tanah logam, koefisien gesek tanah tanah, sudut pendekatan alat, kohesi tanah, dan adhesi tanah.

Pembilasan akan terjadi jika tahanan gesek pada persinggungan alat tanah lebih kecil daripada tahanan pada bidang singgung antar tanah yang sejajar dengannya. Jika cukup terjadi pembilasan, tanah akan mengalir di atas alat sepanjang jalur yang ditentukan oleh bentuk alat. Jika tidak terjadi pembilasan, tanah akan mengalir di atas selapis tanah yang tertempel di atas permukaan alat, biasanya akan mengakibatkan naiknya draft dan kinerja yang buruk.

Pada prakteknya, sudut gesekan tanah logam biasanya lebih kecil daripada sudut tahanan geser tanah. Oleh karena itu naiknya tekanan terhadap singkal akan menaikkan tahanan geser tanah lebih dari tahanan gesek tanah logam, sehingga akan memperbagus pembilasan. Tidak terjadinya pembilasan mungkin akan terjadi pada titik-titik tepi atau pada ketakberaturan permukan lain, pada daerah perubahan mendadak pada arah permukaan, dan pada daerah tekanan rendah lainnya. Naiknya laju kelengkungan dari depan ke belakang sepanjang lintasan tanah cenderung menyamakan gaya singgung tanah logam sehingga memperbagus pembilasan dengan mencegah timbulnya daerah tekanan rendah.

Sebagaimana telah dijelaskan pada pasal 1.7, gaya adhesi yang disebabkan oleh adanya lapis-lapis lembab mempunyai pengaruh yang besar terhadap gesekan. Adhesi dapat dikurangi dengan menggunakan bahan yang tahan pembasahan. Bacon mela à%3 Šporkan pada tahun 1918 bahwa singkal yang disepuh dengan plaster Paris atau ditutup dengan hoghide akan terbilas lebih baik pada tanah yang lekat di Texas ketimbang singkal baja, besi, kuningan, atau alumunium. Bacon juga menemukan adanya tempat yang menunjukkan bahwa panas secara jelas memperbagus pembilasan karena mengurangi adhesi. Kummer menemukan bahwa keping kayu yang dicelup dalam lilin atau lemak akan terbilas lebih baik dibanding keping baja pada bajak iga-iga di tanah lempung, diduga karena kurangnya adhesi. Bajak rusuk terbilas lebih bagus dibanding bajak penuh karena luas persinggungan yang lebih kecil mengakibatkan berkurangnya gaya adhesi dan naiknya tekanan tanah.

Teflon (polytetrafluoroethylene) merupakan plastik tak terbasahi yang digunakan di Hawaii untuk membuat agar bajak singkal dapat terbilas pada tanah tipe dorong yang tak mengikis. Lembaran bahan tersebut semata dibautkan ke atas singkal dan diganti setelah aus. Pada uji oleh USDA di Laboratorium Peralatan Olah Tanah Nasional, mata bajak yang dilapis teflon terbilas dengan bagus pada tanah lempung berat tipe dorong di mana bajak baja tak akan terbilas, sedangkan draftnya pada kecepatan 5,6 km/jam lebih kecil 23 % pada bajak yang dilapis teflon. Lapisan tanah jenis tersebut akan melekat pada permukaan baja, menyebabkan tanah akan bergerak di atas tanah sehingga menyebabkan pembalikan yang buruk. Kedua macam mata bajak akan terbilas bagus pada tanah lempung yang memiliki adhesi tinggi namun memiliki kekuatan kohesi yang baik. Draft pada kecepatan 5,6 km/jam pada tanah jenis tersebut lebih kecil 12 % jika menggunakan bajak yang dilapis teflon dibanding jika dipakai bajak baja.

Aus yang berlebihan merupakan faktor mendasar yang menghambat penggunaan lapis plastik gesekan rendah pada alat pengolah. Umur pakai lapisan teflon pada tanah tak mengikis di Hawaii masih cukup lama, namun uji oleh USDA menunjukkan adanya umur pakai yang hanya 20 hektar per 36 cm mata bajak Špada ketebalan lembaran teflon 5 mm jika digunakan pada tanah lempung yang cukup mengikis. Polietilen kepadatan tinggi memiliki laju aus yang lebih tinggi dibanding teflon namun jauh lebih murah.

Cara pendekatan lain untuk mengurangi gesekan tanah logam serta memperbagus pembilasan ialah dengan menghembuskan udara pada permukaan yang bersinggungan dengan tanah untuk menyediakan bantalan udara atau lapis batas yang memisahkan kedua permukaan yang bergerak relatif satu sama lain tersebut. Udara yang berasal dari kompresor yang digerakkan oleh traktor disalurkan ke ruang plenum pada sisi belakang singkal lalu disemprotkan melalui lubang-lubang kecil pada bajak ke arah sisi depan singkal. Keefektifan cara tersebut terpengaruhi oleh permeabilitas tanah terhadap aliran udara, karena dibutuhkan adanya tahanan aliran untuk menciptakan tekanan antara tanah dan singkal. Uji laboratorium telah menunjukkan bahwa penggunaan prinsip pelumasan udara dapat secara nyata mengurangi draft alat olah pada beberapa jenis tanah serta memperbagus pembilasan, namun bisa terbutuhkan sebanyak 5 kilowatt udara untuk menghemat 1 kilowatt draft.

Penggunaan permukaan yang bergerak untuk memindah tanah adalah cara lain mengurangi gesekan. Kummer melakukan pengujian dengan mengganti singkal utuh dengan sabuk tak berujung dan dengan serangkaian roler kayu. Pada tahun 1950, Skromme melaporkan pengembangan singkal tipe sabuk untuk memperoleh pembilasan pada tanah tipe dorong di Hawaii. Bajak tersebut memotong alur selebar 81 cm dengan kedalaman 33 cm dan digunakan pada kecepatan 4 km/jam. Pembajakan menggunakan roler atau sabuk yang menggantikan sebagian besar singkal juga telah dikembangkan di Eropa. Bagian yang bergerak pada susunan tersebut harganya mahal dan mendatangkan masalah perancangan dan pemeliharaan.

2.14. Gaya Yang Bekerja pada Mata Bajak

Gaya tanah berguna yang bekerja pada mata bajak berasal dari kerja pemotongan, penghancuran, pengangkatan dan pembalikan tanah. Gaya-gaya tanah tersebut selalu menghasilkan efek putaran terhadap mata bajak. Gaya parasit meliputi gaya yang bekerja pada sisi dan dasar tamping (termasuk gesekan) serta gaya tahanan guling pada roda sangga.

Pada pembahasan berikut ini, gaya R dan suku-sukunya L, S, V, Rh, dan Rv merujuk pada resultan dari seluruh gaya tanah berguna. Besaran Q menunjukkan gaya parasit, sedangkan P, Pv, Ph, dan Px (draft) mencakup efek dari gaya berguna maupun gaya parasit serta gaya gravitasi pada alat. Besaran-besaran tersebut telah digawarkan lebih rinci pada pasal 1.7 dan 1.8.

Ketika membahas hubungan gaya pada alat olah tanah tak simetri semacam bajak, dipandang perlu untuk menghitung secara terpisah suku mendatar dan suku pada bidang tegak atau bidang yang sejajar arah gerak, merujuknya sebagai hubungan gaya mendatar dan hubungan gaya tegak. Pada masing-masing permasalahan, suku gaya seluruhnya diproyeksikan ke atas satu bidang. Kopel ditentukan secara terpisah.

2.15. Hubungan Gaya Mendatar

Gambar 2.8a memperlihatkan lokasi Rh yang lazim pada bajak serbaguna yang kejennya masih bagus, didasarkan pada uji lapang yang dilaksanakan oleh Clyde pada kisaran kondisi tanah yang lebar. S terlihat sebesar 24 % dari L. Nisbah S/L dari hasil yang dilaporkan oleh peneliti lain (tamping dilepas, gaya kolter tidak dimasukkan, kolter biasanya terpasang) kebanyakan besarnya sebagai berikut : tanah pasir 0,35 – 0,45; geluh pasiran 0,25 – 0,40; geluh lempungan 0,20 – 0,30.

Uji rinjing tanah yang dilakukan di Laboratorium Peralatan Olah Tanah Nasional menunjukkan bahwa ketiga suku gaya tanah bertambah besar dengan bertambahnya kecepatan (gb 2.9). Uji lapang pada tanah geluh lempung debuan pada kecepatan 3,2 – 11 km/jam (tanpa tamping) menunjukkan adanya laju pertambahan yang mirip dengan hasil uji pada tanah geluh pasiran halus pada gambar 2.9 (namun dengan draft spesifik yang jauh lebih tinggi karena tanahnya lebih berat). Pada kedua kelompok uji tersebut, nisbah S/L untuk mata bajak tertentu berubah sangat kecil dengan berubahnya kecepatan.

3

Merujuk kembali ke gambar 2.8, jika suku mendatar pull sama besar dan berlawanan arah dengan Rh, tidak akan timbul gaya samping pada tamping dan gaya draft akan sama dengan -L. Apabila gaya penarikan mendatar berada pada arah jalan (px pada gambar 2.8a), gaya samping parasit akan secara otomatis timbul pada tamping untuk mengatasi S. Qh adalah resultan dari gaya samping tersebut ditambah gaya gesek penyertanya pada tamping. Dengan mengambil nilai 0,3 untuk koefisien gesek pada fasa gesek, draft Px pada contoh tersebut akan lebih besar dibanding L sebesar 0,3 S. Pull yang bersudut ke arah kiri, seperti pada gb. 2.8b, akan menaikkan gaya tamping dan akan menaikkan Px lebih besar lagi. Kenaikan Px yang teramati yang disebabkan oleh penambahan tamping ditunjukkan oleh perbedaan antara kurva pada grafik sebelah atas pada gambar 2.9. Perbedaan yang diperlihatkan untuk tanah pasir nampak berlebihan dalam kaitannya dengan besarnya gaya samping.

Titik H, ialah titik potong antara Rh dan Qh pada gambar 2.8, menggambarkan lokasi mendatar pusat tahanan mata bajak. Bertambahnya panjang tamping (gb. 2.8c) akan menggeser Qh ke belakang, sehingga posisi H akan lebih ke belakang lagi. H juga lebih dekat ke tamping karena garis Rh tidak berubah. Membebankan sebagian besar gaya samping pada roda alur belakang akan memberikan efek yang mirip. Kondisi tanah dan faktor lainnya juga menyebabkan Rh (dan juga H) agak berbeda dari posisi yang diperlihatkan tersebut.

2.16. Hubungan Gaya Tegak

Mata bajak singkal biasanya memiliki suku gaya tanah berguna (tusukan) yang berasal dari bajak itu sendiri. Besarnya V terhadap L beragam secara luas dan dipengaruhi oleh jenis tanah, kondisi tanah, kedalaman olah, bentuk tepi dan ketajaman kejen, dan faktor-faktor lainnya. Uji yang dibahas pada alinea kedua pasal 2.15 di atas menunjukkan bahwa V akan bertambah dengan bertambahnya kecepatan (gb. 2.9), namun disertai adanya kecenderungan pada beberapa tanah akan sedikit terkurangi nisbah V/L-nya jika kecepatan dinaikkan. Nisbah V/L dari uji rinjing tanah sebagaimana digambarkan pada gambar 2.9 berkisar antara 0,1 – 0,3.

Kemampuan tembus, sebagaimana dicerminkan oleh besarnya V arah ke bawah, merupakan watak alat olah tanah yang penting. Pada alat gendong atau semi gendong, V menyumbang langsung pada beban tegak pada roda belakang traktor dan juga membaguskan pemindahan beban dari roda depan ke roda belakang, sehingga menambah kemampuan traksi.

Kejen yang mempunyai rigi-rigi berjarak teratur berarah ke bawah yang menjorok ke arah depan melewati garis tepi kejen akan memiliki tusukan yang lebih besar (V arah ke bawah) dibanding kejen rata, khususnya pada kedalaman dangkal atau menengah, karena rigi-rigi tersebut menusuk lebih ke depan ke dalam tanah yang belum terusik. Pengujian telah menunjukkan bahwa kejen sekali pakai yang diasah serong bagian atas (gb. 2.10a) akan menghasilkan V ke bawah yang lebih kecil dibanding kejen yang diasah serong bagian bawah.

Kolter gelinding harus selalu ditekankan ke tanah, yang berarti V-nya selalu berarah ke atas (gb. 2.11a). Suku V untuk gabungan bajak-kolter bisa ke atas atau ke bawah, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.11b, tergantung terutama pada tahanan tanah terhadap penembusan kolter. Ketika membajak dengan mata bajak 28 cm pada tanaman pakan berumur 3 tahun pada tanah hgeluh pasiran yang lembab, Tahner dan Dean mendapati bahwa V arah ke atas pada kolter kira-kira 2 kali lipat besarnya V arah ke bawah pada mata bajak, sehingga menghasilkan gaya netto ke atas sebesar 220 – 440 N. X”

Lapis rumput pada permukaan memerlukan gaya tembus kolter yang lebih besar dibanding tanah yang bersih. Kolter bergaris tengah besar membutuhkan gaya yang lebih besar untuk menembus sampai kedalaman tertentu dibanding kolter yang lebih kecil. Jika tanah menjadi lebih kering, gaya ke atas pada kolter biasanya bertambah, sedangkan V ke bawah pada mata bajak diperkirakan akan berkurang. Kolter kadangkala dilepas guna memperbagus penembusan pada kondisi yang sulit, dan tidak selalu dipasang bahkan pada kondisi yang mudah.

2.17. Kopel

Mata bajak lempar kanan biasanya terkena kopel yang berlawanan arah jarum jam jika ditinjau dari arah belakang. Nilai tertinggi yang dilaporkan oleh Clyde adalah kira-kira sebesar 225 Nm. Pemasangan kolter gelinding akan menurunkan kopel tersebut, dan pada tanah keras akan mengubahnya menja di searah jarum jam (teramati sampai sebesar 225 Nm). Pada bajak yang lengkap, efek putaran tersebut dilawan terutama oleh gaya sangga parasit pada roda bajak atau traktor atau pada permukaan bawah bajak.

2.18. Draft Bajak

Draft spesifik bajak sangat beragam pada kondisi yang berbeda-beda, dipengaruhi oleh faktor semacam jenis dan kondisi tanah, kecepatan kerja, bentuk mata bajak, watak gesek permukaan yang bersinggungan dengan tanah, ketajaman dan bentuk kejen, kedalaman kerja, lebar pemotongan, jenis perlengkapan yang ditambahkan, dan penyetelan bajak dan perlengkapannya. Sejumlah besar kerja telah dilakukan untuk menilai berbagai faktor tersebut dan untuk mencari cara yang bisa dilakukan untuk mengurangi draft. O’Callaghan dan McCoy telah mengembangkan metoda matematika untuk memprakirakan draft, didasarkan pada persamaan untuk lintasan aliran tanah yang diperoleh dari percobaan. Metoda tersebut akan dijelaskan secara singkat pada pasal 2.23.

Jenis dan kondisi tanah sejauh ini merupakan faktor terpenting yang menyumbang terhadap keragaman draft spesifik. Besarnya draft spesifik berkisar dari 1,4 – 2 N/cm pada tanah pasir, sampai 10 – 14 N/cm pada tanah gumbo berat. Tanah geluh pasiran atau debuan bisa mempunyai draft spesifik dari 2 – 5 N/cm, sedangkan harga yang lazim pada tanah geluh lempungan dan tanah lempung berat ialah 4 – 8 N/cm.

Kandungan lengas tanah merupakan faktor penting yang mempengaruhi draft maupun mutu kerja. Tanah yang kering membutuhkan daya berlebihan dan juga mempercepat keausan sisi pemo º tong. Pada uji rinjing tanah oleh USDA, pertambahan kadar lengas dari 9,1 menjadi 11,7 % telah mengurangi draft spesifik pada tanah geluh pasiran halus sebesar 15 – 35 %. Faktor tanah terkait lainnya meliputi derajat pemadatan, pekerjaan olah sebelumnya, dan jenis atau tak adanya tanaman penutup. Sebagai contoh, uji oleh USDA menunjukkan adanya kenaikan draft sebesar 15 – 35 % apabila berat spesifik nyata tanah geluh pasiran halus diubah dari 1,68 menjadi 1,83.

2.19. Pengaruh Kedalaman dan Lebar Olah

Sebagian besar bukti yang tersedia menunjukkan bahwa draft spesifik bajak biasanya berkurang jika kedalaman olah ditambah sampai suatu harga nisbah kedalaman/lebar tertentu yang optimum, selanjutnya akan bertambah jika kedalaman ditambah lebih lanjut. Penurunan draft spesifik pada awalnya karena pertambahan kedalaman tersebut adalah nalari karena gaya total pemotongan dasar alur tidak bergantung pada kedalaman olah. Naiknya draft spesifik setelah melebihi kedalaman optimumnya barangkali disebabkan sebagian oleh tertahannya bongkah pembajakan yang tebal pada lengkung singkal. Mata bajak olah dalam memiliki singkal yang lebih tinggi dibanding pada mata bajak baku. Randolph dan Reed mengamati bahwa draft spesifik terkecil pada sejumlah mata bajak 36 cm adalah pada kedalaman 13 – 18 cm.

Hasil dari sejumlah kecil uji rinjing tanah pada tanah pasir menunjukkan bahwa untuk kondisi tanah tersebut mengganti-ganti lebar pemotongan mata bajak 36 cm dan 41 cm (tanpa tamping) hanya mempunyai efek yang kecil terhadap draft spesifik mata bajak itu sendiri. Namun gesekan tamping, draft yang berasal dari kolter, dan tahanan guling roda bajak, yang tak dilibatkan, akan berubah sedikit saja, sehingga akan menyebabkan naiknya draft spesifik peralatan jika lebar potong dikurangi. Getzleff, pada uji lapang menggunakan bajak 26 cm, menemukan bahwa draft spesifik naik jika lebar dikurangi di bawah 26 cm.

2.20. Pengaruh Bentuk dan Rancangan Mata Bajak

Bentuk singkal memiliki pengaruh tertentu terhadap draft, sekalipun efek relatifnya dipengaruhi oleh jenis dan kondisi tanah, kecepatan kerja, dan barangkali oleh faktor lain. Soehne melakukan penyelidikan terinci terhadap efek bentuk, kecepatan, dan jenis tanah terhadap draft dan kinerja. Hasil yang diperolehnya memperlihatkan bahwa urutan rangking dalam sekelompok mata bajak dalam besaran draft spesifik bisa cukup berbeda pada 2 kecepatan yang berbeda atau pada tanah yang berbeda. Reed juga menemukan perbedaan yang jelas pada draft spesifik mata bajak yang berbeda jenis, dan bahkan di antara berbagai ragam mata bajak yang termasuk dalam kelompok bajak serbaguna. Secara umum, bentuk yang menghasilkan penutupan sampahan terbagus atau tingkat penghancuran tertinggi cenderung memiliki draft tertinggi, meskipun hal yang sebaliknya tidak perlu harus benar.

Bentuk tepi kejen dapat secara jelas mempengaruhi draft. Tiga bentuk yang diuji pada mata bajak 36 cm pada tanah lempung di Laboratorium Peralatan Olah Tanah Nasional mempunyai draft 1,18, 1,29, dan 1,41 kN ketika masih baru. Morling membandingkan 6 tipe kejen sekali pakai yang dijual di pasaran, menggunakan mata bajak 36 cm pada 3 jenis tanah. kejen tusukan dalam (memiliki ujung menjorok ke depan mirip dengan bentuk kejen tipe gunel), kejen yang ujungnya ditekuk untuk membuatnya lebih tebal, dan kejen yang diasah serong bagian atas (gb. 2.11a) mempunyai draft 10 – 20 % lebih tinggi dibanding kejen lengkung modifikasi yang dipakai sebagi pembanding. Kejen datar mempunyai draft yang lebih besar dibanding kejen lengkung modifikasi. Beberapa kejen yang memiliki draft yang lebih tinggi tersebut dipakai untuk memperoleh watak yang diinginkan seperti penembusan yang bagus atau keawetan jika digunakan di tanah berbatu.

Kejen yang telah aus dapat memiliki draft yanag jauh lebih besar dibanding kejen baru, namun kadangkala memiliki draft yang hampir sama atau sedikit lebih kecil. Ausnya kejen terjadi dengan cepat pada beberapa jenis tanah, khususnya bila kadar lengasnya rendah. Draft naik sebesar 15 % atau lebih setelah hanya beberapa jam sejak pengerjaan lapang dilakukan.

Perubahan rancangan atau bahan untuk mengurangi gesekan tanah logam memberi kemungkinan yang besar untuk mengurangi draft. Menurut Wismer dan kawan-kawan, gesekan pada permukaan bajak singkal dapat menyita 30 % dari draft total. Beberapa gagasan untuk mengurangi gesekan telah dibahas pada pasal 2.13, dalam kaitannya dengan pembilasan. Hal itu mencakup penutupan permukaan yang bersinggungan dengan tanah dengan teflon, pemberian lapisan udara di antara tanah dan logam guna pelumasan udara, dan pemakaian permukaan bergerak untuk memindah tanah. Sebagaimana ditunjukkan pada pasal 2.13, pelapisan mata bajak dengan teflon mengurangi draft sebesar 23 % pada tanah yang tidak membilas pada baja, dan sebesar 12 % pada tanah yang dapat membilas.

2.21. Pengaruh Perlengkapan dan Roda Palir Belakang

Hasil dari beberapa sumber menunjukkan bahwa draft kolter gelinding dapat merupakan 10 – 17 % dari draft total pada gabungan bajak-kolter. Hanya sedikit atau tak ada catatan yang tersedia untuk menunjukkan draft relatif pada gabungan bajak-kolter jika diperbandingkan dengan bajak tanpa kolter. Hal itu mungkin berarti bahwa perbedaan yang ada agak kecil pada kondisi lazim.

Jointer piringan 43 cm yang dipasang pada sudut 10º – 20º terhadap arah gerak telah dibandingkan dengan kombinasi kolter-jointer tetap pada bajak yang sama pada 3 jenis tanah di Laboratorium Peralatan Olah Tanah Nasional. Pada kecepa à% tan 4,8 km/jam, draft total bajak plus jointer piringan lebih kecil kira-kira 10 % dibanding draft bajak dengan gabungan kolter-jointer. Perbedaannya adalah kira-kira 15 % pada kecepatan 7,2 km/jam. Uji lainnya menggunakan mata bajak 41 cm dan 46 cm pada tanah geluh pasiran dan geluh lempungan memperlihatkan bahwa dilepasnya jointer tetap dari gabungan kolter-jointer mengurangi draft sebesar kira-kira 7 %.

Uji banding pada tanah geluh menunjukkan kira-kira 5 – 7 % pengurangan draft dengan menempatkan sebagian besar dorongan samping pada roda palir belakang bukannya pada tamping secara keseluruhan. Hasil di rinjing tanah yang diperlihatkan pada gb 2.9 menunjukkan adanya pengurangan draft sebesar 30 – 40 % pada tanah pasir dan kira-kira 20 % pada tanah geluh pasiran halus bila tamping dicopot dan seluruh gaya samping diserapkan pada kereta uji. Persentase pengurangan akan lebih kecil jika melibatkan adanya draft kolter.

2.22. Pengaruh Kecepatan terhadap Draft dan Kinerja

McKibben dan Reed telah mengumpulkan berbagai hasil uji kecepatan terhadap draft yang ditulis antara tahun 1913 sampai tahun 1949. Mereka membuat grafik persen kenaikan draft sebagai fungsi kecepatan, dengan menggunakan draft pada kecepatan 4,83 km/jam sebagai acuan harga 100 % pada masing-masing pengujian. Data tersebut mencakup beberapa ratus pembajakan dengan bajak singkal yang kebanyakan dilakukan pada kecepatan 1,6 – 13 km/jam. Sebagian kecil pembajakan dilakukan dengan bajak piringan dan beberapa lagi dengan bajak tanah bawah. Data dari bajak singkal dapat digambarkan dengan cukup bagus dengan persamaan

(2.2)

dengan

Dr = draft pada kecepatan acuan, yaitu 4,83 km/jam

Ds = draft pada kecepatan S, dengan satuan yang sama dengan Dr

S = kecepatan dalam km/jam.

Bentuk persamaan di atas sedikit berbeda dari bentuk persamaan 1.3 pada pasal 1.19, di mana K dalam persamaan 1.3 menjadi fungsi dari Dr (atau fungsi dari Do pada persamaan 1.3, karena Do = 0,83 Dr dalam hal ini).

Persamaan 2.2 mewakili kondisi rerata pada bentuk-bentuk singkal rata-rata yang umum dipakai sebelum tahun 1949. Persamaan tersebut tidak dapat dikenakan pada suatu situasi khusus, melainkan untuk keperluan minat umum. Ditunjukkan bahwa rerata naiknya draft pada kecepatan antara 3,2 dan 6,4 km/jam adalah hanya 25 %, sedangkan kenaikan antara 4,8 – 9,6 km/jam sebesar 50 %. Bentuk singkal yang berbeda dan kondisi tanah yang berbeda menghasilkan laju kenaikan draft terhadap kecepatan yang berbeda pula, sehingga menghasilkan tetapan yang berbeda pada persamaan 2.2 dan persamaan 1.3. Hasil uji oleh Soehne menggunakan sejumlah besar mata bajak yang dijual di pasaran mencakup beberapa hasil yang dapat dicocokkan cukup dekat dengan persamaan 2.2 dan bentuk lain yang jauh lebih sedikit pertambahan draftnya terhadap pertambahan kecepatan.

Walaupun derajat pemecahan tanah dapat ditambah jika kecepatan kerja dinaikkan, hal tersebut tidak harus begitu. Soehne membandingkan 4 tipe umum mata bajak pada 2 macam tanah pada kecepatan 4,35 km/jam dan 12,2 km/jam. Pada salah satu tanah terjadi perbedaan yang sangat kecil agihan ukuran bongkahnya pada kedua kecepatan, dan pada tanah yang satunya perbedaannya tidak begitu berarti. Untuk kecepatan tinggi, diperlukan rancangan yang berbeda untuk memperoleh kinerja yang diinginkan tanpa drfat yang berlebihan.

2.23. Analisis Grafik Rancangan Mata Bajak

Karena belum dibuat satu cara untuk merancang bentuk singkal secara analisis teori dan hubungan matematika, rancangan mata bajak baru biasanya didasarkan pada pengubahan atau penyimpangan dari mata bajak yang telah ada yang telah diketahui bekerja dengan memuaskan. Analisis grafik terhadap lintasan aliran tanah saat melintasi singkal merupakan alat yang bermanfaat untuk membandingkan mata bajak yang telah ada dengan yang sedang dirancang serta untuk memprakirakan beberapa di antara pengaruh perubahan bentuk. Jalur aliran bisa ditentukan dari garis-garis yang terbentuk bila mata bajak digerakkan melalui tanah dengan jarak yang relatif pendek pada kecepatan tetap setelah permukaannya disemprot dengan zat warna yang cocok. Lintasan alir tidak harus sama untuk kecepatan yang berbeda.

Koordinat 3 matra dari titik-titik sepanjang masing-masing garis alir diukur, kemudian dibuat persamaan empiri untuk tiap lintasan. Kecepatan dan percepatan kemudian dihitung dari turunan pertama dan kedua persamaan tersebut. Komputer digital telah digunakan untuk menerapkan lengkung polinomial terhadap koordinat yang terukur dan untuk menghitung kecepatan dan percepatan sepanjang jalur alir. Komputer menghasilkan persesuaian yang lebih akurat dibanding penghitungan manual dan memungkinkan penyelidikan terhadap jumlah yang jauh lebih besar dari rancangan-rancangan yang mungkin.

Walaupun siginifikansi kuantitaif dari hubungan matematika semacam itu belum diperoleh, pembandingan hasil dari mata bajak yang telah ada memungkinkan dilakukannya penilaian kualitatif. Contohnya, Carlson membandingkan 2 mata bajak yang perwatakan kinerjanya telah diperoleh dari pengalaman lapang selama bertahun-tahun. Laju percepatan pada mata bajak yang dianggap kinerjanya terbagus ternyata jauh lebih seragam dibanding mata bajak lainnya pada bagian belakang singkalnya. Sebenarnya, pembandingan tersebut cenderung untuk lebih memberi penekanan terhadap penemuan dari penyelidik sebelumnya yang menyatakan bahwa diperlukan percepatan tanah yang seragam sepanjang lintasan alir agar diperoleh kinerja yang bagus.

O’Callaghan dan Mccoy mengembangkan cara untuk meramalkan draft mata bajak, yang didasarkan pada persamaan lintasan aliran tanah yang dihitung dari percobaan. Mereka meninjau gaya pada prisma tanah per 25 mm potongan tanah sepanjang ketebalan lapisan tanah di atas singkal. Mereka menurunkan persaman untuk menunjukkan secara terpisah suku-suku kerja yang dilakukan untuk mengatasi gesekan, gravitasi, percepatan, dan adhesi ketika prisma tersebut digerakkan dari satu posisi ke posisi lainnya sepanjang jalur alir tanah. Dari persaman-persamaan tersebut, mereka dapat menghitung total usaha yang dilakukan pada prisma elementer ketika bergerak sepanjang jalur alir tertentu dari depan mata bajak ke ujung pelepasan. Persaman yang mereka hasilkan juga memungkinkan penghitungan V dan S, yang darinya dapat dihitung gaya seret parasit pada tamping dan mata bajak. Total gaya draft yang diprakirakan dengan cara ini ternyata cocok dengan hasil percobaan yang diperoleh pada tanah geluh pasiran.

2.24. Bentuk Mata Bajak untuk kecepatan Tinggi

Sebagai langkah pertama penyelidikan bentuk mata bajak untuk kecepatan tinggi, Soehne menghitung penggambaran grafik bentuk dari kira-kira 25 mata bajak yang ada, menggunakan metoda serapan cahaya sebagaimana dipaparkan pada pasal 2.9. Juga dilakukannya pengamatan terhadap kinerja bajak-bajak tersebut di lapang serta pengukuran draft dan lemparan ke samping sebagai fungsi kecepatan. Soehne memanfaatkan persamaan 1.3 (pasal 1.19) untuk menganalisis pengaruh kecepatan terhadap draft, yang disebutnya dengan K, yaitu koefisien dinamika tahanan pembajakan. Diperoleh kesimpulan dari uji tersebut bahwa kebanyakan faktor penting yang mempengaruhi besarnya K untuk mata bajak yang berbeda ialah sudut arah menyamping bagian belakang singkal. Juga ditemukannya beberapa parameter bentuk tertentu lainnya dan dicobanya untuk menghubungkannya dengan kinerja, khususnya berkenaan dengan pembajakan kecepatan tinggi (8 – 11 km/jam). Beberapa mata bajak kecepatan tinggi telah dirancang dan diuji, masing-masing rancangan tersebut awalnya berasal dari mata bajak kecepatan biasa.

Secara umum, kajian oleh Soehne menunjukkan bahwa mata bajak kecepatan tinggi mestilah relatif datar, panjang, dan dibuat ujungnya sedemikian sehingga suku kecepatan tanah tegak dan menyamping tidak akan terlalu lebih besar dibanding pada mata bajak biasa kecepatan rendah. Untuk memperoleh pembalikan yang memadai, singkalnya mestilah dipilin secara kuat. Pemilinan yang seragam dari tamping ke ujung singkal menghasilkan kinerja yang memuaskan pada kisaran kecepatan di bawah kecepatan normal yang lebih besar dibanding singkal yang sebagian besar pilinannya terletak dekat ujung belakang. Tepi singkal perlu lebih tinggi ke arah depan sisi alur dibanding pada mata bajak biasa sehingga tanah tidak terpencar melampaunya pada kecepatan tinggi.

Pada gambar 2.12 diperbandingkan bentuk dari 2 mata bajak yang mirip yang dirancang untuk kecepatan 5,3 km/jam dan 8 km/jam. Harga parameter bentuk yang dianggap penting oleh Soehne diperlihatkan pada senarai berikut.

 

mata bajak

lazim

mata bajak

kecepatan tinggi

Kecepatan, km/jam 5,3 8,0
Lebar kerja, cm 30 30
Kedalam kerja, cm 22 22
Tingi singkal max, cm 35 40

Sudut ujung kejen

(antara tepi kejen dan arah jalan)

43º 37º
Sudut angkat ujung kejen 22º 17º
Sudut angkat bagian belakang kejen 18º 13º
Sudut arah menyamping    
pada bag. depan singkal 43º 37º
pada bag. belakang singkal 40º 26º

Dibandingkan dengan mata bajak biasa, yang dipakai pada kecepatan 4,8 – 5,6 km/jam, mata bajak kecepatan tinggi yang digunakan pada kecepatan normalnya harus dirancang agar menghasilkan derajat pembalikan dan pemecahan tanah yang kira-kira sama serta dengan perbedaan bentuk alur dan draft yang kecil. Untuk memastikan diperolehnya pemecahan tanah yang memadai, sudut ujung kejen, sudut angkat kejen, dan sudut arah menyamping pada bagian depan singkal harus dikurangi hanya relatif sedikit saja.

Perihal Pak Tas
manusia

2 Responses to Bajak Singkal

  1. widhi mengatakan:

    mohon sertakan daftar pustaka, kaena itu juga sangat penting bagi pembaca

  2. Ping-balik: Makalah Mekanisasi Pertanian « rony astrajingga'

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d blogger menyukai ini: