RANCANG BANGUN GENERATOR MEKANIK UNTUK MENGHASILKAN ENERGI LISTRIK DENGAN MEMANFAATKAN SPEED BUMP SEBAGAI PENGGERAK

RANCANG BANGUN GENERATOR MEKANIK UNTUK MENGHASILKAN ENERGI LISTRIK

DENGAN MEMANFAATKAN SPEED BUMP SEBAGAI PENGGERAK

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

JASON LAUZUARDY NIM. 120401036

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

2017

RANCANG BANGUN GENERATOR MEKANIK UNTUK MENGHASILKAN ENERGI LISTRIK DENGAN MEMANFAATKAN SPEED BUMP SEBAGAI PENGGERAK

JASON LAUZUARDY NIM : 120401036

Diketahui / Disahkan : Disetujui Oleh :

Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing,

Fakultas Teknik USU Ketua,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Dr. Ir. M. Sabri, M.T

NIP. 1964 1224 1992 111001 NIP. 1963 0623 1989 021001

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : 2406 /TS/2016 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA TGL.: 05/09/2016

MEDAN PARAF :

TUGAS SARJANA

NAMA : JASON LAUZUARDY

NIM : 120401036

MATA KULIAH : MEKATRONIKA SPESIFIKASI :

DIBERIKAN TANGGAL : 05 SEPTEMBER 2016 SELESAI TANGGAL : 08 FEBRUARI 2017

MEDAN,

FEBRUARI 2017

KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, DOSEN PEMBIMBING,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Dr. Ir. M. Sabri, M.T

NIP. 196412241992111001 NIP. 1963 0623 1989 021001

Rancang dan buat generator mekanik dari speed bump dengan simulasi beban kendaraan di persimpangan jalan yang akan menghasilkan daya dan putaran yang diperlukan oleh generator listrik, yaitu :

Kecepatan Putar : 2750 RPM Arus Keluaran : 18.7 A

Daya : 350 W

Tegangan Keluar : 24 VDC

RANCANG BANGUN GENERATOR MEKANIK UNTUK MENGHASILKAN ENERGI LISTRIK DENGAN MEMANFAATKAN SPEED BUMP SEBAGAI PENGGERAK

JASON LAUZUARDY NIM : 120401036

Telah Diperiksa dan Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 892 pada Tanggal 17 Februari 2017

Disetujui Oleh:

Dosen Pembimbing,

Dr. Ir. M. Sabri, M.T NIP. 1963 0623 1989 021001

RANCANG BANGUN GENERATOR MEKANIK UNTUK MENGHASILKAN ENERGI LISTRIK DENGAN MEMANFAATKAN SPEED BUMP SEBAGAI PENGGERAK

JASON LAUZUARDY NIM : 120401036

Telah disetujui oleh:

Pembimbing,

Dr. Ir. M. Sabri, M.T NIP. 1963 0623 1989 021001

Penguji I, Penguji II,

Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME Ir. Syahrul Abda, M.Sc

NIP. 195710011985031005 NIP.

195708051988111001

Diketahui oleh : Departemen Teknik Mesin

Ketua,

Dr. Ir. M. Sabri, M.T NIP. 1963 0623 1989 021001

RANCANG BANGUN GENERATOR MEKANIK UNTUK MENGHASILKAN ENERGI LISTRIK DENGAN MEMANFAATKAN SPEED BUMP SEBAGAI PENGGERAK

JASON LAUZUARDY NIM : 120401036

Telah Diperiksa dan Disetujui Dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke 892 pada Tanggal 17 Februari 2017

Disetujui Oleh:

Dosen Pembanding I, Dosen Pembanding II,

Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME Ir. Syahrul Abda, M.Sc NIP. 195710011985031005 NIP. 195708051988111001

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU

MEDAN

KARTU BIMBINGAN

TUGAS SARJANA MAHASISWA

NO : 2406/TS/2016

Sub. Program studi : Teknik Pemeliharaan Bidang Tugas : Mekatronika

Judul tugas : Rancang Bangun Generator Mekanik Untuk

Menghasilkan Energi Listrik Dengan Memanfaatkan Speed Bump Sebagai Penggerak

Diberikan tanggal : 05 September 2016 Selesai tanggal : 08 Februari 2017

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. M. Sabri, M.T Nama Mhs. : Jason

Lauzuardy NIM :

120401036

No Tanggal Kegiatan Asistensi Bimbingan

Tanda Tangan Dosen Pembimbing 1. 03 Mei 2016 Studi Literatur Dan Rujukan Peneliti

Terdahulu

2. 04 Agustus 2016 Perbaiki Proposal

3. 16 Agustus 2016 Penambahan Biaya Penelitian pada Proposal

4. 13 September 2016 Perbaiki Abstrak

5. 21 Oktober 2016 Penyusunan Draft Bab 2 (Studi Literatur) 6. 25 Oktober 2016

- Buat Kalimat Pengantar Bab2 - Identifikasi Data Teknis Setiap Komponen

7. 27 Oktober 206 - Turunkan Rumus Energi Pegas - Sempurnakan Paper Produk Desain 8. 1 November 2016

- Simulasi Beban Jalan Kendaraan - DOE/DOP Pegas

-Data Kuantitatif Baterai

9. 4 November 2016

- Perjelas Simulasi Beban di Bab 2

- Desain Parameter Plat, Struktur Pegas di Bab 3

- Buat Model Pengukuran Eksperimen dan alat ukur yang diperlukan

10. 9 November 2016 Sempurnakan Desain s/d Dimensi 11. 21 November 2016 Desain Plat lengkap dengan simulasi

13. 1 Desember 2016 Hitung faktor desain flywheel

14. 6 Desember 2016 Reverse desain semua komponen generator mekanik

15. 13 Desember 2016 Sempurnakan desain generator mekanik 16. 15 Desember 2016 Stimulasi E dari tegangan dan regangan

yang ada

17. 4 Januari 2017 - lanjutkan ke DOE & DOP - Persiapkan PPT untuk Seminar 18. 25 Januari 2017 - Sempurnakan Video

- Siapkan Power Point

19. 08 Februari 2017 Presentasi Kepada Dosen Pembimbing 20. 08 Februari 2017 ACC lanjut ke seminar hasil

Catatan :

1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing setiap asistensi.

2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi.

3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen, bila kegiatan asistensi telah selesai.

Diketahui,

Ketua Departemen Teknik Mesin FT USU

Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri NIP. 1964 1224 1992 111001

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk mendapatkan Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Rancang Bangun Generator Mekanik Untuk Menghasilkan Energi Listrik Dengan Memanfaatkan Speed Bump Sebagai Penggerak”

Selama pengujian dan penulisan skripsi ini penulis ingin berterima kasih banyak kepada:

1. Ayah dan Ibu tercinta yang selalu memberi segala dukungan tak terkiranya baik moril maupun materil.

2. Bapak Dr. Ir. M. Sabri, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing sehingga skripsi ini dapat selesai.

3. Bapak Dr.Ing Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME dan Bapak Ir. Syahrul Abda, M.Sc selaku dosen penguji yang banyak memberikan masukan dan ilmu yang berguna demi terselesaikannya skripsi ini.

5. Silvany, S.S. yang banyak memotivasi hingga tercapainya skripsi ini.

6. Teman-teman dari sub bidang proses produksi Herdianto, Daniel, Robert, Pieter yang telah memberi semangat, bantuan dan tempat sharing dalam masa-masa sulit dan bahagia.

7. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin terkhususnya stambuk 2012 yang sering memberi dukungan, dan sharing ilmu kepada penulis.

8. Serta kepada teman ataupun saudara-saudara penulis yang tidak dapat diucapkan namanya satu persatu yang juga memberi motivasi dan dukungan hingga sekarang.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih belum sempurna dan terdapat kesalahan. Oleh karena itu, penulis menerima kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk menyempurnakan skripsi ini.

Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi

Medan, Februari 2017 Penulis,

Jason Lauzuardy NIM: 120401036

ABSTRAK

Permasalahan yang sering timbul dari suatu kota metropolitan adalah pasokan energi listrik, kebutuhan air, dan sarana umum seperti transportasi dan lain sebagainya. Kita dituntut untuk dapat menghasilkan energi-energi terbarukan yang dapat digunakan untuk mengatasi hal-hal seperti kemacetan, listrik padam, dan lain sebagainya. Salah satu cara untuk menghasilkan energi alternatif adalah dengan cara memanfaatkan energi dari suatu mekanisme. Hal umum yang telah banyak dilakukan oleh peneliti-peneliti terdahulu adalah mengubah energi gerak atau energi mekanik menjadi energi listrik. Pada penulisan skripsi ini, akan dibahas tentang rancang bangun pembangkit listrik atau generator dengan memanfaatkan speed bump sebagai penggerak. Hasil yang didapatkan adalah putaran tertinggi roda gila sebesar 100,2 RPM dengan besar tegangan keluaran 11,5 Volt DC dan arus sebesar 10 Ampere. Dengan arus keluaran yang demikian dapat digunakan untuk mengisi penuh akumulator sehingga dapat digunakan untuk menyalakan lampu lalu lintas. Dengan menggunakan akumulator berkapasitas 6 Ah akan diperoleh waktu pengisian selama 0,6 jam generator bekerja. Kesimpulannya adalah pada perancangan bangun generator ini diperoleh sebuah alat yang mampu menghasilkan energi listrik dengan cara mengubah energi gerak atau energi mekanik.

Kata Kunci : energi mekanik, energi listrik, generator, flywheel, speed bump, akumulator.

ABSTRACT

The problems that often arise from a metropolitan city is the supply of energy, water needs, and public facilities like transport and others. We are required to be able to produce renewable energies that can used to overcome things such as traffic jams, power outages, and so forth. One of the ways to produce alternative energy is to harness the energy of a mechanism. Common things that have been done by many researchers earlier is to change the energy of motion or mechanical energy into electrical energy. In this thesis, will be discussed about the design of the power plant or generator by utilizing the speed bump as the driver. The result obtained is the highest round of the flywheel is 100.2 RPM with the voltage output 11.5 Volt DC and the electric current is 10 Ampere. With the output current thus can be used to fully charge the accumulator so it can be used to turn on the traffic lights. With the use of accumulator with a capacity of 6 Ah will be obtained charging time for 0.6 hours of generator work. The conclusion is in the design of the generator is obtained a tool which is able to generate electrical energy by changing energy of motion or mechanical energy.

Key Words : mechanical energy, electrical energy, generator, flywheel, speed bump, accumulator.

DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK i LEMBAR PENGESAHAN iii KATA PENGANTAR ix

DAFTAR ISI xi

DAFTAR TABEL xiv DAFTAR GAMBAR xvi BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Tujuan Penelitian 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Manfaat Penelitian 3

1.5 Sistematika Penulisan 3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Jenis-Jenis Kendaraan yang Beroperasi di Jalan Raya 5

2.1.1 Moda kendaraan bermotor 5

2.1.2 Moda kendaraan tidak bermotor 8

2.2 Pengumpul Energi Mekanik 13

2.2.1 Pola Beban Dinamik Kendaraan 13

2.2.2 Pengembangan Alat Untuk Mengumpulkan Beban Energi 18

2.3 Speed Bump 21

2.4 Pegas 23

2.4.1 Material Pegas 24

2.4.2 Klasifikasi Pegas 24

2.4.3 Perhitungan Pegas 29

2.5 Tuas 35

2.6 Transmisi 36

2.6.1 Roda Gigi 36

2.6.1.1 Klasifikasi Roda Gigi 36

2.6.1.2 Nama-Nama Bagian Roda Gigi Dan Ukurannya 39 2.6.1.3 Perbandingan Putaran Dan Perbandingan Roda Gigi 41

2.6.2 Rantai 41

2.6.2.1 Prinsip Rantai 43

2.6.2.2 Klasifikasi Rantai 43

2.6.2.3 Parameter Perhitungan Rantai 46

2.7 Roda Gila 48

2.8 Konversi Energi Mekanik ke Energi Listrik 54

2.8.1Faraday 55

2.8.2 Dinamo 56

2.8.3 Generator Tanpa Beban 56

2.8.4 Generator Berbeban 57

2.9 Penyimpan Energi Listrik 58

2.10 Lampu Lalu Lintas 60

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Desain Parameter Penelitian 62

3.1.2 Desain Parameter Roda Gila 67 3.1.3 Desain Parameter Komponen Generator Mekanik 70

3.1.4 Desain parameter Tuas 73

3.1.5 Desain Parameter Pegas 75

3.1.6 Desain Parameter Plat Speed Bump 86

3.1.7 Lampu Lalu Lintas 89

3.2 Desain Eksperimen Pengujian Generator Mekanik 89

3.3 Kelengkapan penelitian 89

3.3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 89

3.3.2 Desain Parameter Pengujian 90

3.3.3 Alat dan Bahan yang Digunakan 91

3.4 Tahapan Pengujian 92

3.5 Jadwal Penelitian 94

3.6 Biaya Penelitian 95

BAB 4 ANALISA PERANCANGAN

4.1 Membangun Analisa Desain 96

4.2 Desain Perancangan 96

4.3 Perancangan dan Pembuatan Alat 98

4.4 Pelaksanaan Eksperimen 101

4.5 Data Hasil Pengukuran 103

4.6 Validasi 105

4.7 Pembahasan 106

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 107

5.2 Saran 107

DAFTAR PUSTAKA 109

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Jenis Sepeda Motor 6

Tabel 2.2 Jenis Mobil Penumpang 6

Tabel 2.3 Jenis Bus yang Digunakan Didalam Kota 7 Tabel 2.4 Konfigurasi Sumbu Mobil Barang/Truk 7

Tabel 2.5 Beban Kendaraan Tidak Bermotor 10

Tabel 2.6 Jumlah Kendaraan Bermotor yang Terdaftar

di Sumatera Utara 10

Tabel 2.7 Volume Kendaraan Dibeberapa Titik Di Kota Medan 11 Tabel 2.8 Variasi Beban Kendaraan Beroperasi di Jalan Raya 11 Tabel 2.9 Jenis Mekanisme Pengumpul Energi Mekanik 20

Tabel 2.10 Model Speed Bump 22

Tabel 2.11 Jenis Material Penyusun Pegas 24

Tabel 2.12 Desain Parameter Pemilihan Pegas 34

Tabel 2.13 Desain Parameter Perhitungan Pegas 34

Tabel 2.14 Model Tuas dan Penggunaannya 35

Tabel 2.15 Klasifikasi Roda Gigi 38

Tabel 2.16 Daftar Umum Nomor Rantai 46

Tabel 2.17 Parameter Transmisi 48

Tabel 2.18 Daftar Momen Inersia Roda Gila 52

Tabel 2.19 Model Tansmisi Pengumpul Energi Mekanik 53 Tabel 2.20 Komponen-komponen utama sistem

pengumpul energi mekanik 54

Tabel 2.21 Jenis Generator Listrik 58

Tabel 2.22 Perbandingan Aki Basah, Aki Kering, dan Aki Hybrid 60

Tabel 3.1 Komponen-komponen utama sistem 62

Tabel 3.2 Spesifikasi Lampu Lalu Lintas 64

Tabel 3.3 Kebutuhan Beban Listrik 64

Tabel 3.4 Screening Kriteria Model 87

Tabel 3.5 Scoring Kriteria Model 87

Tabel 3.6 Tabel Pengukuran Eksperimental 90

Tabel 3.7 Jadwal Penelitian 95

Tabel 3.8 Biaya Penelitian 95

Tabel 4.1 Tabel DOA 96

Tabel 4.2 Penelitian Terdahulu 97

Tabel 4.3 Penentuan Banyak Percobaan 103

Tabel 4.4 Hasil Pengujian Eksperimen Generator Mekanik

dan Generator Listrik 103

Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Hasyim Asy’ari dkk 105

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Mobil Barang Isuzu Elf 7

Gambar 2.2 Sepeda 9

Gambar 2.3 Grafik Simulasi Beban Jalan Rata-rata Kendaraan 12 Gambar 2.4 Diagram Bebas Body Kendaraan Bergerak Maju 13

Gambar 2.5 Kondisi Ackerman Kendaraan Belok 14

Gambar 2.6 Gaya dan Momen pada kendaraan belok 15 Gambar 2.7 Gaya dan momen pada kendaraan belok pada jalan miring 15

Gambar 2.8 Dinamika Roda Penggerak 16

Gambar 2.9 Gaya Lateral (Fy) 18

Gambar 2.10 Mekanisme Poros Engkol 19

Gambar 2.11 Mekanisme Roller 19

Gambar 2.12 Mekanisme Rack Pinion 20

Gambar 2.13 Ukuran Standar Speed Bump 22

Gambar 2.14 Pegas 23

Gambar 2.15 Wireformspring 25

Gambar 2.16 Pegas Ulir Tekan 25

Gambar 2.17 Pegas Ulir Tarik 26

Gambar 2.18 Pegas Kerucut dan Pegas Volut 26

Gambar 2.19 Pegas Torsi 26

Gambar 2.20 Pegas Daun 27

Gambar 2.21 Pegas Koil 28

Gambar 2.22 Pegas Batang Torsi 28

Gambar 2.23 Pegas Cakram 28

Gambar 2.24 Pegas Klep 29

Gambar 2.26 Pegas Tekan 29

Gambar 2.27 Pegas Helik 31

Gambar 2.28 Energi Potensial Pegas dengan Speed Bump 33

Gambar 2.29 Besi As Bulat 35

Gambar 2.30 Macam – macam roda gigi 37

Gambar 2.31 Nama – nama bagian roda gigi 39

Gambar 2.32 Rantai Tradisional 41

Gambar 2.33 Perkembangan Rantai 42

Gambar 2.34 Bagian-bagian Rantai 43

Gambar 2.35 Rantai gall 44

Gambar 2.36 Rantai bus 44

Gambar 2.37 Rantai bus rol 44

Gambar 2.38 Rantai kait pen 45

Gambar 2.39 Rantai morse 45

Gambar 2.40 Grafik Pemilihan Rantai 46

Gambar 2.41 Sprocket untuk Rantai 47

Gambar 2.42 Roda Gila 48

Gambar 2.43 Dinamo Listrik 54

Gambar 2.44 Cakram Faraday 55

Gambar 2.45 Kurva dan Rangkaian Ekuivalen Generator Tanpa Beban 57

Gambar 2.46 Aki 59

Gambar 2.47 Lampu Lalu Lintas 61

Gambar 3.1 Lampu Lalu Lintas 63

Gambar 3.2 Generator Listrik 65

Gambar 3.3 Skema Parameter Generator Listrik 66 Gambar 3.4 Parameter Input Generator Listrik 67

Gambar 3.5 Gaya Pada Sproket dan Poros Generator Listrik 67 Gambar 3.6 Rantai dan Sproket antara Generator Listrik dan Roda Gila 68

Gambar 3.7 Aspek Desain Roda Gila 70

Gambar 3.8 Aspek Desain Sproket Depan dan Sproket Belakang 72

Gambar 3.9 Aspek Desain Pedal 73

Gambar 3.10 Aspek Desain Tuas 74

Gambar 3.11 Jarak Turun Maksimum Tuas pada Sudut 9º 74

Gambar 3.12 Aspek Desain Pegas 76

Gambar 3.13 Dimensi pegas 76

Gambar 3.14 Perubahan Tinggi Pegas 77

Gambar 3.15 Dimensi Batang Pengganti Pegas Simulasi 79

Gambar 3.16 Simulasi Pegas Tunggal 79

Gambar 3.17 Pegas Tunggal Sesaat Dikenai Beban 79 Gambar 3.18 Pegas Tunggal Dengan Beban Maksimum 80 Gambar 3.19 Data Hasil Simulasi Pegas Tunggal 80

Gambar 3.20 Simulasi Pegas Ganda 81

Gambar 3.21 Pegas Ganda Sesaat Dikenai Beban 81

Gambar 3.22 Pegas Ganda Dengan Beban Maksimum 81

Gambar 3.23 Data Hasil Simulasi Pegas Ganda 82

Gambar 3.24 Simulasi 3 Pegas 82

Gambar 3.25 Pegas 3 Susunan Sesaat Dikenai Beban 82 Gambar 3.26 Pegas 3 Susunan Dengan Beban Maksimum 83 Gambar 3.27 Data Hasil Simulasi Pegas 3 Susunan 83

Gambar 3.28 Model Speed Bump 88

Gambar 3.29 Dimensi Plat Speed Bump 88

Gambar 3.31 Jembatan Timbang 91

Gambar 3.32 Tachometer 91

Gambar 3.33 Prosedur pengujian generator speed bump 94

Gambar 4.1 Penelitian Terdahulu 97

Gambar 4.2 Perancangan Generator 98

Gambar 4.3 Desain Generator 99

Gambar 4.4 Perangkat Transmisi Generator 99

Gambar 4.5 Dudukan Generator 100

Gambar 4.6 Sepeda Bekas 100

Gambar 4.7 Proses Modifikasi Perangkat Transmisi Generator 101

Gambar 4.8 Pemasangan Dudukan Generator 101

Gambar 4.9 Proses Pengukuran Defleksi Pegas 102 Gambar 4.10 Proses Pengukuran Kecepatan Putaran Roda Gila 102 Gambar 4.11 Proses Pengukuran Tegangan dan

Arus Listrik Generator Listrik 103

Gambar 4.12 Grafik Hubungan Kecepatan Putar dan

Daya Hasil Perhitungan 104

Gambar 4.13 Grafik Hubungan Kecepatan Putar dan Daya Model 1 105

Gambar CAD Generator Speed Bump 111

BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang

Kota Medan adalah ibukota provinsi Sumatera Utara, Indonesia. Kota ini merupakan kota terbesar di luar Pulau Jawa dan kota metropolitan terbesar ketiga di Indonesia setelah Jakarta dan Surabaya. Pembangunan Kota Medan sebagai kota Metropolitan sudah selayaknya memiliki fasilitas yang memadai baik sumber daya alam, sumber daya manusia, dan kemajuan teknologinya. Permasalahan yang sering timbul dari suatu kota metropolitan adalah pasokan energi listrik, kebutuhan air, dan sarana umum seperti transportasi dan lain sebagainya. Jumlah kendaraan di Kota Medan sudah melebihi jumlah penduduk yang ada. Hal yang sangat berkaitan dari permasalahan Kota Medan adalah listrik yang sering padam sehingga membuat beberapa persimpangan Kota Medan menjadi macet akibat lampu lalu lintas yang ikut padam. Hanya karena listrik padam, timbul kemacetan yang panjang tentu menjadi perhatian bagi kita generasi penerus bangsa. Kita dituntut untuk dapat menghasilkan energi-energi terbarukan yang dapat digunakan untuk mengatasi hal- hal seperti kemacetan, listrik padam, dan lain sebagainya.

Salah satu cara untuk menghasilkan energi alternatif adalah dengan cara memanfaatkan energi dari suatu mekanisme. Salah satu contoh mekanisme tersebut adalah mekanisme polisi tidur atau speed bump. Selama ini polisi tidur hanya digunakan untuk memperlambat laju kendaraan yang melewati jalan, padahal jumlah kendaraan yang melewati polisi tidur tersebut sangat banyak setiap harinya.

Hal ini juga akan dapat diterapkan pada gerbang jalan tol yang dilalui oleh banyak kendaraan sehingga dapat menghemat pemakaian energi listrik.

Oleh karena itu, pada kesempatan ini akan dilaksanakan perancangan generator yang menggunakan polisi tidur atau speed bump sebagai penggeraknya yang mana generator akan menghasilkan energi listrik yang dapat disimpan sebagai energi alternatif ataupun digunakan sebagai listrik yang digunakan pada lampu penerangan jalan di jalan raya dan listrik portal gerbang jalan tol.

Penelitian terdahulu oleh Hasyim Asy’ari, Aris Budiman, Agus Munadi dari Jurusan Teknik Elektro, Universitas Muhammadiyah Surakarta membuat Speed

menggabungkan Hukum Newton dengan alternator untuk menghasilkan energi mekanik yang dikonversikan menjadi energi listrik. Hasil yang diperoleh adalah pembangkit listrik tenaga speed bump mampu menghasilkan energi alternatif yang mampu menyuplai 2 lampu LED DC dan menyuplai arus pengisian akumulator, dengan Gaya 608.2 Newton mampu mengasilkan kecepatan 650 RPM, dengan tegangan 16.7 Vdc dan arus 2.6 A, dan intentsitas tertinggi beban lampu TL LED 6 Watt sebesar 4040 Lux dan beban lampu LED pijar 6 Watt sebesar 3020 Lux.

Dalam skripsi ini akan dikaji suatu alat yang dapat mengkonversikan energi mekanik atau energi gerak menjadi energi listrik. Mekanisme speed bump dan roda gigi akan digunakan sebagai komponen penghasil energi mekanik atau energi gerak untuk menggerakkan generator sehingga menghasilkan energi listrik yang dapat dipakai untuk lampu lalu lintas dan listrik untuk gerbang tol.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari perancangan generator yang memanfaatkan speed bump ini adalah:

• Untuk merancang konstruksi mesin generator penghasil energi mekanik yang dikonversikan menjadi energi listrik

• Untuk membangun alat mekanisme yang mengubah energi gerak atau energi mekanik menjadi energi listrik.

• Untuk memanfaatkan mekanisme speed bump yang dimodifikasi untuk dapat menghasilkan energi listrik.

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan-batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

• Pembuatan prototype dilakukan dalam skala laboratorium dan di uji coba di pelataran parkir Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

• Perancangan transmisi generator dari komponen-komponen roda gigi, roda gila (flywheel) dan rantai

• Perhitungan kapasitas energi listrik yang dapat dihasilkan dari mekanisme generator

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penelitian sebagai berikut :

• Secara aspek akademis, penelitian ini berhubungan dengan mata kuliah Desain Elemen Mesin I dan II, Kinematika dan Dinamika, Teknik Tenaga Listrik, dan Mekatronika sehingga dengan dilakukannya penelitian kita dapat mengetahui rancangan-rancangan sistematika dari generator speed bump, bahan dan cara perawatan dari komponen generator itu sendiri

• Secara aspek praktis, penelitian ini diharapkan dapat diaplikasikan untuk membantu perawatan pada sistem transmisi.

1.5 Sistematika Penulisan

Skripsi ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN Berisi latar belakang, tujuan penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Berisi tentang teori dasar generator mekanik dan generator listrik yakni komponen – komponen penyusun pembangkit energi mekanik, speed bump, roda gigi, rantai, roda gila (Flywheel), dan persamaan energi listrik yang dapat digunakan untuk analisa hasil perancangan.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Berisi tentang metode penelitian yang dilakukan, perhitungan energi mekanik dan energi listrik, pemilihan susunan dan layout pegas, beban yang akan diterima oleh speed bump, dan jadwal serta biaya pembuatan alat hasil desain.

BAB IV ANALISA PERANCANGAN Berisi tentang proses desain alat hasil perhitungan dan analisa yang dilakukan dengan pengujian terhadap alat hasil desain.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Berisi tentang kesimpulan dari hasil perancangan, pembuatan, dan pengujian hasil rancang serta saran yang merupakan tujuan dari penelitian.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Jalan raya yang dilalui oleh berbagai jenis kendaraan dapat membangkitkan energi mekanik yang bermanfaat sebagai sumber energi terbarukan. Dalam bab ini akan diuraikan berbagai jenis kendaraan tersebut. Kemudian diteruskan dengan rujukan model energi yang sudah ditemukan. Selanjutnya diuraikan hal-hal apa yang menjadi dasar untuk mengumpulkan energi mekanik dari jalan raya dan

kemudian dapat dikonversikan menjadi energi baru yang dapat digunakan pada kehidupan sehari-hari.

2.1 Jenis-Jenis Kendaraan yang Beroperasi di Jalan Raya

Moda transportasi jalan dapat dikelompokkan atas dua kelompok besar, yaitu moda kendaraan tidak bermotor dan moda kendaraan bermotor. Pembagian lain yang juga masih bisa dilakukan adalah moda kendaraan pribadi dan moda kendaraan umum. Sedang moda angkutan umum juga masih bisa dibagi dalam dua kelompok yaitu moda angkutan umum dalam trayek dan moda angkutan umum tidak dalam trayek [11].

2.1.1 Moda kendaraan bermotor

Di dalam Undang-undang No 22 tahun 2009 tentang Lalu Lintas dan Angkutan Jalan kendaraan bermotor didefinisikan sebagai setiap kendaraan yang digerakkan oleh peralatan mekanik berupa mesin selain kendaraan yang berjalan di atas rel.

Kendaraan Bermotor dikelompokkan berdasarkan jenis:

1. Sepeda motor;

2. Mobil penumpang;

3. Mobil bus;

4. Mobil barang; dan 5. Kendaraan khusus.

Kendaraan bermotor merupakan alat angkut yang paling populer digunakan masyarakat dalam hampir setiap kegiatan sehari-hari, bahkan bisa meningkatkan status sosial masyarakat [11].

1. Sepeda Motor

Sepeda motor didefinisikan sebagai kendaraan bermotor beroda dua dengan atau tanpa rumah-rumah. Rodanya sebaris dan pada kecepatan tinggi sepeda motor tetap tidak terbalik dan stabil disebabkan oleh gaya giroskopik, pada kecepatan rendah pengaturan berkelanjutan setangnya oleh pengendara memberikan kestabilan [11].

Tabel 2.1 Jenis Sepeda Motor

Bebek Sport Matik

110cc – 150cc 150cc – 600cc 110cc – 170cc

97,5 – 120 118 – 173 90 – 125

97kg – 116kg 106kg – 170kg 87kg – 125kg

80kg – 90kg 90kg – 100kg 60kg – 80kg (Sumber : http://ridertua.wordpress.com)

Berdasarkan Tabel 2.1. di atas, diketahui sepeda motor dibagi dalam 3 jenis, yaitu : bebek, sport, dan matik. Masing-masing jenis sepeda motor berbeda kapasitas mesin dan bebannya. Beban sepeda motor bervariasi antara 80 kg sampai 100 kg.

2. Mobil Penumpang

Yang dimaksud dengan “mobil penumpang” adalah kendaraan bermotor angkutan orang yang memiliki tempat duduk maksimal 8 orang, termasuk untuk pengemudi atau yang beratnya tidak lebih dari 3.500 kilogram [11].

Tabel 2.2 Jenis Mobil Penumpang [18]

Jenis Kapasitas Mesin Jumlah Penumpang Bobot Kendaraan Sedan

Jeep Minivan

1100 cc - 2000 cc 1500 cc - 2000 cc 1300 cc - 2500 cc

4 4 s/d 6

8

1500kg – 2000kg 1700kg – 2500kg 1500kg – 3000kg Berdasarkan Tabel 2.2., diketahui mobil penumpang dibagi dalam 3 jenis, yaitu : sedan, jeep, dan minivan. Masing-masing jenis mobil penumpang dibedakan berdasarkan jumlah penumpangnya. Beban mobil penumpang bervariasi antara 1500 kg sampai 3000 kg.

3. Mobil Bus

Yang dimaksud dengan “mobil bus” adalah kendaraan bermotor angkutan orang yang memiliki tempat duduk lebih dari 8 orang, termasuk untuk pengemudi atau yang beratnya lebih dari 3.500 kilogram. Bentuknya ada dua macam yaitu bentuk berhidung dan tanpa hidung. Sekarang kebanyakan bus didesain tanpa hidung sehingga lebih praktis dan ringkas [11].

Tabel 2.3 Jenis Bus yang Digunakan Didalam Kota [11]

Klasifikasi Bus Jumlah Penumpang Berat Bus dengan Penumpang Bus Besar

Bus Sedang Bus Kecil

MPU

63 orang 35 – 45 orang

30 orang 17 orang

20.000kg – 25.000kg 10.000kg – 20.000kg 5.000kg – 10.000kg

3.500kg – 5000kg

Berdasarkan Tabel 2.3., bus dibagi dalam 4 ukuran, yaitu : bus besar, bus sedang, bus kecil, dan MPU. Masing-masing jenis bus dibedakan dari ukuran dan jumlah penumpang. Untuk beban bus dengan penumpang ada 3500 kg sampai 25000 kg.

4. Mobil Barang

Gambar 2.1 Mobil Barang Isuzu Elf [11].

Yang dimaksud dengan “mobil barang” adalah kendaraan bermotor yang digunakan untuk angkutan barang. Mobil barang lebih populer dikenal sebagai truk yang berasal dari bahasa Inggris Truck atau prahoto yang berasal dari bahasa Belanda vrachtauto. Seperti pada Gambar 2.1. Dalam bentuk kecil disebut pick-up [11].

Tabel 2.4 Konfigurasi Sumbu Mobil Barang/Truk [11].

Konfigurasi sumbu

Jumlah

sumbu Jenis

JBI Kelas

II

JBI Kelas

III

Gambar

1 – 1 2 Truk

Engkel 12 ton 12 ton

1 – 2 2 Truk

Besar 16 ton 14 ton Tabel 2.4 (Lanjutan)

1 - 2.2 3 Truk

Tronton 22 ton 20 ton 1 - 2 - 2-2 3 Truk

Gandeng 36 ton 30 ton 1.1 - 2.2 4 Truk 4

sumbu 30 ton 26 ton 1 - 2 - 2.2 4 Truk

temple 34 ton 28 ton 1 - 2.2 - 2.2 5 Truk

temple 40 ton 32 ton Truk

Mobil barang dibedakan berdasarkan konfigurasi dan jumlah sumbu roda seperti terlihat pada Tabel 2.4. Untuk mobil barang, penumpang dan supir maksimal 3 orang sedangkan muatan truk bisa mencapai 40 ton.

5. Kendaraan Khusus

Yang dimaksud dengan “kendaraan khusus” adalah kendaraan bermotor yang dirancang khusus yang memiliki fungsi dan rancang bangun tertentu, antara lain:

1. Kendaraan Bermotor Tentara Nasional Indonesia;

2. Kendaraan Bermotor Kepolisian Negara Republik Indonesia;

3. Alat berat antara lain bulldozer, traktor, mesin gilas (stoomwaltz), forklift, loader, excavator, dan crane; serta

4. Kendaraan khusus penyandang cacat.

Kendaraan khusus memiliki beban yang bervariasi, dipengaruhi fungsi dan kebutuhan dari kendaraan tersebut.

2.1.2 Moda Kendaraan Tidak Bermotor

Merupakan moda angkutan yang digerakkan dengan tenaga manusia seperti sepeda, gerobak dorong ataupun becak, moda yang digerakkan tenaga hewan seperti sado, bendi, cikar, cidomo yang digerakkan kuda, gerobak sapi; moda yang digerakkan dengan layar seperti selancar angin yang digunakan sebagai perangkat yang digunakan untuk olahraga [11].

1. Sepeda

Sepeda adalah kendaraan beroda dua atau tiga, mempunyai setang sebagai alat kendali, tempat duduk, dan sepasang pengayuh yg digerakkan kaki yang biasanya dihubungkan dengan rantai untuk menjalankan poros roda belakang sepeda.

Sepeda merupakan salah satu moda transportasi tidak bermotor yang sangat populer untuk perjalanan kerja, sekolah atau belanja, maupun sebagai alat untuk berolah raga. Sepeda populer digunakan di kota Jogjakarta seperti pada Gambar 2.2., namun secara perlahan mulai tergantikan oleh sepeda motor, tetapi makin populer digunakan dimanca negara sebagai salah satu langkah untuk menuju transportasi yang berwawasan lingkungan muncul gerakan "bike to work". Untuk

mempromosikan penggunaan sepeda bahkan dibeberapa kota ada disediakan sepeda yang bebas digunakan oleh warga kota [11].

Gambar 2.2 Sepeda [11]

2. Becak

Becak merupakan alat untuk mengangkut orang dan/atau barang dalam jumlah kecil, menggunakan dasar sepeda yang dimodifikasi menjadi kendaraan beroda tiga yang dilengkapi dengan kabin penumpang. Becak direncanakan untuk mengangkut 2 orang penumpang, tetapi terkadang digunakan untuk mengangkut sampai 4 orang.

Becak kemudian dipermodernisasi yang diperlengkapi dengan motor penggerak, menjadi becak bermotor [11].

3. Kereta Kuda

Kereta kuda atau lebih dikenal dengan nama Delman atau Sado ataupun Cidomo adalah kendaraan transportasi tradisional yang beroda dua, tiga atau empat yang tidak menggunakan mesin tetapi menggunakan kuda sebagai penggantinya. Variasi alat transportasi yang menggunakan kuda antara lain adalah Kereta Perang, Kereta Kencana dan Kereta kuda [11].

Tabel 2.5 Beban Kendaraan Tidak Bermotor [11].

Jenis Kendaraan Berat Kosong Berat Dengan Penumpang Sepeda

Becak Kereta Kuda

5kg – 20kg 100kg – 120kg 100kg – 180kg

50kg – 100kg 120kg – 200kg 150kg – 250kg

Berdasarkan Tabel 2.5., kendaraan tidak bermotor dibedakan menjadi 3, yaitu :

tenaga makhluk hidup. Untuk beban kendaraan tidak bermotor ini adalah 5 kg sampai 250 kg dengan penumpang.

Jumlah kendaraan bermotor semakin meningkat setiap tahunnya, hal ini dapat ditunjukkan berdasarkan data kendaraan bermotor yang terdaftar di Polda Sumatera Utara Direktorat Lalu Lintas Provinsi Sumatera Utara pada Tabel 2.6.

Tabel 2.6 Jumlah Kendaraan Bermotor yang Terdaftar di Sumatera Utara Tahun Mobil

Penumpang Mobil Bus Mobil Barang

Sepeda

Motor Jumlah 2009

2010 2011 2012 2013 2014

297.922 327.467 356.931 386.144 416.405 446.870

29.498 29.978 71.112 71.590 71.900 72.105

194.946 203.452 217.254 231.750 242.445 251.396

3.091.510 3.478.230 3.924.007 4.292.933 4.584.431 4.835.124

3.613.876 4.039.127 4.569.304 4.982.417 5.315.181 5.605.495 (Sumber : Polda Sumatera Utara Direktorat Lalu Lintas Provinsi Sumatera Utara)

Frekuensi jumlah dan variasi kendaraan yang melalui jalan raya di Kota Medan diperoleh dari penelitian Sundari Hindriyani di beberapa titik jalan seperti Jalan Sisingamangaraja, Jalan Williem Iskandar, dan Jalan Krakatau ditunjukkan pada Tabel 2.7. sebagai berikut [19].

Tabel 2.7 Volume Kendaraan Dibeberapa Titik Di Kota Medan [19]

Lokasi Jenis Kendaraan Jumlah

Jln. Sisingamangaraja Motor

Mobil Pribadi Truk

Bus Becak Sepeda Mpu

64%

74%

50%

45%

46%

20%

0,50%

Jln Williem Iskandar Motor

Mobil Pribadi Truk

Bus Becak Sepeda Mpu

65%

80%

30%

40%

35%

10%

20%

Jln Krakatau Motor

Mobil Pribadi Truk

Bus Becak Sepeda

30%

50%

10%

25%

10%

5%

Oleh karena itu maka dapat diperoleh variasi beban kendaraan yang beroperasi di jalan raya ditunjukkan pada Tabel 2.8. sebagai berikut.

Tabel 2.8 Variasi Beban Kendaraan Beroperasi di Jalan Raya Jenis Kendaraan Beban Kendaraan Beban Jalan Frekuensi

Sepeda Motor Mobil Penumpang

Mobil Bus Mobil Barang

Sepeda Becak Kendaraan

Khusus

87kg – 170kg 1000kg – 2500kg 3500kg – 15000kg 12000kg – 40000kg

5kg – 20kg 100kg – 120kg 100kg – 40000kg

60kg – 100kg 1500kg -3000k 5000kg – 25000kg 12000kg – 43000kg

50kg – 100kg 120kg – 200kg 100kg – 43000kg

30% - 65%

50% - 80%

25% - 45%

30% - 50%

5% - 20%

10% - 46%

1% - 10%

Gambar 2.3 Grafik Simulasi Beban Jalan Rata-rata Kendaraan

Simulasi pada Gambar 2.3. akan digunakan untuk menganalisa beban yang akan diberikan kepada alat pembangkit yang akan dirancang dan dibangun selanjutnya. Garis trendline yang terbentuk merupakan hasil perhitungan statistik dengan bantuan perangkat lunak computer Microsoft Excel dengan metode penambahan trendline pola polynomial sehingga membentuk karakter beban jalan rata-rata kendaraan yang melintas di jalan raya.

Grafik yang terbentuk akan berkaitan dengan pola frekuensi dan variasi kendaraan yang melintas di jalan raya, sehingga memunculkan garis trendline yang menggambarkan pola kenaikan dan penurunan beban berdasarkan variasi dan frekuensi dari kendaraan yang melintas.

Jika dilihat dari pola garis yang terbentuk menunjukkan pola beban yang diterima jalan ketika sebuah kendaraan lewat dengan massa tertentu yang kemudian diiringi dengan kendaraan jenis lain sehingga beban yang diterima oleh permukaan jalan menunjukkan perubahan yang sama seperti ditunjukkan pada garis trendline pada grafik di atas.

47,5

65

35 40

12,5

28

5,5 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

sepeda motor

mobil penumpang

mobil bus mobil barang

sepeda becak kendaraan khusus

Simulasi Beban Jalan Rata-rata

Kendaraan

2.2 Pengumpul Energi Mekanik 2.2.1 Pola Beban Dinamik Kendaraan

Dinamika kendaraan sesungguhnya amatlah rumit untuk di interpretasikan karena ia akan menggambarkan perilaku gerak kendaraan, perilaku arah serta stabilitas arah kendaraan, kenyamanan kendaraan, dan keamanan kendaraan yang terkait dengan kecelakaan kendaraan pada saat jalan [8].

1. Kendaraan Bergerak Lurus

a. Gaya dorong dan gaya hambat pada kendaraan

Kendaraan untuk dapat bergerak maju ataupun mundur harus memiliki gaya dorong yang cukup melawan semua hambatan yang terjadi pada kendaraan. Gaya dorong dari suatu kendaraan terjadi pada roda penggerak kendaraan. Gaya dorong ini ditransformasikan dari torsi mesin kendaraan kepada roda penggerak melalui sistem penggerak yang terdiri dari kopling, transmisi, gigi diferensial, dan poros penggerak.

Gambar 2.4 Diagram Bebas Body Kendaraan Bergerak Maju (Sumber : Diktat T.

Kendaraan, Model Sistem Transmisi Automatic ( CVT ) Dengan Transmisi Manual, Jurusan Teknik Mesin UMS, Surakarta, 2000)

Gambar 2.4. menunjukkan diagram bodi bebas dari kendaraan bergerak maju yang menggambarkan gaya dorong untuk kendaraan dengan 2 poros penggerak. Dan juga menunjukkan gaya-gaya hambat meliputi hambatan angin dan hambatan rolling.

b. Percepatan dan perlambatan pada kendaraan

percepatan dan perlambatan pada laju kendaraan dipengaruhi oleh gaya gesek antara ban kendaraan dengan permukaan jalan.

2. Dinamika Untuk Kendaraan Berbelok a. Kinematika kendaran belok

Kondisi ideal dari kendaraan belok adalah disebut juga sebagai kondisi ackerman yaitu dimana pada semua roda tidak terjadi sudut slip, sehingga arah gerak dari roda sama dengan arah bidang putar dari roda. Seperti terlihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Kondisi Ackerman Kendaraan Belok (Sumber : Diktat T. Kendaraan, Model Sistem Transmisi Automatic ( CVT ) Dengan Transmisi Manual, Jurusan

Teknik Mesin UMS, Surakarta, 2000)

b. Dinamika kendaraan belok pada jalan datar

Dalam menganalisa dinamika kendaraan belok untuk menghindari kompleksitas yang dapat membingungkan, maka pada analisa awal ini kendaraan dianggap merupakan satu body kaku yang utuh tanpa ada pengaruh dari suspensi. Seperti terlihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Gaya dan Momen pada kendaraan belok (Sumber : Diktat T.

Kendaraan, Model Sistem Transmisi Automatic ( CVT ) Dengan Transmisi Manual, Jurusan Teknik Mesin UMS, Surakarta, 2000)

c. Dinamika kendaraan belok pada jalan miring

Pada jalan belok diberi kemiringan yang dimaksudkan supaya kendaraan lebih tahan terhadap Skid atau kondisi guling, gaya – gaya dan momen yang bekerja pada saat kendaraan belok sedikit berbeda dengan yang ada pada kendaraan berbelok pada jalan datar. Seperti terlihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Gaya dan momen pada kendaraan belok pada jalan miring (Sumber : Diktat T. Kendaraan, Model Sistem Transmisi Automatic ( CVT ) Dengan

Transmisi Manual, Jurusan Teknik Mesin UMS, Surakarta, 2000)

(3)

…..………(2.2) (2)

Ada tiga gaya yang bekerja pada ban yaitu: (a) Gaya normal atau vertikal (FZ), yang diakibatkan oleh gaya berat kendaraan, dan gaya inertia yang mengarah ke arah vertikal, (b) Gaya longitudinal (Fx), yang umumnya akibat gaya inersia percepatan atau pengereman dan juga mungkin diakibatkan oleh komponen longitudinal dari gaya centrifugal kendaraan, (c) Gaya samping atau gaya lateral, yang disebabkan oleh gaya sentrifugal kendaraan.

a. Analisa Dinamika Gaya Roda Penggerak Pada Sumbu-X (Fx)

Gambar 2.8 Dinamika Roda Penggerak (Sumber : Diktat T. Kendaraan, Model Sistem Transmisi Automatic ( CVT ) Dengan Transmisi Manual, Jurusan Teknik

Mesin UMS, Surakarta, 2000)

Roda yang mengalami rolling pada Gambar 2.8., stress yang terjadi pada roda bukanlah dalam kondisi steady state, sehingga menimbulkan slip kontak (κ′) dan deformasi (u) yang juga besarnya tidak konstan. Pada model ini, u and κ′ cendrung kecil. Sehinga hubungan antara Fx dan u serta u terhadap κ′ menjadi merupakan fungsi linear:

Data di atas diperoleh berdasarkan pendekatan empris data roda penggerak kendaraan.

Sehingga deformasi (u) dinyatakan menurut persamaan sebagai berikut ini:

Slip κ′ mengikuti σκ dan u, sehingga roda penggerak memiliki damping rate sebesar:

|Vx|/σκ.

………..(2.1)

b. Deformasi Roda Penggerak Pada Sumbu-Z ,Vertikal Load (Fz)

Bila roda penggerak tersebut rigid dan tidak mengalami slip, maka akan mengalami roll dan translasi sebesar Vx = reΩ. Pada kenyataannya, roda penggerak yang rigid memiliki gaya longitudinal Fx ketika mengalami respon slip. Wheel slip velocity Vsx = Vx – reΩ ≠ 0. Dimana, wheel slip κ = –Vsx/|Vx| . Untuk kondisi lock, sliding tire, κ = –1. Untuk perfect rolling, κ = 0.

Roda penggerak juga merupakan roda yang fleksibel. Karena mengalami deformasi, contact pointnya berubah menjadi angular velocity Ω′ roda. Contact point slip κ′ = –V′sx/|Vx|, dimana V′sx = Vx – reΩ′.

Deformasi (u) pada roda penggerak secara langsung, mengukur perbedaan diantara roda penggerak dan contact point slip.

Roda penggerak selalu memiliki gaya longitudinal Fx yang besarnya dipengaruhi oleh:

• Gaya vertical (Fz )

• Contact slip (κ′)

Karakteristik roda penggerak merupakan fungsi spesifik hubungan pada kondisi steady state: Fx = f(κ′, Fz). Contact slip (κ′) pada saat bergerak tergantung pada besarnya deformasi (u). Gaya longitudinal Fx secara pendekatan merupakan relasi yang proporsional terhadap gaya vertical, oleh karena Fx diperoleh dari contact friction dan gaya normal Fz. (Hubungannya menjadi nonlinear disebabkan oleh tire deformation dan slip). Relasi Fx terhadap κ′ menjadi lebih kompleks tentunya.

Effective rolling radius adalah re. Load normalizes dari tire characteristic sebagai fungsi f(κ′, Fz), dan peak force, slip pada peak force, dan relaxation length fields menentukan peak dan slope dari f(κ′, Fz) kemudian CFx dan σκ.

c. Gaya Lateral (Fy)

Gaya lateral merupakan fungsi dari slip angle (α) dimana radius menjadi berubah, tetapi masih berada pada busur path. Roda penggerak memberikan gaya untuk berbelok. Gaya ini disebut gaya lateral atau side force. Pada skema dikombinasikan

….……….…(2.3)

gaya lateral pada keempat rodanya dan posisinya terlihat melalui pusat gravity (CG) kendaraan seperti terlihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Gaya Lateral (Fy) (Sumber : Diktat T. Kendaraan, Model Sistem Transmisi Automatic ( CVT ) Dengan Transmisi Manual, Jurusan Teknik Mesin

UMS, Surakarta, 2000)

2.2.2 Pengembangan Alat Untuk Mengumpulkan Beban Energi

Pencarian energi alternatif dari sumber energi yang mempunyai potensi namun sering diabaikan. Kebutuhan energi yang berbanding lurus dengan peningkatan eksponensial populasi umat manusia membuat manusia secara cepat harus beralih menuju sumber energi alternatif terbarukan. Bila semua massa kendaraan memiliki potensi energi yang dapat dibangkitkan menjadi energi listrik, maka dengan memanfaatkan media jalan raya dan suatu mekanisme tertentu yang dirancang pada jalan raya, memungkinkan dapat dihasilkan energi listrik dari sumber yang belum disadari sebelumnya. (Priananda, 2009).

Harvesting energy adalah pembahasan yang menarik sistem elektrikal ini bisa benar-benar efektif digunakan mengingat energi sangat dibutuhkan manusia untuk sebagai media penyimpan energi dari sumber energi alternatif. Dalam jurnal ilmiah

“Electricity from Traffic” Verma mengemukakan ide untuk membuat energi terbarukan sekaligus ramah lingkungan IC LTC 3588, regulator, sistem elektrikal, sistem charge dengan memanfaatkan beban.

Beberapa penelitian terdahulu telah memanfaatkan energi speed bump untuk diubah menjadi energi alternatif.

1. Mekanisme Poros Engkol

Mekanisme ini bekerja ketika kendaraan berjalan melintasi speed bump yang menyebabkan speed bump bergerak turun secara vertikal. Gerakan vertikal turun

ini yang kemudian di ubah menjadi gerak rotasi yang memutar poros engkol. Poros engkol ini yang akan menghasilkan energi gerak.

Gambar 2.10 Mekanisme Poros Engkol (Sumber : Fairley’s- Speed bumps ahead for electric-vehicle charging by, Spectrum,IEEE Publication Year: 2010 , IEEE

Journals & Magazines.)

Kelemahan dari mekanisme Gambar 2.10. ini adalah dibutuhkan bearing dalam jumlah yang banyak untuk menyeimbangkan system agar tidak terjadi getaran yang berlebih.

2. Mekanisme Roller

Sebuah roller diletakkan di puncak speed bump sehingga ketika kendaraan berjalan melintasi speed bump akan memutar roller tersebut. Putaran roller kemudian digunakan untuk memutar poros dinamo dengan bantuan rantai dan sprocket.

Gambar 2.11 Mekanisme Roller (Sumber : Fairley’s- Speed bumps ahead for electric-vehicle charging by, Spectrum,IEEE Publication Year: 2010 , IEEE

Journals & Magazines.)

Kelemahan dari mekanisme pada Gambar 2.11. ini adalah kesulitan perawatan dan dapat terjadi selip pada roller.

3. Mekanisme Rack Pinion

Gmbar 2.12 Mekanisme Rack Pinion (Sumber : Fairley’s- Speed bumps ahead for electric-vehicle charging by, Spectrum,IEEE Publication Year: 2010 , IEEE

Journals & Magazines.)

Ketika kendaraan melintasi speed bump yang telah dipasang pegas, roda gigi lurus dibawah speed bump akan memutar roda gigi pinion. Dengan begitu roda gigi pinion akan menghasilkan energi gerak rotasi untuk dihubungkan pada poros dinamo.

Kelemahan mekanisme pada Gambar 2.12. adalah kegagalan roda gigi lurus menekan roda gigi pinion ketika beban yang diterima terlalu berat.

Dari kajian pada 2.2 ini maka dapat dirangkumkan dalam Tabel 2.9.

Tabel 2.9 Jenis Mekanisme Pengumpul Energi Mekanik No. Jenis

Mekanisme Kelebihan Kekurangan Parameter

Kerja 1. Poros Engkol

Desain mudah dibuat dan diterapkan

- Dibutuhkan banyak bearing

- Terjadi getaran yang berlebih

𝐹 = 𝑘𝑥

2. Roller

Mampu menghasilkan putaran dalam jumlah banyak

- Sulit perawatan - Dapat terjadi selip

𝐹 = 𝑇 𝑤 = 2𝜋𝑟 𝑅

3. Rack Pinion Mudah dalam perawatan

Gagal menekan roda gigi pinion ketika beban terlalu berat

𝑖 = _𝑛𝑜^𝑛𝑖 𝐹 = 𝑇

𝑅

2.3 Speed Bump

Fungsi polisi tidur adalah untuk membatasi kecepatan. Keputusan Menteri Perhubungan No. 3 tahun 1994. Tinggi polisi tidur ini maksimum 12 cm, lebar minimal gunungannya 15 cm, memiliki kemiringan 15% dan harus dicat putih miring.

Inovasi tentang polisi tidur yang mampu membangkitkan tenaga listrik disebut green speed bump. Speed bump atau Police Trap merupakan suatu alat yang berfungsi untuk membatasi kecepatan dengan cara meninggikan permukaan jalan.

Di Indonesia jalan yang ditinggikan berupa tambahan aspal atau semen yang dipasang melintang di jalan untuk memperlambat laju kendaraan.

Namun, diberbagai Negara di Eropa Dan Asia khususnya Jepang, speed bump yang sudah diterapkan di jalan-jalan ada yang berbahan karet. Sehingga speed bump yang berbahan karet ini dapat dengan mudah di pindah-pindah dari satu tempat ke tempat lain atau portable. Persamaan respon gerak terhadap impuls dapat diaplikasikan pada speed bump. Hal ini dikarenakan pada speed bump tersebut mendapatkan impuls sesaat saat dilalui oleh kendaraan. Untuk periode waktu yang sangat singkat, merujuk pada dinamika speed bump ini kita dapat mengetahui bahwa impulse dapat dihitung dengan cara mencari perubahan momentum dari speed bump sebagai akibat dari beban oleh kendaraan yang melewati speed bump.

Polisi tidur adalah semen yang dipasang melintang di jalan untuk pertanda memperlambat laju atau kecepatan kendaraan. Untuk meningkatkan keselamatan dan kesehatan bagi pengguna jalan ketingginya diatur dan apabila melalui jalan yang akan dilengkapi dengan rambu-rambu pemberitahuan terlebih dahulu mengenai adanya polisi tidur, khususnya pada malam hari, maka polisi tidur dilengkapi dengan marka jalan dengan garis serong berwarna putih atau kuning yang kontras sebagai pertanda.

Akan tetapi polisi tidur yang umumnya ada di Indonesia lebih banyak yang bertentangan dengan disain polisi tidur yang diatur berdasarkan Keputusan Menteri Perhubungan No 3 Tahun 1994 dan hal yang demikian ini bahkan dapat membahayakan keamanan dan kesehatan para pemakai jalan tersebut.

Polisi tidur sudah dicatat Abdul Chaer dalam Kamus Idiom Bahasa

ditinggikan) untuk menghambat kecepatan kendaraan". Jadi, ungkapan polisi tidur pasti sudah ada.

Gambar 2.13 Ukuran Standar Speed Bump (Sumber : Wikipedia)

Di Indonesia, ketentuan yang mengatur tentang disain polisi tidur diatur oleh Keputusan Menteri Perhubungan No 3 Tahun 1994 tentang Alat Pengendali dan Pengaman Pemakai Jalan, di mana sudut kemiringan adalah 15% dan tinggi maksimum tidak lebih dari 120 mm. Seperti terlihat pada Gambar 2.13.

Tabel 2.10 Model Speed Bump

Model Keterangan

Prasetya(2009)

1. Prasetya merancang polisi tidur dengan ukuran yang cukup besar yaitu panjang 1 meter dan lebar 0.5 meter yang kurang sesuai dengan bentuk speed bump di Indonesia

2. Polisi tidur tersebut hanya ditumpu oleh empat buah pegas masing-masing dipasang di tiap ujung polisi tidur. Untuk ukuran jalan raya di Indonesia, polisi tidur tersebut terlalu besar.

Primaswari (2010)

1. Primaswari merancang polisi tidur atau speed bump mengenai pengaruh variasi kecepatan dan massa kendaraan terhadap respon speed bump model massa- pegas-peredam pada system pemanen energi.

2. Dalam analisanya ditunjukkan bahwa semakin lambat kecepatan Tabel 2.10 (Lanjutan)

kendaraan yang melintasi speed bump maka kecepatan turun yang dihasilkan akan semakin besar.

3. speed bump ini memiliki dimensi panjang 40 cm dan lebar 36 cm. speed bump yang dibuat oleh Primaswari hanya bisa diaplikasikan untuk sepeda motor atau kendaraan roda dua.

Prakhar (2015)

1. Prakhar membuat rancangan berupa pelat yang di tekuk membentuk penutup dari speed bump

2. Peletakan generator berada di bawah speed bump sehingga memungkinkan penggunaan mekanisme rack pinion.

2.4 Pegas

Pegas adalah benda elastis yang digunakan untuk menyimpan energi mekanis. Pegas biasanya terbuat dari baja dan berbentuk spiral seperti terlihat pada Gambar 2.14. namun juga ada yang berbentuk batang. Pegas juga ditemukan di sistem suspensi mobil. Pada mobil, pegas memiliki fungsi menyerap kejut dari jalan dan getaran roda agar tidak diteruskan ke bodi kendaraan secara langsung. Selain itu, pegas juga berguna untuk menambah daya cengkeram ban terhadap permukaan jalan.

Gambar 2.14 Pegas (Sumber : Wikipedia) Contoh penggunaan pegas :

- Untuk menghantarkan gaya, seperti pada rem dan kopling.

- Untuk menyimpan energi, seperti pada jam.

- Untuk menyerap getaran dan beban kejut, seperti pada suspensi kendaraan.

2.4.1 Material Pegas

Material pegas yang ideal adalah material yang memiliki kekuatan ultimate yang tinggi, kekuatan yield yang tinggi, dan modulus elastisitas atau modulus geser yang rendah untuk menyediakan kemampuan penyimpanan energy yang maksimum.

Pegas dapat dibuat dari berbagai jenis bahan sesuai pemakaiannya. Bahan baja dengan penampang lingkaran adalah yang paling banyak dipakai. Bahan-bahan pegas terlihat pada Tabel 2.11.

Tabel 2.11 Jenis Material Penyusun Pegas

Material Allowable Shear Stress (τ) MPA Modulus of rigidity (G) kN/m²

Modulus of elasticity (E) kN/m² Severe

service

Average service

Light service 1. Carbon steel

(a) Up to 2.125 mm dia. 420 525 651 (b) 2.125 to 4.625 mm 385 483 595 (c) 4.625 to 8.00 mm 336 420 525 (d) 8.00 to 13.25 mm 294 364 455

(e) 13.25 to 24.25 mm 252 315 392 80 210

(f) 24.25 to 38.00 mm 224 280 350

2. Music wire 392 490 612

3. Oil tempered wire 336 420 525 4. Hard-drawn spring wire 280 350 437.5

5. Stainless-steel wire 280 350 437.5 70 196

6. Monel metal 196 245 306 44 105

7. Phosphor bronze 196 245 306 44 105

8. Brass 140 175 219 35 100

(Sumber : yefrichan.files.wordpress.com) 2.4.2 Klasifikasi Pegas

Pegas dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis fungsi dan beban yang bekerja yaitu pegas tarik, pegas tekan, pegas torsi, dan pegas penyimpan energi.

Klasifikasi berdasarkan bentuk fisik adalah sebagai berikut, dapat dilihat pada Gambar 2.15.

1. Wire form spring (helical compression, helical tension, helical torsion, custom form).

2. Spring washers (curved, wave, finger, belleville).

3. Flat spring (cantilever, simply supported beam).

4. Flat wound spring (motor spring, volute, constant force spring).

(a)

(b) (c) (d)

Gambar 2.15 Wireformspring: (a) Helical compression spring, (b) Helical extension spring, (c) Drawbar spring, (d) Torsion spring (Sumber :

yefrichan.files.wordpress.com)

Berdasarkan bentuk pegas dibagi dalam : 1. Pegas Ulir (Helical Spring)

Pegas ulir terbuat dari kawat (baik yang berpenampang bulat ataupun segi empat) yang dililitkan membentuk ulir. Ada dua tipe pegas ulir yaitu pegas ulir tekan dan pegas ulir tarik. Seperti terlihat pada Gambar 2.16. dan Gambar 2.17.

Gambar 2.16 Pegas Ulir Tekan (Compression Helical Spring) (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com)

Gambar 2.17 Pegas Ulir Tarik (Tension Helical Spring) (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com)

2. Pegas Kerucut & Volut (Conical / Volute Spring)

Pegas ini digunakan untuk aplikasi dimana jika beban bertambah, maka nilai pegas (spring rate) juga akan bertambah. Dalam penggunaan pegas ini, jumlah lilitan yang bekerja akan berkurang jika semakin mendekati puncak pegas. Seperti terlihat pada Gambar 2.18.

Gambar 2.18 Pegas Kerucut dan Pegas Volut (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com)

3. Pegas Torsi (Torsion Spring)

Pegas ini digunakan untuk menahan beban puntiran atau torsi. Seperti pada Gambar 2.19.

Gambar 2.19 Pegas Torsi (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com)

4. Pegas Daun

Pegas daun adalah komponen yang berfungsi untuk meredam kejutan yang ditimbulkan permukaan jalan. Pegas jenis ini mampu menerima beban yang lebih besar bila dibandingkan dengan pegas lainnya seperti pegas koil dan pegas torsi.

Oleh karena itu, pegas daun banyak digunakan pada sistem suspensi belakang pada kendaraan. Kerjanya bila roda-roda belakang menerima kejutan dari permukaan jalan maka diteruskan ke rumah poros belakang yang mengakibatkan pegas daun terjadi pemanjangan atau pegas berubah bentuk dari elips mendekati lurus (pemegasan pegas daun) yang konstruksinya dilengkapi dengan ayunan pegas.

Untuk memperhalus proses pemegasan pegas daun yang berlebihan maka suspensi ini dilengkapi peredam getaran yang dipasangkan diantara penopang pegas daun dengan frame seperti terlihat pada Gambar 2.20.

Gambar 2.20 Pegas Daun (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com) 5. Pegas Koil

Komponen ini berfungsi untuk menyerap kejutan atau gaya yang diakibatkan dari permukaan jalan tidak rata, penempatannya diantara lower arm dan upperr arm.

Pemeriksaan pegas koil dalam keadaan terlepas dan bersih pastikan tidak ada bagian yang retak atau aus, ukur tinggi bebas pegas sesuai dengan buku manual sesuai dengan jenis mobil yang diperiksa. Batas limit adalah 273 mm. Pengujian pegas koil dalam keadaan pegas koil terlepas ukur tinggi bebas pegas, kemudian tekan pegas dengan beban tertentu. Ukur kembali tinggi bebas pegas, bila ukuran kurang dari batas limit spesifikasi sesuai yang ditentukan maka pegas perlu diganti, dan sebaliknya. Pegas koil dapat dilihat pada Gambar 2.21. sebagai berikut.

Gambar 2.21 Pegas Koil (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com) 6. Pegas Batang Torsi (Puntir)

Pada saat pemegasan, pegas menerima beban puntir seperti terlihat pada Gambar 2.22. sebagai berikut.

Gambar 2.22 Pegas Batang Torsi (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com) 7. Pegas Cakram (Disc / Bellevile Spring)

Pegas ini menggunakan beberapa cakram yang dijadikan satu dengan baut atau silinder di tengahnya. Pegas Cakram dapat dilihat pada Gambar 2.23. sebagai berikut.

Gambar 2.23 Pegas Cakram (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com) 8. Pegas Pada Klep

Pegas klep atau pir katup pada mesin memiliki peranan penting, sebagai penekan klep agar menutup sehingga kompresi mesin tidak sampai bocor. Pir klep pada kondisi bebas atau tanpa tekanan memiliki panjang sesuai spesifikasi pabrik, apabila panjangnya kurang dari spesifikasi pabrik maka pir klep/pegas katup wajib ganti daripada mesin nanti mengalami kebocoran kompresi. Cara mengukur

panjang pir klep bisa kita dilakukan dengan menggunakan jangka sorong atau kaliper atau sketmat. Untuk panjang pir klep mesin 2E (starlet) yaitu 4,51mm. Pegas klep dapat dilihat pada Gambar 2.24 sebagai berikut.

Gambar 2.24 Pegas Klep (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com) 9. Pegas Hidropnuematis

Gambar 2.25 Pegas Hidropneumatis (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com) Sifat – sifat pegas hidropneumatis pada Gambar 2.25. adalah sebagai berikut.

• Elastisitas tinggi

• Saat pemegasan tidak timbul gelembung udara pada oli

• Dapat untuk mengatur tinggi bebas kendaraan Penggunaan : Kendaraan penumpang atau jenis sedan.

2.4.3 Perhitungan Pegas

Keterangan pada Gambar 2.26 di buat ke dalam rumus sebagai berikut.

1. Panjang Rapat (Solid length of the spring):

LS= n’

d………(2.4) Dimana : n’ = jumlah koil lilitan

d = diameter kawat

2. Panjang Bebas (Free length of the spring)

LF= n’ d + δmak + (n’ – 1) x 1 mm……….(2.5) Dalam kasus ini, jarak antara dua kumparan yang berdekatan diambil 1 mm.

3. Indek pegas (C)

Didefinisikan sebagai rasio perbandingan antara diameter pegas dengan diameter kawat, persamaan matematikanya adalah :

Indek pegas (C) = ^𝐷

𝑑………..(2.6)

Dimana : D = diameter lilitan / pegas 4. Spring rate (k)

Didefinisikan sebagai sebagai beban yang diperlukan per unit defleksi pegas, persamaan matematikanya adalah :

k = ^𝑊

𝛿………(2.7)

Dimana : W = Beban δ = Defleksi dari pegas 5. Pitch (p)

Didefinisikan sebagai jarak aksial antara kumparan yang berdekatan pada daerah yang tidak terkompresi, persamaan matematikanya adalah :

Pitch (p) = 𝑷𝒂𝒏𝒋𝒂𝒏𝒈 𝑩𝒆𝒃𝒂𝒔

𝒏^′− 𝟏 ………(2.8)

Atau dapat dicari dengan cara :

Pitch of The Coil (p) =^{𝐿𝐹−𝐿𝑆}

𝑛′ + 𝑑 ……….…(2.9)

6. Tegangan pada pegas helik :

Gambar 2.27 Pegas Helik (Sumber : yefrichan.files.wordpress.com)

Bila tarikan atau kompresi seperti pada Gambar 2.27. bekerja pada pegas ulir, besarnya momen puntir T (kg.mm) adalah tetap untuk seluruh penampang kawat yang bekerja. Untuk diameter lilitan rata-rata (diukur pada sumbu kawat) D (mm), berdasarkan kesetimbangan momen besar momen puntir tersebut adalah:

T = 𝑊.^𝐷₂ ………..(2.10) Jika diameter kawat adalah d (mm), maka besarnya momen puntir kawat yang berkorelasi dengan tegangan geser akibat torsi τ1 (kg/mm²) adalah:

Torsi =

𝜏

₁

.

^𝜋

16

. 𝑑

³ ………(2.11) Sehingga:

𝜏₁ = 16 𝜋𝑑³ .𝐷𝑊

2

𝜏

₁

=

^8𝑊𝐷

𝜋𝑑³……….…….………(2.12) Sedangkan tegangan geser langsung akibat beban W adalah :

𝜏₂ = 𝐿𝑜𝑎𝑑

𝐶𝑟𝑜𝑠𝑠 – 𝑆𝑒𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑜𝑓 𝑡ℎ𝑒 𝑤𝑖𝑟𝑒

𝜏

₂

=

4𝑊

𝜋𝑑²……….………(2.13)

Sehingga, tegangan geser maksimum yang terjadi di permukaan dalam lilitan pegas ulir adalah :

Ks = shear stress factor = 1 + ¹

2𝐶 ………(2.14) ( tegangan hanya mempertimbangkan pembebanan langsung)

(tegangan dengan mempertimbangkan efek lengkungan dan pembebanan ) D = diameter pegas rata-rata

d = diameter of the spring wire n = jumlah lilitan aktif

G = modulus kekakuan

W = Beban aksial

C = Spring index = D/d

τ = tegangan geser

K = faktor Wah’l

Defleksi Pegas :

7. Energi Potensial Pegas

Energi potensial elastis adalah energi potensial dari sebuah benda elastis

(contohnya adalah busur panah) yang mengalami perubahan bentuk karena adanya tekanan atau kompresi. Akibatnya adalah akan ditimbulkannya gaya yang akan berusaha untuk mengembalikan bentuk benda tersebut ke bentuk awalnya. Jika tekanan/renggangan ini dilepas, maka energi ini akan berpindah menjadi energi kinetik.

Berkenaan dengan sifat elastis pada pegas, gaya pemulih pada pegas akan berbanding lurus dengan pertambahan panjangnya. Pegas yang berada dalam keadaan tertekan atau teregang dikatakan memiliki energi potensial elastis karena pegas tidak berada dalam keadaan posisi setimbang. Jika pada saat pegas di tarik dengan gaya sebesar F1, pegas itu bertambah panjang sebesar Δx1. Demikian pula,

………...….…..(2.15)

………..…...(2.16)

………...…….(2.17)

jika pegas ditarik dengan gaya sebesar F2, pegas akan bertambah panjang sebesar Δ x2. Begitu seterusnya. Dengan demikian, usaha total yang diberikan untuk meregangkan pegas adalah

W = F1Δ x1 + F2Δ x2 + … ………...…(2.18) Besarnya usaha total ini sama dengan luas segitiga di bawah kurva F terhadap Δ xsehingga dapat dituliskan

W = ½ F Δx W = ½ (k Δx Δx)

W = ½ k Δx²………....……….(2.19) Oleh karena usaha yang diberikan pada pegas ini akan tersimpan sebagai energi potensial, dapat dituliskan persamaan energi potensial pegas adalah sebagai berikut.

EP = ½ k Δx²………..…...(2.20) Energi potensial pegas ini juga dapat berubah karena usaha yang dilakukan oleh gaya pegas. Besar usaha yang dilakukan oleh gaya pegas itu dituliskan dengan persamaan.

W = – ΔEP………..…………..(2.21)

Gambar 2.28 Energi Potensial Pegas dengan Speed Bump [9].

Pembebanan pada pegas yang telah diletakkan speed bump seperti pada Gambar 2.28. dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut.

………..(2.22) Dikarenakan suspensi pada Cb = 0, maka diperoleh pembebanan sebagai berikut.

………(2.23) Dimana xb max adalah gaya maksimum dari papan speed bump.

Berdasarkan rumus perhitungan pegas di atas, maka dapat diperoleh desain parameter untuk pegas ditunjukkan ke dalam Tabel 2.12. sebagai berikut.

Tabel 2.12 Desain Parameter Pemilihan Pegas Jenis Kendaraan F input F output T Sepeda Motor

Mobil Penumpang Mobil Bus

Mobil Barang Sepeda Becak

Kendaraan Khusus

Setelah diperoleh penentuan pemilihan pegas yang sesuai dengan perancangan maka langkah selanjutnya adalah menghitung parameter terukur dari pegas tersebut ditunjukkan ke dalam Tabel 2.13. sebagai berikut.

Tabel 2.13 Desain Parameter Perhitungan Pegas Jenis Kendaraan F input Δx Beban

Maksimum

F output T Sepeda Motor

Mobil Penumpang Mobil Bus

Mobil Barang Sepeda Becak

Kendaraan Khusus