SIDANG TUGAS AKHIR

Harnal Suna Totong

2111106017

Dosen Pembimbing

Studi eksperimen karakteristik getaran hydraulic

electro mechanic shock absorber dua selang

compression-satu selang rebound dengan rasio

cylinder hydraulic 40mm:30mm terhadap

pembebanan akumulator

JUDUL TUGAS AKHIR

PENDAHULUAN

*Source: Energy requirement estimates are

based on analysis of over 100 vehicles by Oak

Ridge National Laboratory using EPA

Test Car List Data Files.

PENDAHULUANRUMUSAN MASALAH

1. Bagaimana karakteristik gaya redaman dari Hydraulic Electro Mechanic Shock Absorber

(HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic 40mm:30mm terhadap

pembebanan aki

2. Bagaimana karakteristik energi bangkitan yang dihasilkan Hydraulic Electro Mechanic

Shock Absorber (HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic 40mm:30mm

terhadap pembebanan aki

3. Bagaimana menganalisa karakteristik gaya redaman dan energi bangkitan Hydraulic

Electro Mechanic Shock Absorber (HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic

40mm:30mm terhadap pembebanan aki

4. Bagaimana pengaruh karakteristik getaran hydraulic electro mechanic shock absorber double

port dengan rasio diameter cylinder 40mm:30mm akibat variasi pembebanan listrik

terhadap respon kenyamanan yang terjadi ?

PENDAHULUANTUJUAN PENELITIAN

1. Mengetahui karateristik gaya radaman pada Hydraulic Electro Mechanic Shock Absorber

(HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic 40mm:30mm terhadap

pembebanan aki

2. Mengetahui karakteristik energi bangkitan dari Hydraulic Electro Mechanic Shock Absorber

(HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic 40mm:30mm terhadap

pembebanan aki

3. Mampu menganalisa karakteristik gaya redaman dan energi bangkitan Hydraulic Electro

Mechanic Shock Absorber (HEMSA) double-single port dengan rasio cylinder hydraulic

40mm:30mm terhadap pembebanan aki

4. Mampu menganalisa pengaruh karakteristik getaran hydraulic electro mechanic shock

absorber double port dengan rasio diameter cylinder 40mm:30mm akibat variasi

pembebanan listrik terhadap respon kenyamanan?

PENDAHULUANBATASAN MASALAH

1. Model pengujian yang digunakan hanya ¼ dari kendaraan.

2. Eksitasi yang diberikan pada model adalah alat uji suspensi, yaitu

suspension test rig.

3. Generator yang digunakan adalah alternator AC tiga phasa sepeda motor

Jupiter MX.

4. Pengujian ini hanya menggunakan single degree of freedom dengan

mengabaikan kekakuan ban.

5. Spesifikasi accumulator yang digunakan 12 Volt dan 5 Ampere.

6. Noise dan disturbance diabaikan

1. Menghasilkan energi alternatif.2. Mampu memahami dan mengetahui tentang konsep

perancangan dan pengembangan produk shock absorber.

3. Hasil tugas akhir ini dapat dimanfaatkan sebagai bahanpertimbangan pengembangan regenerative shock absorber

berikutnya

PENDAHULUANMANFAAT PENELITIAN

TINJAUAN PUSTAKA

TINJAUAN PUSTAKA

Rotational absorber dan Linier electromagnetic absorber Prof Lei Zuo dan Pei Sheng-ZangStoony Brook University

Rotational absorber

Linier electromagnetic absorber

TINJAUAN PUSTAKAGrafik Potensi Energi pada Kendaraan dari Penelitian Prof.Lei Zuo dkk

Development and Analysis of a Regenerative Shock Absorber for Vehicle Suspension oleh Harus Laksana Guntur, dkk

Skala RSA = 1:5

Energi Bangkitan =15-18,6 Watt

Energi Aktual ¼ kendaraan = 75-100 Watt

Energi Aktual 1 kendaraan = 400 Watt

TINJAUAN PUSTAKA

- Daya yang dihasilkan 200 watt- Mengunakan kontrol aktif untuk mengoptimalkan redaman

TINJAUAN PUSTAKA

RSA Massachutets Institute of TEchnology

Hydraulic Electromagnetic Energy-Regenerative Shock Absorber oleh Zhigang Fang dkk

TINJAUAN PUSTAKA

TINJAUAN PUSTAKA

F= c . v

Motion Base

TINJAUAN PUSTAKA𝐹𝑇

𝑘𝑌= 𝑟2

1 + (2𝜁𝑟)2

(1 − 𝑟2)2+ (2 𝜁𝑟)2

1 2

1. Fixing holes

2. Coils

3. Rotor

4. Output Cables

5. Stator

6. Laminated Iron Rings

TINJAUAN PUSTAKA

AlternatorEmax = N.B.a cos θ

Dimana:E = tegangan listrik (V)N = jumlah lilitanB = kuat medan magnet (T)a = luas kumparan (m2)ω = kecepatan sudut (rad/s)

𝐹 = 𝐵. i. 𝑙 Dimana:

F = Arah gaya penghantar (Newton)

B = Kerapatan flux magnet (weber)

ℓ = Panjang kawat penghantar (meter)

i = Arus DC (Ampere)

METODOLOGI

METODOLOGIPersiapan pengujian mekanisme dengan

quarter car suspension test rig

Pengujian energi bangkitan & karakteristik suspensi HEMSA akibat eksitasi impulsif

Pengujian energi bangkitan & karakteristik suspensi HEMSA akibat eksitasi harmonik

Pengolahan data pengujian

Analisa hasil dan kesimpulan

END

A

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

START

Studi literatur dan survei alat uji

Persiapan pengujian

Penentuan koefisien redaman (HEMSA)

Pengujian Koefisien Spring

A

MEKANISMEHYDRAULIC ELECTRIC MECHANIC SHOCK ABSORBER

2

1

3

4

5

8

7

6

Keterangan Gambar

1. Hydraulic Aktuator 1

2. Spring

3. Selang Hydraulic

4. Hydraulic Aktuator 2

5. Rack and Pinion Gear

6. One way Bearing Bevel gear

7. Belt and Pulley

8. Alternator AC

Viscous Friction Electrical

Viscous Total tanpa Pembebanan

Viscous Dengan Pembebanan

METODOLOGI

Grafik gaya redaman fungsi kecapatan

*Sumber : Hafis, Sareza. 2013. Studi Eksperimental Perbandingan Karakteristik Antara Konvensional Shock Absorber Dengan Regenerative ShockAbsorber (RSA).Institut Teknologi Sepuluh Nopember,Surabaya

Pengujian Konstanta Pegas

MASSA

SPRUNG

23/07/2014

Peralatan yang digunakan

1

9

32

108

65

4

7

1211

Cara pengondisian akumulator

23/07/2014

1

4

32

Proses Pengolahan Data

METODOLOGI

Data Dalam Format Excel 1

2

3

Di-plot,diolah dan digabungkanDengan Aplikasi Matlab

Hasil Akhir berupa Grafikdan RMS

ANALISA DAN PEMBAHASAN

Pengujian Konstanta Pegas

F = 44564 x

F = 44151 x

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

-0.1 -0.05 0 0.05 0.1

W (N

)

X(M)

Rebound CompressionNo.

Massa(kg) W(N) ∆W(N) X(m) ∆X(m) K(N/m)

1 0 0 0 0.31 0 0

2 217.9 -2137.6 -2137.6 0.260 -0.05 42752

3 227.9 -2235.7 -98.1 0.258 -0.052 42994

4 237.9 -2333.8 -98.1 0.257 -0.053 44034

5 247.9 -2431.9 -98.1 0.255 -0.055 44216

6 257.9 -2530.0 -98.1 0.253 -0.057 44386

7 267.9 -2628.1 -98.1 0.251 -0.059 44544

8 277.9 -2726.2 -98.1 0.250 -0.060 45437

9 277.9 2726.2 0.0 0.250 0.060 45437

10 267.9 2628.1 98.1 0.251 0.059 44544

11 257.9 2530.0 98.1 0.252 0.058 43621

12 247.9 2431.9 98.1 0.255 0.055 44216

13 237.9 2333.8 98.1 0.258 0.052 44881

14 227.9 2235.7 98.1 0.260 0.050 44714

15 217.9 2137.6 98.1 0.262 0.048 44533

16 0 0 0 0.31 0 0

RATA-RATA 44308

Penentuan Konstanta Redaman

ReboundCompression

23/07/2014

y = 2076.9x

y = 2255.6x-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

-0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20FD(N

)

V(M/S)

C kompresi C Rebound Linear (C kompresi) Linear (C Rebound )

29

Koefisien redaman (C)

Cviscous =2255.6+2076.9

2= 2166.25 N.s/m

y = 3168x

y = 3451.4x

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

600

-0.15 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20FD(N

)

V(M/S)

C kompresi C Rebound Linear (C kompresi) Linear (C Rebound )

30

Koefisien redaman (C)

Cviscous&Gear transmission =3451.4+3168

2= 3309 N.s/m

y = 6213.2x

y = 7011.3x-600

-400

-200

0

200

400

600

-0.12 -0.07 -0.02 0.03 0.08FD(N

)

V(M/S)

C kompresi C Rebound Linear (C kompresi) Linear (C Rebound )

31

Koefisien redaman (C)

Ctotal(tanpa pembebanan) =6213.2+7011.3

2= 6612.25 N.s/m

Total Damping (Elektrical Tanpa Beban)

Nilai Redaman Komponen HEMSAC rebound

(N.s/m)

C compression

(N.s/m) Cd (N.s/m)

Viscous damping 2255.6 2076.9 2166.25Viscous+Friction damping 3451 3168 3309.5Friction damping 1195.4 1091.1 1143.25Electrical damping 3560.3 3045.2 3302.75

Total damping coefficient no load 7011.3 6213.2 6612.25

Distribusi Konstanta Redaman HEMSA

Viscous damping = 2166.25 N.s/m

Gear transmission damping = 1143.25 N.s/m

Electrical damping tanpa beban = 3302.75 N.s/m

Total damping tanpa beban = 6612.25 N.s/m

2166.25

1143.25

3302.75

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Viscous damping Friction damping Electrical damping

2166.25, 33%

1143.25, 17%

3302.75, 50%

Viscous damping

Friction damping

Electrical damping

Distribusi Konstanta Redaman HEMSA

Penentuan Konstanta Redaman DenganAkumulator

0% ChargedNilai Redaman Komponen HEMSA Crebound (N.s/m) Ccompression (N.s/m) Cd (N.s/m)

Viscous damping 2255.6 2076.9 2166.25

Viscous+Friction damping 3451 3168 3309.5

Friction damping 1195.4 1091.1 1143.25

Electrical damping 3655.6 3219.3 3437.45

Total damping coefficient Aki 0% Charged 7106.6 6387.3 6746.95

50% Charged

Nilai Redaman Komponen HEMSA Crebound (N.s/m) Ccompression (N.s/m) Cd (N.s/m)

Viscous damping 2255.6 2076.9 2166.25

Viscous+Friction damping 3451 3168 3309.5

Friction damping 1195.4 1091.1 1143.25

Electrical damping 5240.2 4136.3 4688.25

Total damping coefficient Aki 50% Charged 8691.2 7304.3 7997.75

100% Charged

Nilai Redaman Komponen HEMSA Crebound (N.s/m) Ccompression (N.s/m) Cd (N.s/m)

Viscous damping 2255.6 2076.9 2166.25

Viscous+Friction damping 3451 3168 3309.5

Friction damping 1195.4 1091.1 1143.25

Electrical damping 5778.2 4996.5 5387.35

Total damping coefficient Aki 100% Charged 9229.2 8164.5 8696.85

GRAFIK UJI KOEFISIEN REDAMAN (C)PERBANDINGAN

y = 6213.2x

y = 7011.3x

y = 6387.3x

y = 7106.6x

y = 7304.3x

y = 8691.2x

y = 8164.5x

y = 9229.2x

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

-0.08 -0.06 -0.04 -0.02 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

Fd(N)

V(m/s)

Perbandingan Konstanta Redaman HEMSA

2166.25 2166.25 2166.25 2166.25

1143.25 1143.25 1143.25 1143.25

3302.75 3437.454688.25 5387.35

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

No Load 0% Charged 50% Charged 100% Charged

38

Eksitasi Impuls

Eksitasi Periodik

Hasil Pengujian ImpulsSprung Mass

Unsprung Mass

Frekuensi 1.4 Hz Frekuensi 1.7 Hz

Hasil Pengujian Periodik

RMS Percepatan Sprung (m/s2)

FrekuensiBeban Aki

0%Beban Aki

50%Beban Aki

100%1.4 0.335 0.309 0.3031.7 0.443 0.424 0.4022.2 0.530 0.406 0.370

Frekuensi 2.2 Hz

Efisiensi HEMSAζ = 1,01 accu 0% charged

Frekuensi eksitasi

(Hz)

Cd

(Ns/m)

v

(m/s)

P input

(W)

P output

(W)ɳ

1.4 6746.95 0.056 10.58 0.2 1.9

1.7 6746.95 0.068 15.60 0.37 2.4

2.2 6746.95 0.088 26.1 1.65 6.3

ζ = 1,20 accu 50% charged

Frekuensi eksitasi

(Hz)

Cd

(Ns/m)

v

(m/s)

P input

(W)

P output

(W)ɳ

1.4 7997.75 0.056 12.54 0.2 1.6

1.7 7997.75 0.068 18.49 0.37 2.0

2.2 7997.75 0.088 31.0 1.65 5.3

ζ = 1,30 accu 100% charged

Frekuensi eksitasi

(Hz)

Cd

(Ns/m)

v

(m/s)

P input

(W)

P output

(W)ɳ

1.4 8696.85 0.056 13.64 0.2 1.5

1.7 8696.85 0.068 20.11 0.37 1.8

2.2 8696.85 0.088 33.7 1.65 4.9

1.91.6 1.5

2.42.0

1.8

6.3

5.3

4.9

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

0% 55% 100%

ɳE

ffis

ien

si (%

)Accu condition

f = 1,4 Hz

f = 1,7 Hz

f = 2.2 Hz

Energi Bangkitan HEMSA

ENERGI BANGKITAN PERIODIK

FREKUENSI EKSITASI (Hz)

BEBAN GENERATO

R (Ohm)

RMS VOLTASE

(V)

V 10x probe

ARUS (A)

DAYA (W)

1.4 250 0,113 1,13 0,24 0,271.7 250 0,154 1,54 0,26 0,402,2 250 0,222 2,22 0,4 0,89 0.27

0.40

0.89

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1.4 Hz 1.7 Hz 2,2 Hz

DA

YA

(WA

TT

)

FREKUENSI

Force Transmissibility HEMSA

ζ = 1,01Frekuensi

eksitasi r w wnFT/kY

teoritisFT/kY

percobaan1.4 0.66 8.80 13.32 0.57 0.091.7 0.80 10.69 13.32 0.93 0.122.2 1.04 13.83 13.32 1.73 0.11

ζ = 1,20Frekuensi

eksitasi r w wnFT/kY

teoritisFT/kY

percobaan1.4 0.66 8.80 13.32 0.59 0.091.7 0.80 10.69 13.32 0.97 0.122.2 1.04 12.57 13.32 1.83 0.11

ζ = 1,31Frekuensi

eksitasi r w wnFT/kY

teoritisFT/kY

percobaan1.4 0.66 8.80 13.32 0.61 0.091.7 0.80 10.69 13.32 1.00 0.132.2 1.04 12.57 13.32 1.89 0.13

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00F

T/K

y(F

orc

etr

an

smib

ilty

)

r (Frequency ratio)

ζ = 1,01 Beban 0% Charged (Pengujian)

ζ = 1,20 Beban 50% Charged (Pengujian)

ζ=1,31 Beban 100% Charged ( Pengujian)

ζ=1,01 Beban 0% Charged (Teori)

ζ = 1,20 beban 50% Charged (Teori)

ζ=1,31 Beban 100% Charged (Teori)

Nilai RMS

• akumulator 0% Charged = 0.3347 m/s2

• akumulator 50% charged = 0.3092 m/s2

• akumulator 100% charged = 0.3032 m/s2

Respon Ketahanan Berkendara HEMSA berdasarkan ISO 2631

Frekuensi 1.4 Hz

Nilai RMS

• akumulator 0% charged = 0.443 m/s2,

• akumulator 50% charged = 0.424 m/s2

• akumulator 100% charged = 0.402 m/s2

Frekuensi 1.7 Hz

Nilai RMS

• akumulator 0% Charged = 0.53 m/s2,

• akumulator 50% Charged = 0.40 m/s2

• akumulator 100% Charged= 0.37 m/s2.

Frekuensi 2.2 Hz

KESIMPULAN1. Nilai konstanta pegas dari hasil pengujian yang digunakan untuk HEMSA asalah

sebesar 44357.5 N/m.

2. Nilai konstanta redaman HEMSA dua selang compression satu rebound tanpapembebanan sebesar 2165.25 Ns/m. Dengan nilai compression sebesar 2076.9 Ns/m dan rebound sebesar 2255.6 Ns/m. Ini berarti HEMSA dua selang compression saturebound dapat dikatakan baik untuk meredam kejut akibat eksitasi impuls danperiodik.

3. Nilai konstanta redaman HEMSA dua selang compression satu rebound pembebananAkumulator. Pada saat akumulator terisi 0% sebesar 6746.95 N.s/m, Pada saatakumulator 50% charged sebesar 7997.75 Ns/m, Pada saat akumulator terisi 100% sebesar 8696.85. Artinya, semakin terisi akumulator nilai konstanta redamansemakin meningkat.

4. Pada pengujian Impuls, nilai percepatan peak HEMSA pada saat akumulator terisi0%, 50%, dan 100% berturut-turut sebesar: 0.8 m/s2, 0.9 m/s2, dan 1 m/s2.

5. Energi bangkitan HEMSA dua selang compression satu, ketika frekuensi 1.4Hz yaitusebesar 0.27 Watt, ketika frekuensi 1.7Hz ialah 0.40 Watt, dan ketika frekuensi 2Hz sebesar 0.89 Watt. Dapat disimpulkan semakin besar frekuensi yang diberikanmaka semakin besar pula energi yang dihasilkan oleh HEMSA.

6. Dari grafik FT/kY Vs r, perfoma HEMSA dapat disimpulkan bahwa kondisi terisinyaakumulator mempengaruhi nilai force transmissibility, ini disebabkan nilai konstantaredaman yang naik sehingga nilai damping ratio pun meningkat. Damping ratioyang meningkat menghasilkan nilai force transmibility yang lebih kecil. Tetapi, hasilpengujian jauh dari perhitungan teoritis.

7. Dari grafik kenyamanan penumpang standart ISO 2631, dari keseluruhan variasipembebanan akumulator, penumpang mampu menerima guncangan selama 8 jam.

SARAN

1. Untuk pengujian gaya redaman, sebaiknya melakukan pengadaan alat uji

gaya redaman untuk mempermudah dan keakuratan data yang dihasilkan,

atau dilakukan di rekanan perusahaan seperti di PT Kayaba Indonesia atau

PT Showa Mfg.

2. Proses desain dan manufaktur alat harus disesuailan dengan kebutuhan

spesifikasi alat uji agar hasil yang diharapkan dalam penelitian dapat

dilakukan pengujian sesuai perencanaan uji.

3. Perlu optimasi kinerja Suspension test rig. Terutama pada bagian linear

guide untuk linear bearing, karena sering terjadi kerusakan bearing.

4. Perlu adanya sensor tambahan pada alat sensor suspension test

rig untuk mengetahui Amplitudo pada massa sprung dan

unsprung.

5. Pada perancangan RSA ini, gear yang dipakai adalah rack

pinion gear dan bevel gear, pada pembuatan HEMSA sendiri

tidak menggunakan dimensi gear yang telah didesain. Agar

alat berfungsi sesuai perancangan maka, digunakan komponen

yang sesuai dengan hasil desain rancang bangun.