RANCANG BANGUN SKUTER ELEKTRIK YANG DAPAT
DILIPAT DENGAN BEBAN MAKSIMUM 80 KG DAN
KECEPATAN MAKSIMUM 20 KM/JAM Design and Manufacturing of Foldable Electric Scooter with 80 Kg Maximum
Load and 20 Km/hour Maximum Speed
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
Diploma III Program Studi Teknik Mesin Di Jurusan Teknik Mesin
Disusun oleh : Ahmad Taufiq
NIM : 091211033
Muhamad Hendyrianto
NIM : 091211050
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
i
ABSTRAK
Skuter elektrik adalah alat transportasi jarak dekat yang dipergunakan
memudahkan berpindah dari suatu tempat ke tempat lainnya. Alat untuk
transportasi ini dirancang sebagai alat transportasi yang mudah dibawa, tidak memerlukan ruang yang besar untuk penyimpanan, estetis, dan ramah lingkungan. Skuter dirancang dengan rangka yang sederhana dari pipa baja dan juga
dengan sistem rangka yang bisa dilipat untuk memudahkan pengguna saat membawa dan menyimpannya. Skuter ini menggunakan sistem suspensi sehingga
mendukung kenyamanan pengguna saat mengendarainya. Motor DC brushless tipe hub motor digunakan sebagai penggerak utamanya karena efisien, ramah lingkungan dan cocok untuk kendaraan elektrik. Skuter elektrik ini memiliki dimensi panjang 1420 mm dan tinggi 1050 mm. Memiliki sistem rangka yang dapat dilipat sehingga mengurangi dimensi panjangnya. Beban maksimum yang dapat diangkut sebesar 80 Kg dan kecepatan maksimum yang dapat dicapai 20 Km/jam. Kata kunci : elektrik, lipat, skuter
ii
ABSTRACT
Electric scooter is a close distance transportation that is used to facilitate
moving from one place to another. Transport equipment is designed as a means of
transportation that is easy to carry, does not require a large space for storage, aesthetically, and environmentally friendly. Scooter is designed with a simple frame of steel pipes and also with a
system framework that can be folded for easy carry and store the current user. This scooter uses a suspension system that supports the user's convenience while
driving. Motor type brushless DC hub motors used as the main driving force for an efficient, environmentally friendly, and suitable for electric vehicles. This electric scooter has a long dimension of 1420 mm and height 1050 mm. Having a system framework that can be folded to reduce the dimensions of length. The maximum load that can be transported by 80 Kg and the maximum achievable speed 20 Km/hour.
Keyword : electric, fold, scooter
iii
KATA PENGANTAR
Rasa syukur sebesar-besarnya penulis panjatkan kepada Allah SWT karena
atas berkat rahmat dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya tulis ini dengan judul “Rancang Bangun Skuter Elektrik yang Dapat Dilipat Dengan Beban Maksimum 80 Kg dan Kecepatan Maksimum 20
Km/Jam” sesuai dengan waktu yang ditentukan. Tugas akhir ini dibuat untuk memudahkan
manusia dalam proses
transportasi dengan daya jelajah yang tidak terlalu jauh. Alat ini menggunakan motor DC type hub motor dengan aki kering sebagai sumber penggeraknya. Selain itu dengan sistem rangka yang dapat dilipat membuat skuter elektrik ini mudah untuk dibawa dan disimpan karena tidak membutuhkan lahan yang luas untuk menyimpannya. Skuter elektrik yang dapat dilipat ini dapat direalisasikan dengan peranan ilmu – ilmu yang penulis dapat di Jurusan Teknik Mesin. Oleh karena itu penulis sebagai mahasiswa Politeknik Negeri Bandung mencoba untuk merancang dan memproduksi
sebuah
skuter
elektrik
yang dapat
dilipat
dengan
cara
mengaplikasikan secara langsung sebagian ilmu yang telah diperoleh. Penulis menyadari bahwa dari awal sampai akhir pembuatan laporan ini tidak terlepas dari bantuan, saran dan kritik dari banyak pihak. Untuk segala macam dukungan dan bantuan, kepada berbagai pihak yang telah mendukung dan membantu dalam penyusunan laporan ini, penulis mengungkapkan rasa terima kasih yang sebesar – besarnya kepada : 1.
Bapak Ir.Mei Sutrisno, M.Sc., Ph.D selaku Direktur Politeknik Negeri Bandung.
2.
Bapak Ali Mahmudi, Ir., M.Eng, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
3.
Bapak Rudi Yuni W, M.Sc, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
iv
4.
yang telah meluangkan banyak waktunya dan banyak membantu
secara moril.
5.
Bapak Musyafak, ST.,M.Eng, selaku dosen pembimbing II yang telah meluangkan banyak waktunya dan banyak membantu secara moril.
Bapak Undiana Bambang, SST., M.Eng, selaku dosen pembimbing I
6.
Bapak Duddy Yan Purnadi, MT, selaku panitia Tugas Akhir 2012.
7.
Bapak Waluyo M.B, SST., M.Eng, selaku koordinator Tugas Akhir
2012 kelas 3MP.
8.
Seluruh staf dan dosen jurusan teknik mesin Politeknik Negeri Bandung.
Dengan selesainya penyusunan laproan ini sekali lagi penulis mengucapkan banyak terimakasih dan mohon maaf yang sebesar – besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan memberikan dukungannya kepada penulis dan tidak disebutkan namanya di atas.
Bandung, Juli 2012
Penulis
v
DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................. i ABSTRACT ........................................................................................................... ii KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii DAFTAR ISI ...........................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ ix DAFTAR SIMBOL ................................................................................................x BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... I-1 1.1. Latar Belakang Masalah .............................................................................. I-1 1.2. Perumusan Masalah ..................................................................................... I-2 1.3. Tujuan .......................................................................................................... I-2 1.4. Ruang Lingkup ............................................................................................ I-2 1.5. Batasan Masalah .......................................................................................... I-3 1.6. Sistematika Penulisan Laporan .................................................................... I-3 BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................II-1 2.1. Skuter ..........................................................................................................II-1 2.2. Metode Lipatan Rangka Sepeda .................................................................II-1 2.3. Poros ...........................................................................................................II-2 2.4. Motor DC Tanpa Sikat................................................................................II-3 2.5. Hub Motor ..................................................................................................II-4 2.6. Mekanika Teknik ........................................................................................II-4 2.6.1. Tegangan Akibat Momen Lentur ....................................................II-5 2.6.2. Tegangan Tarik dan Tegangan Tekan ............................................II-5 2.6.3. Tegangan Gabungan .......................................................................II-5 2.6.4. Buckling (Tekuk) ............................................................................II-6 2.6.5. Faktor Keamanan ............................................................................II-6 2.7. Kekuatan Sambungan Las ..........................................................................II-7 BAB III METODE PENYELESAIAN MASALAH ..................................... III-1 3.1. Metode Penyelesaian Masalah.................................................................. III-1 3.1.1. Latar Belakang .............................................................................. III-2 3.1.2. Identifikasi Masalah ...................................................................... III-2 3.1.3. Perencanaan Spesifikasi Skuter Lipat Elektrik ............................. III-2 3.1.4. Perancangan .................................................................................. III-3
vi
3.1.5. Pembuatan Komponen .................................................................. III-3 3.1.6. Perakitan ....................................................................................... III-4 3.1.7. Pengujian ...................................................................................... III-4 3.1.8. Pembuatan Laporan ...................................................................... III-4 3.2. Perancangan .............................................................................................. III-4 3.2.1. Langkah perancangan ................................................................... III-5 3.3. Masalah yang Dihadapi dan Penyelesaiannya .......................................... III-5
BAB IV PROSES, HASIL, DAN PEMBAHASAN ....................................... IV-1 4.1. Perancangan Desain .................................................................................. IV-1 4.2. Perhitungan ............................................................................................... IV-3 4.2.1. Perhitungan Daya Motor ............................................................... IV-3 4.2.2. Perhitungan Jarak dan Waktu Tempuh Skuter ............................. IV-5 4.2.3. Perhitungan Rangka ...................................................................... IV-6 4.2.4. Perhitungan Arm ........................................................................... IV-7 4.2.5. Perhitungan Rangka Jok ............................................................. IV-10 4.2.6. Perhitungan Poros Engsel dan Pengunci .................................... IV-13 4.2.7. Perhitungan Pelat Penyangga...................................................... IV-15 4.2.8. Perhitungan Rangka Utama ........................................................ IV-19 4.2.9. Perhitungan Pengelasan .............................................................. IV-24 4.3. Proses Pembuatan Alat........................................................................... IV-25 4.3.1. Proses Pemesinan ....................................................................... IV-25 4.3.2. Proses Pengelasan ....................................................................... IV-27 4.3.3. Proses Perakitan .......................................................................... IV-27 4.4. Hasil Pembuatan ..................................................................................... IV-28 4.5. Hasil Pengujian ....................................................................................... IV-29 4.5.1. Pengujian Kekuatan Rangka ....................................................... IV-29 4.5.2. Pengujian Kecepatan Maksimum ............................................... IV-30 4.5.3. Pengujian Lipatan Rangka .......................................................... IV-30 4.6. Analisa..................................................................................................... IV-30 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ V-1 5.1. Kesimpulan. .............................................................................................. .V-1 5.2. Saran ........................................................................................................... V-1 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix x
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Gambar 2.2. Gambar 2.3. Gambar 3.1. Gambar 4.1. 4.2. Gambar Gambar 4.3. 4.4. Gambar Gambar 4.5. Gambar 4.6. Gambar 4.7. Gambar 4.8. Gambar 4.9. Gambar 4.10. Gambar 4.11. Gambar 4.12. Gambar 4.13. Gambar 4.14. Gambar 4.15. Gambar 4.16. Gambar 4.17. Gambar 4.18. Gambar 4.19. Gambar 4.20. Gambar 4.21.
Rangka sepeda step-trough frame ...............................................II-1 Sepeda dengan jenis lipatan triangle hinge .................................II-2 Brushless Hub Motor ..................................................................II-4 Diagram alir penyelesaian masalah ........................................... III-1 Render skuter elektrik yang dapat dilipat .................................. IV-1 Struktur rangka skuter ............................................................... IV-2 Gaya yang terjadi pada motor penggerak .................................. IV-4 Free body diagram rangka......................................................... IV-6 Free body diagram arm ............................................................. IV-7 Penampang pipa rangka arm ..................................................... IV-8 Free body diagram rangka jok ................................................ IV-10 Penampang pipa rangka jok .................................................... IV-11 Free body diagram poros pengunci rangka jok ....................... IV-13 Penampang pelat penyangga yang kemungkinan sobek ......... IV-15 Free body diagram pelat penyangga saat skuter belok ........... IV-16 Free body diagram pelat penyangga ....................................... IV-17 Penampang pelat penyangga ................................................... IV-18 Gaya yang terjadi pada rangka utama ..................................... IV-19 Free body diagram pipa BC .................................................... IV-20 Free body diagram pipa CD .................................................... IV-21 Penampang pipa rangka utama ................................................ IV-22 Penampang pipa EF ................................................................. IV-23 Luasan hasil las ....................................................................... IV-24 Hasil pembuatan skuter ........................................................... IV-28 Hasil lipatan rangka skuter ...................................................... IV-29
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1. Proses pembuatan komponen .......................................................... IV-25 Tabel 4.2. Data hasil pengujian lipatan rangka ................................................ IV-29
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A (Gambar Kerja) ............................................................................. xi
x
DAFTAR SIMBOL
Notasi :
d
= Diameter poros (m)
E
= Energi (kWh)
E F G
= Modulus Elastisitas (Gpa) = Gaya (N) = Percepatan gravitasi (m/s2)
I
= Arus listrik (A)
I
= Momen inersia (mm4)
L
= Panjang (m)
P
= Daya (W)
T
= Torsi (N.m)
v
= Kecepatan linier (Km/jam)
V
= Tegangan listrik (V)
W
= Berat (Kg) = Tegangan aksial (N/mm2) = Tegangan lentur (N/mm2) = Tegangan geser (N/mm2) = Kecepatan sudut (Rad/s)
Daftar Pustaka
1.
2.
Mott, R.L. Elemen – Elemen Mesin Dalam Perancangan Mekanis. Penerbit ANDI. Yogyakarta. 2009 Sularso, Suga, Kiyokatsu. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. PT Pradnya Paramita. Jakarta. 1997
3. 4.
Suyitno. Mekanika Teknik 2. Pusat Pengembangan Politeknik. Bandung. 1995 http://en.wikipedia.org/wiki/Bicycle_frame. Diakses pada tanggal 20 Januari 2012.
5.
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_motor. Diakses pada tanggal 20 Januari 2012.
6.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Lynette_Tikit_unfolding_jeh.JPG. Diakses pada tanggal 20 Januari 2012.
7.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Triumph_Bicycle.JPG. Diakses pada tanggal 20 Januari 2012.
8.
http://en.wikipedia.org/wiki/Folding_bicycle. Diakses pada tanggal 20 Januari 2012.
9.
http://en.wikipedia.org/wiki/Hub_motor. Diakses pada tanggal 20 Januari 2012.
10.
http://ms.wikipedia.org/wiki/Skuter. Diakses pada tanggal 20 Januari 2012.
11.
http://en.wikipedia.org/wiki/Step-through_frame. Diakses pada tanggal 20 Januari 2012.
12.
http://www.electricbikesnscooters.com/brushless%20motors.htm. Diakses pada tanggal 20 Januari 2012.
13.
http://www.scribd.com/doc/87673833/FAKTOR-KEAMANAN. Diakses pada tanggal 19 Juli 2012.
