Tugas Akhir

PERANCANGAN SEPEDA PASCA STROKE

NAMA : JOKO PAMBUDIANTONRP : 2107100075

DOSEN PEMBIMBINGProf. Dr. Ing. Ir. I Made Londen Batan, M. Eng

PROGRAM SARJANABIDANG KEAHLIAN SISTEM MANUFAKTUR

JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

2014

Stroke merupakan penyakitmematikan yang menduduki posisi ketiga setelah kangker dan jantung.

Stroke berulang lebih berbahaya dariserangan yang pertama, dapatmenyebabkan kematian..

Sepeda Statis platinum

Sepeda statis

Alat Terapi Treadmill

“Dibutuhkan alat fisioterapi sekaligus sebagai alat mobilitas”

Alat bantu terapi fisik yangada bersifat statisAlat bantu tersebut tidakdapat bergerak bebassebagaimana sepeda pada

umumnya karena memangdidesain untuk diam di

tempat

Fungsi latihan yang dilakukan pasien pasca strokedapat meningkatkan fungsi, kebugaran dankesehatan jantung.

Berdasarkan latar belakang tersebut diatas makauntuk membantu proses terapi bagi penderitapasca stroke, dibutuhkan sebuah alat bantu terapi.

Desain sepeda pasca stroke digunakan sebagaimasukan bagi perusahaan dalam pengembangandesain sepeda pasca stroke

Tersedia desain sepeda yang aman, stabil dannyaman sekaligus berfungsi sebagai alat fisioterapiuntuk mempercepat pemulihan kesehatanpenderita dari serangan stroke

Tujuan penyusunan tugas akhir ini adalah merancangsepeda pasca stroke yang aman, stabil danergonomis.

Manfaat

Keterangan: S = SyaratH = Harapan

Teknik Mesin FTI-ITSHalaman 1

Dari 1Daftar kebutuhan produk Sepeda Pasca Stroke

Lab. P3

ITS

Perubahan S/H Uraian KebutuhanPenanggun

g jawab

S

Fungsi:

a.Sepeda digerakkan dengan tangan

dan atau kaki

b. Sepeda dapat berbelok ( stabil )

S

Ergonomis :

a. Nyaman digunakan

b. Resiko cedera tubuh kecil

c. Posisi mengayuh duduk normal

S Dilengkapi rem

H Memiliki keranjang

H Dilengkapi dengan bell listrik

S

Kuat dan Aman:

a. kuat menahan beban sepeda

dan pengendara

b.tidak mudah rusak

dengan penggerak roda belakang

Dengan penggerak roda depan

Kekuatan Rangka1. Penentuan Titik Berat

Gambar 5.4 Titik berat setiap batang

Keterangan :

X = jarak titik berat batang terhadap titik refrensi ( titik 0) pada sumbu x

Y= jarak titik berat batang terhadap titik refrensi ( titik 0) pada sumbu y

O

• T3 • T2

• T10 • T7

• T6

• T5

• T4

• T8

• T9

• T1

X

Y

Menentukan titik berat

cmvvxx 4,629

315566,861,198626450.==

ΣΣ

=

cmvvyy 4,319

315566,86100777940.

==ΣΣ

= Halaman 43-44

Berdasarkan tabel 5.3 dapat diketahui bahwa tegangan terbesar terjadipada batang T9 sebesar 26,33 MPa. Untuk perhitungan faktor keamanan. data yang diketahui yaitu :

Syp = 96,75 MPa σy = 26,33 MPa σx = 0 MPa (asumsi tidak ada tegangan dalam arah melintang)

τxy = 0 MPa( asumsi tidak ada tegangan geser) N = 2,5 (Safety Factor untuk Beban Dinamis)

Dengan menggunakan metode Maximum Shear Stress Theory (MSST). Perhitungan kekuatan material dengan mempertimbangkan faktor keamanan adalah sebagai berikut :

Tegangan Ijin Material :

τy =

35,195,22

75,96==

x

Tegangan Geser Maksimum :

τ max =

= MpaMpa 6,18]02

)33,260([ 2/122

=+−

Berdasarkan uraian diatas, maka dapat diketahui bahwa tegangan geser

maksimum (τ max) yang terjadilebih kecil dari pada tegangan ijin material (τy), sehingga perancangan ini aman.

1. Penentuan Titik Berat

Gambar 5.7 Titik berat setiap batang

Keterangan :

X = jarak titik berat batang terhadap titik refrensi ( titik 0) pada sumbu x

Y= jarak titik berat batang terhadap titik refrensi ( titik 0) pada sumbu y

O

• T3

• T2

• T7 • T7

• T6

• T5

• T4

• T8

• T1

X

Y

Konsep 2

cmvvxx 08,547

183077,665,100159526.==

ΣΣ

=

cmvvyy 62,290

183077,666,53206920.==

ΣΣ

= Halaman 54-55

Berdasarkan tabel 5.6 dapat diketahui bahwa tegangan terbesar terjadipada batang T8 sebesar 18,65 MPa. Untuk perhitungan faktor keamanan. data yang diketahui yaitu :

Syp = 96,75 MPa σy = 18,65 MPa σx = 0 MPa (asumsi tidak ada tegangan dalam arah melintang)

τxy = 0 MPa( asumsi tidak ada tegangan geser) N = 2,5 (Safety Factor untuk Beban Dinamis)

Dengan menggunakan metode Maximum Shear Stress Theory (MSST). Perhitungan kekuatan material dengan mempertimbangkan faktor keamanan adalah sebagai berikut :

Tegangan Ijin Material :

τy =

35,195,22

75,96==

x

Tegangan Geser Maksimum :

τ max =

= MpaMpa 18,13]02

) 18,650([ 2/122

=+−

Berdasarkan uraian diatas, maka dapat diketahui bahwa tegangan geser maksimum (τ max) yang terjadilebih kecil dari pada tegangan ijin material (τy), sehingga perancangan ini aman.

Analisa dengan bantua Software Catia V5R20

NS

maksimum utt ≤σ

N = faktor keamanan

Sut = tegangan tarik maksimum material

σt = Tegangan tarik maksimum desain

Dalam perhitungan analisa tegangan , dimana berdasarkan tabel 2.2 untuk

material baja lunak dengan mild shock , faktor keamanan yang digunakan adalah

3, sehingga perhitungan tegangan pada rangka yang terjadiadalah sebagai berikut:

282 8

/1023,13

/107,3 mNxmNxmaksimumt =≤σ

Hasil simulasi dengan menggunakan software CATIA tegangan maksimum yang terjadipada r angka s ebesar 1,04369 x 10 8 N/m2 , lebih kecil dari tegangan maksimum m aterial yakni sebesar 1,23 x 108 N/m2 . dengan demikian dapat disimpulkan bahwa rangka aman untuk digunakan . ‘

Konsep 2

NSmaksimum ut

t ≤σ

N = faktor keamanan

Sut = tegangan tarik maksimum material

σt = Tegangan tarik maksimum desain

Dalam perhitungan analisa tegangan , dimana berdasarkan tabel 2.2 untuk

material baja lunak dengan mild shock , faktor keamanan yang digunakan adalah

3, sehingga perhitungan tegangan pada rangka yang terjadiadalah sebagai berikut:

282 8

/1023,13

/107,3 mNxmNxmaksimumt =≤σ

Hasil simulasi dengan menggunakan software CATIA tegangan maksimum yang terjadipada r angka s ebesar 7,6x 107 N/m2 , lebih kecil dari tegangan maksimum material yakni sebesar 1,23 x 108 N/m2 . dengan demikian dapat disimpulkan bahwa rangka aman untuk digunakan .

Hasil yang didapat untuk kecepatan maksimum sepeda saatbelok agar tidak guling adalah: Konsep 1 sebesar 26 km/jam Konsep 2 sebesar 24 km/jam

Persamaan utk kecepatan max sbb:

b

θid

a

βδf

Rack

0

Persamaan utk sudut belok ideal sbb:

Analisa Risiko Cedera Tubuh dengan Metode RULAkonsep 1

Analisa RULA Gerakan Kayuh Tangan

Analisa RULA Gerakan Kayuh Kaki

2

Posisi pedal vertikal Posisi pedal horizontal

Posisi kemudi di belakang Posisi kemudi di depan

Analisa RULA Gerakan Tangan Saat Belok

Analisa RULA Sebelah Kanan Analisa RULA Sebelah Kiri

Dari analisa RULA pada masing-masing posisi tersebutdiatas, maka dapat diketahui bahwa desain sepeda pascastroke adalah nyaman, karena bisa dilihat dari nilai masingresiko cederanya masih dalam batas nyaman yaitu 2 dan 3

Analisa Risiko Cedera Tubuh dengan Metode RULAkonsep 2

Analisa RULA Gerakan Kayuh Tangan

Analisa RULA Gerakan Kayuh KakiPosisi pedal vertikal Posisi pedal horizontal

Posisi kemudi horizontal Posisi kemudi vertikal

Analisa RULA Gerakan Tangan Saat Belok

Analisa RULA Sebelah Kanan Analisa RULA Sebelah Kiri

Dari analisa RULA pada masing-masing posisi tersebutdiatas, maka dapat diketahui bahwa desain sepeda pascastroke adalah nyaman, karena bisa dilihat dari nilai masingresiko cederanya masih dalam batas nyaman yaitu 2 dan 3

No Kriteria Konsep 1 Konsep 2

Keterangan

1 Fungsi Baik

Baik Kedua konsep dapat memenuhi fungsi

2 Pengoprasian Mudah Sulit Konsep 2 mengalami kesulitan ketika berbelok

3 Stabilitas saat belok 26 km/jam

24 km/jam

4 Kenyamanan (RULA) -kayuh tangan dibelakang -kayuh tangan didepan -kayuh kaki pos isi pedal mendatar -kayuh kaki pos isi pedal mendatar -Gerakan belok pada tangan kanan -Gerakan be lok pa da tangan kiri

2 3 3 2 3 3

3 3 3 3 3 3

Dari analisa RULA konsep 1 lebih nyaman daripada konsep ke2

Gambar 5.29 Detail Gambar Teknik

No Nama Komponen Jumlah Keterangan 1 Kemudi 1 2 Rem 1 3 Tuas engkol 1 4 Roda depan 1 Ukuran 20’ 5 Bearing 4 Ukuran roda 20’ 6 Sproket eksentrik 1 7 Rangka 1 8 Sadel 1 9 Roda Belakang 2 Ukuran 20’ 10 Gear 1 11 Pedal 1 Ukuran roda 20’ 12 Rantai 1 13 Gear belakang 1 14 setang 1

3

4

1

5

6 1

9

8 7

9

11 10

1

3 2

4 5

6

7

8 9

10 1000mm

1040mm 1276mm

Kesimpulan1. Dari dua buah konsep yang dikembangkan maka analisa kekuatan rangka

secara manual dengan faktor keamanan 2,5 pa da konsep 1 didapatkan tegangan geser maksimum sebesar 18,6 M Pa, sedangkan pada konsep 2 tegangan geser maksimumnya sebesar 13,18 MPa. Kedua konsep memiliki tegangan geser maksimum yang lebih kecil dari pad tegangan ijin material (19,35 MPa). Sehingga rangka untuk kedua konsep dinyatakan aman. Sedangkan dari hasil analisa kekuatan rangka dengan bantuan software CATIA pada konsep 1 terjadi tegangan maksimum sebesar 1,04369 x 108 N/m2, sedangkan pada konsep 2 tegangan maksimum yang terjadi sebesar 7,6x 107 N/m2 lebih kecil dari pada tegangan ijin material ( 1,23 x 108 N/m2 ) sehingga dari analisa dengan bantuan software CATIA kedua konsep juga aman.

2. Analisa kesetabilan pada konsep 1 m emiliki radius belok (Rack) sebesar 2,66 meter dengan kecepatan maksimum agar tidak guling adalah 26 km/jam sedangkan pada konsep 2 m emiliki radius belok (Rack) sebesar 2,38 meter dengan keceptan maksimum agar tidak guling adalah 24 km/jam .

3. Nilai tingkat resiko cedera tubuh pengendara pada kedua konsep adalah berkisar antara 2-3 artinya sepeda masih dalam kategori nyaman untuk digunakan.

4. Dari perbandingan kedua konsep disimpulkan konsep 1 dipilih.

Agar sepeda dapat dibawa dengan mudah, misalnya dimasukkan kedalam bagasi mobil, maka disarankan untuk itu dikembangkan sepeda pasca stroke yang dapat dilipat