commit to user
17
II.2. Perencanaan Perhitungan Rangka
Diketahui : L
= 1050 mm jarak poros roda depan dengan poros roda belakang a
= 525 mm jarak poros roda depan dengan pusat beban b
= 525 mm jarak poros roda belakang dengan pusat beban W
= 1814,85 N diasumsikan berat dari pengendara dan berat sepeda dikalikan dengan percepatan gravitasi bumi
Dimana : massa sepeda
= 35 kg massa pengendara
= 150 kg percepatan gravitasi bumi
= 9,81 ms
2
Gambar sketsa sepeda :
Gambar 3.2. Sketsa sepeda
commit to user
18
1. Menentukan pusat massa
Pusat massa ditentukan dengan cara menentukan titik perpotongan antara garis yang telah dihubungkan oleh tiap-tiap sisi yang merupakan pusat gravitasi
pada gambar 3.2 Dimana:
Garis hijau : dimensi sepeda
Garis kuning : garis penghubung pussat massa C
: titik pusat massa p
: panjang dimensi benda t
: tinggi dimensi benda 2.
Analisa kesetimbangan gaya rangka sepeda Diasumsikan :
· Rangka merupakan batang hubung yang lurus
· Beban terpusat
· Defleksi pada struktur diabaikan
· Getaran pada struktur diabaikan
· Benda dalam kondisi diam
Pemakaian tumpuan jepit dalam analisa pehitungan karena posisi dudukan rangka ke poros roda berada pada poros roda bagian luar. Karena posisi dudukan
simetris maka digunakan tumpuan jepit untuk menganalisa gaya-gaya yang terjadi pada batang tersebut.
Gambar 3.3 Diagram benda bebas sepeda
commit to user
19
Perhitungan : ·
Mencari momen di titik A dan B M
A
= f j
=
:,:5 . 5b5 . 5b5 a5a
=
238199,06N.mm M
B
= f j
=
:,:5 . 5b5 . 5b5 a5a
=
238199,0625 N.mm ·
Mencari reaksi gaya vertikal di titik A dan B R
A
= f
3a + b =
:,:5 . 5b5 a5a
3 . 525 + 525 =
5aab:a , 5gb5aaa
2100 =
907,425 N R
B
= f j
3b + a =
:,:5 . 5b5 a5a
3 . 525 + 525 =
5aab:a , 5gb5aaa
2100 =
907,43 N M
W
= R
A
. 525 – M
A
= 907,43 . 525 - 238199,06 = 238199,06 N.mm
commit to user
20
· Diagram gaya :
a. Diagram gaya geser
Gambar 3.4. Diagram gaya geser b.
Diagram momen lentur
Gambar 3.5. Diagram momen lentur
3.
Analisa gaya pada rangka belakang swing ar m ·
Sketsa gambar rangka belakang :
Gambar 3.6. Sketsa rangka belakang
commit to user
21
· Diagram benda bebas rangka belakang
Gambar 3.7. Diagram benda bebas rangka belakang ·
Perhitungan : +
ΣM
D
= 0 -R
BV
. 550 + R
E
. cos 40
o
. 170 = 0
-907,43 . 550 + R
E
. 0,77. 170 = 0
-499086,5 + R
E
. 115,5 = 0
R
E
= a:
,5 5,5
R
E
= 447,60 N ↑+ΣF
V
= 0 R
DH
– R
E .
sin 70
o
= 0 R
DH
– 447,60
.
sin 70
o
= 0 R
DH
= 420,75 N →+ΣF
H
=0 R
BV
+ R
DV
- R
E .
cos 70
o
= 0 907,43 + R
DV
– 447,60
.
0,34 = 0
R
DV
= 1512,18 - 907,43 R
DV
= 604,75 N
4.
Analisa gaya pada rangka depan ·
Sketsa gambar rangka depan :
100 100
200
commit to user
22
Gambar 3.8. Sketsa rangka depan ·
Diagram benda bebas rangka depan
Gambar 3.9. Diagram benda bebas rangka depan ·
Perhitungan : +
ΣM
F
= 0 R
E
sin 60
o
. 500 - R
DV
. 500 = 0
447,06 . 0,86 . 500 – 604,75 . 500 = 0 192235,8 - 302375
= 0 M
F
= 302375 - 192235,8 M
F
= 110139,2 N.mm ↑+ΣF
V
= 0 R
E
sin 60
o
- R
DV
- R
FV
= 0 384,47 - 604,75 - R
FV
= 0
R
E
commit to user
23
R
FV
= 604,75 - 384,47 R
FV
= 220.28 N 5.
Tegangan pada rangka Bahan yang ingin dipakai untuk pembuatan rangka adalah besi profil
elips St. 37 dan besi profil persegi panjang St. 37. Alasan pemilihan material besi profil elips adalah dari segi kekuatan struktur besi elips St. 37 lebih kuat
dibandingan besi profil bulat St. 37 karena pembebanan terbesar dikenakan dalam arah sumbu vertikal dan sebagian besar beban didominasi oleh benan
geser dan lengkung. Sedangkan pemilihan besi profil persegi panjang St. 37 hanya dipengaruhi dari bentuk penampang yang digunakan sebagai dudukan
box baterai nantinya.
· Tegangan pada besi profil elips St. 37
a. Dimensi penampang bahan = 70 x 45 x 1,5 mm
b. Momen inersia I
I =
b a
3
- b
1
a
1 3
= 0,78 .22,5 . 35
3
– 21 . 33,5
3
= 0,78 .175184,63 = 137590,01 mm
4
Khrumi dan Gupta, 2005 c.
Jarak titik berat y
= a = 22,5 mm d.
Beban maksimum
M
ma x
= 238199,06 N.mm e.
Tegangan tarik maksimum
f
ma x
= 370 Nmm
2
. Khrumi dan Gupta,
2005 f.
Faktor keamanan
S
f
= 4 Pengunaan angka 4 pada faktor keamanan dikarenakan karena bahan
yang digunakan sudah diketahui dan pada kondisi lingkungan beban dan tegangan dapat ditentukan dengan mudah.
g. Tegangan tarik ijin
f
ci
commit to user
24
f
ci
=
x
= ga
= 92,5 Nmm
2
h. Tegangan lengkung pada rangka yang disebabkan tarikan f
c
f
c
=
x
.
= a ,b . bb,5
g5 a ,
a = 18,01 Nmm
2
Jadi karena
f
ci
f
c
maka pemilihan material rangka dengan bahan profil elips St. 37 dengan dimensi 70 mm x 45 mm x 1,5 mm aman untuk
menahan beban. ·
Tegangan pada besi profil persegi panjang St. 37 a.
Dimensi penampang bahan = 40 x 20 x 2 mm b.
Momen inersia I I =
b =
20 .40
3
− 16 .36
3
12 = 44458,66 mm
4
Frick, 1979 c.
Jarak titik berat y
= j
b y
= ba
b y
= 10 mm d.
Beban maksimum
M
ma x
= 110139,2 N.mm e.
Tegangan tarik maksimum
f
max
= 370 Nmm
2
f. Faktor keamanan
S
f
= 4 g.
Tegangan tarik ijin
f
ci
commit to user
25
f
ci
=
x
= ga
= 92,5 Nmm
2
h. Tegangan lengkung pada rangka yang disebabkan tarikan f
c
f
c
=
x
= b : ,a 00 a
5:, = 53,57 Nmm
2
Jadi karena
f
ci
f
c
maka pemilihan material rangka dengan bahan profil persegi panjang St. 37 dengan dimensi 40 mm x 20 mm x 2 mm aman
untuk menahan beban.
III.3. Perencanaan Pengelasan
Pada pengelasan rangka sepeda listrik, elektroda yang akan digunakan yaitu jenis E 6013.
Diketahui: P
= 1500 N diasumsikan dari massa pengendara e
= 300 mm a
= 35 mm
Gambar 3.10. Sistem pengelasan pada rangka b
= 22.5 mm = 370 Nmm
2
commit to user
26
1. Menghitung tegangan geser ijin
j j
=
12 .
j j
=
:5 00
= 46,25 Nmm
b
2. Menghitung tegangan geser yang terjadi pada sambungan las
= P
A =
1500 N kell elips .
t =
1500 N [12
π a +b] . t =
1500 N [ 12 35 + 22,5] .
t =
1500 N 90,275 .
00
=
16,6 Nmm 3.
Menghitung tegangan lentur a.
Momen lentur M
= P . e = 1500 N . 50 mm
= 45000 N.mm b.
Section modulus Z Z
= . [ b . j
⁄
= ,
. [ b . 5 bb,5 ⁄
= b5 5, .
=648,85 . t mm
2
c. Jadi, tegangan lenturnya
:
commit to user
27
= =
5aaa .00 :,:5 . 00
= 69,35 ⁄ Nmm
4. Tegangan geser maksimum untuk mencari t tebal rigi lasan dari tegangan
lengkung
j
=
b b
+ 4
b
46,25 Nmm
b
=
b
69,35
b
Nmm + 4 x 16,6
b
Nmm
46,25 Nmm
b
=
b
69,35
b
Nmm + 66,5
b
Nmm
46,25 Nmm
b
=
b
135,95 Nmm t
= 67,97
46,25Nmm t
= 1,5 mm
5. Mencari lebar rigi lasan
Gambar 3.11. Penampang lasan s
= 1,5
b
+ 1,5
b
= 2,12 mm Jadi lebar rigi yang akan digunakan untuk pengelasan rangka sepeda listrik
sebesar 2,12 mm.
commit to user
28
BAB IV PEMBUATAN DAN PEMBAHASAN
Kategori