pemodelan dan analisa dinamika (energi...
TRANSCRIPT
PEMODELAN DAN ANALISA DINAMIKA (ENERGI TERDISIPASI) PADA GERAK VERTIKAL ANTARA
BOGIE DAN GERBONG KERETA API
TEKNIK MESIN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
Dosen pembimbingIr. YUNARKO TRIWIWARNO MT.
Disusun olehYohanes Dhani Kristianto (2108100626)
SIDANG TUGAS AKHIR
LATAR BELAKANG
•Motor•Mobil• Kereta Api• Pesawat terbang
Transportasi
• Premium• Pertamax• Solar• Bensol
Minyak bumi• Panas• Gerak• Getaran
Energi yang terbuang
• KERS• TERS• VEH
ENERGY HARVESTING
Maka dibutuhkan analisaterhadap sistem suspensi
PERUMUSAN MASALAH
Berapa besar potensi energi yang terdapat pada sistem suspensi kereta api ketika sedang berjalan?Bagaimana pengaruh perbedaan besar inputan yang diberikan terhadap respon gerak kereta api?
TUJUAN PENELITIAN
Memodelkan, mensimulasi dan menganalisa dinamika gerakkereta api
Menganalisa besarnya potensi energi yang tersedia pada sistemsuspensi kereta api
BATASAN MASALAH
Kecepatan kereta api bernilai konstan
Pemodelan pada 1 buah gerbong kereta dengan pemodelan ¼ model
Energi yang dianalisis hanya energi yang dipengaruhi oleh redaman pada sistem suspensi gerbong kereta api
Menyediakan data besar potensi energi yang tersedia pada sistem suspensi kereta api padakondisi jalan dan kecepatan tertentu
Mengetahui hasil dari pemodelan dan analisa yang dilakukan
MANFAAT PENELITIAN
Prof. Lei Zuo – New York State University
Hanya 10-16 persen energi bahan bakar yang efektif digunakanuntuk mendorong kendaraan
Perusahaan Innowattech
Program pemanenan energi piezoelectric jalan, trotoar dan rel kereta.
Rel kereta api rangkaian bantalan piezoelectric diantara rel danbantalan tidur rel yang terhubung langsung dengan stasiun lokal yang terkait.
Marcos Arizti – Tempere University of Technology
Melakukan studi mengenai metode yang paling relevan dalammemanen energi di suspensi kendaraan
STUDI LITERATUR
BOGIE
Penopang gerbongDua perangkat roda / lebih yang di gabungkanoleh rangka / frameDilengkapi sistem pemegasan, pengereman, dengan / tanpa peralatan penggerak dan secarakeseluruhan berfungsi sebagai pendukung rangkadasar dari badan kendaraan
Fungsi untuk meningkatkan kapasitas dan kenyamanan gerbong
SISTEM SUSPENSI
Kumpulan komponen tertentu yang berfungsi meredam kejutan, getaran yang terjadi pada kendaraan akibat permukaan jalan yang tidak rata yang dapat meningkatkan kenyamanan berkendara dan pengendalian kendaraan.
KOMPONEN
Pegas
Peredam
Lengan suspensi
GETARAN
Gerak bolak-balik melalui titik kesetimbangan
Sumber Getaran
Jumlah DOF
Ada/Tidaknya Redaman
getaran bebas
getaran paksa
getaran single DOF
getaran teredam
getaran tak teredam
getaran multi DOF
MULTI DOF
}{}]{[}]{[}]{[ Fxkxcxm =++
Persamaan gerak
Persamaan gerak menjadi
iiiiiiiiiiiiiiiii Fxkxkkxkxcxccxcxm =−++−−++− +++−+++− 11111111 )()(
Dimana untuk massa m
1221212212111 )()( Fxkxkkxcxccxm =−++−++
MULTI DOF
Dimana
=
nnnnn
n
n
mmmm
mmmmmmmm
m
.....................
...
...
][
321
2232221
1131211
=
nnnnn
n
n
cccc
cccccccc
c
.....................
...
...
][
321
2232221
1131211
=
nnnnn
n
n
kkkk
kkkkkkkk
k
.....................
...
...
][
321
2232221
1131211
=
)(......
)()(
}{2
1
tx
txtx
x
n
=
)(......
)()(
}{2
1
tx
txtx
x
n
=
)(......
)()(
}{2
1
tx
txtx
x
n
=
)(......
)()(
}{2
1
tF
tFtF
F
n
METODOLOGIMulai
Observasi suspensi dan gerbong kereta
Analisa respon gerak kereta dan analisa potensi energi pada sistem suspensi
Selesai
Studi literatur(Energy Harvesting dan Mechanical Vibration)
Pemodelan dan penurunan rumus
Simulasi hasil pemodelan pada simulink
General Flowchart
Kesimpulan dan saran
Respon
Ya
Tidak
INPUT PARAMETER
Parameters Mean values Parameters Mean values
mv 40.000 kg mb 3.000 kg
cV 80.000 Ns/m Ib 2.260 kgm
kv 400.000 N/m cbf = cbr 15.000 Ns/m
lwf = lwr 1.2 m kbf = kbr 750.000 N/m
mwf = mwr 700 kg
KECEPATAN
20 m/s
30 m/s
40 m/s
AMPLITUDO
2 cm
2,5 cm
3 cm
PENURUNAN RUMUS
PERSAMAAN GERAK
STATE VARIABLE EQUATION
PERKALIAN MATRIK
BLOK DIAGRAM
SIMULINK MATHLAB
RESPON
DAYA YANG TERSEDIA
POTENSI ENERGI YANG TERSEDIA
PERHITUNGAN DAYA
Menggunakan Simulink Matlab untuk mendapatkan nilai daya
PEMODELAN MATEMATIS KERETA
Keterangan:mv : Masa gerbongcv : Konstanta redaman pegas gerbongkv : Konstanta pegas gerbongmb : Masa bogiecb : Konstanta redaman pegas bogiekb : Konstanta pegas bogielwr : Jarak pusat roda belakang terhadap
pusat bogielwf : Jarak pusat roda depan terhadap
pusat bogie
PERSAMAAN GERAK
STATE SPACE METHOD
MATRIKS A
PEMODELAN SIMULINK BLOK DIAGRAM
HASIL DAN ANALISA RESPON KERETA
EKSITASI IMPULSIVE DENGAN v=20m/s
A=2cm
A=2,5cm
A=3cm
EKSITASI IMPULSIVE DENGAN v=30m/s
A=2cm
A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA RESPON KERETA
EKSITASI IMPULSIVE DENGAN v=40m/s
A=2cm
A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA RESPON KERETA
EKSITASI SINUSOIDAL DENGAN v=20m/s
A=2cm
A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA RESPON KERETA
EKSITASI SINUSOIDAL DENGAN v=30m/s
A=2cm
A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA RESPON KERETA
EKSITASI SINUSOIDAL DENGAN v=40m/s
A=2cm
A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA RESPON KERETA
HASIL DAN ANALISA ENERGI TERDISIPASI
EKSITASI IMPULSIVE DENGAN v=20m/s
A=2cm A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA ENERGI TERDISIPASI
EKSITASI IMPULSIVE DENGAN v=30m/s
A=2cm A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA ENERGI TERDISIPASI
EKSITASI IMPULSIVE DENGAN v=40m/s
A=2cm A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA ENERGI TERDISIPASI
EKSITASI SINUSOIDAL DENGAN v=20m/s
A=2cm A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA ENERGI TERDISIPASI
EKSITASI SINUSOIDAL DENGAN v=30m/s
A=2cm A=2,5cm
A=3cm
HASIL DAN ANALISA ENERGI TERDISIPASI
EKSITASI SINUSOIDAL DENGAN v=40m/s
A=2cm A=2,5cm
A=3cm
PERBANDINGAN NILAI ENERGI TERDISIPASI
EKSITASI IMPULSIVE
v=20 m/s v=30 m/s v=40 m/s
PERBANDINGAN NILAI ENERGI TERDISIPASI
EKSITASI SINUSOIDAL
v=20 m/s v=30 m/s v=40 m/s
PERBANDINGAN NILAI ENERGI TERDISIPASI
Variabel Daya RMS (Watt)
Kecepatan Amplitudo Eksitasi BumpEksitasi
Sinusoidal
V1 (20m/s)
2 cm 281.230 745.408
2.5 cm 439.423 1164.700
3 cm 632.769 1677.169
V2 (30m/s)
2 cm 352.922 2145.016
2.5 cm 551.441 3351.587
3 cm 794.074 4826.286
V3 (40m/s)
2 cm 569.216 5305.633
2.5 cm 889.399 8290.052
3 cm 1280.735 11937.675
DAYA RMS (Root Mean Square)
KESIMPULAN
1•Respon gerak roda > Respon gerak body
2•Respon gerak roda pada V=40 m/s > Respon
gerak roda pada V=20 m/s dan V=30 m/s
3•>> Kecepatan = >> Energi Terdisipasi pada
Shock Absorber
Teknik MesinInstitut Teknologi Sepuluh November Surabaya
Mohon saran, kritik dan masukannya demi tersempurnanya
TUGAS AKHIR ini