RANCANG BANGUN MEKANISME PENGHASIL … · single degree of freedom) untuk sistem yang gerakannya dapat digambarkan dengan satu koordinat dan multi derajat kebebasan ... Teori Getaran

RANCANG BANGUN MEKANISME PENGHASIL GERAK AYUN PENDULUM SINGLE DOF

LATAR BELAKANG

Penyebab gerakan adalah gaya. Gaya merupakan pembangkit gerakan. Objek bergerak karena adanya gaya yang bekerja padanya. Gaya yang

bekerja dipengaruhi oleh inersia suatu objek atau tahanan yang ditimbulkan.

Pada gerakan manusia sangat besar kemungkinan terjadi perubahangaya-gaya pada bagian tubuhnya. Karena setiap pergerakan yang timbulmemungkinkan terjadinya perubahan sudut . Contohnya Biomekanikal

yang terjadi pada gerakan lengan atas manusia pada saat berjalanmemiliki gerakan sudut ayun yang bervariatif.

Biomekanikal gerakan lengan atas ini dapat digunakan sebagai simulator yang menyerupai gerakan pendulum single DOF (degree of freedom)

dengan penggerak menggunakan mekanisme slider-crank

RUMUSAN MASALAH

Pemilihan mekanisme ayunan pendulum membentuk suatu sudut tertentu dalam

single-DOF

Membuat prototipe rancangan mekanisme penghasil gerak

Analisa gaya-gaya yang bekerja padamekanisme penghubung gerak ayun

pendulum

Variasi sudut ayunan pendulum (200,300,450)

BATASAN MASALAH

Penggerak alat ini menggunakan motor DC

Mekanisme yang digunakan adalah mekanismeengkol peluncur (Slider-Crank Mechanism).

Sudut bentukan lengan pendulum mengaplikasidari gerak ayun lengan atas manusia saat berjalan.

Kemampuan sudut yang dibentuk pendulum yakni 20°, 30°, dan 45°.

TUJUAN

Mendesain sistem penghasil gerak ayunan pendulum multi frekuensi

Membuat prototipe pengganti gerak lengan sebagai simulator alatbantu pengujian alat pemanen energi

Mampu mengaplikasikan dan mengembangkan mekanisme gerakayunan pendulum sebagai aplikasi gerak lengan manusia

ManfaatMengetahui pola gerak ayunan pendulum single DOF

Mampu menganalisa gerakan ayun pendulum 1-DOF dimanagerak ayunannya mengikuti mekanisme penghubung

penggeraknya (Slider-Crank Mechanism).

Sebagai acuan analisa variasi sudut bentukan lengan manusiaketika berjalan.

Mekanisme Engkol Peluncur(Slider-Crank Mechanism)

Salah satu mekanisme yang paling berguna dan paling umumdipergunakan adalah sistem rangkaian batang penghubungempat batang. Yang terdiri dari bodi diam 1 sebagai titikpusat, bodi 2 merupakan engkol, bodi 3 sebagai batangpenghubung, dan batang 4 merupakan slider yangmempunyai gerak lurus.

Karakteristik Biomekanikal GerakBerjalan

Gerak berjalan pada manusia dapat didefinisikan melalui siklus gaya berjalan yang sering disebut dengan istilah gait cycle. Siklus gaya berjalan ini terdiri dari fase stance dan fase swing, dimana selama fase stance kaki menapak pada permukaan pijakan, sedangkan fase swing kaki melakukan gerak mengayun dan tidak sedang menapak pada permukaan pijakan, untuk fase stance dikategorikan lagi menjadi 3 macam yaitu pada saat kedua kaki sedang menapak tahap pertama, hanya satu kaki yang menapak, dan pada saat kedua kaki sedang menapak pada tahap kedua

Pergerakan dari tiap fase pada siklusgaya lengan

Flexion mendefinisikan gerak dimana dua bagiantubuh yang terhubung saling mendekat

Extension mendefinisikan gerak dimana dua bagiantubuh yang terhubung tersebut saling menjauh ataumelurus.

Karakteristik Getaran

• Getaran adalah gerakan bolak-balik suatu benda dari posisi awalnya

• Frekuensi Getaran

• Displacement Getaran

• Kecepatan dan Percepatan Getaran (velocity & acceleration)

Gerak Pendulum

Sebuah pendulum sederhana yang terdiri dari partikel massa m yang bergantungan dengan panjang L. Perputaran sudut pendulum dinotasikan dalam θ(t) sebagai fungsi waktu. Tegangan batang diekspresikan sebagai notasi T.

Derajat Kebebasan(Degree Of Freedom)

Derajat kebebasan adalah jumlah koordinat bebas (independent coordinates) yang dibutuhkan untuk menggambarkan posisi dari sistem secara lengkap terhadap suatu referensi yang dianggap diam

Secara garis besar derajat kebebasan dapat dibagi menjadi dua yaitu, satu derajat kebebasan (single degree of freedom) untuk sistem yang gerakannya dapat digambarkan dengan satu koordinat dan multi derajat kebebasan (multi degree of freedom) untuk sistem yang gerakannya digambarkan oleh lebih dari satu koordinat.

Motor DC dan Power Supply

Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrikmenjadi energi mekanik.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untukdiubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator(bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengahputaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik.

Motor DC sebagai alat penggerak piringan atau engkol sedangkan power supplyberfungsi untuk memberikan daya ke motor DC supaya dapat berputar.

METODOLOGI ALUR PENELITIAN

METODOLOGI TAHAP PERMODELAN SISTEM

METODOLOGI

No Kegiatan

Bulan

Oktober November Desember Januari Februari Maret

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1Kajian Pustaka

2

Persiapan & Pembuatan Alat

3

Pengujian Alat & Pengambilan Data

4 Analisa Data

5

Penulisan Laporan Tugas Akhir

6Ujian Tugas Akhir

Variasi Sudut Lubang Piringan

Dimensi PiringanBatang Penghubung

Mekanisme Lengan

Perhitungan Titik Berat Lengan

Gaya-gaya Reaksi Mekanisme

Rincian Biaya

Kesimpulan

• Rancang bangun ini diaplikasikan pada gerak ayunan lengan manusia pada saat berjalan.

• Variasi sudut bentukan pada prototype diaplikasikan saat gerak ayun lengan membentuk sudut bentukan (20o,30o dan 45o)

• Prototipe dibuat sedemikian rupa menyerupai lengan manusia dengan memperhitungan panjang lengan manusia yang disesuaikan panjangnya yaitu sebesar 250 mm dan 300 mm.

• Mekanisme gerak pendulum satu DOF ini memanfaatkan mekanisme slider crank dengan pemakaian motor DC serta power supply sebagai penggerak mekanisme.

Saran

1. Sudut bentukan lengan manusia ketika berjalan dari rancang

bangun ini merupakan sebagian kecil sudut bentukan yang bisa

terbentuk pada mekanisme gerak lengan manusia.

2.Panjang batang pendulum diasumsikan sebagai lengan manusia

walaupun berat dari lengan manusia belum bisa tercapai sebagai salah satu inputan.

3. Untuk kedepannya Prototipe ini dapat dikembangkan dengan

lebih banyak variasi sudut bentukan lengan dengan berat

lengan secara nyata sebagai inputan yang sebenarnya.

D. Dimargonas, Andrew, “Vibration for Engineers”, Prentice Hall PTR, New jersey, 2002.Hibbeler, R.C.,”Mekanika Teknik Dinamika,” PT. Prenhallindo, Jakarta, 1998.

McAtamney, Lynn and Corlett, E Nigel; RULA : A Survey Method for Investigation of Work-related Upper Limb Dissorders, Applied Ergonomics, vol.24 No.2, p.91-99, (April 1993)

Kelly, S. Graham,”Fundamentals of Mechanical Vibrations“, McGraw Hill, Singapore, 2000.Martin, George H.,”Kinematika dan Dinamika Teknik”, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1982.

Meirovitch, Leonard,”Fundamentals of Vibrations“, McGraw Hill, Singapore, 2001.Rao, Singiresu S., “Mechanical Vibration, 3rd Edition,” Addison Wesley Publishing Company.

Inc. United State of America, 1995.Thomson, William T., “Teori Getaran dengan Penerapan,” Penerbit Erlangga, Jakarta, 1992.

Tim Penyusun Buku Ajar Kalkulus,”Kalkulus 2”, Jurusan Matematika FMIPA ITS, Surabaya, 2005.

Washington, Gregory, ”Simulink Tutorial”, The Intelligent Structures and Systems Laboratory, Department of Mechanical Engineering, The Ohio-State University, Ohio, 2002.

Terima kasih

Mohon Saran Dan Kritik