Perancangan Rangka Sepeda Dan Penelitian Ragam Getaran

Handvanto, Ir. Subagio, M,Sc.

2007 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Sepeda yang awalnya hanya sebatas untuk aktititas sehan-han, sekarang inr berkembang sesuai dengan kebutuhan maupun hobi, sehingga sepeda mengalami perubahan baik dari sisr bentuk maupun bahan yang digunakan. Untuk jenis sepeda balap (onroad blke), diharapkan massa sepeda seringan mungkin, tetapi tetap aman ketika digunakan,. Untuk mendapatkan massa yang ringan, secara umum dilakukan dengan mengubah bahan yang digunakan, sedangkan untuk pcngembangan ke arah desain yang baru masih larang dilakukan. Tujuan perancalgan dan penelitian ini adalah merancang suatu desain sepeda yang baru, kemudian menganalisa tegangan statik dan melakukan pengujian getaran untuk megetahui ragam getaran yang terjadi pada rangka sepeda. Bentuk rangka sepeda yang umum ada di pasaran, akan djubah bentuknya lmodiliktsi), supaya massanya berkurang. Perubahan bentuk ini adalah dengan menghilangkan batang yang ada di tengah, sehingga massa sepeda berkurang, akan tetapi hal ini menyebabkan kekakuan sepeda berkurang, dan menjadi tidak aman digunakan. Untuk mengatasr masalah ini, maka perlu dilakukan perubahan dan penambahan komponen, sehingga kekakuan sepeda meningkat, dan tahan terhadap pembebanan. l)esain yang dibuat kemudian digambar dan dianalisa dengan menggunakan softwarc Solid Works 2005, maka dapat diketahui tegangan yang teriadi, dan dapat diperoleh angka keamanan. Analisa yang dilakukan dengan tiga kondisi kerja, yaitu kondisi saat sepeda bergerak pertama kali, kondisi saat sepeda bergerak pada kecepatan maksimal (asumsi 45 knvjam), dan kondisi saat sepeda bergerak pada kecepatan rata-rata (asumsi 30 km/jam). Setelah diperoleh bentuk rangka yang aman, maka desain itu dibuat, untuk kemudian diteliti getarannya di Laboratorium. Untuk penelitian ragam getaran, diambil dua puluh titik pada bagian rangka sepeda, dengan tinjauan yang diambil hanya pada sumbu z saja. Dari hasil analisa dengan software Solid Works 2005, diperoleh tegangan yang terbesar pada kondisi sepeda bergerak-pertama kali sebesar 1,142,10" N/m' pada bagian poros roda depan dan 7,78x 10' N/m' pada bagian rangka sepeda (terletak pada protil dudukan saddle). Untuk kondisr pada kecepatan 45 km/jam, teg_angan terbesar adalah l.703xl0E N/mz pada poros roda belakang dan 8,5245x107 pada bagian rangka sepeda (terletak pada pipa bawah di sekitar pipa dudukan pedal). Untuk kondisi pada kecepatan 30 km/jam, -tegangan terbesar adalah 1,201x10" pada poros roda belakang dan 8,6765x10' N/m' pada bagian rangka sepeda (terletak pada protil dudukan saddle). Bahan yang digunakan adalah AISI 4340 Normalized yang mempunyai kekuata-n tergangan luluh sebesar 7,1 x 108 N/m2, sehingga masih aman dibandingkan dengan tegangan yang terjadi pada rangka sepeda. Untuk penelitian ragam getaran, diperoleh hasil pengamatan bahwa pada liekuensi alami (30,75 Hz) perbandingan amplitudo tiap batang besar (diatas dua), dan perbedaan tiap titik besar. Untuk frekuensi 28 Hz dan 33 Hz bentuk ragam getaran yang ter1adi sama. hanya nilainya berbeda" dimana nilai perbandingan amplitudo pada fiekuensi 33 Hz lebih besar dari nilai pada fiekuensi 28 Hz. XXII

Bicycles, originally intended solely for leisure activities, have now evolved to meet needs and hobbies, resulting in changes in both shape and materials. For racing bicycles (on-road bikes), the goal is to keep the bike as light as possible while remaining safe to use. Achieving this light weight is generally achieved by modifying the materials used, while developing new designs is still prohibited. The goal of this design and research is to design a new bicycle, then analyze static stress and conduct vibration testing to determine the various vibrations that occur in bicycle frames. The shape of common bicycle frames on the market will be modified to reduce mass. This design change involves removing the center bar, thereby reducing the bike's mass. However, this reduces the bike's rigidity and makes it unsafe to use. To address this issue, it was necessary to modify and add components to increase the bicycle's stiffness and resistance to loading. The resulting design was then drawn and analyzed using Solid Works 2005 software. This allowed for the determination of the stresses that occurred and the safety factor to be determined. The analysis was conducted under three operating conditions: the initial movement of the bicycle, the maximum speed (assuming 45 kph), and the average speed (assuming 30 km/h). After a safe frame design was obtained, the design was then constructed and vibrations were analyzed in the laboratory. For the vibration analysis, twenty points were taken on the bicycle frame, with only the z-axis being observed. Analysis using Solid Works 2005 software revealed that the highest stress during initial movement was 1,142.10" N/m' in the front axle and 7.78x10' N/m' in the frame (located at the saddle seat). At 45 km/h, the highest stress was 1.703x10' N/m' in the rear axle and 8.5245x10' in the frame (located at the down tube around the pedal seat). At 30 km/h, the highest stress was 1.201x10' in the rear axle and 8.6765x10' N/m' in the frame (located at the saddle seat). The material used was AISI 4340 Normalized, which has a yield strength of 7.1 x 108 N/m2, making it relatively safe compared to the stresses experienced in bicycle frames. The vibration variation study observed that at the natural frequency (30.75 Hz), the amplitude ratio of each bar was large (over two), and the difference between each point was significant. For frequencies of 28 Hz and 33 Hz, the vibration variation was similar, with only the values ??differing. The amplitude ratio at 33 Hz was greater than at 28 Hz.

Kata Kunci : Perancangan, Rangka Sepeda, Penelitian, Getaran