Sidang Tugas Akhir Bidang Studi Desain
STUDI EKSPERIMENTAL KARAKTERISTIK MODEL REGENERATIVE SHOCK ABSORBER (RSA) UNTUK KENDARAAN TEMPUR RODA RANTAI -Senin, 16 Juli 2012-
MOHAMMAD CHOLIQ 2108 100 058
Pembimbing : Dr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST, M.Eng
JURUSAN TEKNIK MESIN
Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
• Pendahuluan • Tinjauan Pustaka
• Metodologi • Hasil Dan Analisa
• Kesimpulan Dan Saran
Latar Belakang
KEBUTUHAN ENERGI LISTRIK PADA KENDARAAN MILITER
ALTERNATOR
Konsumsi BBM Meningkat
VIBRATION ENERGY HARVESTING
Perumusan Masalah • Bagaimana respon massa uji dan daya bangkitan yang dihasilkan dengan eksitasi impuls akibat variasi amplitudo. Bagaimana Karakteristik Daya Bangkitan Akibat Pengaruh Perubahan Massa Uji Eksitasi Harmonik
BATASAN MASALAH • Kendaraan yang digunakan hanya tank / Kendaraan tempur roda rantai • Berat kendaraan pada satu sisi roda adalah W/14 • Eksitasi yang digunakan adalah yang ada pada alat uji suspensi/ Suspension Test Rig
• Frekuensi yang digunakan terbatas antara 2 – 5 Hz. • Eksitasi pada suspension test rig mewakili eksitasi pada kondisi sebenarnya.
Tujuan Penelitian
• Menguji energi listrik bangkitan dari RSA dan respon massa uji setelah pemasangan RSA akibat beban impulsive dan harmonik pada amplitudo dan frekuensi yang bervariasi. • Menganalisa energi listrik bangkitan dari RSA dan respon massa uji setelah pemasangan RSA akibat beban impulsive dan harmonik pada amplitudo dan frekuensi yang bervariasi.
• Pendahuluan • Tinjauan Pustaka
• Metodologi • Hasil Dan Analisa
• Kesimpulan Dan Saran
Tinjauan Terdahulu
Electromagnetic Regenerative Shock Absorber Professor Lei Zuo dari University of Stony Brook, New York Brook
Hydraulic Regenerative Shock Absorber Zack Anderson dari MIT
menggunakan prinsip aliran cairan hidrolik sistem hidraulik memaksa cairan untuk mengalir melalui turbin yang dihubungkan dengan generator generator
Piezoelectric Regenerative Shock Absorber
Marcos Arziti
Electromagnetic Suspension Bart L.J. Gysen –Eindhoven University Of Technology-
Tugas Akhir P-VERS generasi 1 (Indra)
Tugas Akhir P-VERS generasi 2 (Wahyu hendrawan)
Regenerative shock absorber model rotational jaw
RSA
Leopard-1 MBT
Suspensi Pada Tank `
Motion of Base +ẍ +x
+x
+y k(x - y)
c(ẋ - ẏ)
y(t)=Ysinωt ωt t
𝑚ẍ + 𝑐 ẋ − ẏ + 𝑘 𝑥 − 𝑦 = 0 Dengan y(t)= sin ωt, maka 𝑚ẍ + 𝑐ẋ + 𝑘𝑥 = 𝑘𝑦 + 𝑐ẏ = 𝑘𝑌 𝑠𝑖𝑛𝜔𝑡 + 𝑐𝜔𝑌𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡 = 𝐴𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 − 𝛼 Dari persamaan itu, maka akan diperoleh 𝑌 𝑘 2 + (𝑐𝜔)2 𝑋𝑝 𝑡 = 1 sin 𝜔𝑡 − 𝜙1 − 𝛼 2 2 2 [ 𝑘 − 𝑚𝜔 + 𝑐𝜔 ] 2
• Pendahuluan • Tinjauan Pustaka
• Metodologi • Hasil Dan Analisa
• Kesimpulan Dan Saran
Flow Chart umum
start Studi Literatur Survey Alat Uji Uji Karakteristik generator Pencarian C RSA Uji Karakteristik Pegas
Instalasi RSA Pada Kendaraan
Pengujian performa suspensi dengan RSA dan pengukuran daya bangkitan RSA
Pengolahan Data Pengujian
Analisa dan Hasil
kesimpulan
END
START
1.Power DC Supply 2.DCmotor 3.Titik timbul 4.Generator 5.Multimeter 6. Digital Tachometer
Flow Chart uji karakteristik generator
Mengarahkan tachometer pada titik timbul untuk mengetahui RPM Voltase, Arus dan RPM generator
Menyalakan DC suplay
START
Menyetel input 3 volt
1.Mencatat voltase dan ampere pada multitester 2.Mencatat RPM yang timbul di tachometer
Input 30V
Menambah input DC motor 3 volt
Model Pengambilan Data karakteristik generator
1
2
3
4
5
6
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Power DC Supply DC Motor Titik Timbul DC Generator Multimeter Digital Tachometer
START
1. 2. 3. 4.
Flow Chart Penentuan Koefisien Redaman RSA (c-RSA)
RSA Beban Stopwatch Generator
RSA tanpa Generator
RSA Dengan Generator
Ujung tuas dibebani 0.85 kg
Ujung tuas dibebani 0.85 kg
Memposisikan tuas RSA di posisi paling atasmembentuk sudut 400 dari vertikal
Memposisikan tuas RSA di posisi paling atasmembentuk sudut 400 dari vertikal
Menghitung waktu tempuh dari satu tanda ke tanda lain
Menghitung waktu tempuh dari satu tanda ke tanda lain
Beban + 50 gr
Beban + 75 g
10 kali percobaan
10 kali percobaan
Beban=0.98 kg?
Beban = 1 kg?
C= mg/v
CRSA dengan generator; CRSA tanpa generator
END
Model Pengujian Karakteristik RSA
400
950
posisi awal
posisi akhir 𝑠 = 𝑟θ θ = 95° − 45° = 50° 50 θ= 𝑥π 𝑟𝑎𝑑 = 0,278π 𝑟𝑎𝑑 180° sehingga, s= 0.2 m x 0,278π = 0.192 m
Flow Chart Uji Karakteristik Spring START
1. spring alat 2. massa uji 3. jangka sorong
Memasang spring RSA pada alat Suspension Tester Rig
Memberikan massa uji 5 kg pada spring RSA
Mencatat perubahan panjang spring (∆x) Massa uji + 5 kg 5 kali pengujian
Massa uji = 20 kg?
1. Grafik F-∆x 2. Nilai koefisien spring (N/m)
END
Instalasi RSA Pada Alat Uji Suspension Tester Rig Beban
x
Mekanisme Pengujian RSA
START 1. RSA 2. Suspension Tester Rig 3. Stopwatch 4. Resistor 5. Osiloscope 6. Massa uji
Eksitasi harmonik Eksitasi impuls
A = 7.5 mm
ζ=0.17
ζ=0.21
Massa uji ekivalen
Massa uji ekivalen
Mengatur kecepatan v=100 mm/s
Mengatur kecepatan v=100 mm/s
A=7.5 mm
A=7.5 mm
Memberikan eksitasi impuls
A+ 5 mm
Mencatat arus bangkitan pada multimeter
Memberikan eksitasi
Memberikan eksitasi
A+ 5 mm
A+ 5 mm
1. Analisa daya bangkitan 2. Analisa terhadap respon massa uji
Mencatat arus bangkitan
Mencatat arus bangkitan A = 12.5 mm?
END
V+ 11 mm/s
V+ 11 mm/s
A=12.5 mm
A=12.5 mm
V+ 14 mm/s
V+ 14 mm/s V≥111 mm/s
V=111 mm/s
V=125 mm/s
V=125 mm/s
Suspension tester rig
Resistor
RSA
Stop Watch
Oscilloscope
Flas Drive
• Pendahuluan • Tinjauan Pustaka
• Metodologi • Hasil Dan Analisa
• Kesimpulan Dan Saran
Hasil Pengujian Karakteristik Generator
Grafik Voltase-Putaran 14
12
voltase
10 8 6 4 2 0 0
200
400
600 800 rpm generator
1000
1200
1400
Hasil Pengujian Karakteristik RSA
m uji
F
t rata-rata
s
v
(kg)
(N)
(second)
(meter)
(m/s)
0.85
8.3385
3.642
0.192
0.053
0.89
8.7309
3.290
0.192
0.058
0.93
9.1233
2.983
0.192
0.064
Hasil Pengambilan Data dengan Generator
Hasil Pengambilan Data tanpa Generator
m uji
F
t rata-rata
s
v
(kg)
(N)
(second)
(meter)
(m/s)
3.642
0.19188
8.33 0.85
85 9.07
0.925
425
3.142
0.19188
1
9.81
2.787
0.19188
0.0466776
0.0541057 0.0609975
Hasil Pengujian Karakteristik RSA
F (N)
Grafik F - V tanpa Generator 9.2 9.1 9 8.9 8.8 8.7 8.6 8.5 8.4 8.3 8.2
y = 20.086x + 7.1354
0
0.2
0.4
0.6 v (m/s)
0.8
Grafik Pengambilan Data dengan Generator
Grafik Pengambilan Data tanpa Generator
1
1.2
Hasil Pengujian Karakteristik Pegas
Hasil Pengujian Karakteristik Pegas
Eksitasi Impuls
Amplitudo 7.5 mm ζ= 0.21
ζ= 0.17
20
1-
unsprung mass sprung mass
unsprung mass sprung mass
2-
15
a (m/s )
2
10
2
a (m/s )
34-
5
50
6-
51
1.05
1.1 Time (s)
7-
1.15
0.25
z=0.21
Voltage
Power (Watt)
0.05
0 0
1.1
1.15 1.2 Time (s)
1.25
1.3
1.35
z=0.17 z=0.21
0.04
0.2
0.1
1.05
0.05
z=0.17
0.15
1
0.03 0.02 0.01 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25 Time (s)
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
-0.01 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25 0.3 Time (s)
0.35
0.4
0.45
0.5
Amplitudo 12.5 mm ζ= 0.17 0
ζ= 0.21
15
unsprung mass sprung mass
unsprung mass sprung mass
10
52
a (m/s )
5
2
a (m/s )
105
0 20 15
0
10 5101
5 1.05
1.1
1.15
1.2 Time (s)
1.25
1.3
1.35
0.25
0 1
1.4
z=0.21
Voltage
Power (Watt)
0.05
0 0
1.15
1.2 Time (s)
1.25
1.3
1.35
1.4
z=0.17 z=0.21
0.04
0.2
0.1
1.1
0.05
z=0.17
0.15
1.05
0.03 0.02 0.01 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25 Time (s)
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
-0.01 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25 0.3 Time (s)
0.35
0.4
0.45
0.5
Eksitasi Harmonik
Amplitudo 7.5 mm & Frekuensi 3.3 Hz ζ= 0.21
ζ= 0.17
10
10
unsprung mass sprung mass
unsprung mass sprung mass
5
2
2
a (m/s )
a (m/s )
5 0
0 -5
-10 1
1.2
1.4
1.6
1.8
2 Time (s)
2.2
2.4
2.6
2.8
-5 1
3
1.5
2 Time (s)
2.5
3
0.025
0.15
z=0.21
z=0.21
z=0.17
z=0.17
voltage
Power (Watt)
0.1
0.02
0.05
0.015
0.01
0.005
0 1
1.2
1.4
1.6
1.8
2 2.2 Time (s)
2.4
2.6
2.8
3
0 0
0.5
1
1.5 Time (s)
2
2.5
3
Amplitudo 7.5 mm & Frekuensi 3.7 Hz ζ= 0.21
ζ= 0.17
6
unsprung mass sprung mass
4
0 a (m/s )
0
2
2
a (m/s )
2
-2
-5
-10
-4 -6
-15
-8 1
1.2
1.4
1.6
1.8
2 2.2 Time (s)
2.4
2.6
2.8
1
3
0.35
1.5
2 Time (s)
2.5
3
0.2
0.3
z=0.21
z=0.21
z=0.17
z=0.17 0.15 Power (Watt)
0.25 voltage
unsprung mass sprung mass
5
0.2 0.15 0.1
0.1
0.05
0.05 0 1
1.2
1.4
1.6
1.8
2 Time (s)
2.2
2.4
2.6
2.8
3
0 1
1.2
1.4
1.6
1.8
2 Time (s)
2.2
2.4
2.6
2.8
3
Amplitudo 7.5 mm & Frekuensi 4.17 Hz ζ= 0.21
ζ= 0.17
20
10
unsprung mass sprung mass
unsprung mass sprung mass
5
15
2
a (m/s )
2
a (m/s )
0
10
5
-5 -10
0
-15
-5 1
1.5
2 Time (s)
2.5
0.35
3
2.5
3
z=0.17 z=0.21
0.12 Power (Watt)
Voltage
2 Time (s)
0.14
z=0.17
0.25 0.2 0.15 0.1
0.1 0.08 0.06 0.04
0.05 0 1
1.5
0.16
z=0.21
0.3
-20 1
0.02 1.2
1.4
1.6
1.8
2 Time (s)
2.2
2.4
2.6
2.8
3
0 1
1.2
1.4
1.6
1.8
2 Time (s)
2.2
2.4
2.6
2.8
3
Amplitudo 12.5 mm & Frekuensi 2.0 Hz ζ= 0.17
ζ= 0.21 4
unsprung mass sprung mass
6
unsprung mass sprung mass
2 0
4 2
2
a (m/s )
2
a (m/s )
-2
0
-4 -6 -8
-2
-10 -12
-4 1
1.5
2 Time (s)
2.5
-14 1
3
1.5
2
2.5
3
Time (s)
0.04
0.16
z=0.21
z=0.21 0.14
0.035
z=0.17
0.03 Power (Watt)
Voltage
0.12 0.1 0.08 0.06
0.025 0.02 0.015
0.04
0.01
0.02
0.005
0 1
z=0.17
1.5
2
2.5 Time (s)
3
3.5
4
0 1
1.2
1.4
1.6
1.8
2 Time (s)
2.2
2.4
2.6
2.8
3
Amplitudo 12.5 mm & Frekuensi 2.22 Hz ζ= 0.17
ζ= 0.21 6
unsprung mass sprung mass
unsprung mass sprung mass
10
4
5
a (m/s )
2
2
a (m/s )
2 0
0
-2
-5 -4 -6 1
1.5
2 Time (s)
2.5
-10 1
3
0.2
1.5
2
2.5
3
1 1.5 Time (s)
2
2.5
1
0.05 z=0.21
z=0.21
z=0.17
z=0.17
0.04 Power (Watt)
0.15 Voltage
3
0.1
0.03
0.02
0.05 0.01
0 0
0.5
1
1.5 Time (s)
2
2.5
3
0 0
0.5
1
1.5 Time (s)
2
2.5
3
Amplitudo 12.5 mm & Frekuensi 2.5 Hz ζ= 0.17
ζ= 0.21 unsprung mass sprung mass
5
0 2
a (m/s )
2
a (m/s )
0 -5
-5
-10
-10
-15
-15
-20 1
unsprung mass sprung mass
5
1.5
2
2.5 Time (s)
3
3.5
-20 1
4
1.5
2
2.5 Time (s)
3
3.5
4
0.06
0.16
z=0.21
z=0.21 0.14
z=0.17
z=0.17
0.05
Power (Watt)
Voltage
0.12 0.1 0.08 0.06
0.04 0.03 0.02
0.04 0.01
0.02 0 0
0.5
1
1.5 Time (s)
2
2.5
3
0 0
0.5
1
1.5 Time (s)
2
2.5
3
Tabel Hasil Pengujian
Hasil Pengujian dengan Eksitasi Harmonik
Hasil Pengujian dengan Eksitasi Impuls
Potensi Energi
Eksitasi Harmonik
Eksitasi Impuls
Karakteristik daya pada Pengujian dengan eksitasi Harmonik
Amplitudo 7.5 mm
Amplitudo 12.5 mm
• Pendahuluan • Tinjauan Pustaka
• Metodologi • Hasil Dan Analisa
• Kesimpulan Dan Saran
KESIMPULAN 1. Redaman yang dihasilkan oleh alat adalah sebesar 126.35 (Ns/m) 2. Dari pengujian karakteristik model RSA dengan eksitasi impuls didapatkan:
3. Dari pengujian karakteristik model RSA dengan eksitasi harmonik didapatkan:
4. Pada eksitasi impuls didapatkan power maksimal 0.1183 Watt. 5. Pada eksitasi harmonik didapatkan power maksimal 0.0865 Watt 6. Voltase maksimum sebesar 0.17144 Volt dan Arus maksimum sebesar 0.69 Ampere.
SARAN 1. Perlunya dilakukan pengujian dengan amplitudo yang lebih besar.
2. Perlunya pengujian dengan variasi frekuensi yang sama pada amplitudo yang berbeda.
3. Perlunya dibuatkan dan dikembangkan rangkaian elektronik yang bisa menstabilkan voltase yang dibangkitkan agar bisa dimanfaatkan
Daftar Pustaka
1. Zuo, Lei dkk. 2010. Design And Characterization Of An Electromagnetic Energy Harvester For Vehicle Suspension. New York State University, USA. 2. Arziti, Marcos. 2010. Harvesting Energy From Vehicle Suspension. Tempere University of Technology. Spanyol 3. Kelly, S Graham 2000. Fundamental of Mechanical Vibrations. McGraw-Hill International Editions.: Ohio, USA 4. Seongpil Ryu. 2011. Ride quality analysis of a tracked vehicle suspension with a preview control. Department of Mechanical Engineering, Korea Advanced Institute of Science andTechnology (KAIST), Science Town, Daejeon 305-701, South Korea 5. Guenter H. Hohl.2006. Military terrain vehicles. Austrian Society of Automotive Engineers, Elisabethstrasse 26, A-1010 Vienna, Austria. 6. Krylov, V.V. 2010. Calculation of Ground Vibration Spectra From Heavy Military Vehicles. Departement of Aeronautical and Automotive Engineering, Loughborough University, Loughborough, Leicestershire LE113TU, United of Kingdom. 7. S. Rao, Singiresu. 2004 Mechanical Vibration. Prentice Hall PTR. Singapore. 8. Imam Muslim, ST. Studi Eksperimental Karakteristik Regenerative Shock Absorber (RSA) Model Rotational Jaw dan Pengaruhnya Terhadap Road Grip Mobil Perkotaan. Institut Tenologi Sepuluh Nopember, Indonesia.
Terima kasih atas perhatiannya
