Bidang Studi Desain

Rian KurniawanRian KurniawanRian Kurniawan2108100034

Dosen Pembimbing :Dosen Pembimbing :Dosen Pembimbing :Dosen Pembimbing :Dr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST.MengDr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST.MengDr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST.MengDr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST.Meng

RegenerativeRegenerativeRegenerativeRegenerativeRegenerativeRegenerativeRegenerativeRegenerative

RANCANG RANCANG RANCANG RANCANG BANGUNBANGUNBANGUNBANGUNBANGUNBANGUNBANGUNBANGUN MODEL MODEL MODEL MODEL

UNTUK KENDARAAN UNTUK KENDARAAN UNTUK KENDARAAN UNTUK KENDARAAN UNTUK KENDARAAN UNTUK KENDARAAN UNTUK KENDARAAN UNTUK KENDARAAN RODA EMPATRODA EMPATRODA EMPATRODA EMPATRODA EMPATRODA EMPATRODA EMPATRODA EMPAT

TM

Latar BelakangLatar Belakang

Pertumbuhan Penduduk yang

TinggiEnergi Tak

terbaharukanMemanfaatkan Energi terbuang

RSA

Mobil Hybird

Perumusan masalahPerumusan masalah

Bagaimana merancang model Regenerative Shock Absorber (RSARSARSARSA) yang dapat memanfaatkan gerak naik-turun pada sistem suspensi kendaraan untuk menghasilkan listrik

Bagaimana merancang model Regenerative Shock Absorber (RSARSARSARSA) yang dapat memanfaatkan gerak naik-turun pada sistem suspensi kendaraan untuk menghasilkan listrik

Bagaimana menentukan jenis dan dimensi material yang tepat agar model Regenerative Shock Absorber ( RSARSARSARSA ) dapat berfungsi dengan maksimal

Bagaimana menentukan jenis dan dimensi material yang tepat agar model Regenerative Shock Absorber ( RSARSARSARSA ) dapat berfungsi dengan maksimal

Kecepatan input Kecepatan input Kecepatan input Kecepatan input dianggap konstan 0,36 m/s0,36 m/s0,36 m/s0,36 m/sKecepatan input Kecepatan input Kecepatan input Kecepatan input dianggap konstan 0,36 m/s0,36 m/s0,36 m/s0,36 m/s

Menggunakan Suspension Test Suspension Test Suspension Test Suspension Test RigRigRigRig sebagai alat uji modelMenggunakan Suspension Test Suspension Test Suspension Test Suspension Test RigRigRigRig sebagai alat uji model

Analisa kekuatan material dibatasi pada roda gigi roda gigi roda gigi roda gigi dan poros poros poros poros penggerak.Analisa kekuatan material dibatasi pada roda gigi roda gigi roda gigi roda gigi dan poros poros poros poros penggerak.

Batasan masalah

Merancang Merancang Merancang Merancang dan membangun alat pemanen energi pada sistem suspensi kendaraan roda empat (RSA) RSA) RSA) RSA) dengan metode induksi magnetikMerancang Merancang Merancang Merancang dan membangun alat pemanen energi pada sistem suspensi kendaraan roda empat (RSA) RSA) RSA) RSA) dengan metode induksi magnetik

Menentukan dimensi dimensi dimensi dimensi dari roda gigi,poros dan tuas penggerak roda gigi agar berfungsi dengan maksimal

Menentukan dimensi dimensi dimensi dimensi dari roda gigi,poros dan tuas penggerak roda gigi agar berfungsi dengan maksimal

Memilih material material material material yang tepat agar alat ini berfungsi dengan maksimal.Memilih material material material material yang tepat agar alat ini berfungsi dengan maksimal.

Tujuan penelitianTujuan penelitian

Tinjauan terdahulu

MITMITMITMIT Prof.Lei Zuo dkk Prof.Lei Zuo dkk Prof.Lei Zuo dkk Prof.Lei Zuo dkk

Bart L.J.Gysen dkk Bart L.J.Gysen dkk Bart L.J.Gysen dkk Bart L.J.Gysen dkk MMMMahasiswa Teknik Mesinahasiswa Teknik Mesinahasiswa Teknik Mesinahasiswa Teknik Mesin

MITMITMITMIT

Menggunakan sistem hidraulik sistem hidraulik sistem hidraulik sistem hidraulik yang menggunakan cairan untuk menggerakan turbin

yang terhubung kegenerator.

Dalam hal penggunaanya, jenis shock absorber yang di buat Massachusetts Institute of Massachusetts Institute of Massachusetts Institute of Massachusetts Institute of

TechnologyTechnologyTechnologyTechnology ini lebih cocok digunakan untuk kendaraan berat dan mampu menghasilkan daya

sebesar 200 W200 W200 W200 W

Menggunakan sistem hidraulik sistem hidraulik sistem hidraulik sistem hidraulik yang menggunakan cairan untuk menggerakan turbin

yang terhubung kegenerator.

Dalam hal penggunaanya, jenis shock absorber yang di buat Massachusetts Institute of Massachusetts Institute of Massachusetts Institute of Massachusetts Institute of

TechnologyTechnologyTechnologyTechnology ini lebih cocok digunakan untuk kendaraan berat dan mampu menghasilkan daya

sebesar 200 W200 W200 W200 W

2009200920092009

Prof.Lei Zuo dkk Prof.Lei Zuo dkk Prof.Lei Zuo dkk Prof.Lei Zuo dkk

Linear Electromagnetic Absorber : Linear Electromagnetic Absorber : Linear Electromagnetic Absorber : Linear Electromagnetic Absorber : konsep magnet dengan sistem axial dan radial

RotationalRotationalRotationalRotational Absorber : Absorber : Absorber : Absorber : mengubah gerak translasi menjadi gerak rotasi yang akan menggerakan

generator untuk menghasilkan listrik

Linear Electromagnetic Absorber : Linear Electromagnetic Absorber : Linear Electromagnetic Absorber : Linear Electromagnetic Absorber : konsep magnet dengan sistem axial dan radial

RotationalRotationalRotationalRotational Absorber : Absorber : Absorber : Absorber : mengubah gerak translasi menjadi gerak rotasi yang akan menggerakan

generator untuk menghasilkan listrik

2010201020102010

Bart L.J.Gysen dkk Bart L.J.Gysen dkk Bart L.J.Gysen dkk Bart L.J.Gysen dkk

Elctromagnetic Suspension SystemElctromagnetic Suspension SystemElctromagnetic Suspension SystemElctromagnetic Suspension System. Sistem suspensi ini tergolong suspensi aktif ini,

menggunakan mekanisme magnet dan kumparan yang akan bergerak secara translasi dan

menghasilkan listrik

meningkatkan kenyamanan berkendara hingga 60% dan menghasilkan daya yang dihasilkan dari

alat ini adalah 2222000 000 000 000 WWWW

Elctromagnetic Suspension SystemElctromagnetic Suspension SystemElctromagnetic Suspension SystemElctromagnetic Suspension System. Sistem suspensi ini tergolong suspensi aktif ini,

menggunakan mekanisme magnet dan kumparan yang akan bergerak secara translasi dan

menghasilkan listrik

meningkatkan kenyamanan berkendara hingga 60% dan menghasilkan daya yang dihasilkan dari

alat ini adalah 2222000 000 000 000 WWWW

2010201020102010

Video Elctromagnetic Suspension SystemVideo Elctromagnetic Suspension SystemVideo Elctromagnetic Suspension SystemVideo Elctromagnetic Suspension System

MMMMahasiswa Teknik Mesinahasiswa Teknik Mesinahasiswa Teknik Mesinahasiswa Teknik Mesin 2011 - 20122011 - 20122011 - 20122011 - 2012

Video RSA buatan lain yang sudah adaVideo RSA buatan lain yang sudah adaVideo RSA buatan lain yang sudah adaVideo RSA buatan lain yang sudah ada

Dasar TeoriDasar TeoriSistim Suspensi Sistim Suspensi Sistim Suspensi Sistim Suspensi

Spur GearSpur GearSpur GearSpur Gear

PorosPorosPorosPoros

Metode PerhitunganMetode PerhitunganMetode PerhitunganMetode Perhitungan

Sistim Suspensi

Alat untuk menjaga kenyaman mobil

meredam getaran dan lonjakan yang ada pada mobil

mengurangi kejutan pada permukaan jalan yang tidak rata

keseimbangan mobil serta ketahanan mobil saat melaju tetap terjaga

Video Pembuatan Shock absorberVideo Pembuatan Shock absorberVideo Pembuatan Shock absorberVideo Pembuatan Shock absorber Video Suspensi baik dan tidakVideo Suspensi baik dan tidakVideo Suspensi baik dan tidakVideo Suspensi baik dan tidak

Video kerja shock absorberVideo kerja shock absorberVideo kerja shock absorberVideo kerja shock absorber

Spur Gear

Fungsi dari roda gigi lurus ini adalah untuk mentransmisikan daya dan gerak pada dua poros yang sejajar.

Bagian dari pasangan roda gigi yang berfungsi untuk menggerakkan roda gigi pasangannya disebut pinionpinionpinionpinion. Sedangkan pasangan roda gigi yang digerakkan disebut geargeargeargear....

Velocity RatioVelocity RatioVelocity RatioVelocity Ratio

1

2

1

2

2

1

2

1

dd

NN

nn

it

t ====ωω

Diametral Pitch Diametral Pitch Diametral Pitch Diametral Pitch

dNP t=

Kecepatan keliling roda gigiKecepatan keliling roda gigiKecepatan keliling roda gigiKecepatan keliling roda gigi

12.. ndVp

π=

Daya yang dibutuhkanDaya yang dibutuhkanDaya yang dibutuhkanDaya yang dibutuhkan

2pdFt

T⋅

=63000

pnTN

⋅=

600)6000( tp FV

Fd+

=

Gaya dinamikGaya dinamikGaya dinamikGaya dinamik

Lebar Roda gigiLebar Roda gigiLebar Roda gigiLebar Roda gigi

Poros adalah merupakan bagian/elemen dari mesin yang dalam penggunaanya dapat

berfungsi sebagai poros yang meneruskan tenaga, poros penggerak klep (camshaft), poro

Jenis – jenis poros :

Poros adalah merupakan bagian/elemen dari mesin yang dalam penggunaanya dapat

berfungsi sebagai poros yang meneruskan tenaga, poros penggerak klep (camshaft), poro

Jenis – jenis poros :

Poros

ShaftShaft AxleAxle

Flexibel shaft

Flexibel shaftLine shaftLine shaft Jack shaftJack shaft

SpindleSpindle

Metode Perhitungan

BUCKINGHAM

LEWIS EQUATION

PKYbSpybSFf

oob.

.... ==

tp

d FV

F600

600 +=

untuk 0 < Vp < 2000 ft/menit

AGMA

jbKvKmKsPKoFtt

⋅⋅⋅⋅⋅⋅

=σσσσ

Sad = Sac x CTxCRCLxCR

Agma Bending

Agma Wear Equation

TIDAKTIDAKTIDAKTIDAK

YA

Percancangan kinematika mekanisme RSAPercancangan kinematika mekanisme RSA

Perancangan elemen – elemen yang ada di Model RSA

Perancangan elemen – elemen yang ada di Model RSA

Menghasilkan Energi Listrik & bekerja baikMenghasilkan Energi Listrik & bekerja baik

Pengujian model RSA pada Suspension Test Rig

Pengujian model RSA pada Suspension Test Rig

Perhitungan dimensi, kekuatan dan pemilihan material pada roda gigi dan poros

Perhitungan dimensi, kekuatan dan pemilihan material pada roda gigi dan poros

Desain Awal

Model RSAModel RSA

Hasil RancangHasil Rancang

Dari gambar dapat dilihat RSA dirangkai dengan 2 spring dengan Total nilai K = 20,78 KN/m dan dihubungkan dengan generator

Dari gambar dapat dilihat RSA dirangkai dengan 2 spring dengan Total nilai K = 20,78 KN/m dan dihubungkan dengan generator

Dapat dilihat bahwa untuk meminimalkanmeminimalkanmeminimalkanmeminimalkan ukuran RSA ,

dipakai ukuran box plate dengan spesiifkasi :

Tinggi : 20cmLebar : 9 cm

Panjang : 15 cm

Dapat dilihat bahwa untuk meminimalkanmeminimalkanmeminimalkanmeminimalkan ukuran RSA ,

dipakai ukuran box plate dengan spesiifkasi :

Tinggi : 20cmLebar : 9 cm

Panjang : 15 cm

Untuk memaksimalkan dan memastikan inputan kecepatan

diterima dengan baik, digunakan Rack Gear untuk meneruskan

kecepatan ke 2 Roda gigi dengan sistem oneway bearingoneway bearingoneway bearingoneway bearing

Untuk memaksimalkan dan memastikan inputan kecepatan

diterima dengan baik, digunakan Rack Gear untuk meneruskan

kecepatan ke 2 Roda gigi dengan sistem oneway bearingoneway bearingoneway bearingoneway bearing

20 cm20 cm20 cm20 cm

9 cm9 cm9 cm9 cm

RG 1RG 1RG 1RG 1

Gear Box dibuat dengan dukungan 4 poros 4 poros 4 poros 4 poros yang memiliki

ukuran sama yaitu 0,39 Inch

Gear Box dibuat dengan dukungan 4 poros 4 poros 4 poros 4 poros yang memiliki

ukuran sama yaitu 0,39 Inch

Untuk meneruskan putaran Output dari RSA , kita

menggunakan pipa karet sesak yang dihubungkan ke Generator

Untuk meneruskan putaran Output dari RSA , kita

menggunakan pipa karet sesak yang dihubungkan ke Generator

Pipa karetPipa karetPipa karetPipa karet

PorosPorosPorosPoros

Video Rancangan RSAVideo Rancangan RSAVideo Rancangan RSAVideo Rancangan RSA

NamaNamaNamaNama Nilai RPMNilai RPMNilai RPMNilai RPMRack gear 217

Roda gigi 1 217Roda gigi 2 217Roda gigi 3 217Roda gigi 4 217Roda gigi 5 412.3Roda gigi 6 412.3Roda gigi 7 783.37Roda gigi 8 783.37Roda gigi 9 1488.403

Alat UjiAlat Uji

Tempat diletakan RSATempat diletakan RSATempat diletakan RSATempat diletakan RSA

Masa ujiMasa ujiMasa ujiMasa uji

PengujianPengujian Video PengujianVideo PengujianVideo PengujianVideo Pengujian

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Untuk mencari nilai asumsi power yang diterima dari sistem naik turun pada input awal, digunakan pendekatan Nilai power maksimal yang ada pada Generator yang digunakan. Nilai power generator sendiri yaitu

60 Watt = 0,08 HP60 Watt = 0,08 HP60 Watt = 0,08 HP60 Watt = 0,08 HP

Untuk mencari nilai asumsi power yang diterima dari sistem naik turun pada input awal, digunakan pendekatan Nilai power maksimal yang ada pada Generator yang digunakan. Nilai power generator sendiri yaitu

60 Watt = 0,08 HP60 Watt = 0,08 HP60 Watt = 0,08 HP60 Watt = 0,08 HP

Untuk menentukan kecepatan yang diterima dari sistem naik turun RSA, input awal yang digunakan diambil dari data simulink matlab tugas akhir sebelumnya.

Dapat dilihat dibawah yaitu grafik kecepatan naik turun suspensi mobil pada roda belakang, dan didapatkan kecepatan rata – rata naik turun suspensi mobil pada roda belakang sebesar 0,36 0,36 0,36 0,36 m/s. m/s. m/s. m/s.

Untuk menentukan kecepatan yang diterima dari sistem naik turun RSA, input awal yang digunakan diambil dari data simulink matlab tugas akhir sebelumnya.

Dapat dilihat dibawah yaitu grafik kecepatan naik turun suspensi mobil pada roda belakang, dan didapatkan kecepatan rata – rata naik turun suspensi mobil pada roda belakang sebesar 0,36 0,36 0,36 0,36 m/s. m/s. m/s. m/s.

Dari grafik didapat putaran awal untuk menggerakkan gear 1 dan gear 2.Dengan rumus : Vsuspensi = 2. 3,14.r. n / 60

Dimana 0,36 m/s = 2 . 3,14 . 1,5875 cm. n / 60 n = 217 rpm n = 217 rpm n = 217 rpm n = 217 rpm

Data Roda gigi 4Data Roda gigi 4Data Roda gigi 4Data Roda gigi 4Jenis Gear : Spur gearSudut tekan : 20 derajatAngka transmisi : 1,9Putaran : 217 rpm Diameter : 2.38 inJumlah gigi : 95 buahDiametral pitch :40

Data Roda gigi 4Data Roda gigi 4Data Roda gigi 4Data Roda gigi 4Jenis Gear : Spur gearSudut tekan : 20 derajatAngka transmisi : 1,9Putaran : 217 rpm Diameter : 2.38 inJumlah gigi : 95 buahDiametral pitch :40

Data Roda gigi 5Data Roda gigi 5Data Roda gigi 5Data Roda gigi 5Jenis Gear : Spur gearSudut tekan : 20 derajatAngka transmisi : 1,9Putaran : 412,3 rpmDiameter : 1,25 in Jumlah gigi : 50 buahDiametral pitch : 40

Data Roda gigi 5Data Roda gigi 5Data Roda gigi 5Data Roda gigi 5Jenis Gear : Spur gearSudut tekan : 20 derajatAngka transmisi : 1,9Putaran : 412,3 rpmDiameter : 1,25 in Jumlah gigi : 50 buahDiametral pitch : 40

Perancangan roda gigi 4 dan roda gigi 5

1 # 1 # 1 # 1 # Lewis Equation Lewis Equation Lewis Equation Lewis Equation “untuk mencari bahan roda gigiuntuk mencari bahan roda gigiuntuk mencari bahan roda gigiuntuk mencari bahan roda gigi””””

Gray cast iron ASTM 25

So = 5534,44 PsiSo = 5534,44 PsiSo = 5534,44 PsiSo = 5534,44 Psi | BHN = 174 | BHN = 174 | BHN = 174 | BHN = 174Gray cast iron ASTM 60

BHN = 260BHN = 260BHN = 260BHN = 260

2 # 2 # 2 # 2 # Check ““““keausan roda gigikeausan roda gigikeausan roda gigikeausan roda gigi”””” : Wear Load (BuckinghamBuckinghamBuckinghamBuckingham)

Maka Fw Maka Fw Maka Fw Maka Fw > > > > Fd Fd Fd Fd ( maka bahan memenuhi syarat keausan Buckingham )

91,35 lb.f 91,35 lb.f 91,35 lb.f 91,35 lb.f >>>>23,96lb.f23,96lb.f23,96lb.f23,96lb.f

3 # 3 # 3 # 3 # Pengecekan ““““kekuatan gigikekuatan gigikekuatan gigikekuatan gigi”””” : Metode AGMA BendingAGMA BendingAGMA BendingAGMA Bending

karena Sad>Sad>Sad>Sad>σσσσtttt

15.789,47 Psi > 246,77 Psi15.789,47 Psi > 246,77 Psi15.789,47 Psi > 246,77 Psi15.789,47 Psi > 246,77 Psi

maka Sad>Sad>Sad>Sad>σσσσtttt maka check roda gigi terhadap ketahanan bending AGMA terpenuhi

4 # Pengecekan ““““KeausanKeausanKeausanKeausan”””” dengan AGMA Wear EquationAGMA Wear EquationAGMA Wear EquationAGMA Wear Equation

37666,84 Psi < 118000 Psi37666,84 Psi < 118000 Psi37666,84 Psi < 118000 Psi37666,84 Psi < 118000 Psi ( memenuhi untuk keausan AGMA )

KarakteristikKarakteristikKarakteristikKarakteristik PinionPinionPinionPinion GearGearGearGear

Lebar Gigi 0,39" 0,39"

Sudut Tekan 20 derajat 20 derajat

Diametral Pitch 40 40

Jumlah Gigi 95 50

Bahan ASTM 60 ASTM 60

5 # 5 # 5 # 5 # Mencari ““““diameter diameter diameter diameter PorosPorosPorosPoros”””” (Contoh Poros 1Contoh Poros 1Contoh Poros 1Contoh Poros 1)

Menggunakan Poros dengan ukuran 0,39 In0,39 In0,39 In0,39 In

6666 # # # # Menguji ““““kekuatan poroskekuatan poroskekuatan poroskekuatan poros”””” (Contoh Poros 4Contoh Poros 4Contoh Poros 4Contoh Poros 4)

Karena Sy/Sf ≥ dari tegangan-tegangan yang terjadi maka dengan teori tresca + soderbergteori tresca + soderbergteori tresca + soderbergteori tresca + soderberg poros 4 aman terhadap tegangan yang terjadi.

KESIMPULAN DAN SARANKESIMPULAN DAN SARANKESIMPULAN DAN SARANKESIMPULAN DAN SARAN

KesimpulanKesimpulanKesimpulanKesimpulan

1.Dari hasil perancangan Model Regenerative Shock Absorber (RSA) yang di uji di Suspension Test Rig, RSA sudah berjalan dengan baik dan mampu menyerap energi dari naik turunnya suspensi kendaraan

2.Dari RSA yang dibuat didapat diameter roda gigi masing-masing adalah roda gigi 1: = 1,25 inch; roda gigi 2 = 1,25 inch; roda gigi 3 = 2,375 inch; roda gigi 4 = 2,375 inch; roda gigi 5 = 1,25 inch; roda gigi 6 = 2,375 inch; roda gigi 7 = 1,25 inch; .roda gigi 8 = 2,375 dan roda gigi 9 = 1,25 dan ditambah rack gear dengan panjang 24 cm

3.Dari RSA yang dibuat didapat jumlah gigi roda gigi masing-masing roda gigi 1 = 50 buah; roda gigi 2 = 50 buah; roda gigi 3 = 95 buah; roda gigi 4 =95 buah; roda gigi 5 = 50 buah; roda gigi 6 = 95 buah; roda gigi 7 = 50 buah; roda gigi 8 = 95 buah ; roda gigi 9 = 50 buah dan ditambah rack gear dengan jumlah gigi 75

KesimpulanKesimpulanKesimpulanKesimpulan

4.Dari pengecekan kekuatan dan keausan,roda gigi telah memenuhi untuk uji keandalan dan sangat kuat terhadap gesekan terhadap roda gigi yang lain

5.Dari RSA yang dibuat didapat diameter poros yang aman adalah poros 1 = 0.32inch, poros 2 = 0,32 inch, poros 3 = 0,29inch, poros 4 = 0,23inch, dan dari hasil itu dibuat poros dengan satu ukuran untuk ke empat poros yaitu sebesar 0,39 Inch

SaranSaranSaranSaran

1. Perbaikan susunan roda gigi agar mampu meminimalkan dimensi casing dan dapat mudah diletakkan pada berbagai macam kendaraan nantinya

2. Pemilihan bahan dan model roda gigi pada saat perancangan harus tepat saat pemesanan roda gigi pada bengkel pembuat roda gigi

3. Diperlukan tinjauan ulang terhadap desain agar dapat memaksimalkan dimensi yang ada dan lebih memaksimalkan efesiensi ukuran desain model.

Mohon kritik dan sarannya ☺