Pembimbing : Dr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST, M.Eng

(1)

Sidang Tugas Akhir Bidang Studi Desain

STUDI EKSPERIMENTAL KARAKTERISTIK MODEL

REGENERATIVE SHOCK ABSORBER (RSA) UNTUK

KENDARAAN TEMPUR RODA RANTAI

-Senin, 16 Juli 2012-

MOHAMMAD CHOLIQ

2108 100 058

Pembimbing :

Dr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST, M.Eng

JURUSAN TEKNIK MESIN

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

(2)

• Pendahuluan

• Tinjauan Pustaka

• Metodologi

• Hasil Dan Analisa

(3)

Latar Belakang

KEBUTUHAN ENERGI LISTRIK PADA KENDARAAN MILITER

Konsumsi BBM Meningkat

VIBRATION ENERGY HARVESTING

(4)

(5)

Perumusan Masalah

• Bagaimana respon massa uji dan daya

bangkitan yang dihasilkan dengan eksitasi

impuls akibat variasi amplitudo.

Bagaimana Karakteristik Daya Bangkitan Akibat

Pengaruh Perubahan Massa Uji Eksitasi Harmonik

(6)

BATASAN MASALAH

• Kendaraan yang digunakan hanya tank /

Kendaraan tempur roda rantai

• Berat kendaraan pada satu sisi roda adalah W/14

• Eksitasi yang digunakan adalah yang ada pada alat uji

suspensi/ Suspension Test Rig

• Frekuensi yang digunakan terbatas antara

2 – 5 Hz.

• Eksitasi pada suspension test rig mewakili

eksitasi pada kondisi sebenarnya.

(7)

Tujuan Penelitian

• Menguji energi listrik bangkitan dari RSA dan

respon massa uji setelah pemasangan RSA akibat

beban impulsive dan harmonik pada amplitudo dan

frekuensi yang bervariasi.

• Menganalisa

energi listrik bangkitan dari RSA dan

respon massa uji setelah pemasangan RSA akibat

beban impulsive dan harmonik pada amplitudo dan

frekuensi yang bervariasi.

(8)

• Pendahuluan

• Tinjauan Pustaka

• Metodologi

• Hasil Dan Analisa

(9)

Tinjauan Terdahulu

Electromagnetic Regenerative Shock

Absorber

Professor Lei Zuo dari University of Stony

Brook, New York

Brook

(10)

menggunakan prinsip aliran cairan hidrolik

sistem hidraulik memaksa cairan untuk mengalir melalui

turbin yang dihubungkan dengan generator

generator

Hydraulic Regenerative Shock Absorber

(11)

Piezoelectric Regenerative Shock Absorber

(12)

Electromagnetic Suspension

Bart L.J. Gysen

(13)

Tugas Akhir

(14)

Tugas Akhir

(15)

Regenerative shock absorber

model rotational jaw

(16)

(17)

`

(18)

𝑚ẍ + 𝑐 ẋ − ẏ + 𝑘 𝑥 − 𝑦 = 0 Dengan y(t)= sin ωt, maka

𝑚ẍ + 𝑐ẋ + 𝑘𝑥 = 𝑘𝑦 + 𝑐ẏ = 𝑘𝑌 𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 + 𝑐𝜔𝑌𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡 = 𝐴𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 − 𝛼 Dari persamaan itu, maka akan diperoleh

𝑋_𝑝 𝑡 = 𝑌 𝑘2 + (𝑐𝜔)2 [ 𝑘 − 𝑚𝜔2 2 _{+ 𝑐𝜔} 2_]1 ₂ sin 𝜔𝑡 − 𝜙1 − 𝛼 +x t y(t)=Ysinωt ωt +y k(x - y) c(ẋ - ẏ) +x +ẍ

Motion of Base

(19)

• Pendahuluan

• Tinjauan Pustaka

• Metodologi

• Hasil Dan Analisa

(20)

Flow Chart

umum

Uji Karakteristik Pegas

Instalasi RSA Pada Kendaraan

Pengujian performa suspensi dengan RSA dan pengukuran daya bangkitan RSA

Pengolahan Data Pengujian

kesimpulan

END

Analisa dan Hasil start

Studi Literatur

Survey Alat Uji

Uji Karakteristik generator

(21)

START 1.Power DC Supply 2.DCmotor 3.Titik timbul 4.Generator 5.Multimeter 6. Digital Tachometer

Mengarahkan tachometer pada titik timbul untuk mengetahui RPM

Menyalakan DC suplay

Menambah input DC motor 3 volt 1.Mencatat voltase dan ampere

pada multitester

2.Mencatat RPM yang timbul di tachometer

Menyetel input 3 volt

Input 30V START Voltase, Arus dan RPM generator

Flow Chart uji

karakteristik

(22)

6

1 2 3 4 5

Model Pengambilan Data

karakteristik generator

1. Power DC Supply 2. DC Motor 3. Titik Timbul 4. DC Generator 5. Multimeter 6. Digital Tachometer

(23)

Flow Chart Penentuan Koefisien

Redaman RSA (c-RSA)

START 1. RSA 2. Beban 3. Stopwatch 4. Generator RSA tanpa Generator RSA Dengan Generator Menghitung waktu tempuh dari satu

tanda ke tanda lain 10 kali percobaan

Menghitung waktu tempuh dari satu

tanda ke tanda lain 10 kali percobaan Beban + 75 g Beban + 50 gr C= mg/v CRSA dengan generator; CRSA tanpa generator

END

Beban=0.98

kg? Beban = 1 kg? Memposisikan tuas RSA di posisi

paling atasmembentuk sudut 400

dari vertikal Ujung tuas dibebani 0.85 kg

Ujung tuas dibebani 0.85 kg Memposisikan tuas RSA di posisi

paling atasmembentuk sudut 400

(24)

𝑠 = 𝑟θ θ = 95° − 45° = 50° θ = 50 180°𝑥π 𝑟𝑎𝑑 = 0,278π 𝑟𝑎𝑑 sehingga, s= 0.2 m x 0,278π = 0.192 m

Model Pengujian

Karakteristik RSA

400 950

(25)

Flow Chart Uji

Karakteristik Spring

START 1. spring alat 2. massa uji 3. jangka sorong Memasang spring RSA pada

alat Suspension Tester Rig Memberikan massa uji 5

kg pada spring RSA

Mencatat perubahan panjang spring (∆x)

Massa uji = 20 kg?

Massa uji + 5 kg

1. Grafik F-∆x

2. Nilai koefisien spring (N/m) END

(26)

Instalasi RSA Pada

Alat Uji Suspension

Tester Rig

Beban

(27)

Mekanisme Pengujian RSA

START

1. RSA

2. Suspension Tester Rig 3. Stopwatch 4. Resistor 5. Osiloscope 6. Massa uji Eksitasi impuls Eksitasi harmonik A = 7.5 mm Memberikan eksitasi impuls

Mencatat arus bangkitan pada multimeter A = 12.5 mm? A+ 5 mm ζ=0.17 Massa uji ekivalen Mengatur kecepatan v=100 mm/s Mencatat arus bangkitan END Memberikan eksitasi A=7.5 mm V≥111 mm/s A=12.5 mm V=125 mm/s A+ 5 mm V+ 11 mm/s V+ 14 mm/s ζ=0.21 Massa uji ekivalen Mengatur kecepatan v=100 mm/s Mencatat arus bangkitan Memberikan eksitasi A=7.5 mm V=111 mm/s A=12.5 mm V=125 mm/s A+ 5 mm V+ 11 mm/s V+ 14 mm/s END 1. Analisa daya bangkitan 2. Analisa terhadap respon massa uji

(28)

Suspension tester rig Stop Watch Oscilloscope Resistor RSA Flas Drive

(29)

• Pendahuluan

• Tinjauan Pustaka

• Metodologi

• Hasil Dan Analisa

(30)

Hasil Pengujian

(31)

0 2 4 6 8 10 12 14 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 v ol ta s e rpm generator

Grafik Voltase-Putaran

(32)

Hasil Pengujian

Karakteristik RSA

m uji (kg) F (N) t rata-rata (second) s (meter) v (m/s) 0.85 8.3385 3.642 0.192 0.053 0.89 8.7309 3.290 0.192 0.058 0.93 9.1233 2.983 0.192 0.064 m uji (kg) F (N) t rata-rata (second) s (meter) v (m/s) 0.85 8.33 85 3.642 0.19188 0.0466776 0.925 9.07 425 3.142 0.19188 0.0541057 1 9.81 2.787 0.19188 0.0609975 Hasil Pengambilan Data dengan Generator Hasil Pengambilan Data tanpa Generator

(33)

Hasil Pengujian

Karakteristik RSA

Grafik Pengambilan Data dengan Generator Grafik Pengambilan Data tanpa Generator y = 20.086x + 7.1354 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9 9.1 9.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 F ( N) v (m/s)

(34)

Hasil Pengujian

(35)

Hasil Pengujian

(36)

(37)

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Time (s) Vo lt a g e z=0.17 z=0.21 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Time (s) Po w e r (W a tt ) z=0.17 z=0.21 Amplitudo 7.5 mm ζ= 0.21 ζ= 0.17 1 1.05 1.1 1.15 5-0 5 10 15 20 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 7- 6- 5- 4- 3- 2- 1-Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass

(38)

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Time (s) Vo lt a g e z=0.17 z=0.21 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 -0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Time (s) Po w e r (W a tt ) z=0.17 z=0.21 Amplitudo 12.5 mm ζ= 0.21 ζ= 0.17 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 10- 5-0 5 10- 5-0 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 0 5 10 15 20 0 5 10 15 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass

(39)

(40)

Amplitudo 7.5 mm & Frekuensi 3.3 Hz ζ= 0.17 ζ= 0.21 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 0 0.05 0.1 0.15 Time (s) v olt age z=0.21 z=0.17 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 Time (s) Po w e r (W a tt ) z=0.21 z=0.17 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 -10 -5 0 5 10 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass 1 1.5 2 2.5 3 -5 0 5 10 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass

(41)

Amplitudo 7.5 mm & Frekuensi 3.7 Hz ζ= 0.17 ζ= 0.21 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Time (s) vo lt a g e z=0.21 z=0.17 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 Time (s) Po w e r (W a tt ) z=0.21 z=0.17 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass 1 1.5 2 2.5 3 -15 -10 -5 0 5 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass

(42)

Amplitudo 7.5 mm & Frekuensi 4.17 Hz ζ= 0.17 ζ= 0.21 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 Time (s) Vo lt a g e z=0.21 z=0.17 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 Time (s) Po w e r (W a tt ) z=0.17 z=0.21 1 1.5 2 2.5 3 -5 0 5 10 15 20 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass 1 1.5 2 2.5 3 -20 -15 -10 -5 0 5 10 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass

(43)

Amplitudo 12.5 mm & Frekuensi 2.0 Hz ζ= 0.17 ζ= 0.21 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 Time (s) Vo lt a g e z=0.21 z=0.17 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 Time (s) Po w e r (W a tt ) z=0.21 z=0.17 1 1.5 2 2.5 3 -4 -2 0 2 4 6 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass 1 1.5 2 2.5 3 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass

(44)

Amplitudo 12.5 mm & Frekuensi 2.22 Hz ζ= 0.17 ζ= 0.21 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.05 0.1 0.15 0.2 Time (s) Vo lt a g e z=0.21 z=0.17 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 Time (s) Po w e r (W a tt ) z=0.21 z=0.17 1 1.5 2 2.5 3 -6 -4 -2 0 2 4 6 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass 1 1.5 2 2.5 3 1 1.5 2 2.5 3 1 -10 -5 0 5 10 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass

(45)

Amplitudo 12.5 mm & Frekuensi 2.5 Hz ζ= 0.17 ζ= 0.21 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 Time (s) Vo lt a g e z=0.21 z=0.17 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Time (s) Po w e r (W a tt ) z=0.21 z=0.17 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 -20 -15 -10 -5 0 5 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 -20 -15 -10 -5 0 5 Time (s) a (m/ s 2 ) unsprung mass sprung mass

(46)

Hasil Pengujian dengan Eksitasi Harmonik Hasil Pengujian dengan Eksitasi Impuls

(47)

Eksitasi

Harmonik

Eksitasi

Impuls

(48)

Karakteristik daya pada Pengujian dengan eksitasi

Harmonik

Amplitudo 7.5 mm

(49)

• Pendahuluan

• Tinjauan Pustaka

• Metodologi

• Hasil Dan Analisa

(50)

KESIMPULAN

1. Redaman yang dihasilkan oleh alat adalah sebesar 126.35 (Ns/m)

2. Dari pengujian karakteristik model RSA dengan eksitasi impuls didapatkan:

3. Dari pengujian karakteristik model RSA dengan eksitasi harmonik didapatkan:

4. Pada eksitasi impuls didapatkan power maksimal 0.1183 Watt.

5. Pada eksitasi harmonik didapatkan power maksimal 0.0865 Watt

6. Voltase maksimum sebesar 0.17144 Volt dan Arus maksimum sebesar 0.69 Ampere.

(51)

SARAN

1. Perlunya dilakukan pengujian dengan amplitudo yang lebih besar.

2. Perlunya pengujian dengan variasi frekuensi yang sama pada amplitudo yang berbeda.

3. Perlunya dibuatkan dan dikembangkan rangkaian elektronik yang bisa menstabilkan voltase yang dibangkitkan agar bisa dimanfaatkan

(52)

Daftar Pustaka

1. Zuo, Lei dkk. 2010. Design And Characterization Of An Electromagnetic Energy Harvester For Vehicle Suspension. New York State University, USA.

2. Arziti, Marcos. 2010. Harvesting Energy From Vehicle Suspension. Tempere University of Technology. Spanyol 3. Kelly, S Graham 2000. Fundamental of Mechanical Vibrations. McGraw-Hill International Editions.: Ohio, USA

4. Seongpil Ryu. 2011. Ride quality analysis of a tracked vehicle suspension with a preview control. Department of Mechanical Engineering, Korea Advanced Institute of Science andTechnology (KAIST), Science Town, Daejeon 305-701, South Korea 5. Guenter H. Hohl.2006. Military terrain vehicles. Austrian Society of Automotive Engineers, Elisabethstrasse 26, A-1010

Vienna, Austria.

6. Krylov, V.V. 2010. Calculation of Ground Vibration Spectra From Heavy Military Vehicles. Departement of Aeronautical and Automotive Engineering, Loughborough University, Loughborough, Leicestershire LE113TU, United of Kingdom.

7. S. Rao, Singiresu. 2004 Mechanical Vibration. Prentice Hall PTR. Singapore.

8. Imam Muslim, ST. Studi Eksperimental Karakteristik Regenerative Shock Absorber (RSA) Model Rotational Jaw dan Pengaruhnya Terhadap Road Grip Mobil Perkotaan. Institut Tenologi Sepuluh Nopember, Indonesia.

(53)