Oleh: BAYU EKO NUGROHO

2106 100 006

Dosen Pembimbing: Dr. Ir. AGUS SIGIT PRAMONO, DEA

SIDANG TUGAS AKHIR - TM 091476

JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2013

LATAR BELAKANG Kereta api merupakan sarana angkutan massal.

PT INKA saat ini telah membuat sarana angkutan massal yang lain yaitu Railbus.

Namun ada beberapa bagian yang masih dalam penyempurnaan. Dalam hal ini adalah bagian Coil Spring Suspension.

Penelitian untuk penggantian model dengan jenis barrel ini adalah lebih kepada faktor kenyamanan untuk para penumpang dan berupaya mempelajari untuk mengurangi tingkat defleksi pada coil spring suspension jenis ini.

Desain RailBus

Spesifikasi RailBus Dimensi Utama:

Panjang total badan kereta

TEMC : 12.000 mm

T : 10.800 mm

Lebar badan kereta : 2.993 mm

Tinggi atap kereta dari kepala rel : 3.559 mm

Diameter roda

Maksimum : 774 mm

Minimum : 694 mm

Tinggi lantai kereta : 1200 mm

Akomodasi Kapasitas Penumpang :

Berat Kosong Kereta :

Beban Normal Duduk Berdiri Total

TEMC 33 0 33

T 36 0 36

TMC 33 0 33

TEMC Maksimum 17 ton

T Maksimum 14 ton

Coil Spring Suspension

Fungsi Spring Suspension: Penghubung axle dan body untuk

mencegah penyaluran getaran dan

impact secara langsung dari

permukaan jalan ke kendaraan

selama beroperasi.

Menyerap getaran, oskilasi dan

kejutan dari permukaan jalan

sehingga menambah kenyamanan

dan stabilitas.

Macam – Macam Spring :

Spring Karakteristik Hubungan antara defleksi dan force dapat juga

diketahui juga sebagai stiffness (kekakuan) atau springrate (k).

k = F / δ

Hubungan Antara Stiffness dan SpringRate

Defleksi Coil Spring Formula :

δ = 8NaFD3/Gd4

Na : number of active coils

G : modulus of rigidity of the wire material (75 to 80 GPa for spring steel)

Gejala Buckling

Gejala Buckling

Coil Spring Suspension Model Barrel

Dengan berbagai dimensi :

Sumber : www.google.com/pictures

Pemasangan Pada Railbus

R min / R max utk model spring straight

R max utk model spring barrel

Spring Barrel dalam ukuran :

RUMUSAN MASALAH Bagaimana pengaruh variasi sudut terhadap nilai

defleksinya?

Bagaimana pengaruh penambahan beban terhadap nilai

kekakuan nya?

Bagaimana pengaruh buckling terhadap setiap model

spring yang dibandingkan?

TUJUAN Mengetahui pengaruh variasi sudut terhadap nilai

defleksinya.

Mengetahui pengaruh penambahan beban terhadap

nilai kekakuan nya.

Mengetahui nilai buckling pada model keduanya

sehingga aman digunakan untuk berbelok.

BATASAN MASALAH Jenis spring adalah model coil atau helix, dengan beban

yang divariasikan.

Perhitungan dan analisa dilakukan pada kedua model spring suspension tersebut.

Kedua jenis profil spring dibuat dengan geometri dan material dengan properties yang sama.

Beban yang diberikan pada model berupa beban statis.

Asumsi yang digunakan meliputi:

1. Beban uniform sepanjang tebal pitch

2. Material bersifat elastik dan isotropik

3. Temperatur seragam di seluruh bagian spring

MANFAAT Dapat digunakan sebagai pengganti coil spring model

konvensional sehingga bisa dipatenkan sebagai hak cipta.

Dapat mengurangi biaya produksi melalui penghematan karena dibuat di negeri sendiri.

Dapat mengurangi biaya operasional dan perawatan karena kekuatan dan kekakuan tinggi sehingga tidak mudah rusak.

STUDI LITERATUR

TEXT BOOK & E-BOOK

CLIK HERE

ARTIKEL ONLINE

CLIK HERE

• STUDI LITERATUR Text Book & E Book

1. Aaron D Deutschman, Machine Design. Macmillan, New York, 1975.

2. J.K Gupta, Machine Design

3. Elliot Rush, Relating of Choice Deflection. Indian Institute of Technology Madras.

4. Ellen Finkelstein, Autocad 2010 Bible. Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana, 2009.

5. Ansys Tutorial Release 12.1. ANSYS Inc., USA, 2009.

• STUDI LITERATUR

Jurnal

1. Railway Technical Web, site updated 5th december 2011.

2. Technology,benefit, and motion sickness, Rickard Persoon, 2008

STUDI LITERATUR Artikel Online

1.http://www.layitlow.com/tech/suspension_leafsprin

g.shtml

2. http://www.8-lug.com/tech/1008_8l_spring_rate/photo_06.html

3. http://www.clag.org.uk/beam-annex1.html

4. http://id.shvoong.com/products/auto/2125112-pengertian-dan-fungsi-sistim-suspensi/

• KAJIAN PUSTAKA 1. Faruq Cirat Salim, 2006

Melakukan penelitian yang berjudul “Dynamic Analisys of Composite Coil Springs of Arbitary Shape” yang mana pada intinya mereka melakukan sebuah percobaan pada helical compression springs model barrel dan Hyperboloidal menggunakan metode Natural Frequencies.

Kemudian hasil dari experiment fatique tersebut dibandingkan dengan keduanya. Untuk menganalisa tingkat kekakuan nya menggunakan finite element di ansys. Dan untuk menganalisa menggunakan natural frequencies.

Perbandingan kedua model :

Hasil penelitian :

BARREL

HYPERBOLOIDAL

Kesimpulan : Hasil dari penelitian nya yang ditunjukkan di tabel

menunjukkan bahwa bentuk spring barrel menunjukkan natural frequency nilai lebih baik. Yaitu dengan menunjukkan nilai yang lebih kecil. Jadi dengan kata lain residual yang dihasilkan lebih lembut (baik).

Hasil dari penelitian nya juga dibuat dalam bentuk grafik seperti yang ditunjukkan diatas. Terlihat bahwa frekuensi natural untuk spring model barrel lebih baik dibandingkan dengan spring model hyperboloidal.

Saran penulis jurnal : Penulis ini memberikan saran bahwa penelitian ini

perlu dilanjutkan dengan beberapa metode lain. Contohnya dengan metode defleksi dan stiffness. Berguna untuk dapat mengetahui nilai masing masing dari spring yang diteliti defleksi maupun kekakuan nya. Dan divariasikan sudut angle nya. Agar dapat diketahui perbedaan antara spring satu dengan spring yang lain.

METODOLOGI PERCOBAAN

Flowchart Penelitian

Flowchart Percobaan :

Perhitungan Manual : Diketahui : Diameter koil : 41.5 mm Diameter kawat : 5 mm Jumlah Koil : 5.8 Beban Aksial : 1000 N Ditanya : Berapa nilai defleksi, kekakuan, dan buckling pada kondisi vertical dan

horizontal? Jawab : (Vertikal) Defleksi : 8.Fa.c3/ G.Dm = 8x2698x8,3/(10.000x106)x(36.5) = 179,147 / (10.000x106) (365) = 0,04298 in Kekakuan : ΔF/ΔL = F0 / Lf- Lo = 26980/(305-220) = 817,41 N/mm

Buckling : Lf/Dm = 305 / 36.5 = 17.61 Horisontal: Wahl Factor (Pengaruh Tegangan Geser) K = (4c-1) / (4c-4) + 0.615 /c = 842 Defleksi : 8.Fa.c3/ G.Dm = 8x6940x8,3/(10.000x106)x(36.5) = 460.81 / (10.000x106) (365) = 0,024324 in Kekakuan : ΔF/ΔL = Fo/ Lf-Lo = 69480/(305-220) = 317,41 N/mm Buckling : Lf/Dm = 305 / 36.5 = 8,35 = 84/8.35 = 10.08

Analisa dengan Metode Finite Element

Proses Meshing :

Pemberian Remote Force :