PERANCANGAN MOTORCYCLE LIFT DENGAN SISTEM MEKANIK

Transkripsi

1 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK PERANCANGAN MOTORCYCLE LIFT DENGAN SISTEM MEKANIK Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Jl. Perintis Kemerdekaan Km. 10 Tamalanrea - Makassar, Ilyas_renreng@ymail.com Abstrak Servis motor merupakan kegiatan utama pada suatu bengkel.. Bengkel motor resmi memiliki peralatan standar kerja, diantaranya penggunaan alat motorcycle lift yang berfungsi untuk memposisikan motor ketika diservis. Bengkel pada umumnya belum menggunakan motorcycle lift seperti bengkel resmi dikarenakan masalah harga. Tujuan merancang motorcycle lift untuk mengakomodasi kebutuhan bengkel pada umumnya. Dimulai mengumpulkan informasi desain konsep, perhitungan beban, momen, pemilihan material, kekuatan rangka,sproket rantai, ulir penggerak,extimasi harga. Hasilnya memakai rangka bagi St 37 profil tube panjang 1800 mm, lebar 700 mm, tinggi 855 mm. Digerakan dengan tansmisi roda gigi, Ulir penggerak Spooket rantai dibutuhkan daya 0,0187 Hp serta biaya pembuatan Rp Kata kunci: motorcycle lift, transmisi gigi, ulir penggerak, spooket rantai, harga PENDAHULUAN Aktifitas servis motor secara garis besar meliputi pelepasan dan pemasangan cover/body motor, ganti oli, pembersihan saringan udara, setting karburator, memeriksa kekencangan rantai, ban depan maupun belakang, rem, pengapian, dan lampu yang membuthkan perawatan berkala. Berdasarkan hasil pengamatan terhadap mekanik yang melakukan servis motor pada bengkel bengkel (bukan resmi), didapatkan bahwa mereka mengalami nyeri atau kaku otot saat berpindah dari posisi jongkok atau duduk pada jangka waktu yang relatif lama ke posisi berdiri. Dampak dari posisi jongkok atau duduk itu memang sacara tidak langsung terasa, tetapi lambat laun akan terasa pada bagian punggung, pinggang, lutut, dan betis mekanik. Sedangkan posisi pengerjaan berdiri sambil membungkuk menyebabkan kelelahan pada leher, pinggang, lutut, dan betis. Ketiga jenis posisi kerja saat melakukan servis motor, yaitu berdiri sambil membungkuk, duduk, dan jongkok berpotensi menimbulkan nyeri atau cedera otot baik pada tubuh bagian atas maupun bawah. Berbeda dengan bengkel resmi yang telah memiliki peralatan prosedur kerja standar dari agen tunggal pemegang merk sepeda motor. Jika dibandingkan menunjukkan bahwa mekanik bengkel resmi memiliki posisi kerja jauh lebih baik. Dari perbedaan mendasar antara bengkel resmi dan tidak resmi adalah digunakannya motorcycle lift yang berfungsi untuk membantu memposisikan motor ketika diservis. Alat bantu servis motor berupa motorcycle lift ini sudah menjadi kewajiban untuk digunakan pada bengkel-bengkel resmi, namun belum menjadi perhatian bagi bengkel-bengkel umum. Kendala utama yang mereka hadapi adalah keterbatasan karena motorcycle lift yang ada saat ini bersifat permanen, berat, serta harga yang sangat mahal. Berdasarkan permasalahan, maka dilakukan penelitian bagaimana merancang motorcycle lift yang sesuai dengan kondisi bengkel bengkel umum sebagai upaya untuk mengurangi keluhan keluhan yang dirasakan oleh mekanik dalam aktivitas servis motor dengan harga yang ekonomis. Tujuan yang ingin dicapai dari penelitian ini, yaitu menghasilkan rancangan motorcycle lift sebagai alat bantu mekanik pada pengerjaan servis motor, yang ekonomis dan sesuai dengan kondisi bengkel bengkel umum sebagai upaya memperbaiki postur kerja. METODOLOGI PENELITIAN Desain Konsep Desain konsep dari rancangan motorcycle lift ini adalah gambaran secara garis besar mengenai motorcycle lift yang akan dibuat, mempermudah dalam perhitungan teknik seperti penentuan dimensi minimum dari Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM13-1

2 Perancangan Motorcyle Lift Dengan komponen, peletakan komponen yang mempengaruhi kesetimbangan, dan memberikan bentuk awal dari motorcycle lift itu sendiri. Untuk selanjutnya penjabaran desain konsep lebih jelas lagi disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Penjabaran fitur desain konsep motorcycle lift No. Fitur Penjabaran 1 Panjang : 1800 mm Dimensi panjang motorcycle lift berdasarkan pendekatan jarak sumbu roda motor paling panjang, yaitu 1330 mm. Diambil dimensi panjang 1800 mm dengan pertimbangan keamanan motor, supaya sebagian besar badan motor berada didalam area kerja motorcycle lift. Lebar : 700 mm Dimensi panjang motorcycle lift berdasarkan pendekatan bagian motor yang paling lebar, yaitu 670 mm. Diambil dimensi lebar 700 mm dengan pertimbangan keamanan motor, supaya sebagian besar badan motor berada didalam area kerja motorcycle lift. 3 Jangkauan tinggi maksimal : 855 mm 4 Sistem gera : X-bar (scissors) 5 Penggerak: Transmisi Roda Gigi 6 Pencekam ban Depan Jangkauan tinggi maksimal digunakan untuk memenuhi kebutuhan mekanik untuk memposisikan motor yang akan diservis, ketika melakukan proses pengerjaan yang menyangkut bagian bawah motor disesuaikan dengan tinggi rata rata badan orang Indonesia Penggunaan sistem penggerak X-bar tau scissors ini bertujuan agar ketika motorcycle lift bergerak keatas akan dapat bergerak langsung keatas secara vertikal, sehingga akan menghemat pemakaian tempat. Jika menggunakan twin bar maka akan membutuhkan manuver gerak diagonal, sehingga membutuhkan lebih banyak tempat. Sedangkan jika menggunakan single one post akan membutuhkan biaya yang lebih tinggi. Sistem transmisi roda gigi dapat menjawab kebutuhan akan sistem kerja yang adjustable, karena mampu mempertahankan posisi dalam keadaan mengunci sendiri. Dengan gaya input kecil dapat menghasilkan gaya output besar. Ketika motor berada diatas untuk menjamin kestabilan motor dan mengurangi resiko motor tejatuh, maka dibutuhkan fitur yang dapat menjamin kestabilan dengan cara menjepit bagian motor tertentu. 7 Plat alas Bagian alas yang besinggungan langsung dengan ban dibuat dengan menggunakan bahan yang permukaannya tidak licin/memiliki profil untuk menghindari agar motor tidak tergelincir dikarenakan ban depan atau belakang selip akibat permukaan alas yang licin 8 Plat penghubung Plat penghubung berupa bidang miring diperlukan sebagai media untuk mempermudah ketika motor dinaikan keatas motorcycle lift. 9 Material rangka berprofil tube Material dengan profil tube jika dibandingkan dengan profil pejal memiliki keunggulan berat yang jauh lebih ringan, tetapi dari segi nilai kekuatan hanya sedikit dibawah profil pejal, sehingga akan menghasilkan bobot motorcycle lift yang lebih ringan. Karena menggunakan material standar dan banyak dijual dipasaran maka harganya lebih murah jika dibandingkan harus membuat sendiri. 10 Roda dan handle Supaya mempermudah mekanik ketika memindahkan motorcycle lift dari atau ke tempat penyimpanan maka dibutuhkan kompenen pendukung berupa roda. Mekanik hanya perlu menarik atau mendorong seorang diri saja, tidak perlu mengangkat dengan bantuan orang lain. 11 Tuas untuk menaikkan posisi 1 Tuas untuk menurunkan posis Sehubungan dengan pemakaian roda gigi sebagai sistem penggerak yang masih manual, maka dibutuhkan sistem kerja untuk menggerakan batang pendorong roda untuk menaikkan posisi motorcycle lift. Untuk menurunkan posisi motorcycle lift maka dibutuhkan tuas yang jika diputar berlawanan arah jarum jam akan berfungsi untuk dapat menurunkan posisi motorcycle lift. ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM13 -

3 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK PEMBAHASAN Gambar Desain Rancangan Gambar 1. Rancangan 3D motorcycle lift Gambar. Rancangan D motorcycle lift tampak atas Gambar 3. Rancangan D motorcycle lift tampak samping Perhitungan Teknik Untuk mempermudah perhitungan maka diambil sampel motor Suzuki Smash sebagai beban yang diangkat oleh motorcycle lift dengan spesifikasi yang dibutuhkan dalam perhitungan teknik sebagai berikut: Berat motor total = 150 Kg Jarak sumbu roda depan ke standart tengah = 850 mm Beban yang harus ditahan rangka : Beban maksimum yang diangkat = 150 Kg. Berat bagian depan motor (F1) = 15 Kg Berat yang ditumpu standart tengah = (150 15) Kg = 135 Kg Beban ditahan oleh empat rangka (menggunakan rangka X bar). Kedua beban tersebut merupakan beban terpusat. Beban bagian depan motor (F depan) = 15 kgf Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM13-3

4 Perancangan Motorcyle Lift Dengan Karena beban ditopang oleh dua rangka maka : F 1 = F depan = 15 = 7,5 kgf F standart = 135 kgf Karena beban ditopang oleh dua rangka maka : F = F standart = 135 = 67,5 kgf Gambar 4. Diagram benda bebas rancangan Sistem Penggerak Diketahui gaya minimum yang dibutuhkan alat penggerak motorcycle lift untuk mengangkat beban maksimal 150 Kg adalah 47,690 kgf (berlaku pada satu tiang penyangga) maka total gaya minimum yang dibutuhkan adalah 95,38 kgf. Gambar 5. Rancangan 3D sistem mekanik ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM13-4

5 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Gambar 6. Rancangan 3D sistem mekanik Perhitungan ulir Penggerak Direncanakan: Diameter luar (D) : 39 mm Beban yang bekerja (F) : 95,38 kgf Diameter dalam (d) : 34,09 mm Jarak bagi (P) : 4 mm Jenis Ulir (n) : 1( Tunggal) Panjang besi Uli (L) : 450 mm T ebal Ulir (b) : mm Lead (Jarak maju Ulir) l = n. p = 1(4) = 4 mm Diameter jarak bagi d p = d p = 39 4 = 37 mm Sudut maju dari ulir tan α = l π.dp = 4 3,14.37 = 0,034 Koefisien gesek μ tan α, maka dipilih dari tabel koefisien gesek pada baja μ = 0,11 Momen Torsi yang dibutuhkan untuk mengangkat beban Mt n = F.dp(l+π.μ.dp) (π.dp μ.l) = 95,38.37(4+3,14.0,11.37) (π.37 0,11.4) = 44,14 kg mm Momen torsi untuk menurunkan beban Mt t = F.dp [π.μ.dp l π.dp+μ.l ] = 95,38 37 [ 3,14.0, ] 3, ,11.4 = 13,84 kg mm Efisiensi total e = F l π Mt n Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM13-5

6 Perancangan Motorcyle Lift Dengan = 95,38 4 3,14 51,47 = 0,415 = 4,15% Kecepatan putaran Untuk ulir dengan pitch 4 mm, maka dalam 1 putaran dapat melakukan gerakan maju sejauh 4 mm, untuk maju sejauh 45 cm = 450 mm dalam waktu perencanaan 5 menit. n = 450 = 90 putaran/ menit 5 = 18 rpm = 90 5 Kecepatan ulir Untuk 1 putaran bergerak 4 mm, maka dalam 18 putaran tiap menit dapat bergerak sejauh 18 4 = 7 mm/menit\ V = L t 60 = 450 = 0,45 = 0,0015 meter/ detik Daya awal P = F. V = = 0,178 kg m/detik Daya yang diperlukan P = F P awal e = 95,38 0,178 4,15 = 0,703 kg m/detik Momen gesek pada bantalan Dimensi bantalan Diameter poros : d = 0 mm Diameter luar Diameter elemen rol : D1 = 5 mm Tebal lapisan minyak : h = 0,05 mm M R = F h d D1 = 95,38 0,05 0 Daya rugi yang terjadi P = T π μ n 60 = 0,80 3,14 0, = 0,08 kg m/detik 5 = 80,1 kg mm = 0,80 kg m Total daya yang dibutuhkan P = P + P rugi = 0, ,08 = 0,785 kg m/detik = 0,010 Hp : D = 46 mm Roda Gigi Karena mekanisme alat ini menggunakan tenaga manual, jadi putaran yang dihasilkan rendah, untuk perbandingan putaran diambil kurang dari,5 Direncanakan : Sudut tekan : α =0 Putaran Poros pada ulir : n 1 =18 (RPM) Putaran Poros : n = 45 (RPM) Jumlah gigi : Z 1 = 15 ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM13-6

7 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Jarak sumbu poros : α 0 = 100 mm Bahan : pinyon S35C, roda gigi besar SC 4 Bahan poros : S 30 C σ B = 48 (kg. mm ) Perbandingan transmisi i = n 1 = 45 =,5 n 18 Jumlah gigi pada roda gigi Z = Z 1 i = 15,5 = 37,5 38 Diameter jarak bagi sementara d 1 = a 0 1+i = ,5 = 57,14 d = α 0 i 1+i = 14,85 mm = 100,5 1+,5 Modul m = d Z = 57,14 16 = 3,57 4 untuk perencanaan dianjurkan untuk memilih modul yg lebih besar dari yang diperoleh dan disesuaikan dengan harga modul standar (JIS B ) Perbandingan Putaran roda gigi i = Z = 38 Z 1 15 =,5 Kelonggaran Puncak c k = 0,5.4 = 0,5.4 = 1 mm Tinggi Gigi H = m + c k = = 9 mm Diameter luar d k1 = (Z 1 + )m = (38 + )4 = 160 mm d k1 = (Z + )m = (15 + )4 = 68 mm Diameter dalam d f1 = (Z 1 )m C k = (38 )4 1 = 14 mm d f1 = (Z )m C k = (15 )4 1 = 50 mm Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM13-7

8 Perancangan Motorcyle Lift Dengan Diameter jarak bagi d 01 = Z 1 m = 15 mm d 0 = Z m = 60 mm Jarak Sumbu Poros a = (d 01+d 0 ) = 106 mm Kecepatan keliling V = π.d 01.n1 = 0,143 m/s Gaya Tangensial F t = F cos a = 89,6 kg Gaya normal F n = = 95,37 kg F t cos θ Faktor dinamis K v = 1 + v 3,6 Faktor bentuk gigi = 1 + 0,143 3,6 = 1,10 Y 1 = 0,383 Y = 0,89 Kekuatan Bahan Pinyon: Kekuatan tarik S35C adalah :σ B1 = 5 (kg/mm ) Kekerasan Permukaan Sisi gigi :H B1 = 187(rata rata) Roda Gigi besar : Kekuatan tarik S5 c adalah : σ b = 45 (kg/mm ) Kekerasan permukaan sisi gigi : H B = 140 Tegangan Lentur yang diizinkan Tegangan Lentur yang diizinkan, S 35 C: σ a1 = 0(kg/mm ) Tegangan lentur yang diizinkan, SC 4 : σ a = 1(kg/mm ) Misalkan Faktor tegangan kontak diambil antara baja dengan kekerasan (50 H B ) Dengan besi baja : maka K H = 0,053 (kg/mm ) Beban permukaan yang diizinkan persatuan lebar F H = 0, = 4,4(kg/mm) Lebar sisi gigi b = F t /F 1 H = 0,7 mm Momen puntir T 1 = 7160 P n 1 T = 7160 P n = 39,78 kg cm = 397,8 kg mm = 15,91 kg cm = 159,1 kg mm Kekuatan tarik bahan poros dan perlakuan panas σ B = 48 ( kg mm ), Sf 1 = 6,0, Sf = Tegangan Geser yang diizinkan τ a = 48/(6,0 ) = 4(kg/mm ) ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM13-8

9 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK Diameter Poros 3 d s1 = 16 T π τ a 3 d s = 16 T π τ a = 19mm = 1 mm Tegangan geser yang terjadi τ 1 = 5,1 397,8/(0) 3 = 0,5 (kg/mm ) τ = 5,1 159,1/(1,5) 3 = 0,41 (kg/mm ) karena τ < τ a yang diijinkan maka desain aman. Daya yang dapat ditransmisikan oleh roda gigi P = F t v 10 = 0,15 kw = 0,169 Hp Perhitungan sprocket Karena menggunakan tenaga manual, maka putaran yang dihasilkan rendah, penggunaan sprocket rantai ini dimaksudkan untuk meringankan pekerja pada saat memutar atau mengoperasikan alat, jadi perbandingan putaran rencana,3 lebih kecil dibanding perbandingan roda gigi agar kecepatan meningkat. Diketahui: Daya : P = 0,785 kg m/detik = 0,010Hp Putaran poros :n 3 = n = 45 rpm Putaran poros : n 4 = 0 rpm Jumlah sprocket kecil : Z 4 = 15 Beban rencana : F = 95,38 (kg) Nomor rantai : 50 Jarak bagi : p = 15,875 Diameter rol : R = 10,16 Lebar Rol :W = 9,53 Plat mata rantai Tebal : T =,0 Lebar : H = 15,0 Lebar : h = 13,0 Diameter Pena : D = 5,09 Batas Kekuatan rantai : 10 kg Batas kekuatan tarik rata-rata : 300 kg Jumlah gigi pada sprocket besar Z 4 = Z 3 (n 3 /n 4 ) = 36 gigi Momen Torsi T 3 = 7160 P n 3 T 4 = 7160 P n 4 = 15,91 kg cm = 159,1 kg mm = 35,81 kg cm = 358,81 kg mm Bahan poros S30C,σ B = 48 (kg/mm) Sf 1 = 6, Sf = (dengan alur pasak), τ a = 48/(6 ) = 4(kg/mm ) Diameter Poros 3 d s3 = 16 T 3 d π τ s4 = 16 T a π τ a = 18 mm = 1,05 mm 1 mm Diameter jarak bagi d 03 = 15,875/sin (180 /16) = 90,30 mm d 04 = 15,875/sin (180 /36) = 0,33 mm Diameter Luar d k1 = {0,6 + cot (180/16)}. 15,875 d k = {0,6 + cot (180/35)}. 15,875 = 10,13 mm = 98,1 mm Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM13-9

10 Perancangan Motorcyle Lift Dengan Kecepatan Rantai v = 17 15, = 0,0(m/s) Jarak Sumbu Poros sprocket C = d k+d k = 154,1 mm Panjang Rantai L p = ,1 + [(36 16)/6,8] = 46,45 15,875 (154,1/15,875) karena L p = 46,45, jadi nomor rantai 50 Jarak sumbu poros dalam jarak bagi C p = 1 4 {( ) + ( ) (36 9,86 16) } = 1,1 Jarak sumbu poros C = 1,1 15,875 = 336,70 mm Berdasarkan referensi,human factors design handbook,wesley E.Woodson, Bari Tilman, Peggy Tilman, Mc Graw Hil Inc, didapatkan suatu data kemampuan tangan untuk melakukan suatu pekerjaan yaitu sebesar N atau sama dengan,4 kgf.. Dari data-data tersebut, dapat diketahui besarnya daya pemutar roda gigi yang dilakukan oleh tangan yaitu : Dimensi engkol putar yang akan digunakan : Diameter d : 600 mm Putaran engkol putar n : 19 Rpm Jari-jari diameter r : 600/ =300 mm=0,30 m P = F. r. (. π. n) =,4.0,30.(.3,14.0) 60 = 1,406 kg m/detik = 0,0187 Hp Estimasi Biaya Estimasi biaya dilakukan untuk memperkirakan besarnya biaya yang dikeluarkan untuk perancangan motorcycle lift. Estimasi biaya dihitung meliputi biaya material dan biaya non material. Anggaran Pembuatan Alat. Tabel. Anggaran pembuatan alat. No. Material Dibutuhkan Harga Satuan (Rp) Total Harga (Rp) 1 Plat 300 x 700 mm Square tube 40 x 40,3 mm batang Square tube 40 x 0 x,3 mm 1 batang Besi siku 40 x 40 x 3 mm 1 batang Besi strip l =15 mm, t = mm 1 batang Circular tube Ø 1/" 1 batang Roda Gigi 1 Pasang Sprocket Rantai 1 Pasang Bearing buah Bearing Rol buah Biaya lain lain Biaya pengerjaan Total Biaya ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM13-10

11 PROS ID I NG 0 1 HASIL PENELITIAN FAKULTAS TEKNIK SIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil dari perancangan ini, sebagai berikut: Motorcycle lift hasil rancangan memiliki fitur rangka dengan bahan baja ST 37 profil tube, memiliki system pengatur ketinggian dengan dimensi utama panjang 1800 mm, lebar 700 mm, jangkauan tinggi maksimum 855 mm. Motorcycle lift digerakkan dengan menggunakan roda gigi, besi ulir dan rantai sprocket, dan daya yang dibutuhkan sebesar 0,010 Hp, sedangkan daya yang yang akan diberikan untuk memutar sebesar 0,0187 Hp. Dari hasil perhitungan estimasi biaya, harga motorcycle lift yang didapat adalah Rp Sedangkan harga terendah yang ada di Makassar ialah Rp Berdasarkan perhitungan tersebut, motorcycle lift hasil rancangan kami jauh lebih ekonomis. Volume 6 : Desember 01 Group Teknik Mesin ISBN : TM13-11

12 Perancangan Motorcyle Lift Dengan ISBN : Group Teknik Mesin Volume 6 : Desember 01 TM13-1