Surya Hadi Putranto

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR Rancang Bangun Speed Bump dan Analisa Respon Speed Bump Terhadap Kecepatan Kendaraan Dosen Pembimbing : Ir. Abdul Aziz Achmad Surya Hadi Putranto

2 Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari, aktivitas manusia tidak lepas dari energi karena disetiap aktivitas manusia selalu membutuhkan energi Energi di dunia ini banyak macamnya namun energi yang banyak digunakan oleh manusia adalah energi listrik. Dengan banyaknya permintaan akan kebutuhan energi listrik di dunia maka menimbulkan masalah baru yaitu jumlah pasokan listrik yang terbatas. Hal ini di karenakan saat ini sebagian besar sumber energi Hal ini di karenakan saat ini sebagian besar sumber energi yang digunakan untuk membangkitkan listrik di dunia khususnya di Indonesia berasal dari alam dan lama kelamaan akan habis.

3 Latar Belakang Salah satu cara untuk menghasilkan energi alternatif adalah dengan cara memanen energi dari suatu mekansime. Salah satu contoh mekanisme tersebut adalah mekanisme pada polisi tidur atau speed bump. Selama ini polisi tidur atau speed bump hanya Selama ini polisi tidur atau speed bump hanya digunakan untuk memperlambat laju kendaraan yang melewati jalan, padahal jumlah kendaraan yang melewati polisi tidur tersebut sangat banyak tiap harinya.

4 Penelitian Terdahulu Prasetya merancang polisi tidur dengan ukuran yang cukup besar yaitu 1 x 0.5 meter yang kurang sesuai dengan bentuk speed bump di Indonesia Prasetya (2009) Selain itu polisi tidur tersebut hanya ditumpu oleh empat buah pegas masing-masing dipasang di tiap ujung polisi tidur. Untuk ukuran jalan raya di Indonesia, polisi tidur tersebut terlalu besar. Selain itu dengan hanya ditumpu oleh pegas di tiap ujungnya, dikhawatirkan akan terjadi ketidak- seimbangan penekanan saat kendaraan melintasi

5 Penelitian Terdahulu Merancang polisi tidur atau speed bump mengenai pengaruh variasi kecepatan dan massa kendaraan terhadap respon speed bump model massa-pegas-peredam pada system pemanen energi. Primaswari (2010) Dalam analisanya ditunjukkan bahwa semakin lambat kecepatan kendaraan yang melintasi speed bump maka kecepatan turun yang dihasilkan akan semakin besar. Dhebyta merancang speed bump ini dengan dimensi 40 cm x 36 cm. speed bump yang dibuat oleh Dhebita Primaswari hanya bisa diaplikasikan untuk sepeda motor atau kendaraan roda dua.

6 Perumusan Masalah Bagaimana memodifikasi speed bump agar dapat mengubah energi kinetik dan potensial speed bump kemudian diubah menjadi energi listrik pada saat menggerakkan generator ketika kendaraan melintasi speed bump. Bagaimana pengaruh kecepatan kendaraan terhadap respon speed bump model massa-pegas-peredam pada sistem pemanen energi.

7 Batasan Masalah Kecepatan kendaraan bernilai konstan saat kendaraan melewati speed bump yaitu 5 km/jam, 10 km/jam, 15 km/jam. Kendaraan yang diuji hanya mobil Toyota Avanza 1.3 E M/T Minor Change. Tahanan rolling 0.01 antara ban dengan jalan. Drag Force diabaikan. Gaya tekan roda kendaraan memiliki fungsi exsitasi impulse Penelitian ini tidak memperhitungkan kekuatan material bahan

8 Tujuan Penelitian Merancang dan membangun speed bump yang mampu dilewati kendaraan (mobil) dan kemudian dimanfaatkan untuk menggerakkan generator pemanen energi. Melakukan studi pengaruh variasi kecepatan kendaraan terhadap respon speed bump model massa-pegasperedam pada sistem pemanen energi.

9 Manfaat Penelitian Menyediakan data hubungan antara kecepatan kendaraan terhadap respon speed bump model massapegas-peredam pada sistem pemanen energi. Membantu mahasiswa untuk lebih memahami konsep pengembangan dan perancangan produk khususnya perancangan speed bump penghasil energi.

10 Tinjauan Pustaka Speed bump atau Police Trap merupakan suatu alat yang berfungsi untuk membatasi kecepatan dengan cara meninggikan permukaan jalan Di Indonesia jalan yang ditinggikan berupa tambahan aspal atau semen yang dipasang melintang di jalan untuk memperlambat laju kendaraan. Namun, diberbagai Negara di Eropa Dan Asia Khususnya Jepang, speed bump yang sudah diterapkan di jalan-jalan ada yang berbahan karet. Sehingga speed bump yang berbahan karet ini dapat dengan mudah di pindah-pindah dari satu tempat ke tempat lain atau portable.

11 1. Dilengkapi dengan rambu-rambu pemberitahuan berupa garis menyilang pada permukaan speed bump dengan pemberian warna hitam putih atau hitam kuning 2. Sudut kemiringan adalah 15% dan tinggi maksimum tidak lebih dari ISO mm. Tinjauan Pustaka Desain Standar speed bump (Keputusan Menteri Perhubungan No 3 Tahun 1994) :

12 Tinjauan Pustaka Respon Getaran Eksitasi Impuls Pada Speed bump Persamaan respon gerak terhadap impuls dapat diaplikasikan pada speed bump. Hal ini dikarenakan pada speed bump tersebut mendapatkan impuls sesaat saat dilalui oleh kendaraan. Untuk periode waktu yang sangat singkat, merujuk pada dinamika speed bump ini kita dapat mengetahui bahwa impulse dapat dihitung dengan cara mencari perubahan momentum dari speed bump sebagai akibat dari beban oleh kendaraan yang melewati speed bump.

13 Tinjauan Pustaka persamaan gerak untuk sistem

14 Persamaan respon Untuk Maka, Maka,

15 Tinjauan Pustaka Kekakuan Pegas Pada penelitian ini akan dipakai empat pegas yang akan disusun secara paralel sehingga K= k 1 + k 2 +k 3 +k 4 k 1 ;k 2 ;k 3 ;k 4 memiliki besar yang sama agar penurunan kedudukan alat dapat rata. Untuk memperoleh harga konstanta pegas maka didapatkan persamaan W = K. x m.g = K(X 0 X 1 )

16 konstanta redaman Pada sistem satu derajat kebebasan terdapat tiga parameter, yaitu massa m, Konstanta redaman c, dan konstanta pegas k Dari ketiga parameter tersebut konstanta redaman adalah yang tersulit dalam penghitungannya. Nilai konstanta redaman dapat dicari dengan metode Logaritmic decreament

17 Logaritmic decreament Sistem dengan satu derajat kebebasan berperedam ) cos( ) ( t Ce t x d n t ) cos( ) cos( ) ( ) ( t Ce t Ce t x t x x x d t d t n n ) cos( ) cos( t e t e d t d t n n 2 2 T dimana dan 2 1 n d maka akan diperoleh : ) ( ) 2 cos( ) cos( ) ) ( cos( ) cos( 1 1 e t t e T t e t e x x T d d T d T t d t n n n n 2 1 x x e ln x x Jika kedua ruas di logaritma naturalkan :

18 δ dikenal dengan logarithmic decrement. 2 2 ( 2 ) c Cc 2 c km dimana : ζ = damping ratio δ = logaritmic decreament

19 Titik Berat Kendaraan Titik berat mobil dapat dicari dengan menimbang tekanan roda depan dan belakang. Setelah itu, dengan mengangkat roda belakang kendaraan menggunakan dongkrak, maka akan diperoleh sudut kemiringan q yang nantinya akan dipakai untuk menentukan besarnya tinggi titik berat dari poros roda (hr).

20 Gaya Tekan Kendaraan gaya tekan kendaraan digunakan untuk mengetahui beban yang diterima speed bump ketika dilewati kendaraan.

21 Gaya Tekan Roda Depan Wf = Gaya tekan roda depan kendaraan (N) Rf = Rolling resintance roda depan (N) y = Tinggi lintasan speed bump (m) W = Berat total kendaraan (N) a = jarak posisi titik berat kendaraan terhadap poros roda depan b = jarak posisi titik berat kendaraan terhadap poros roda belakang a+b = L; adalah wheel base yaitu jarak antar poros depan sampai belakang

22 Gaya Tekan Roda Belakang Gaya Tekan Dengan Wr = Gaya berat kendaraan yang ditanggung pada roda belakang (N) Rr = Rolling resintance roda belakang (N) y = Tinggi lintasan speed bump (m) W = Berat total kendaraan (N) Ftr = Gaya dorong kendaraan pada roda belakang (N) a = jarak posisi titik berat kendaraan terhadap poros roda depan b = jarak posisi titik berat kendaraan terhadap poros roda belakang a+b = L; adalah wheel base yaitu jarak anatar poros depan sampai belakang

23 Pegas Helix Pegas dapat berfungsi sebagai pelunak tumbukan atau kejutan pada rancangan speed bump, pegas berfungsi untuk menahan beban dari kendaraan yang melewati speed bump. Pegas yang digunakan pada rancangan speed bump ini menggunakan pegas tekan spiral / helix Bahan yang dipakai adalah (ASTM A220) dengan : Syp = lb/ in 2 ; E = 2, lb/in 2 dan V = poisson ratio (0,3). δ w δ s h f h s

24 Untuk mendapatkan rancangan yang sesuai maka ditentukan : 1. Diameter (D) 2. Kelayakan diameter dengan mean coil radius 3. mendapatkan jumlah lilitan aktif pegas 4. gulungan total 5. tinggi solid dan defleksi yang bekerja. 8. c. Fa. N 4. c 1 0,615 D. Ssyp 4c 4 c 4 G. D Na 64. K. R Nt = Na + 2 hs = Nt. D w = Fa/K 3 6. tinggi total pegas h f = hs + s

25 METODOLOGI Tahapan yang dilakukan dalam melakukan penelitian ini adalah : Kajian pustaka Permodelan sistem Perhitungan Proses perancangan dan pembuatan speed bump Hasil Perancangan

26 Flow Chart Penelitian

27 Desain Rancangan Speed Bump 200

28 Flow Chart Perhitungan Konstanta Pegas Syp V E G 1 2 c c c Ssyp N Fa c D 0, N Syp n g Fa K R K D G Na

29 Flow Chart Perhitungan Redaman START VIDEO KETIKA MOBIL MELEWATI SPEED BUMP, K, m DENGAN IMAGE PROCESSING SOFTWARE DiDAPATKAN SIMPANAGN X1DAN X2 DIGUNAKAN PERSAMAAN LOGARITMIC DECREAMENT DAMPING RATIO c 2 km END

30 Flow Chart Simulasi Dengan Simulink

31 ANALISA DATA DAN PERHITUNGAN SECARA TEORI Data Inputan Spesifikasi Nilai Tipe Mesin 4 Silinder segaris, 16 katup, DOHC, WT-i Diameter x Langkah Volume Silinder 72,0 x 79,7 mm 1298 CC Perbandingan Kompresi 10,9 : 1 Power Max Torsi Max Ukuran Ban 92 Ps pada 6000 rpm (12,2 Nm) pada 4400 rpm 185/70 R14 P x L x T 4070 mm x 1630 mm x 1685 mm Gear Ratio Gigi ke-1 3,769 Gigi ke-2 2,045 Gigi ke-3 1,375 Gigi ke-4 1,000 Gigi ke-5 0,838 Jarak Sumbu Roda Berat Kosong 2655 mm 1020 kg

32 GAYA TEKAN RODA DEPAN Massa mobil (m) Massa pengendara (M) Massa total (m+m) Berat total (W) = 1020 kg = 70 kg = 1090 kg = 10692,9 N

33 GAYA TEKAN RODA BELAKANG Massa mobil (m) Massa pengendara (M) Massa total (m+m) Berat total (W) = 1020 kg = 70 kg = 1090 kg = 10692,9 N

34 Menghitung Konstanta Pegas D Diameter kanal , ,4 1 4,4 4 Radius rata-rata 0,615 4 R = 0,5. c. D = 0, ,23 = 0,46 in Konstanta pegas = 0,23 in Tinggi solid hs = Nt. D = 7,32. ( 3/8 ) = 1,77 in Defleksi kerja w = Fa/K = 143,4/145,04 = 0,9 in Defleksi solid , K 25400,55 N / m 145,04 lb / in 9,81 60 Gulungan aktif 4 G. D Na 64. K. R ,04. Gulungan total 4 0,23 0,46 3 = 5,32 gulungan aktif s = 1,2. ( Fa/K ) = 1,2. 0,9 = 1,08 in Tinggi total ( bebas ) h f = hs + s = 1,77 + 1,08 = 2,85 in Pitch P = D + (s/na ) = 0,23 + ( 1,08/5,32 ) = 0,43 in Nt = Na + 2 = 5, = 7,32 gulungan

35 Pegas yang Digunakan Dimana m = massa benda sebesar 1000 kg g = percepatan gravitasi bumi sebesar 9,81 m/s2 K = konstanta pegas (N/m) X0 = panjang pegas mula-mula sebesar 10 cm X1 = panjang pegas setelah dikenai beban sebesar 3 cm

36 Konstanta Redaman

37 Kecepatan Vertikal Speed Bump

38 Simulasi Kecepatan Turun dengan Simulink

39 Simulasi Kecepatan Turun dengan Simulink Untuk roda depan dengan kecepatan 5 km/jam kecepatan turunnya 2m/s

40 Untuk roda depan dengan kecepatan 10 km/jam kecepatan turunnya 1,76 m/s

42 Simulasi Kecepatan Turun dengan Simulink Untuk roda belakang dengan kecepatan 5 km/jam kecepatan turunnya 1,89m/s

45 Kesimpulan Dari hasil perancangan dan perhitungan speed bump didapatkan : Besarnya masing-masing konstanta pegas hasil rancangan adalah 35035,71 N/m Besarnya konstanta redaman sistem adalah 478,2396 N s/m Besarnya gaya tekan roda depan mobil avanza adalah 5414,98 N

46 Kesimpulan Besarnya gaya tekan roda depan mobil avanza adalah 5288,87 N Semakin besar cepat kendaraan yang melintasi speed bump dengan massa yang sama maka kecepatan turun sebagai respon yang dihasilkan oleh speed bump akan menjadi kecil Semakin besar lambat kendaraan yang melintasi speed bump dengan massa yang sama maka kecepatan turun sebagai respon yang dihasilkan oleh speed bump akan menjadi besar

47 Kesimpulan Besarnya kecepatan turun adalah : kecepatan kendaraan kecepatan turun speed bump Roda depan 5 km/jam 2 Roda belakang 1,89 Roda depan 10 km/jam 1,76 Roda belakang 1,61 Roda depan 15 km/jam 136 Roda belakang 1,23

48 SEKIAN TERIMA KASIH

49