sidang tugas akhir -...
TRANSCRIPT
Studi eksperimen karakteristik getaran hydraulic
electro mechanic shock absorber dua selang
compression-satu selang rebound dengan rasio
cylinder hydraulic 40mm:30mm terhadap
pembebanan akumulator
JUDUL TUGAS AKHIR
PENDAHULUAN
*Source: Energy requirement estimates are
based on analysis of over 100 vehicles by Oak
Ridge National Laboratory using EPA
Test Car List Data Files.
PENDAHULUANRUMUSAN MASALAH
1. Bagaimana karakteristik gaya redaman dari Hydraulic Electro Mechanic Shock Absorber
(HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic 40mm:30mm terhadap
pembebanan aki
2. Bagaimana karakteristik energi bangkitan yang dihasilkan Hydraulic Electro Mechanic
Shock Absorber (HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic 40mm:30mm
terhadap pembebanan aki
3. Bagaimana menganalisa karakteristik gaya redaman dan energi bangkitan Hydraulic
Electro Mechanic Shock Absorber (HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic
40mm:30mm terhadap pembebanan aki
4. Bagaimana pengaruh karakteristik getaran hydraulic electro mechanic shock absorber double
port dengan rasio diameter cylinder 40mm:30mm akibat variasi pembebanan listrik
terhadap respon kenyamanan yang terjadi ?
PENDAHULUANTUJUAN PENELITIAN
1. Mengetahui karateristik gaya radaman pada Hydraulic Electro Mechanic Shock Absorber
(HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic 40mm:30mm terhadap
pembebanan aki
2. Mengetahui karakteristik energi bangkitan dari Hydraulic Electro Mechanic Shock Absorber
(HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic 40mm:30mm terhadap
pembebanan aki
3. Mampu menganalisa karakteristik gaya redaman dan energi bangkitan Hydraulic Electro
Mechanic Shock Absorber (HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic
40mm:30mm terhadap pembebanan aki
4. Mampu menganalisa pengaruh karakteristik getaran hydraulic electro mechanic shock
absorber double port dengan rasio diameter cylinder 40mm:30mm akibat variasi
pembebanan listrik terhadap respon kenyamanan?
PENDAHULUANBATASAN MASALAH
1. Model pengujian yang digunakan hanya ¼ dari kendaraan.
2. Eksitasi yang diberikan pada model adalah alat uji suspensi, yaitu
suspension test rig.
3. Generator yang digunakan adalah alternator AC tiga phasa sepeda motor
Jupiter MX.
4. Pengujian ini hanya menggunakan single degree of freedom dengan
mengabaikan kekakuan ban.
5. Spesifikasi accumulator yang digunakan 12 Volt dan 5 Ampere.
6. Noise dan disturbance diabaikan
1. Menghasilkan energi alternatif.2. Mampu memahami dan mengetahui tentang konsep
perancangan dan pengembangan produk shock absorber.
3. Hasil tugas akhir ini dapat dimanfaatkan sebagai bahanpertimbangan pengembangan regenerative shock absorber
berikutnya
PENDAHULUANMANFAAT PENELITIAN
TINJAUAN PUSTAKA
Rotational absorber dan Linier electromagnetic absorber Prof Lei Zuo dan Pei Sheng-ZangStoony Brook University
Rotational absorber
Linier electromagnetic absorber
Development and Analysis of a Regenerative Shock Absorber for Vehicle Suspension oleh Harus Laksana Guntur, dkk
Skala RSA = 1:5
Energi Bangkitan =15-18,6 Watt
Energi Aktual ¼ kendaraan = 75-100 Watt
Energi Aktual 1 kendaraan = 400 Watt
TINJAUAN PUSTAKA
- Daya yang dihasilkan 200 watt- Mengunakan kontrol aktif untuk mengoptimalkan redaman
TINJAUAN PUSTAKA
RSA Massachutets Institute of TEchnology
1. Fixing holes
2. Coils
3. Rotor
4. Output Cables
5. Stator
6. Laminated Iron Rings
TINJAUAN PUSTAKA
AlternatorEmax = N.B.a cos θ
Dimana:E = tegangan listrik (V)N = jumlah lilitanB = kuat medan magnet (T)a = luas kumparan (m2)ω = kecepatan sudut (rad/s)
𝐹 = 𝐵. i. 𝑙 Dimana:
F = Arah gaya penghantar (Newton)
B = Kerapatan flux magnet (weber)
ℓ = Panjang kawat penghantar (meter)
i = Arus DC (Ampere)
METODOLOGIPersiapan pengujian mekanisme dengan
quarter car suspension test rig
Pengujian energi bangkitan & karakteristik suspensi HEMSA akibat eksitasi impulsif
Pengujian energi bangkitan & karakteristik suspensi HEMSA akibat eksitasi harmonik
Pengolahan data pengujian
Analisa hasil dan kesimpulan
END
A
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
START
Studi literatur dan survei alat uji
Persiapan pengujian
Penentuan koefisien redaman (HEMSA)
Pengujian Koefisien Spring
A
MEKANISMEHYDRAULIC ELECTRIC MECHANIC SHOCK ABSORBER
2
1
3
4
5
8
7
6
Keterangan Gambar
1. Hydraulic Aktuator 1
2. Spring
3. Selang Hydraulic
4. Hydraulic Aktuator 2
5. Rack and Pinion Gear
6. One way Bearing Bevel gear
7. Belt and Pulley
8. Alternator AC
Viscous Friction Electrical
METODOLOGI
Grafik gaya redaman fungsi kecapatan
*Sumber : Hafis, Sareza. 2013. Studi Eksperimental Perbandingan Karakteristik Antara Konvensional Shock Absorber Dengan Regenerative ShockAbsorber (RSA).Institut Teknologi Sepuluh Nopember,Surabaya
Proses Pengolahan Data
METODOLOGI
Data Dalam Format Excel 1
2
3
Di-plot,diolah dan digabungkanDengan Aplikasi Matlab
Hasil Akhir berupa Grafikdan RMS
Pengujian Konstanta Pegas
F = 44564 x
F = 44151 x
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
3000
-0.1 -0.05 0 0.05 0.1
W (N
)
X(M)
Rebound CompressionNo.
Massa(kg) W(N) ∆W(N) X(m) ∆X(m) K(N/m)
1 0 0 0 0.31 0 0
2 217.9 -2137.6 -2137.6 0.260 -0.05 42752
3 227.9 -2235.7 -98.1 0.258 -0.052 42994
4 237.9 -2333.8 -98.1 0.257 -0.053 44034
5 247.9 -2431.9 -98.1 0.255 -0.055 44216
6 257.9 -2530.0 -98.1 0.253 -0.057 44386
7 267.9 -2628.1 -98.1 0.251 -0.059 44544
8 277.9 -2726.2 -98.1 0.250 -0.060 45437
9 277.9 2726.2 0.0 0.250 0.060 45437
10 267.9 2628.1 98.1 0.251 0.059 44544
11 257.9 2530.0 98.1 0.252 0.058 43621
12 247.9 2431.9 98.1 0.255 0.055 44216
13 237.9 2333.8 98.1 0.258 0.052 44881
14 227.9 2235.7 98.1 0.260 0.050 44714
15 217.9 2137.6 98.1 0.262 0.048 44533
16 0 0 0 0.31 0 0
RATA-RATA 44308
y = 2076.9x
y = 2255.6x-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
-0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20FD(N
)
V(M/S)
C kompresi C Rebound Linear (C kompresi) Linear (C Rebound )
29
Koefisien redaman (C)
Cviscous =2255.6+2076.9
2= 2166.25 N.s/m
y = 3168x
y = 3451.4x
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
600
-0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20FD(N
)
V(M/S)
C kompresi C Rebound Linear (C kompresi) Linear (C Rebound )
30
Koefisien redaman (C)
Cviscous&Gear transmission =3451.4+3168
2= 3309 N.s/m
y = 6213.2x
y = 7011.3x-600
-400
-200
0
200
400
600
-0.12 -0.07 -0.02 0.03 0.08FD(N
)
V(M/S)
C kompresi C Rebound Linear (C kompresi) Linear (C Rebound )
31
Koefisien redaman (C)
Ctotal(tanpa pembebanan) =6213.2+7011.3
2= 6612.25 N.s/m
Total Damping (Elektrical Tanpa Beban)
Nilai Redaman Komponen HEMSAC rebound
(N.s/m)
C compression
(N.s/m) Cd (N.s/m)
Viscous damping 2255.6 2076.9 2166.25Viscous+Friction damping 3451 3168 3309.5Friction damping 1195.4 1091.1 1143.25Electrical damping 3560.3 3045.2 3302.75
Total damping coefficient no load 7011.3 6213.2 6612.25
Distribusi Konstanta Redaman HEMSA
Viscous damping = 2166.25 N.s/m
Gear transmission damping = 1143.25 N.s/m
Electrical damping tanpa beban = 3302.75 N.s/m
Total damping tanpa beban = 6612.25 N.s/m
2166.25
1143.25
3302.75
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Viscous damping Friction damping Electrical damping
2166.25, 33%
1143.25, 17%
3302.75, 50%
Viscous damping
Friction damping
Electrical damping
Distribusi Konstanta Redaman HEMSA
0% ChargedNilai Redaman Komponen HEMSA Crebound (N.s/m) Ccompression (N.s/m) Cd (N.s/m)
Viscous damping 2255.6 2076.9 2166.25
Viscous+Friction damping 3451 3168 3309.5
Friction damping 1195.4 1091.1 1143.25
Electrical damping 3655.6 3219.3 3437.45
Total damping coefficient Aki 0% Charged 7106.6 6387.3 6746.95
50% Charged
Nilai Redaman Komponen HEMSA Crebound (N.s/m) Ccompression (N.s/m) Cd (N.s/m)
Viscous damping 2255.6 2076.9 2166.25
Viscous+Friction damping 3451 3168 3309.5
Friction damping 1195.4 1091.1 1143.25
Electrical damping 5240.2 4136.3 4688.25
Total damping coefficient Aki 50% Charged 8691.2 7304.3 7997.75
100% Charged
Nilai Redaman Komponen HEMSA Crebound (N.s/m) Ccompression (N.s/m) Cd (N.s/m)
Viscous damping 2255.6 2076.9 2166.25
Viscous+Friction damping 3451 3168 3309.5
Friction damping 1195.4 1091.1 1143.25
Electrical damping 5778.2 4996.5 5387.35
Total damping coefficient Aki 100% Charged 9229.2 8164.5 8696.85
GRAFIK UJI KOEFISIEN REDAMAN (C)PERBANDINGAN
y = 6213.2x
y = 7011.3x
y = 6387.3x
y = 7106.6x
y = 7304.3x
y = 8691.2x
y = 8164.5x
y = 9229.2x
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
-0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
Fd(N)
V(m/s)
Perbandingan Konstanta Redaman HEMSA
2166.25 2166.25 2166.25 2166.25
1143.25 1143.25 1143.25 1143.25
3302.75 3437.454688.25 5387.35
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
No Load 0% Charged 50% Charged 100% Charged
RMS Percepatan Sprung (m/s2)
FrekuensiBeban Aki
0%Beban Aki
50%Beban Aki
100%1.4 0.335 0.309 0.3031.7 0.443 0.424 0.4022.2 0.530 0.406 0.370
Frekuensi 2.2 Hz
Efisiensi HEMSAζ = 1,01 accu 0% charged
Frekuensi eksitasi
(Hz)
Cd
(Ns/m)
v
(m/s)
P input
(W)
P output
(W)ɳ
1.4 6746.95 0.056 10.58 0.2 1.9
1.7 6746.95 0.068 15.60 0.37 2.4
2.2 6746.95 0.088 26.1 1.65 6.3
ζ = 1,20 accu 50% charged
Frekuensi eksitasi
(Hz)
Cd
(Ns/m)
v
(m/s)
P input
(W)
P output
(W)ɳ
1.4 7997.75 0.056 12.54 0.2 1.6
1.7 7997.75 0.068 18.49 0.37 2.0
2.2 7997.75 0.088 31.0 1.65 5.3
ζ = 1,30 accu 100% charged
Frekuensi eksitasi
(Hz)
Cd
(Ns/m)
v
(m/s)
P input
(W)
P output
(W)ɳ
1.4 8696.85 0.056 13.64 0.2 1.5
1.7 8696.85 0.068 20.11 0.37 1.8
2.2 8696.85 0.088 33.7 1.65 4.9
1.91.6 1.5
2.42.0
1.8
6.3
5.3
4.9
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
0% 55% 100%
ɳE
ffis
ien
si (%
)Accu condition
f = 1,4 Hz
f = 1,7 Hz
f = 2.2 Hz
Energi Bangkitan HEMSA
ENERGI BANGKITAN PERIODIK
FREKUENSI EKSITASI (Hz)
BEBAN GENERATO
R (Ohm)
RMS VOLTASE
(V)
V 10x probe
ARUS (A)
DAYA (W)
1.4 250 0,113 1,13 0,24 0,271.7 250 0,154 1,54 0,26 0,402,2 250 0,222 2,22 0,4 0,89 0.27
0.40
0.89
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.4 Hz 1.7 Hz 2,2 Hz
DA
YA
(WA
TT
)
FREKUENSI
Force Transmissibility HEMSA
ζ = 1,01Frekuensi
eksitasi r w wnFT/kY
teoritisFT/kY
percobaan1.4 0.66 8.80 13.32 0.57 0.091.7 0.80 10.69 13.32 0.93 0.122.2 1.04 13.83 13.32 1.73 0.11
ζ = 1,20Frekuensi
eksitasi r w wnFT/kY
teoritisFT/kY
percobaan1.4 0.66 8.80 13.32 0.59 0.091.7 0.80 10.69 13.32 0.97 0.122.2 1.04 12.57 13.32 1.83 0.11
ζ = 1,31Frekuensi
eksitasi r w wnFT/kY
teoritisFT/kY
percobaan1.4 0.66 8.80 13.32 0.61 0.091.7 0.80 10.69 13.32 1.00 0.132.2 1.04 12.57 13.32 1.89 0.13
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00F
T/K
y(F
orc
etr
an
smib
ilty
)
r (Frequency ratio)
ζ = 1,01 Beban 0% Charged (Pengujian)
ζ = 1,20 Beban 50% Charged (Pengujian)
ζ=1,31 Beban 100% Charged ( Pengujian)
ζ=1,01 Beban 0% Charged (Teori)
ζ = 1,20 beban 50% Charged (Teori)
ζ=1,31 Beban 100% Charged (Teori)
Nilai RMS
• akumulator 0% Charged = 0.3347 m/s2
• akumulator 50% charged = 0.3092 m/s2
• akumulator 100% charged = 0.3032 m/s2
Respon Ketahanan Berkendara HEMSA berdasarkan ISO 2631
Frekuensi 1.4 Hz
Nilai RMS
• akumulator 0% charged = 0.443 m/s2,
• akumulator 50% charged = 0.424 m/s2
• akumulator 100% charged = 0.402 m/s2
Frekuensi 1.7 Hz
Nilai RMS
• akumulator 0% Charged = 0.53 m/s2,
• akumulator 50% Charged = 0.40 m/s2
• akumulator 100% Charged= 0.37 m/s2.
Frekuensi 2.2 Hz
KESIMPULAN1. Nilai konstanta pegas dari hasil pengujian yang digunakan untuk HEMSA asalah
sebesar 44357.5 N/m.
2. Nilai konstanta redaman HEMSA dua selang compression satu rebound tanpapembebanan sebesar 2165.25 Ns/m. Dengan nilai compression sebesar 2076.9 Ns/m dan rebound sebesar 2255.6 Ns/m. Ini berarti HEMSA dua selang compression saturebound dapat dikatakan baik untuk meredam kejut akibat eksitasi impuls danperiodik.
3. Nilai konstanta redaman HEMSA dua selang compression satu rebound pembebananAkumulator. Pada saat akumulator terisi 0% sebesar 6746.95 N.s/m, Pada saatakumulator 50% charged sebesar 7997.75 Ns/m, Pada saat akumulator terisi 100% sebesar 8696.85. Artinya, semakin terisi akumulator nilai konstanta redamansemakin meningkat.
4. Pada pengujian Impuls, nilai percepatan peak HEMSA pada saat akumulator terisi0%, 50%, dan 100% berturut-turut sebesar: 0.8 m/s2, 0.9 m/s2, dan 1 m/s2.
5. Energi bangkitan HEMSA dua selang compression satu, ketika frekuensi 1.4Hz yaitusebesar 0.27 Watt, ketika frekuensi 1.7Hz ialah 0.40 Watt, dan ketika frekuensi 2Hz sebesar 0.89 Watt. Dapat disimpulkan semakin besar frekuensi yang diberikanmaka semakin besar pula energi yang dihasilkan oleh HEMSA.
6. Dari grafik FT/kY Vs r, perfoma HEMSA dapat disimpulkan bahwa kondisi terisinyaakumulator mempengaruhi nilai force transmissibility, ini disebabkan nilai konstantaredaman yang naik sehingga nilai damping ratio pun meningkat. Damping ratioyang meningkat menghasilkan nilai force transmibility yang lebih kecil. Tetapi, hasilpengujian jauh dari perhitungan teoritis.
7. Dari grafik kenyamanan penumpang standart ISO 2631, dari keseluruhan variasipembebanan akumulator, penumpang mampu menerima guncangan selama 8 jam.
SARAN
1. Untuk pengujian gaya redaman, sebaiknya melakukan pengadaan alat uji
gaya redaman untuk mempermudah dan keakuratan data yang dihasilkan,
atau dilakukan di rekanan perusahaan seperti di PT Kayaba Indonesia atau
PT Showa Mfg.
2. Proses desain dan manufaktur alat harus disesuailan dengan kebutuhan
spesifikasi alat uji agar hasil yang diharapkan dalam penelitian dapat
dilakukan pengujian sesuai perencanaan uji.
3. Perlu optimasi kinerja Suspension test rig. Terutama pada bagian linear
guide untuk linear bearing, karena sering terjadi kerusakan bearing.
4. Perlu adanya sensor tambahan pada alat sensor suspension test
rig untuk mengetahui Amplitudo pada massa sprung dan
unsprung.
5. Pada perancangan RSA ini, gear yang dipakai adalah rack
pinion gear dan bevel gear, pada pembuatan HEMSA sendiri
tidak menggunakan dimensi gear yang telah didesain. Agar
alat berfungsi sesuai perancangan maka, digunakan komponen
yang sesuai dengan hasil desain rancang bangun.