BAB III KONSEP PERANCANGAN
3.2 Gambar Rancangan
Proses rancang bangun dilakukan dengan menggunakan software Autodesk Inventor untuk memudahkan visualisasi rancangan dan simulasi, Pada simulasi sistem didapatkan gambar 2D untuk tujuan validasi dan untuk mendapatkan hubungan antara panjang lengan, panjang pelampung dan massa pelampung terhadap rotasi serta torsi maksimal yang dapat dibangkitkan. Hasil rancangan dapat dilihat pada Gambar 3.1
Gambar 3. 1 Gambar Rancangan PLTGL
5 PLTGL terdiri dari beberapa komponen yaitu sebagai berikut:
Gambar 3.2 Komponen PLTGL Pelampung Sejajar 3.3 Komponen PLTGL
1. Pelampung
Pelampung berfungsi untuk menggerakkan lengan pelampung agar dapat bergerak naik turun. Pelampung dibuat dari plastik (PVC) dan memiliki ukuran diameter 1 meter dan tinggi 0,5 m. Rancangan pelampung ditunjukkan pada gambar 3.3 berikut ini.
Gambar 3.3 Pelampung
6 2. Gear/roda gigi
Roda gigi berfungsi sebagai putaran dan pengubah gerakan lurus pada rack gear helical. Gear atau roda gigi akan meneruskan putaran ke poros. Roda gigi dapat dilihat pada Gambar 3.4
Gambar 3.4 Roda Gigi 3. Roda gigi searah
Roda gigi searah digunakan untuk meneruskan putaran yang dihasilkan roda gigi/gear sebelumnya menggunakan prinsip ratchet. Dapat dilihat pada Gambar 3.5
Gambar 3.5 Roda gigi searah (ratchet) 4. Rumah bantalan (pillow block) dan bantalan (bearing)
Pillow block adalah sebuah alas yang digunakan untuk mendukung kerja poros dengan bantuan dari bantalan (bearings) yang sesuai dan beragam aksesoris. Material kerangka mesin untuk pillow block biasanya terbuat dari cor besi atau cor baja. Merupakan sebuah bantalan terdiri dari bracket
7 pemasangan atau blok bantalan (alas) yang digunakan dalam mendukung kerja poros. Fungsinya untuk menampung bantalan dalam beban rendah.
Terdiri dari komponen dua benda utama, yakni bagian bantalan statis dan bagian dalam yang memiliki cincin berputar dan dapat menahan benda tetap pada posisinya masing-masing. Dapat dilihat pada Gambar 3.6
Gambar 3.6 Rumah Bantalan dan Bantalan 5. Generator
Generator mengkonversi energi dari bentuk energi mekanik menjadi energi listrik yang berlangsung di daerah medan magnet. Karena adanya energi mekanik yang diberikan pada generator yang berasal dari poros, maka timbul arus listrik dalam suatu penghantar akibat perubahan medan magnet di sekitar kawat penghantar tersebut. Generator dapat dilihat pada Gambar 3.7
Gambar 3.7 Generator
8 6. Rantai
Rantai bekerja memutar roda generator dari poros, melalui perputaran roda gigi pada saat yang sama. Rantai mengait pada roda gigi poros, dan meneruskan daya tanpa slip ke roda gigi generator. Jadi, menjamin putaran daya yang tetap. Rantai dapat dilihat pada Gambar 3.8
Gambar 3.8 Rantai
7. Rack gear helical
Batang gigi (rack gear) berfungsi sebagai transmisi untuk merubah gerak lurus menjadi gerak putar atau sebaliknya. Dapat dilihat pada Gambar 3.9
Gambar 3.9 Rack Gear helical
9 3.4 Perhitungan Rancangan
Dalam rancang bangun PLTGL ada beberapa hal yang perlu di analisa dan di optimalisasi kan pada perancangan Pembangkit listrik tenaga gelombang laut ini adalah sebagai berikut.
b. Jarak garis pitch ke bagian belakang poros dari Tabel 8-10 B = 1,3
c. Jarak dari belakang ke garis tengah pinion (B-C) B-C = B + pinion radius = B + Dp / 2
= 1,3 + 5/2 = 1,3 + 2,5 = 3,8 in
10 d. Kecepatan linier poros pelampung
V poros = (Dp/2) (Np) = ( 5
2 ) (1400 rev/min ) ( 2𝜋 Rad/rev ) ( 1,0 ft/12 in) = 1831,6 ft/min
e. Perkiraan waktu naik turun poros pelampung V
=
𝑠𝑡
/
t =
𝑠𝑣
= 39,37 1831,6⁄ x 60 𝑠𝑒𝑐 𝑚𝑖𝑛⁄
= 1,28 sec
f. Jumlah putaran pinion untuk menurunkan poros pelampung S rack = Dp/2 x 𝜃𝑝
1. Perhitungan pada poros Diketahui:
Wt= 2000 N θ= 20O Pd= 30 Hp
11
❖ Torsi output aktual (Asumsi 95% system efisien) To = T2(0.95)
12 SAE 3140 OQT 700 steel, berdasarkan (Appendix 3)
Sy = 200.000 psi
❖ Diameter poros minimal yang diizinkan D = 25 mm
13 Perhitungan umur rancangan bearing
Ld = (h) (rpm) (60 min/h)
3.5 Desain Konsep Mekanisme PLTGL
Desain konsep mekanisme dari Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL) ditunjukkan oleh gambar 3.2 dibawah ini:
Pada konsep mekanisme PLTGL ini dilakukan dengan metode state variabel dimana akan dilakukan dalam beberapa tahapan. Persamaan gerak dari sistem diturunkan terlebih dahulu dengan membangun free body diagram dari model fisik sistem yang telah tersederhanakan. Berdasarkan free body diagram yang telah dibentuk setiap komponen gaya dijumlahkan dengan menggunakan hukum newton untuk gerak rotasi dari PLTGL. Free body diagram PLTGL dapat dilihat pada Gambar 3.10
Gambar 3.10 Free Body Diagram PLTGL Energi
14 Pada blok desain dapat dijelaskan bahwa untuk menghasilkan energi listrik diperlukan beberapa mekanisme. Dalam mekanisme PLTGL terdapat komponen penting yaitu dengan pelampung yang dapat menghasilkan gerak putar roda gigi dan torsi ketika diberikan input berupa energi gelombang laut yang berasal dari rack gear helical. Dapat dilihat pada Gambar 3.11
Gambar 3.11 Skema Mekanisme PLTGL Pelampung Sejajar
Prinsip kerja alat adalah pada saat lengan bergerak ke atas karena pengaruh gelombang air laut maka gaya yang dihasilkan lengan lurus dan rack gear helical akan dilanjutkan ke roda gigi dan dilanjutkan ke poros dan putaran diterima oleh generator. Prinsip kerja alat dapat dilihat pada Gambar 3.12
Gambar 3.12 Prinsip Kerja Alat PLTGL
15 Torsi hanya bisa lewat saat gelombang naik, ketika gelombang atau rack gear helical turun, roda gigi pada poros tidak bergerak karena menggunakan roda bergigi searah atau ratchet, dapat dilihat pada Gambar 3.13
Gambar 3.13 Sistem Roda Gigi Searah
Ketika Pelampung 1 turun, Pelampung 2 akan naik sesuai dengan arah gelombang laut yang tidak serentak naik, selanjutnya ketika pelampung 2 turun pelampung 3 akan naik dan diikuti dengan pelampung 4. Langkah ini akan berulang ulang terus menerus ketika gelombang laut tersedia sehingga poros terus berputar yang dapat menggerakkan generator listrik.
Bearing pada roda gigi
16
DAFTAR PUSTAKA
[1] M. A. Djabbar and others, ―OMBAK SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK,‖ Pros. Has. Penelit. Fak. Tek., vol. 5, no. 1, 2011.
[2] D. Magagna, ―Oscillating water column wave pump: a wave energy converter for water delivery,‖ University of Southampton, 2011.
[3] A. Muetze and J. Vining, ―Ocean Wave Energy Conversion,‖ Univ. Wis.
Madison, 2005.
[4] M. E. McCormick, ―Ocean Engineering Mechanics,‖ Cambridge University Press, 2010. 98
[5] S. S. Rao, ―Mechanical Vibrations Fifth Edition,‖ Prentice Hall, 2011.
[6] B. Setyana, ―Buku Ajar Kuliah Elemen Mesin II, Perancangan Roda Gigi Metode Niemann,‖ Universitas Diponegoro Semarang, 2007.
[7] C. M. Close, D. K. Frederick and J. C. Newell, ―Modeling and Analysis of Dynamic Systems Third Edition,‖ John Wiley and Sons, Inc., 2002.
17
LAMPIRAN
PARTS LIST
ITEM QTY PART NUMBER DESCRIPTION
1 1 BADAN/STRUKTUR
2 4 PELAMPUNG
3 5 PILLOW BLOCK
4 1 POROS PANJANG/GIGI
LURUS
Tanggal : 21 JUNI 2022
TEKNIK MESIN UNIB 001 A4
Satuan : mm
Dilihat :
Dilihat : Ahmad Fauzan Suryono, S.T., M.T
PLTGL PELAMPUNG SEJAJAR
Dibuat : Kelompok 12
Tanggal : 21 JUNI 2022
TEKNIK MESIN UNIB 002 A4
Satuan : mm Skala : 1 : 45
2000
5000
4450
300 2000 2000 1300
1200 1200 1200 700
700
599 722
900
898
139
110
PARTS LIST
Tanggal : 21 JUNI 2022
TEKNIK MESIN UNIB 003 A4
Satuan : mm
Dilihat : Dilihat :Ahmad Fauzan Suryono, S.T., M.T
S IS T E M P O R O S
Dibuat : Kelompok 12Tanggal : 21 JUNI 2022
T E K N IK M E S IN U N IB 0 0 4 A 4
Satuan : mm Skala : 1 : 455 0 0 0 3 9 4
208
5 0 0 6 0 0 5 0 0 6 0 0 5 0 0 6 0 0 6 0 0 5 0 0
394
1 1 0 0 1 2 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0
Dilihat :
Dilihat : Ahmad Fauzan Suryono, S.T., M.T
SISTEM RODA GIGI
Dibuat : Kelompok 12
Tanggal : 21 JUNI 2022
TEKNIK MESIN UNIB 005 A4
Satuan : mm Skala : 1 : 45
RODA GIGI
RODA GIGI SEARAH
GATILLO
BEARING/BANTALAN
Dilihat :
Dilihat : Ahmad Fauzan Suryono, S.T., M.T
SISTEM RODA GIGI
Dibuat : Kelompok 12
Tanggal : 21 JUNI 2022
TEKNIK MESIN UNIB 006 A4
Satuan : mm Skala : 1 : 45
222
150
92 65
PARTS LIST
Tanggal : 21 JUNI 2022
TEKNIK MESIN UNIB 007 A4
Satuan : mm Skala : 1 : 45
2
4
3
Dilihat :
Dilihat : Ahmad Fauzan Suryono, S.T., M.T
SISTEM PELAMPUNG
Dibuat : Kelompok 12
Tanggal : 21 JUNI 2022
TEKNIK MESIN UNIB 007 A4
Satuan : mm Skala : 1 : 45
1000 200
1000
R150