KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
TINJAUAN PUSTAKA
A. Beban Dinamis Bantalan
Beban dinamis ini disebabkan oleh massa roda gigi input, dimana massa roda gigi input dapat dicari dengan rumus:
b d d m V m i p i i i i 2 , 2 4 ……….(2.20) dimana:mi = massa roda gigi input (kg)
di = diameter jarak bagi roda gigi input (mm) dp,i = diameter poros input (mm)
b = lebar roda gigi (mm)
= massa jenis roda gigi (kg/mm3) Perbandingan beban dinamis untuk bantalan
X F
r Y F
a
P
……….……….(2.21)Dimana: Fr = beban radial (kg) Fa = beban aksial (kg)
X = 28ellev radial (X = 0,56) Y = 28ellev aksial (Y = 1,45)
Untuk memilih jenis bantalan yang sesuai maka harus disesuaikan dengan tabel standar bantalan yang sesuai dengan poros input, seperti terlihat pada tabel 2.2.
Tabel 2.3 Jenis jenis bantalan Nomor bantalan
dua sekat Ukuran luar (mm)
Kapasitas nominal
Kapasitas nominal
jenis Dua dinamis
spe-sifik
statis spe-sifik terbuka Sekat tanpa
kon-tak D D B r C (kg) Co (kg) 6000 6000ZZ 6000VV 10 26 8 0,5 360 196 6001 6001ZZ 6001VV 12 28 8 0,5 400 229 6002 6002ZZ 6002VV 15 32 9 0,5 440 263 6003 6003ZZ 6003VV 17 35 10 0,5 470 296 6004 6004ZZ 6004VV 20 42 12 1 735 465 6005 6005ZZ 6005VV 25 47 12 1 790 530 6006 6006ZZ 6006VV 30 55 13 1,5 1030 740 6007 6007ZZ 6007VV 35 62 14 1,5 1250 915 6008 6008ZZ 6008VV 40 68 15 1,5 1310 1010 6009 6009ZZ 6009VV 45 75 16 1,5 1640 1320 6010 6010ZZ 6010VV 50 80 16 1,5 1710 1430
Jadi bantalan yang dipakai adalah jenis 6008 dengan diameter luar (D) = 68 mm, diameter dalam (d) = 40mm, lebar bantalan (B) = 15mm, dan jari-jari sisi ® = 1,5 mm.
2.6 Pegas
Pegas adalah elemen mesin yang digunakan untuk memberikan gaya, torsi, dan juga untuk menyimpan atau melepaskan. Energi disimpan pada benda padat dalam bentuk twist, stretch, atau kompresi[ ]. Energi di-recover dari sifat material yang telah terdistorsi. Pegas haruslah memiliki kemampuan untuk mengalami defleksi yang besar. Beban yang bekerja pada pegas dapat berbentuk gaya tarik, gaya tekan, atau torsi (twist force). Pegas umumnya beroperasi dengan „high work-ing stresses‟ dan beban yang bervariasi secara terus menerus. Beberapa contoh spe-sifik aplikasi pegas adalah:
„gun recoil mechanism‟.
2. untuk memberikan gaya dengan nilai tertentu, seperti misalnya pada relief valve.
3. Untuk meredam getaran dan beban kejut. 4. Untuk beban, contohnya pada timbangan.
5. Untuk mengembalikan komponen pada posisi semula, contonya pada „brake pedal’.
2.6.1 Klasifikasi Pegas
Pegas dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis fungsi dan beban yang bekerja yaitu pegas tarik, pegas tekan, pegas torsi, dan pegas penyimpan. Tetapi klas-ifikasi yang lebih umum adalah diberdasarkan bentuk fisiknya. Klasklas-ifikasi berdasar-kan bentuk fisik adalah:
1. Wire form spring (helical compression, helical tension, helical tor-sion, custom form).
2. Spring washers (curved, wave, finger).
3. Flat spring (cantilever, simply supported beam).
4. Flat wound spring (motor spring, volute, constant force spring).
Pegas „helical compression’ dapat memiliki bentuk yang sangat bervariasi. Gambar 2.27 menunjukkan beberapa bentuk pegas helix tekan. Bentuk yang standar memiliki diameter coil, pitch, dan spring rate yang konstan. Pitch dapat dibuat bervariasi sehingga spring rate-nya juga bervariasi. Penampang kawat umumnya bulat, tetapi juga ada yang berpenampang segi empat. Pegas konis bi-asanya memiliki spring rate yang non-linear, meningkat jika defleksi bertambah besar. Hal ini disebabkan bagian diameter coil yang kecil memiliki tahanan yang lebih besar terhadap defleksi, dan coil yang lebih besar akan terdefleksi lebih du-lu. Kelebihan pegas konis adalah dalam hal tinggi pegas, dimana tingginya dapat dibuat hanya sebesar diameter kawat.Bentuk barrel dan hourglass terutama digunakan untuk mengubah frekuensi pribadi pegas standar[ ]. Variasi pegas dapat dilihat pada gambar 2.27.
Gambar 2.27 Variasi pegas tekan (Helix) 2.6.2 Bahan Pegas
Bahan pegas yang paling umum digunakan adalah pegas menurut standard JIS dilambangkan dengan SUP atau baja ST-70 yang dapat disepuh dengan baik setelah pegas terbentuk. Sifat mekanis untuk bahan SUP adalah sebagai berikut:
1. Modulus gelincir G = 8 x 103 kg/mm2
2. Ultimate tensile strength = 60 sampai dengan 70 kg/mm2 Sedangkan sifat mekanis bahan ST-70 untuk pegas adalah:
1. Tegangan bengkok ijin = 5.000 kg/mm2 2. Tegangan puntir ijin = 4.000 kg/mm2 3. Modulus elastisitas = 2.200.000 kg/mm2 4. Modulus gelincir = 850.000 kg/mm2
Gambar 2.28 menunjukkan pegas tekan yang digunakan dengan standard JIS yang dilambangkan dengan SUP atau baja ST-70.
mak = w
+
s=
+
=
…………..…...(2.22) Dimana:
mak = tegangan geser total pada pegas, N/m2 F = gaya aksial (tarik atau tekan ), N D = diameter rerata pegas, m
d = diameter kawat pegas, m 2.6.3 Lenturan (Defleksi) pegas ulir
akibat gaya tarik tekan menyebabkan pegas akan memanjang atau memendek. Pemanjangan atau pemendekan pegas ini disebut dengan defleksi pegas.besarnya defleksi pegas ulir dapat diturunkan dengan cara analisis deformasi kawat pegas aki-bat puntiran.
Atas dasar hal tersebut di atas maka harus dicari harga kekakuan pegas, dengan perhi-tungan di bawah ini:
………..(2.23)
Dimana:
Y = defleksi pegas, m G = modulus gelincir, N/m2 n = banyaknya lilitan aktif
2.6.4 Energi yang mampu disimpan pegas
energi pegas dapat dicari dengan menurunkan persamaan dasar sebagai beri-kut
dengan memasukkan harga harga yang telah diperoleh dari persamaan sebelumnya ke dalam persamaan di atas maka akan diperoleh:
E =
………(2.25) dimana:
E = energi pegas
V = volume kawat pegas, faktor koreksi wahls 2.7 Flywheel (Roda Gila)
Roda gila adalah sebuah piringan roda besi yang dipergunakan sebagai suatu reservoir (penyimpan) energi di dalam mesin. Pada saat tenaga mesin bertambah, pu-tarannya bertambah, dan tenaga tersebut tersimpan dalam roda gila. Pada saat mesin kekurangan tenaga, roda gila tersebut akan memberikan tenaganya[ ]. Flywheel dapat dilihat pada gambar 2.29.
Gambar 2.29 Flywheel (Roda Gila) Energi yang disimpan dalam rotor adalah energi kinetik :
Ek = ……….(2.26)
Dimana:
ω : Kecepatan sudut I : Momen inersia
Momen inersia adalah ukuran resistensi terhadap torsi diterapkan pada objek berputar (yaitu semakin tinggi momen inersia, semakin lambat akan berputar setelah diterapkan gaya tertentu).
2.7.1 Koefisien Fluktuasi Flywheel
Koefisien fluktuasi aalah variasi kecepatan yang diperlukan roda gila (fly-wheel), yang didefenisikan sebagai:
δ =
………..(2.27) ω1 = Kecepatan sudut maksimal roda gila (flywheel)
ω2 = Kecepatan sudut minimal roda gila (Flywheel) ω = Kecepatan sudut rata-rata (flywheel) =
V = Kecepatan maksimal suatu titik pada roda gila (flywheel) V1 = Kecepatan minimal suatu titik pada roda gila (flywheel) V2 = Kecepatan rata-rata suatu titik pada roda gila (flywheel)
Nilai koefisien fluktuasi yang biasa dipakai (umum) dalam praktek,adalah 0,2 untuk mesinpembuat lubang (punch), Mesin giling ,mesin pemecah batu. 0,002 untuk gen-erator listrik.
1.7.3 Menentukan Berat Roda Gila Apabila:
ω1 = Kecepatan sudut maksimal roda gila (flywheel) ω2 = Kecepatan sudut minimal roda gila (Flywheel)
I0 = Momen kelembaman roda gila (flywheel),terhadap sumbu porosnya
Maka perubahan tenaga kinetic roda gila (Flywheel), pada kecepatan maksi-mum dan kecepatan minimaksi-mum dapat dituliskan dengan persamaan berikut:
E = ……….…...(2.28) = = = = Bila:
K = Radius girasi roda gila (flywheel) terhadap sumbu putaranya W = Berat roda gila (flywheel)
I0 = k2 E = k2.δ.ω2
Sehingga:
W =
………...(29) Apabila r adalah jari-jari roda gila,dan berat roda gila dianggap terkosentrasi pada jari-jari rata-ratanya, maka:
K = r dan
Dengan mengganti nilai V =
, maka:
W =
=
atau W =
…
………..….(30) Bila roda gila berupa disk,maka I0=
, Sehingga harga E,
Menjadi E =
=
W =
………(31)
Dengan mempertimbangkan bagian-bagian lain yang ikut berputar, maka berat roda gila yang diambil hanya 90%, dari berat hasil perhitungan. Dengan adanya memper-timbangkan gaya centrifugal yang diambil akibat putaran, maka kecepatan maksi-mum untuk roda gila (flywheel) dengan material baja adalah V=40 m/detik dan mate-rial besi tuang adalah V=30 m/detik.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pembatas Kecepatan Kendaraan (Speed Bump) adalah bagian jalan yang ditinggikan berupa tambahan aspal atau semen yang dipasang melintang di jalan untuk pertanda memperlambat laju/kecepatan kendaraan. Untuk meningkatkan keselamatan dan kesehatan bagi pengguna jalan ketinggiannya diatur dan apabila melalui jalan yang akan dilengkapi dengan rambu-rambu pemberitahuan terlebih dahulu mengenai adanya pembatas kecepatan kendaraan (Speed Bump), khususnya pada malam hari, maka Speed Bump dilengkapi dengan marka jalan dengan garis serong berwarna putih atau kuning yang kontras sebagai pertanda [ ].
Polisi tidur dapat dilihat pada gambar 1.1.
Gambar 1.1 Polisi tidur (Speed Bump)
Speed bump ini pertama kali dicetuskan oleh seorang fisikawan bernama Arthur Holly Campton. Ketika itu, ia merasa terganggu dengan cepatnya laju kendaraan yang melintas di depan kantornya yang begitu bising terdengar. Maka keluarlah gagasan untuk membuat sebuah konsep pembatas kecepatan laju kendaran di tahun 1927, yang hingga kini sering disebut speed bump.
Ukuran speed bump sudah diatur dalam Keputusan Menteri Perhubungan Nomor KM 3 Tahun 1994 tentang Alat Pengendali dan Pengaman Pemakai Jalan. Disana disebutkan bahwa tinggi maksimum pembatas kecepatan kendaraan adalah 12
cm dan sudut kemiringan 15 persen (13,50). Speed bump tersebut juga harus diberi garis serong dengan cat putih agar terlihat jelas oleh para pengendara yang hendak melintas.
Speed bump akan bermanfaat jika ditempatkan dan didesign sesuai dengan aturan misalkan di jalan lingkungan pemukiman, jalan lokal yang mempunyai kelas jalan IIIC, dan yang ketiga adalah pada jalan-jalan yang sedang dilakukan pekerjaan konstruksi. kemudian untuk aturannya ketinggian maksimumnya tidak boleh lebih dari 15 cm, juga kemiringannya 15%. Jika dibuat sesuai dengan kondisi diatas maka akan bermanfaat.
Speed bump yang tidak sesuai standar bukan hanya merusak kendaraan, tapi juga membahayakan si pengendara. Tinggi dan sudut kemiringan yang tidak sesuai mengakibatkan beban kejut dan goncangan kendaraan yang terlalu besar.
Speed bump banyak kita jumpai di negara kita karena juga berfungsi sebagai tanda memasuki wilayah tertentu. Namun berbada halnya jika di mall atau pusat per-belanjaan yang sebagian besar tidak menggunakan polisi tidur untuk mengurangi atau memberhentikan laju kendaraan. Mereka menggunakan palang parkir (barrier gate) sebagai tanda peringatan untuk berhenti sementara guna pengambilan karcis parkir kendaraan. Palang parkir otomatis dapat dilhat pada gambar 1.2.
Gambar 1.2 Palang Parkir otomatis
Palang parkir dapat bergerak naik turun karena dioperasikan lewat operator (administrator parking). Pada administrator parking terdapat vehicle detector untuk mendeteksi nomor kendaraan, card reader untuk pengambilan karcis dan kamera
nomor kendaraan maupun jam masuk kendaraan dimasukkan ke dalam server park-ing. Keseluruhan system parking ini membutuhkan energi listrik untuk beroperasi. Parkir sistem dapat dilihat pada gambar 1.3.
Gambar 1.3 Parkir system
Kebutuhan listrik pada system parking ini khususnya palang parkir dapat di-alihkan dari Perusahaan Listrik Negara (PLN) atau Generator Set (Genset) yang ber-bahan bakar fosil ke cara lain. Modifikasi desain polisi tidur atau dapat dikatakan dengan smart police trap merupakan salah satu cara untuk menghasilkan energi listrik bangkitan. Energi listrik bangkitan ini didapatkan dari adanya tekanan roda kendaraan ke arah gravitasi bumi saat melintasi speed bump. Saat roda kendaraan menekan speed bump, timbul energi kinetik. Energi tersebut dapat diubah menjadi energi listrik dengan menambahkan konsep generator elektrik dimana tersusun atas transmisi roda gigi, mekanisme fly wheel, dan motor DC [ ].
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas dapat ditentukan pe-rumusan masalah dalam penelitian ini, yaitu bagaimana memodifikasi polisi tidur agar dapat mengubah energi kinetik menjadi energi listrik ketika kendaraan melintas dengan mekanisme roda gigi.
1.3 Tujuan Penelitian 1.3.1 Tujuan Umum
Adapun tujuan dari perancangan speed bump (polisi tidur) ini adalah membu-at sumembu-atu sistem pembangkit daya agar dapmembu-at menghasilkan energi listrik samembu-at ken-daraan melintasi speed bump.
1.3.2 Tujuan Khusus
Tujuan khusus penelitian ini adalah:
1. Memanfaatkan generator sebagai alat penghasil arus listrik untuk membu-ka pintu tol kota medan
2. Untuk mengetahui daya yang didapat setiap lintasan mobil pada speed bump
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Bagi peneliti dapat menambah pengetahuan, wawasan dan pengalaman tentang material komposit
2. Bagi akademik, penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi tambahan untuk penelitian tentang system mekanik speed bump yang dapat menghasilkan energy listrik
1.5 Batasan Masalah
Untuk dapat arah penelitian yang baik, maka perlu adanya batasan masalah sebagai berikut:
1. Kecepatan kendaraan konstan, yaitu 5 km/jam, 10 km/jam, dan 15 km/jam 2. Gesekan didalam alat pembangkit daya diabaikan
3. Dimensi generator ditentukan
4. Dimensi roda gigi disesuaikan dengan dimensi ruang yang ada
5. Metode pembangkitan daya menggunakan Generator 5,5 Watt /12 volt 6. Kuat medan magnet , jumlah lilitan dan diameter kawat kumparan pada
generator elektrik disesuaikan dengan yang ada dipasaran 7. Berat plat baja diabaikan
Pada penelitian ini akan berisikan: BAB 1. PENDAHULUAN
Bab ini membahas latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas teori-teori yang dapat mendukung dan menjadi pedoman dalam penyusunan skripsi. Pada bab ini dibahas teori tentang.Speed bump,generator,roda gigi, pegas,bantalan, dan flywheel.