Perancangan Ulang Alat Uji Getaran Bearing Gerbong Kereta Api Batubara Dengan Teknik Optimasi Topologi

Putra Handoko, Dr. Lilik Dwi Setyana, S.T., M.T.

2024 | Tugas Akhir | D4 TEKNOLOGI REKAYASA MESIN

Kereta Api adalah alat transportasi yang dapat mengangkut penumpang maupun barang dalam jumlah besar. Bearing menjadi salah satu komponen yang sering mengalami kerusakan pada komponen perkeretaapian. Salah satu parameter untuk mengetahui kondisi bearing dengan melalakukan pengujian getaran. Alat uji getaran bearing yang berhasil dibuat ternyata memiliki berat massa yang tinggi, serta penggunaan material yang boros sehingga perancangan tersebut terdapat potensi untuk melakukan peningkatan dalam hal struktur dan geometri. Berdasarkan latar masalah tersebut dibuat perancangan ulang alat uji getaran bearing gerbong kereta api batubara dengan teknik optimasi topologi. Optimasi topologi adalah metode optimasi bentuk yang menggunakan pemodelan FEM (Finite Element Method) untuk memaksimalkan efisiensi tata letak material pada ruang yang telah ditentukan oleh pengguna. Penelitian ini menggunakan software solidworks untuk perancangan desain dan untuk simulasi statis maupun simulasi optimasi topologi. Material yang digunakan dalam simulasi ini adalah material baja SS400. Hasil penelitian didapat tegangan equivalent stress (von-mises) yang terjadi sebesar 29,77 MPa dan nilai deformation sebesar 1,617 × 10-1 mm dan nilai safety factor konstruksi dari alat uji getaran bearing gerbong kereta api batubara adalah 8,22 sehingga aman terhadap pembebanan statis dan pembebanan dinamis. Hasil optimasi topologi didapatkan penurunan massa sebesar 50 ?ngan berat awal 369,38 kg menjadi 184,68 kg sehingga alat uji getaran bearing gerbong kereta api batubara menjadi lebih ringan dan menghemat penggunaan material.

Railway is a means of transportation that can carry a large number of passengers and goods. Bearings are one of the components that often experience damage in railway components. One of the parameters to determine the condition of the bearing is by conducting vibration testing. The vibration testing tool that has been successfully made turns out to have a high mass weight and uses a lot of material, so there is potential for improvement in terms of structure and geometry. Based on this problem, a redesign of the coal train bearing vibration testing tool was made using topology optimization techniques. Topology optimization is a shape optimization method that uses Finite Element Method modeling to maximize the efficiency of material layout in a space that has been determined by the user. This study used Solidworks software for design and for static and topology optimization simulations. The material used in this simulation is SS400 steel. The results of the study obtained an von mises of 29,77 MPa and a deformation value of 1.617×10-1 mm, and the safety factor value of the construction of the coal train bearing vibration testing tool is 8.22, making it safe for static and dynamic loading. The topology optimization results obtained a 50% reduction in mass from the initial weight of 369.38 kg to 184.68 kg, making the coal train bearing vibration testing tool lighter and saving material usage.

Kata Kunci : Bearing, Baja SS400, Optimasi Topologi