Oleh: BAYU EKO NUGROHO Dosen Pembimbing: Dr. Ir. AGUS SIGIT PRAMONO, DEA SIDANG TUGAS AKHIR - TM

Transkripsi

1 SIDANG TUGAS AKHIR - TM JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013 Oleh: BAYU EKO NUGROHO Dosen Pembimbing: Dr. Ir. AGUS SIGIT PRAMONO, DEA

2 LATAR BELAKANG Kereta api merupakan sarana angkutan massal. PT INKA saat ini telah membuat sarana angkutan massal yang lain yaitu Railbus. Namun ada beberapa bagian yang masih dalam penyempurnaan. Dalam hal ini adalah bagian Coil Spring Suspension. Penelitian untuk penggantian model dengan jenis barrel ini adalah lebih kepada faktor kenyamanan untuk para penumpang dan berupaya mempelajari untuk mengurangi tingkat defleksi pada coil spring suspension jenis ini.

3 Desain RailBus

4 Spesifikasi RailBus Dimensi Utama: Panjang total badan kereta TEMC T Lebar badan kereta Tinggi atap kereta dari kepala rel Diameter roda Maksimum Minimum Tinggi lantai kereta : mm : mm : mm : mm : 774 mm : 694 mm : 1200 mm

5 Akomodasi Kapasitas Penumpang : Beban Normal Duduk Berdiri Total TEMC T TMC Berat Kosong Kereta : TEMC Maksimum T Maksimum 17 ton 14 ton

6 Coil Spring Suspension

7 Fungsi Spring Suspension: Penghubung axle dan body untuk mencegah penyaluran getaran dan impact secara langsung dari permukaan jalan ke kendaraan selama beroperasi. Menyerap getaran, oskilasi dan kejutan dari permukaan jalan sehingga menambah kenyamanan dan stabilitas.

8 Macam Macam Spring :

9

10 Spring Karakteristik Hubungan antara defleksi dan force dapat juga diketahui juga sebagai stiffness (kekakuan) atau springrate (k). k = F / δ

11 Hubungan Antara Stiffness dan SpringRate

12 Defleksi Coil Spring Formula : δ = 8N a FD 3 /Gd 4 Na G : number of active coils : modulus of rigidity of the wire material (75 to 80 GPa for spring steel)

13 Gejala Buckling

14 Gejala Buckling

15 Coil Spring Suspension Model Barrel Dengan berbagai dimensi : Sumber :

16 Pemasangan Pada Railbus R max utk model spring barrel R min / R max utk model spring straight

17 Spring Barrel dalam ukuran :

18 RUMUSAN MASALAH Bagaimana pengaruh variasi sudut terhadap nilai defleksinya? Bagaimana pengaruh penambahan beban terhadap nilai kekakuan nya? Bagaimana pengaruh buckling terhadap setiap model spring yang dibandingkan?

19 TUJUAN Mengetahui pengaruh variasi sudut terhadap nilai defleksinya. Mengetahui pengaruh penambahan beban terhadap nilai kekakuan nya. Mengetahui nilai buckling pada model keduanya sehingga aman digunakan untuk berbelok.

20 BATASAN MASALAH Jenis spring adalah model coil atau helix, dengan beban yang divariasikan. Perhitungan dan analisa dilakukan pada kedua model spring suspension tersebut. Kedua jenis profil spring dibuat dengan geometri dan material dengan properties yang sama. Beban yang diberikan pada model berupa beban statis. Asumsi yang digunakan meliputi: 1. Beban uniform sepanjang tebal pitch 2. Material bersifat elastik dan isotropik 3. Temperatur seragam di seluruh bagian spring

21 MANFAAT Dapat digunakan sebagai pengganti coil spring model konvensional sehingga bisa dipatenkan sebagai hak cipta. Dapat mengurangi biaya produksi melalui penghematan karena dibuat di negeri sendiri. Dapat mengurangi biaya operasional dan perawatan karena kekuatan dan kekakuan tinggi sehingga tidak mudah rusak.

22 STUDI LITERATUR TEXT BOOK & E-BOOK CLIK HERE ARTIKEL ONLINE CLIK HERE

23 STUDI LITERATUR Text Book & E Book 1. Aaron D Deutschman, Machine Design. Macmillan, New York, J.K Gupta, Machine Design 3. Elliot Rush, Relating of Choice Deflection. Indian Institute of Technology Madras. 4. Ellen Finkelstein, Autocad 2010 Bible. Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana, Ansys Tutorial Release ANSYS Inc., USA, 2009.

24 STUDI LITERATUR Jurnal 1. Railway Technical Web, site updated 5 th december Technology,benefit, and motion sickness, Rickard Persoon, 2008

25 STUDI LITERATUR Artikel Online 1. g.shtml 2. lug.com/tech/1008_8l_spring_rate/photo_06.html pengertian-dan-fungsi-sistim-suspensi/

26 KAJIAN PUSTAKA 1. Faruq Cirat Salim, 2006 Melakukan penelitian yang berjudul Dynamic Analisys of Composite Coil Springs of Arbitary Shape yang mana pada intinya mereka melakukan sebuah percobaan pada helical compression springs model barrel dan Hyperboloidal menggunakan metode Natural Frequencies.

27 Kemudian hasil dari experiment fatique tersebut dibandingkan dengan keduanya. Untuk menganalisa tingkat kekakuan nya menggunakan finite element di ansys. Dan untuk menganalisa menggunakan natural frequencies.

28 Perbandingan kedua model :

29 Hasil penelitian :

30 BARREL HYPERBOLOIDAL

31 Kesimpulan : Hasil dari penelitian nya yang ditunjukkan di tabel menunjukkan bahwa bentuk spring barrel menunjukkan natural frequency nilai lebih baik. Yaitu dengan menunjukkan nilai yang lebih kecil. Jadi dengan kata lain residual yang dihasilkan lebih lembut (baik). Hasil dari penelitian nya juga dibuat dalam bentuk grafik seperti yang ditunjukkan diatas. Terlihat bahwa frekuensi natural untuk spring model barrel lebih baik dibandingkan dengan spring model hyperboloidal.

32 Saran penulis jurnal : Penulis ini memberikan saran bahwa penelitian ini perlu dilanjutkan dengan beberapa metode lain. Contohnya dengan metode defleksi dan stiffness. Berguna untuk dapat mengetahui nilai masing masing dari spring yang diteliti defleksi maupun kekakuan nya. Dan divariasikan sudut angle nya. Agar dapat diketahui perbedaan antara spring satu dengan spring yang lain.

33 METODOLOGI PERCOBAAN

34 Flowchart Penelitian

35 Flowchart Percobaan :

36 Perhitungan Manual : Diketahui : Diameter koil : 41.5 mm Diameter kawat : 5 mm Jumlah Koil : 5.8 Beban Aksial : 1000 N Ditanya : Berapa nilai defleksi, kekakuan, dan buckling pada kondisi vertical dan horizontal? Jawab : (Vertikal) Defleksi : 8.Fa.c3/ G.Dm = 8x2698x8,3/(10.000x106)x(36.5) = 179,147 / (10.000x106) (365) = 0,04298 in Kekakuan : ΔF/ΔL = F0 / Lf- Lo = 26980/( ) = 817,41 N/mm

37 Buckling : Lf/Dm = 305 / 36.5 = Horisontal: Wahl Factor (Pengaruh Tegangan Geser) K = (4c-1) / (4c-4) /c = 842 Defleksi : 8.Fa.c3/ G.Dm = 8x6940x8,3/(10.000x106)x(36.5) = / (10.000x106) (365) = 0, in Kekakuan : ΔF/ΔL = Fo/ Lf-Lo = 69480/( ) = 317,41 N/mm Buckling : Lf/Dm = 305 / 36.5 = 8,35 = 84/8.35 = 10.08

38 Analisa dengan Metode Finite Element

39 Proses Meshing :

40 Pemberian Remote Force :