TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN MODEL JEMBATAN PENGHASIL LISTRIK DI AREA PARKIR Disusun Untuk Memenuhi Syarat-syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S-1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun oleh : TRI HARTONO D200 020 069 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2007
HALAMAN PERSETUJUAN Disetujui untuk dipertahankan di hadapan dosen Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Tugas Akhir dengan judul: Rancang Bangun Model Jembatan Penghasil Listrik di Area Parkir Disusun Oleh : Nama : TRI HARTONO NIM : D 200 020 069 Disetujui dan disahkan pada : Hari : Tanggal : Mengetahui, Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping (Dr. Waluyo Adi Siswanto) (Nurmuntaha A. N., ST.) ii
HALAMAN PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul : Rancang Bangun Model Jembatan Penghasil Listrik di Area Parkir disusun oleh : Nama : TRI HARTONO NIM : D 200 020 069 telah disahkan oleh Dewan Penguji untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta pada : Hari : Tanggal : Dewan Penguji : Penguji I : Dr. Waluyo Adi Siswanto ( ) Penguji II : Nurmuntaha Agung Nugraha, ST. ( ) Penguji III : Marwan Effendy, ST. MT. ( ) Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta Ketua Jurusan Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta (Ir. H. Sri Widodo, MT.) (Marwan Effendy, ST. MT.) iii
HALAMAN MOTTO Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan (QS Al-Insyirah : 6) Maka apabila kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang lain. (QS Al-Insyirah : 7) Bekerjalah untuk duniamu seakan-akan kau hidup selamanya, beribadahlah untuk akhiratmu seakan-akan kau mati besok. (Al-Hadits) Optimislah, karena setiap kehidupan pasti akan mengalami perubahan Yang kecil inilah yang mengakibatkan adanya sesuatu yang besar (Penulis) v
KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat dan salam mudah-mudahan tetap tercurahkan pada junjungan kita Rasulullah Muhammad SAW., pada keluarga serta sahabat-sahabatnya dan para penerus risalahnya. Tugas Akhir ini disusun guna melengkapi persyaratan untuk menyelesaikan program studi S-1 pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Bersama ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya atas segala bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Kemudian dengan selesainya tugas akhir ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu/ Bapak (Suparni/ Sudarno) di Sragen, Terima kasih atas segala dukungan yang tak terbalaskan. 2. Ir H. Sri Widodo, MT., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Marwan Effendy, ST. MT., selaku Ketua Jurusan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 4. Ir. Pramuko Ilmu P., MT., selaku Pembimbing Akademik. vi
5. Dr. Waluyo Adi S., selaku Pembimbing Utama Tugas Akhir yang telah memberikan dukungan, arahan serta bimbingan dalam penulisan Tugas Akhir ini. 6. Nurmuntaha ST., selaku Pembimbing Pendamping Tugas Akhir yang telah berkenan meluangkan waktu dan pikiran dalam memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan Tugas Akhir ini. 7. Kakak-kakakku (Harjanto, Hariyanto) telah begitu besar memberikan ilmu yang tidak pernah saya dapatkan selain dari keributan yang kita ciptakan 8. Demikian pula Keluarga Besar kami di Sragen. 9. Seluruh Dosen, Pejabat dan karyawan UMS yang telah banyak memberikan bimbingan akhlak dan pengalaman. 10. Teman-teman seperjuangan yang ada di pulau Jawa maupun diluar Jawa, dan senantiasa dalam kebenaran serta kebersamaan. 11. Teman-teman aktivis Griya Mahasiswa dan Keluarga Mahasiswa. 12. Rekan kerja di Quantum Motivindo terima kasih atas motivasinya yang tinggi. 13. Teman-teman Pembina Remaja (Pioner), selamat melanjutkan estafet dakwah. 14. Adik-adik binaan di SMA N 1 Kartasura, SMA N 2 Sukoharjo, SMP N 2 Gatak, dan di Fakultas Hukum UMS, terima kasih atas kepercayaannya 15. Teman-teman STM yang kompak dan kami rindukan. 16. Teman-teman Teknik Mesin yang selalu akrab 17. Teman-teman satu angkatan di UMS. vii
18. Sahabatku di Wisma Al-Quds, terima kasih atas waktunya 19. Seluruh yang telah memberikan motivasi dan dukungannya. 20. Seluruh rekan-rekan Tarbiyah selalu semangat Penulis menyadari sepenuhnya masih banyak kekurangan dalam penyusunan tugas akhir ini. Namun demikian, penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya. Surakarta, September 2007 Tri Hartono viii
DAFTAR ISI halaman HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR... MOTTO... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR SIMBOL... INTISARI... i ii iii iv v vi ix xiii xv xvi BAB I PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang Masalah... 1 1.2. Perumusan Masalah... 3 1.3. Pembatasan Masalah... 4 1.4. Tujuan Perencanaan... 4 1.5. Manfaat Perencanaan... 4 1.6. Sistematika Penulisan... 4 ix
BAB II PENGEMBANGAN TEKNOLOGI 6 2.1 Tinjauan Pustaka... 6 2.2 Rencana Pengembangan... 8 2.2.1 Ide Pengembangan... 8 2.2.2 Sketsa Prototipe... 10 BAB III DASAR TEORI 13 3.1 Jembatan... 13 3.1.1 Pengertian... 13 3.1.2 Macam-Macam Jembatan... 13 a. Jembatan-jembatan Tetap... 13 b. Jembatan-jembatan Dapat Digerakkan... 14 3.2 Listrik... 16 3.2.1 Pengertian... 16 3.2.2 Jenis Pusat Tenaga Listrik... 16 3.2.3 Generator Arus Searah... 17 3.3 Mekanisme Transmisi... 17 3.3.1 Pengertian... 17 3.3.2 Pembagian Transmisi... 18 a. Transmisi Langsung... 18 b. Perpindahan... 18 x
3.3.3 Bagian-Bagian Transmisi... 19 a. Transmisi Langsung... 19 b. Perpindahan... 21 c. Penyimpan Energi (Daya)... 23 3.3.4 Perhitungan Transmisi... 23 a. Perbandingan Transmisi... 23 b. Menentukan Perbandingan Transmisi... 24 3.4 Analisa Kinematik... 25 3.4.1 Pengertian... 25 3.4.2 Analisa Gerak Batang Penghubung... 25 BAB IV METODE PERENCANAAN 28 4.1. Diagram Alir Perencanaan... 28 4.2. Pengumpulan Data... 30 4.3. Persiapan Alat Kerja... 35 4.4. Pembuatan Prototipe... 38 4.5. Pengujian Prototipe... 40 BAB V HASIL PERENCANAAN DAN PEMBAHASAN 41 5.1. Data yang Direncanakan... 41 5.2. Posisi Batang Hubung... 43 5.3. Perhitungan Transmisi... 44 5.4. Analisa Listrik yang Dihasilkan Dari Uji Coba Prototipe... 50 xi
BAB VI PENUTUP 52 6.1. Kesimpulan... 52 6.2. Saran... 53 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Sketsa Jembatan... 10 Gambar 2.2. Mekanisme Gerak Papan... 11 Gambar 2.3. Prototipe... 12 Gambar 3.1. Perpindahan Oleh Dua Buah Roda... 19 Gambar 3.2. Perpindahan Oleh Sabuk atau Rantai... 21 Gambar 3.3. Mekanisme Batang-Hubung Dengan Jarak yang Ditempuh... 22 Gambar 3.4. Gaya Pada Mekanisme Engkol-Batang Hubung... 26 Gambar 4.1. Diagram Alir Perencanaan... 29 Gambar 4.2. Generator... 30 Gambar 4.3. Rangka Jembatan... 31 Gambar 4.4. Roda Gesek... 32 Gambar 4.5. Sproket Dengan Kopling... 32 Gambar 4.6. Sproket Utama... 33 Gambar 4.7. Batang Penghubung... 33 Gambar 4.8. Rantai... 34 Gambar 4.9. Bearing... 34 Gambar 4.10. Dinamo/ Generator Mini... 35 Gambar 4.11. Las Listrik... 35 Gambar 4.12. Mesin Bubut... 36 Gambar 4.13. Mesin Gergaji... 36 Gambar 4.14. Mesin Bor... 37 xiii
Gambar 4.15. Mesin Gerinda... 37 Gambar 4.16. Sketsa Prototipe... 39 Gambar 4.17. Transmisi... 40 Gambar 4.18. Prototipe... 40 Gambar 5.1. Sketsa Transmisi... 42 Gambar 5.2. Mekanisme Pemindah Daya... 43 Gambar 5.3. Reaksi Gaya... 44 Gambar 5.4. Analisis Kecepatan secara Kinematika... 47 Gambar 5.5. Hasil Uji Mesin... 50 xiv
DAFTAR SIMBOL F = gaya keliling (N) M = momen (N.m) r = jari-jari piringan (mm) Q = gaya yang menekan kedua piringan (N) f = koefisiensi gesek S = gaya tarik (N) P = daya (N.m/s) V = kecepatan (m/s) i = perbandingan n = putaran (rpm) = putaran sudut (rad/s) v = kecepatan keliling (m/s) d = diameter (mm) n = putaran (rpm) d = diameter (mm) F m = gaya massa (N) m = massa (kg) a = percepatan (m/s 2 ) F g = gaya akibat tekanan (N) xv
INTISARI Tujuan dari perencanaan ini adalah untuk memberikan suatu ide solusi terhadap semakin besarnya kebutuhan listrik. Dengan menciptakan suatu alat penghasil listrik yang tidak memerlukan bahan bakar namun dengan memanfaatkan aktivitas hilir mudik kendaraan, lebih dikhususkan pada pintu parkir karena memiliki intensitas laju kendaraan yang cukup. Dalam perencanaan ini menggunakan model jembatan penghasil listrik. Jembatan akan menerima gaya tekan cukup besar dari kendaraan yang lewat. Tekanan inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk memberikan dorongan pada suatu mekanisme transmisi. Gaya yang diberikan mengakibatkan terjadinya gerak bolak balik translasi sehingga harus diubah menjadi gerak rotasi untuk memutar roda-roda transmisi. Gaya berat kendaraan akan diterima oleh papan-papan jembatan sehingga papan akan bergerak naik-turun. Gerakan yang dihasilkan dari gerak naikturun ini kemudian ditransfer dan diubah menjadi gerak rotasi dengan menggunakan bantuan batang penghubung. Gerak rotasi yang terjadi pada transmisi dimanfaatkan untuk memutar generator guna membangkitkan listrik. Karena gaya berat yang diberikan oleh kendaraan cukup besar maka tekanan yang memutar roda-roda transmisipun juga besar Dari hasil pengujian didapatkan bahwa mekanisme ini dapat bekerja, keluaran listrik yang dihasilkan cukup untuk menyalakan lampu dengan voltase 3 V. hal ini menyimpulkan bahwa pembangkit listrik dengan model jembatan semacam ini mampu untuk memberikan suplai tambahan terhadap kebutuhan listrik dan karena tidak memerlukan atau menghabiskan sumber energi primer (bahan bakar) yang kapasitasnya semakin menipis, maka rancangan ini akan menjadi satu alternatif pembangkit listrik. Kata Kunci: Jembatan, Transmisi, Energi Listrik xvi