Studi eksperimental karakteristik model regenerative shock...

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

Konsumsi BBM Meningkat

VIBRATION ENERGY HARVESTING

ALTERNATOR

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

menggunakan prinsip aliran cairan hidrolik

sistem hidraulik memaksa cairan untuk mengalir melalui

turbin yang dihubungkan dengan generator

generator

Hydraulic Regenerative Shock Absorber

Zack Anderson dari MIT

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

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

𝑋𝑝 𝑡 =𝑌 𝑘2 + (𝑐𝜔)2

[ 𝑘 − 𝑚𝜔2 2 + 𝑐𝜔 2]12 sin 𝜔𝑡 − 𝜙1 − 𝛼

+x

t

y(t)=Ysinωt

ωt

+y

k(x - y) c(ẋ - ẏ)

+x

+ẍ

Motion of Base

• Pendahuluan

• Tinjauan Pustaka

• Metodologi

• Hasil Dan Analisa

• Kesimpulan Dan Saran

Flow Chart

umum

Uji Karakteristik Pegas

Instalasi RSA Pada Kendaraan

Pengujian performa suspensi dengan RSA dan pengukuran daya bangkitan RSA

Pengolahan Data Pengujian

kesimpulan

END

Analisa dan Hasil

start

Studi Literatur

Survey Alat Uji

Uji Karakteristik generator

Pencarian C RSA

START

1.Power DC Supply

2.DCmotor

3.Titik timbul

4.Generator

5.Multimeter

6. Digital Tachometer

Mengarahkan tachometer pada titik

timbul untuk mengetahui RPM

Menyalakan DC suplay

Menambah input DC

motor 3 volt

1.Mencatat voltase dan ampere

pada multitester

2.Mencatat RPM yang timbul di

tachometer

Menyetel input 3 volt

Input

30V

START

Voltase, Arus

dan RPM

generator

Flow Chart uji

karakteristik

generator

6

1 2 3 4 5

Model Pengambilan Data

karakteristik generator

1. Power DC Supply

2. DC Motor

3. Titik Timbul

4. DC Generator

5. Multimeter

6. Digital Tachometer

Flow Chart Penentuan Koefisien

Redaman RSA (c-RSA)

START

1. RSA

2. Beban

3. Stopwatch

4. Generator

RSA tanpa

Generator

RSA Dengan

Generator

Menghitung waktu

tempuh dari satu

tanda ke tanda

lain

10 kali

percobaan

Menghitung waktu

tempuh dari satu

tanda ke tanda

lain

10 kali

percobaan

Beban + 75 gBeban + 50 gr

C= mg/v

CRSA dengan

generator;

CRSA tanpa generator

ENDBeban=0.98

kg?Beban = 1 kg?

Memposisikan tuas RSA di posisi

paling atasmembentuk sudut 400

dari vertikal

Ujung tuas

dibebani 0.85 kg

Ujung tuas

dibebani 0.85 kg

Memposisikan tuas RSA di posisi

paling atasmembentuk sudut 400

dari vertikal

𝑠 = 𝑟θ

θ = 95° − 45° = 50°

θ =50

180°𝑥π 𝑟𝑎𝑑 = 0,278π 𝑟𝑎𝑑

sehingga, s= 0.2 m x 0,278π

= 0.192 m

Model Pengujian

Karakteristik RSA

400

950

posisi awal posisi akhir

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 = 20 kg?

Massa uji + 5 kg

1. Grafik F-∆x

2. Nilai koefisien spring (N/m)

END

5 kali pengujian

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 impuls

Eksitasi harmonik

A = 7.5 mm

Memberikan eksitasi impuls

Mencatat arus

bangkitan pada

multimeter

A = 12.5 mm?

A+ 5 mm

ζ=0.17

Massa uji

ekivalen

Mengatur

kecepatan

v=100 mm/s

Mencatat arus

bangkitan

END

Memberikan

eksitasi

A=7.5 mm

V≥111 mm/s

A=12.5 mm

V=125 mm/s

A+ 5 mm

V+ 11

mm/s

V+ 14

mm/s

ζ=0.21

Massa uji

ekivalen

Mengatur

kecepatan

v=100 mm/s

Mencatat arus

bangkitan

Memberikan

eksitasi

A=7.5 mm

V=111 mm/s

A=12.5 mm

V=125 mm/s

A+ 5 mm

V+ 11

mm/s

V+ 14

mm/s

END

1. Analisa daya

bangkitan

2. Analisa terhadap

respon massa uji

Suspension tester rig

Stop Watch

Oscilloscope

Resistor

RSA

Flas Drive

• Pendahuluan

• Tinjauan Pustaka

• Metodologi

• Hasil Dan Analisa

• Kesimpulan Dan Saran

Hasil Pengujian

Karakteristik Generator

0

2

4

6

8

10

12

14

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

vo

ltase

rpm generator

Grafik Voltase-Putaran

Hasil Pengujian

Karakteristik RSA

m uji

(kg)

F

(N)

t rata-rata

(second)

s

(meter)

v

(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

m uji

(kg)

F

(N)

t rata-rata

(second)

s

(meter)

v

(m/s)

0.85

8.33

85 3.642 0.19188 0.0466776

0.925

9.07

425 3.142 0.19188 0.0541057

1 9.81 2.787 0.19188 0.0609975

Hasil Pengambilan

Data dengan

Generator

Hasil Pengambilan

Data tanpa

Generator

Hasil Pengujian

Karakteristik RSA

Grafik Pengambilan

Data dengan

Generator

Grafik Pengambilan

Data tanpa

Generator

y = 20.086x + 7.1354

8.2

8.3

8.4

8.5

8.6

8.7

8.8

8.9

9

9.1

9.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

F (

N)

v (m/s)

Grafik F - V tanpa Generator

Hasil Pengujian

Karakteristik Pegas

Hasil Pengujian

Karakteristik Pegas

Eksitasi Impuls

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Time (s)

Voltage

z=0.17

z=0.21

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

Time (s)

Pow

er

(Watt

)

z=0.17

z=0.21

Amplitudo 7.5 mm

ζ= 0.21 ζ= 0.17

1 1.05 1.1 1.155-

0

5

10

15

20

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.357-

6-

5-

4-

3-

2-

1-

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Time (s)

Voltage

z=0.17

z=0.21

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5-0.01

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

Time (s)

Pow

er

(Watt

)

z=0.17

z=0.21

Amplitudo 12.5 mm

ζ= 0.21 ζ= 0.17

1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.410-

5-

0

5

10-

5-

0

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.40

5

10

15

20

0

5

10

15

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

Eksitasi Harmonik

Amplitudo 7.5 mm & Frekuensi 3.3 Hz

ζ= 0.17 ζ= 0.21

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 30

0.05

0.1

0.15

Time (s)

voltage

z=0.21

z=0.17

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

Time (s)

Pow

er

(Watt

)

z=0.21

z=0.17

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3-10

-5

0

5

10

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

1 1.5 2 2.5 3-5

0

5

10

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

Amplitudo 7.5 mm & Frekuensi 3.7 Hz

ζ= 0.17 ζ= 0.21

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 30

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

Time (s)

voltage

z=0.21

z=0.17

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 30

0.05

0.1

0.15

0.2

Time (s)

Pow

er

(Watt

)

z=0.21

z=0.17

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

1 1.5 2 2.5 3

-15

-10

-5

0

5

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

Amplitudo 7.5 mm & Frekuensi 4.17 Hz

ζ= 0.17 ζ= 0.21

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 30

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

Time (s)

Voltage

z=0.21

z=0.17

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 30

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

Time (s)

Pow

er

(Watt

)

z=0.17

z=0.21

1 1.5 2 2.5 3-5

0

5

10

15

20

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

1 1.5 2 2.5 3-20

-15

-10

-5

0

5

10

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

Amplitudo 12.5 mm & Frekuensi 2.0 Hz

ζ= 0.17 ζ= 0.21

1 1.5 2 2.5 3 3.5 40

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

Time (s)

Voltage

z=0.21

z=0.17

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 30

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

Time (s)

Pow

er

(Watt

)

z=0.21

z=0.17

1 1.5 2 2.5 3

-4

-2

0

2

4

6

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

1 1.5 2 2.5 3-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

Amplitudo 12.5 mm & Frekuensi 2.22 Hz

ζ= 0.17 ζ= 0.21

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.05

0.1

0.15

0.2

Time (s)

Voltage

z=0.21

z=0.17

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

Time (s)

Pow

er

(Watt

)

z=0.21

z=0.17

1 1.5 2 2.5 3-6

-4

-2

0

2

4

6

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

1 1.5 2 2.5 3 1 1.5 2 2.5 3 1-10

-5

0

5

10

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

Amplitudo 12.5 mm & Frekuensi 2.5 Hz

ζ= 0.17 ζ= 0.21

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

Time (s)

Voltage

z=0.21

z=0.17

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

Time (s)

Pow

er

(Watt

)

z=0.21

z=0.17

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4-20

-15

-10

-5

0

5

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4-20

-15

-10

-5

0

5

Time (s)

a (

m/s

2)

unsprung mass

sprung mass

Hasil Pengujian

dengan Eksitasi

Harmonik

Hasil Pengujian

dengan Eksitasi

Impuls

Tabel Hasil Pengujian

Eksitasi

Harmonik

Eksitasi

Impuls

Potensi Energi

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