Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin RANCANG BANGUN ALAT UJI KEKUATAN SABUK DAGU HELM Marthina Mini Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri dan Kebumian, Universitas Sains dan Teknologi Jayapura Email :
[email protected]
Abstrak Helm untuk pengendara kendaraan bermotor roda dua merupakan salah satu alat pengaman bagi pengendara yang harus digunakan saat berkendara. Agar dapat berfungsi sebagaimana mestinya, sebelum dipasarkan helm harus melalui beberapa proses pengujian yang sesuai standar. Beberapa peneliti telah melakukan rancang bangun dan pengembangan untuk beberapa alat uji helm yang didasarkan pada standar-standar yang telah ditetapkan. Untuk melengkapi alat uji yang sudah ada, maka pada penelitian ini dilakukan perancangan alat uji sabuk dagu helm dengan menggunakan pegas sebagai sistem pembebanannya. Perancangan alat uji kekuatan sabuk dagu helm ini mengacu pada standar uji yang diterapkan oleh Standar Industri Indonesia (SII 1961.85).Dari penelitian ini didapatkan sebuah gambar teknik rancangan alat uji kekuatan sabuk dagu helm. Dimana alat uji yang dirancang memiliki tinggi 1184 mm dan lebar 480 mm, dengan material baja. Mekanisme pembebanan menggunakan pegas dengan konstanta kekakuan 9.25 N/mm, sumber daya penggerak motor DC dan diatur dengan menggunakan unit kontrol sederhana yang tersusun atas relay dan limit switch. Kata kunci : perancangan, alat uji, sabuk dagu helm
Abstract Design of Helmet’s Retention System Test Apparatus. Helmet is one of safety devices that must be weared by motorcycle rider. Before being leased into market, helmet must passed some test which related with some standards. Some researchers have made a design and improvement for some helmet testing devices which are related to some standards.In order to add helmet testing devices, in this research Helmet Retention System Testing Device is designed. This testing device use spring for its loading mechanism. Design of this device is refered to Indonesian standard, that is Standar Industri Indonesia (SII 1961.85). The result of this research is a technical drawing about helmet retention system test apparatus. The apparatus is composed by steel, with maximum height 1184 mm and maximum wide 480 mm. For loading mechanism, it is used spring with rigidity value 9.25 N/mm. DC motor is used as power source and it is operated by simple control unit which composed by relay and limit switch. Key words: design, testing device, helmet retention system
1. Pendahuluan Untuk menjamin bahwa helm dapat bekerja sesuai dengan fungsinya maka helm yang akan dijual di pasaran harus melalui beberapa proses pengujian sesuai dengan standar yang telah ditetapkan oleh pihak-pahak yang berwenang dalam bidang ini. Sesuai dengan Standar Industri Indonesia, agar bisa dikatakan telah memenuhi standar yang telah ditetapkan ada beberapa tahap pengujian yang harus dilakukan pada helm, yaitu :
• • • • •
Uji ketahanan benturan Uji ketahanan penetrasi dan kekuatan helm Uji kelenturan helm Uji kekakuan helm Uji kekuatan sabuk dagu
R Yulianto (2006) dan Dimas Fajri Hendrayana (2006) telah melakukan rancang bangun alat uji helm terhadap ketahanan benturan dan alat uji ketahanan penetrasi dan kekuatan helm. Pada tahun yang sama Utsman Syah Amrullah (2006) dan Akhmad Faizin (2006) juga 217
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin telah melakukan penelitian untuk mengembangkan dan menyempurnakan alat uji yang telah dibuat tersebut. Untuk melengkapi beberapa alat uji yang telah dibuat, pada penelitian ini akan dilakukan rancang bangun alat uji kekuatan sabuk dagu helm dengan metode pembebanan statis yang sesuai dengan Standar Industri Indonesia. Sabuk dagu helm adalah suatu mekanisme pengikat helm yang nyaman dan kuat yang melewati bawah dagu, digunakan untuk menjaga posisi helm tetap berada pada kepala secara pas dan nyaman agar tidak berubah dari posisi semestinya, selain itu juga untuk menjamin bahwa helm tidak lepas dari kepala saat terjadi benturan ketika mengalami kecelakaan. Untuk menjamin helm tetap berada pada kepala saat terjadi kecelakaan maka kekuatan sabuk dagu sebuah helm beserta sistem penguncian dan sistem pengaturan panjang sabuk harus melalui pengujian yang sesuai standar. Maka dari itu pada penelitian ini akan dirancang alat uji kekuatan sabuk dagu helm dengan pembebanan statis yang sesuai dengan Standar Industri Indonesia. Definisi Helm Banyak sekali pengertian dari helm, namun secara umum helm adalah suatu alat pelengkap yang berfungsi untuk menutupi dan melindungi kepala dari berbagai macam jenis kecelakaan yang mungkin terjadi pada kepala. Menurut SII 1651.85, helm pengendara kendaraan bermotor roda dua untuk umum adalah topi pengaman bagi pengendara kendaraan bermotor roda dua untuk melindungi kepala dari benturan.
Keterangan gambar : a. b. c. d. e. f. g. h.
Sungkup (Shell) Pelindung mata & muka Lapisan pelindung Lapisan nyaman Sabuk Dagu Lubang ventilasi Lubang pendengaran Tutup dagu
Sabuk Dagu Helm Sabuk dagu helm adalah suatu mekanisme pengikat yang nyaman dan kuat yang melewati bawah dagu digunakan untuk menjaga posisi helm tetap berada pada kepala secara pas dan nyaman agar tidak berubah dari posisi semestinya, selain itu juga untuk menjamin bahwa helm tidak lepas dari kepala saat terjadi benturan yang disebabkan oleh karena terjadinya kecelakaan. Sesuai dengan SII 1651.85 mengenai helm pengendara kendaraan bermotor, sabuk dagu lebarnya minimum 20 mm dan harus benar-benar berfungsi sebagai pengikat helm ketika dikenakan di kepala. Juga dilengkapi penutup telinga dan tengkuk, dibuat dari bahan yang lembut. Secara keseluruhan penutup telinga dan tengkuk tidak boleh membatasi pendengaran si pemakai. Sabuk dagu harus dilengkapi dengan pengait/kunci yang mudah dipasang atau dilepas dan dapat diatur panjangnya.
Gambar 2. Alat Uji Kekuatan Sabuk Dagu Helm (SII)
2. Metodologi Penelitian Gambar 1. Bagian-bagian helm (SII 1651.85)
218
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalan metode parancangan, dengan diagram alir sebagai berikut:
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Keterangan gambar : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
Headform Jangka sorong Pengait Batang penghubung Pegas Beban awal Dudukan bearing Frame Batang acuan Batang sliding Dudukan jangka sorong Pelat penunjuk Landasan penekan pegas Baut penghubung Lead screw Sproket
Cara Kerja Alat Uji Cara kerja alat uji kekuatan sabuk dagu helm adalah sebagai berikut : • •
3. Hasil dan Pembahasan • Berdasarkan rancangan yang dilakukan, didapatkan suatu alat uji kekuatan sabuk dagu helm seperti gambar 3 berikut : •
Helm dipasang pada headform Sabuk dagu helm dipasang pada pengait dan disetel panjangnya sehingga pengait dapat bergerak bebas (tdak bersinggungan dengan frame) Pengait yang terhubung dengan beban awal oleh batang penghubung akan membebani sabuk dagu, beban awal mempunyai berat 4,5 kilogram. Kondisi ini dibiarkan terjadi selama beberapa detik (sesuai dengan standar yang berlaku). Pelat penunjuk yang tergabung pada batang penghubung berfungsi untuk menunjukkan pemuluran yang terjadi, skala pemuluran yang ditunjukkan oleh pelat penunjuk terdapat pada jangka sorong.
Beban akan diperbesar dengan proses : sproket yang pada tengahnya terdapat ulir diputar oleh motor listrik.
Data dan Pengolahan Data Tabel 1 menunjukkan pengambilan data pemuluran sabuk dagu helm yang dilakukan dalam penelitian ini.
Gambar 3. Alat uji kekuatan sabuk dagu helm 219
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Tabel 1 Pengambilan data pemuluran sabuk dagu helm Waktu (detik) 0 - 30 31 - 40 41 - 50 51 - 60 61 - 180
Beban (kg) 0 4.5 20 35 50 50
Skala Awal (mm) 0
Skala Akhir (mm) 0 29 32 35 37.5 39.8
28.5
4.
5.
12
pemuluran (mm) ….
10 8 6 4 2 0 0
30
60
90
120
150
180
210
waktu (detik)
Gambar 4 Grafik pemururan sabuk dagu helm vs waktu Dari tabel 1 dan gambar 4 dapat dlihat bahwa smakin besar beban yang diberikan maka semakin besar pula pemuluran yang akan tejadi. Bahkan pada beban konstan yang ditahan yaitu pada beban 50 kg, masih terjadi pemuluran. Hal ini disebabkan karena sabuk dagu helm adalah bahan yang elastis sehingga walaupun beban konstan pemulurannya tetap bertambah.
4. Kesimpulan Setelah dilakukan analisa dan perancangan alat uji kekuatan sabuk dagu helm yang sesuai dengan Standar Industri Indonesia, terdapat beberapa hal yang dapat dijadikan kesimpulan, antara lain : 1. Alat uji kekuatan sabuk dagu yang dirancang menggunakan pegas sebagai sistem pembebanannya. 2. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur pemuluran sabuk dagu helm yang diuji pada alat uji adalah jangka sorong ketingian. 3. Untuk memampatkan pegas sistem pembebanan digunakan mekanisme lead screw dengan transmisi daya sepasang sproket dan sumber daya penggerak motor listrik DC.
220
Pemuluran (∆X) (mm) 0 0.5 3.5 6.5 9 11.3
Pengoperasian mekanisme pembebanan diatur dengan menggunakan unit kontrol sederhana yang tersusun atas relay, limit switch dan push button. Alat uji kekuatan sabuk dagu yang dirancang terdiri dari 6 komponen utama, yaitu : a. Unit pembebanan Tersusun atas beban awal dan beban uji • Beban awal berupa balok baja dan terhubung dengan mekanisme pengait sabuk dag helm, memiliki massa total 4.5 kg. • Beban uji berupa mekanisme pemampatan pegas, pegas yang digunakan memiliki spesifikasi teknis sebagai berikut Ø Diameter luar pegas = 55 mm Ø Diameter kawat = 5 mm Ø Tinggi bebas pegas = 130 mm Ø Konstanta pegas = 9.25 N/mm b. Unit pengait sabuk dagu helm Tersusun atas komponen pelat pemegang, roller, poros roller dan batang penghubung. Dimana masing – masing komponen direncanakan terbuat dari material baja denag bentuk dasar dan dimensi menyesuaikan ketentuan SII. c. Frame Terbuat dari pipa baja dengan tinggi maksimum1 184mm dan lebar maksimum 480 mm. d. Dudukan alat ukur Tersusun atas komponen batang acuan, sliding bar dan pelat pemegang jangka sorong dengan material baja. Digunakan untuk memegang jangka sorong yang berfungsi sebagai pembaca pemuluran sabuk dagu helm yang diuji. e. Headform Terbuat dari kayu yang keras dan bebas dari cacat dengan massa jenis antara 640 ÷ 720 kg/m3 dengan geometris tertentu sesuai yang tercantum dalam SII 1651.85. f. Unit kontrol pengatur beban Menggunakan rangkaian elektronika yang tersusun atas relay, push button, limit switch dan saklar. Digunakan untuk mengatur laju
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin putaran motor pembebanan.
penggerak
mekanisme
Daftar Pustaka Andersson, Torbjorn, 1993, “Chin Strap Forces in Bycycle Helmets”, Swedish National Testing and Researche Institute Mechanics Batan, I Made Londen. 2004, “Pengembangan Produk, Diktat Kuliah”, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Berata, Wayan, “Diktat Elemen Mesin”, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya Deutchman, A.D., Michels, W.J. dan Wilson, C.E., 1975, “Machine Design : Theory and Practice”, New York, Macmillan Publishing Co., Inc. Hibbeler, R.C., 1998, “Mekanika Teknik : Statika”, Jakarta, Prenhallindo. Office of Vehicle Safety Compliance. February 28, 2006, “National Highway Traffic Safety Administration Laboratory Test Procedure for FMVSS No. 218 Motorcycles Helmet”, Washington, DC Standar Industri Indonesia, “SII 1651.85 – Helm Pengendara Kendaraan Roda Dua untuk Umum”, Standar Industri Indonesia. Suryoatmono, Bambang, 2000, ”Mekanika Bahan”, Jakarta, Erlangga Thai Industrial Standard, “TIS 369-2539 (1996) – Thai Industrial Standard for Protective Helmets for Vehicle Users”, Thai Industrial Standard
221
