Haipan Salam
-
Upload
choco-de-panser -
Category
Documents
-
view
257 -
download
0
description
Transcript of Haipan Salam
Perancangan Alat Stationary Lift Wheel Chair………………….. (Haipan Salam., Saeful I., Wardaya)
PERANCANGAN ALAT STATIONARY LIFT WHEELCHAIR SEBAGAI ALAT KEBUGARAN BAGI PENYANDANG CACAT TUNA DAKSA
KAPASITAS 200KG
Haipan Salam, Saeful Imam, WardayaJurusan Pendidikan Teknik Mesin Universitas Pendidikan Indonesia
Jl. Setiabudi 229 Bandung 40154 Jawa Barat Indonesiae-mail : [email protected]
ABSTRAKPenelitian ini bertujuan untuk merancang alat stationary lift untuk membantu latihan kebugaran bagi penyandang cacat tuna daksa. Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah research and development (R&D), metode penelitian yang digunakan untuk menghasilkan produk tertentu dan menguji keefektifan produk tersebut. Berdasarkan hasil perhitungan dan perancangan, dihasilkan alat stationary lift dengan kapasitas 200 kg dengan beban rol pemberat sebesar 6,95 kg menggunakan poros dengan diameter 8,62 mm. Dimensi alat stationary lift adalah 1360 x 900 x 450 mm menggunakan baja profil L. Berdasarkan hasil perhitungan didapat nilai syarat kekuatan bahan yaitu sebesar 0,063 kg/mm2, dimana nilai tersebut aman untuk konstruksi dengan nilai tegangan izin sebesar 4,5 kg/mm2.
Kata Kunci: stationary lift wheelchair, alat kebugaran, tuna daksa
ABSTRACTThe aim of this research was conducted to design a stationary lift as Sport Equipment for Disabilities people. This research used research and development (R & D) method. It was consisted of two stages which were pilot research and data collecting design and produces a particular product and makes validation of this product. The research result was a stationary lift wheelchair which can restrain the load up to 200 kg with shaft roller weight was 6.95 and 8.62 mm of diameter. The dimensions of stationary lift wheelchair were 1360 x 900 x 450 mm using an L profiles carbon steel. Moreover, the amount of material strength value to obtain the maximum load was 0.063 kg/mm2 and the safety factor for construction was 4.5 kg/mm2.
Keywords: Stationary lift wheelchair, sport equipment, disabilities.
PENDAHULUAN
Undang-undang No 36 tahun 2009 tentang kesehatan, pada pasal 139 menyebutkan
“bahwa upaya pemeliharan kesehatan penyandang cacat harus ditunjukan untuk menjaga agar
tetap hidup sehat dan produktif secara sosial, ekonomis, dan bermartabat” (ayat 1). Selain itu
pemerintah wajib menjamin ketersediaan fasiltas pelayanan kesehatan dan menfasilitasi
penyandang cacat untuk dapat tetap hidup mandiri dan produktif secara sosial dan ekonomis
23
TORSI, Volume XI, No.1, Januari 2013
(ayat 2) terhadap peningkatan derajat kesehatan bagi penyandang cacat. Pelayanan kesehatan
yang dibutuhkan tidak cukup hanya dengan pelayanan kesehatan yang bersifat rehabilitatif,
namun sebaliknya juga bersifat revitalisasi dimana mental yang masih dimilikinya. Salah satu
revitalisasi bagi penyandang cacat adalah dengan berolahraga. Dalam hal ini perlu adanya
suatu alat untuk menunjang dalam melakukan aktivitas kesehatan yang berupa alat
kebugaran.
Seiring kemajuan dalam teknologi, dibuatlah suatu alat kebugaran bagi penyandang
cacat tuna daksa berupa kursi roda multifungsi (Multifungtion Wheelchair). Dalam kegiatan
aktivitas berolahraga, kursi roda multifungsi memiliki beberapa fungsi untuk melakukan
gerakan-gerakan otot tangan yang berupa Tremor yaitu gerakan-gerakan otot kecil yang
berulang-ulang. Selain itu dapat digunakan untuk melatih gerakan tangan ketika memutarkan
roda. Namun dibutuhkan suatu alat bantu angkat kursi roda sehingga bisa dilakukan dalam
ruangan. Alat bantu kursi roda multifungsi tersebut berupa Stationary Lift.
Bedasarkan studi literatur, dengan alat yang sudah ada terdapat beberapa komponen
utama pada alat ini yaitu, dalam sistem pengangkat yang menggunakan roda gigi, dan rol
pemberat yang menggunakan sistem rem untuk pemberatnya, selain itu konstruksi rangka
menggunakan pipa stainless, dan secara ekonomis alat ini sangat mahal. Sehingga dari
pernyataan alat yang sudah ada, penulis membuat suatu alat bantu angkat untuk kursi roda
baru yang menggunakan dongkrak sebagai sistem angkatnya yang dimana tidah mengubah
fungsinya sebagai alat bantu angkat kursi roda
METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan adalah research and development (R&D). “Research
and development adalah metode penelitian yang digunakan untuk menghasilkan produk
tertentu dan menguji keefektifan produk tersebut”.
Untuk penyelesaian tugas akhir ini penulis membutuhkan data-data yang relevan. Oleh
karena itu kami melakukan pengumpulan data melalui:
1. Studi literatur, yaitu dengan cara menelaah, menggali dan mengkaji konsep dan teori
yang mendukung pemecahan masalah yang dibahas dari buku–buku yang relevan
baik dari text book maupun hasil dari catatan perkuliahan.
24
Perancangan Alat Stationary Lift Wheel Chair………………….. (Haipan Salam., Saeful I., Wardaya)
2. Studi lapangan, yaitu dengan cara terjun ke lapangan dalam rangka mencari data dan
informasi yang mendukung, yang sekiranya tidak diperoleh melalui kepustakaan.
3. Diskusi, yaitu melakukan konsultasi dan bimbingan dengan dosen dan pihak-pihak
lain yang dapat membantu terlaksananya rancang bangun ini.
4. Analisis perhitungan, yaitu dengan dengan mengadakan analisis perhitungan
konstruksi komponen–komponen yang dirancang.
HASIL PERANCANGAN
Perancanaan Kapasitas
Stationary Lift akan dipakai untuk mengangkat kursi roda dan orang dewasa yang
duduk dikursi roda tersebut dengan berat kursi roda 50 kg, dan berat orang dewasa maksimal
150 kg. Jadi kapasitas untuk alat stationary lift direncanakan 200 kg. Sesuai dengan
kebutuhan untuk mengankat 200 kg, penulis menggunakan dongkrak buaya dengan kapasitas
2 ton yang tersedia dipasaran. Dipilih dongkrak buaya, karena kestabilan untuk menangkat
kursi roda dan mudah untuk merancang alat stationary lift.
Gambar 1 Alat Stationary Lift
25
TORSI, Volume XI, No.1, Januari 2013
Tuas Pengungkit
Untuk mengoprasikan alat stationary lift ini, dongkrak digerakan dengan tuas
pengungkit.
Gambar 2. Pengungkit
Momen yang terjadi pada tuas pengungkit adalah
M = Fh. (a - b)
M = 12,72 (90)
M = 1144,8 kg
Bahan tuas terbuat dari pipa dengan kekuatan tarik 36 kg/mm2 dengan tegangan ijin bahan
dan angka keamanan Sf1 = 6 dan Sf2 = 2
= 4,5 kg/mm2
Tegangan yang terjadi pada tuas pengungkit adalah
Dalam hal ini :
Gambar 3 Diameter tuas pengungkit
Y =
= 10,5 mm
26
Perancangan Alat Stationary Lift Wheel Chair………………….. (Haipan Salam., Saeful I., Wardaya)
I =
=
= 5443,9 mm4
Maka
Tegangan yang terjadi pada tuas pengungkit adalah
= 2,2 kg/mm2
Jadi tuas pengungkit aman digunakan <
Rancangan Poros Pemberat
Reaksi tumpuan pada poros bertujuan untuk menentukan pembebanan pada rangka.
Dimana terdapat beberapa poros yang mengalami reaksi akibat berat dari masing- masing
komponen, yaitu:
1. Menghitung reaksi dan momen poros pemberat
Gambar 4. Diagram benda bebas pada poros
Diketahui:
L1 = 35 cm W1 = 1,7 kg
L2 = 8 cm W2 = 1,6 kg
w = W1/L1 = 1,7/35 = 0,049 kg
27
TORSI, Volume XI, No.1, Januari 2013
Perhitungan Reaksi Titik A
Perhitungan Reaksi Titik B
Perhitungan Momen
*Segmen AB : 0<x<L1
*Segmen BC : L1<x<L2
Perhitungan Geser
28
Perancangan Alat Stationary Lift Wheel Chair………………….. (Haipan Salam., Saeful I., Wardaya)
2. Diagram geser dan diagram moment
Gambar 5. Diagram gaya geser dan momen pada poros
3. Perhitungan diameter poros dan torsi
Bahan poros terbuat dari baja ST 37 dengan kekuatan tarik 360 N/mm2 dengan
tegangan ijin bahan dan angka keamanan Sf1 = 6 dan Sf2 = 2
29
TORSI, Volume XI, No.1, Januari 2013
= 45 N/mm2 4,5 kg/mm2
Total masa yang terjadi pada poros adalah jumlah dari:
mporos + mtabung silinder
dari hasil perhitungan, didapat mporos = 1,85 kg ; mtabung silinder = 1,7 kg, sehingga total masa
yang terjadi pada poros adalah sebesar 3,55 kg, maka gaya yang terjadi adalah:
Diketahui persamaan untuk menghitung torsi adalah:
T = F . r
= 35,5 x 0,01
= 0,355 N.m = 355 kg.mm
Karena diperkirakan adanya beban lentur maka perlu dipertimbangkan pemakaian
factor Cb yang sebesar 1,2 – 2,3. Karena beban yang dikenakan adanya sedikit kejutan maka
diambil Kt sebesar 1,5.
Dari perhitungan momen didapat momen yang terbesar terjadi pada ruas AB, yaitu
maka perhitungan diameter poros dapat dihitung dengan:
Maka diameter aman minimal untuk poros adalah sebesar 8,62 mm.
Perancangan Beban Pemberat pada Roll
30
Perancangan Alat Stationary Lift Wheel Chair………………….. (Haipan Salam., Saeful I., Wardaya)
Gambar 1.6 Reaksi Pada puly pemberat
Koefisien gesek sabuk
Koefisien gesek menurut Khurmi dan Gupta (1980 : 651 ), dapat ditentukan dengan
persamaan :
a) Koefisien gesek sabuk
Untuk putaran penulis mengambil n = 30 rpm
V = = = 0,0314 m/s
µ= 0,54 –
µ= 0,3
Panjang sabuk pemberat L = 550 mm
b) Jarak sumbu sebenarnya
b = 2L – 3,14 (Dp)
b = 2(550) – 3,14 (40)
b = 438
Cs = 49,5 5 mm
c) Sudut kontak sabuk pemberat menurut Khumi dan Gupta (1980 : 666)
31
TORSI, Volume XI, No.1, Januari 2013
d) Beban tarik sabuk pemberat
Dari perhitungan tersebut dapat kita simpulkan untuk beban tarik pada sabuk
pemberat sebesar 6,95 kg.
Perancangan Rangka
Untuk merencanakan rangka yang akan digunakan sebagai penopang komponen
lainnya ada beberapa parameter yang diperhitungkan yaitu bentuk dan ukuran, pembebanan
pada rangka, penentuan titik kritis pada ruas batang (batang yang memiliki kemungkinan
kerusakan paling besar), serta pemilihan profil dan bahan.
Setelah berat dari masing masing komponen diketahui maka selanjutnya kita dapat
menentukan beban dari masing masing ruas batang pada rangka. Untuk lebih jelasnya
perhatikan gambar berikut:
Gambar 7 Pembebanan pada ruas batang
Jika diperhatikan dari gambar diatas maka jumlah beban pada ruas-ruas batang dimana
ruas-ruas tersebut merupakan pembebanan pada reaksi tumpuan, dari hasil perhitungan
32
Perancangan Alat Stationary Lift Wheel Chair………………….. (Haipan Salam., Saeful I., Wardaya)
momen dan reaksi pada batang-batang, penulis mengambil perhitungan momen dan reaksi
yang terbesar (kritis) pada batang RP.
Dari perhitungan tersebut dapat kita simpulkan untuk ruas batang RP menerima reaksi
dan momen sebesar:
MR = 194,5 kg.cm
RRy = 22,24kg
MP = 194,5 kg.cm
RPy = 22,24 kg
1) Menentukan diagram gaya geser dan diagram momen
Gambar 8. Diagram gaya geser batang RP
33
P6= 44,5 Kg
cm17,5L
R P
cm35X
Rry Rpy
FMr
Mp
cm17,5L
TORSI, Volume XI, No.1, Januari 2013
Gambar 9. Diagram momen batang RP
Pemilihan Profil dan Bahan
Pemilihan profil dan bahan pada rangka bertujuan agar rangka tahan terhadap reaksi
dan momen maksimum yang terjadi sehingga rangka aman dari kerusakan. Pada analisis
pembebanan diatas telah ditentukan ruas rangka yang mendapatka titik kritis rangka yang
mendapatkan reaksi dan momen terbesar, yaitu pada ruas rangka RP.
Diketahui pada ruas rangka RP:
- Momen maksimum yang terjadi MR = MP = 194,5 Kg.cm
- Reaksi pada masing-masing tumpuan RRy = RPy = 22,24 Kg
Bahan yang akan digunakan untuk rangka adalah baja tipe ST-37 yaitu berdasarkan
tabel baja untuk konstruksi mesin yang bagus adalah ST-37 karena baja ini memiliki sifat
mampu mesin dan mampu las cukup baik. Dimana baja karbon yang baik sifat mampu las
cairnya adalah baja dengan kadar karbon sampai dengan 0,20%. Salah satunya baja profil St
37 merupakan baja dengan kadar karbon tidak melampaui batas tersebut. Sedangkan untuk
baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi dari standar ini harus dilakukan perlakuan lanjut.
Diketahui baja ST-37 adalah baja dengan kadar karbon sampai dengan 0,20% yang
memiliki tegangan tarik maksimum ( ) = 360 N/mm2, dengan faktor keamanan untuk
beban statis v = 2
= 180 N/mm2 18 kg/mm2 0,18 kg/cm2
maka modulus penampang (S) yang dibutuhkan adalah:
34
Perancangan Alat Stationary Lift Wheel Chair………………….. (Haipan Salam., Saeful I., Wardaya)
- S = …………………………………………..(Ferdinand,1995:301)
- S =
- S = 1,08 cm3
Berdasarkan lampiran 5 mengenai tabel standar profil siku, maka dari hasil
perhitungan modulus penampang (S), dapat diambil nilai (S) yang mendekati 1,08 cm3. Dari
table profil yang sesuai adalah L 40 x 40, dengan tebal 3 mm, E = 200 GPa = 20 kg/mm2, S =
1,21 cm3.
Gambar 10. Profil Baja Siku
Dengan spesifikasi sebagai berikut:
- Tinggi (h) : 40 mm
- Lebar(b) : 40 mm
- Tebal(t) : 3 mm
Maka Inersia totalnya adalah:
35
b = h
d
1
2
Xt
d
b-t
TORSI, Volume XI, No.1, Januari 2013
Besar tegangan tarik yang diizinkan
kekuatan tarik 360 N/mm2 dengan tegangan ijin bahan dan angka keamanan Sf1 = 6 dan Sf2
= 2
= 45 N/mm2 4,5 kg/mm2
Besar tegangan lentur/bengkok:
dimana:
Wb = Momen tahanan bengkok
(Mmak) Momen terbesar pada rangka = 1945 Kg.mm
Masukan nilai σb pada rumus dibawah ini:
Syarat baja siku yang digunakan akan aman bila memenuhi syarat kekuatan bahan yaitu:
. Dapat dipastikan baja siku sama kaki ukuran
40 mm x 40 mm x 3 mm baik untuk konstruksi rangka (aman).
KESIMPULAN
Secara umum telah dihasilkan alat stationary lift untuk alat bantu kursi roda
multifungsi dengan kapasitas 200 Kg. Secara khusus berdasarkan hasil perhitungan dan
perancangan alat stationary lift yaitu:
36
Perancangan Alat Stationary Lift Wheel Chair………………….. (Haipan Salam., Saeful I., Wardaya)
1. Untuk mengangkat beban 200 kg, penulis menggunakan dongkrak buaya dengan
kapasitas 2 ton = 2000 kg. Untuk mencapai ketinggian 10 cm memerlukan 10 langkah
untuk memompa dongkrak.
2. Berdasarkan torsi yang bekerja pada poros yang digunakan rol pemberat, maka
dirancang poros dengan ukuran minimum d = 8,62 mm.
3. Berdasarkan kapasitas beban pada rol pemberat, maka didapat beban pada rol pemberat
untuk latihan kebugaran sebesar 6,95 kg
4. Bahan yang akan digunakan untuk rangka adalah baja tipe ST-37 karena memiliki sifat
mampu mesin dan mampu las cukup baik. Berdasarkan pembebanan dan momen
maksimal yang bekerja pada rangka, maka dipilih profil dengan ukuran 40 x 40, E = 200
GPa = 20 kg/mm2, S = 1,24 cm3 dengan spesifikasi sebagai berikut: Tinggi: 40 mm,
Lebar: 40 mm, Tebal: 3 mm. Syarat kekuatan bahan yaitu:
0,063 kg/mm2. Maka dapat dipastikan baja siku sama kaki ukuran
40 mm x 40 mm x 3 mm baik untuk konstruksi rangka (aman).
Berdasarkan hasil uji coba yang dilakukan maka secara keseluruhan dapat kita simpulkan
bahwa alat Stationary Lift yang diharapkan dengan kapasitas 200 kg sudah tercapai. Karena
beban yang diterima lebih kecil dari kapasitas dongkrak yang digunakan.
UCAPAN TERIMAKASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Jurusan Pendidikan Teknik Mesin FPTK
UPI, dan Lab. Produksi dan Perancangan Jurusan Pendidikan Teknik Mesin FPTK UPI.
DAFTAR PUSTAKA
(2004), Survai Social Ekonomi Nasional. Jakarta: Susenas.
______(2007), Pedoman Penulisan Karya Ilmiah. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia.
(2008) Bab II Anyar [Online]. Tersedia: http://comes.umy.ac.id/2008/02/07/Bab_II_Anyar/.[14 April 2012]
37
TORSI, Volume XI, No.1, Januari 2013
Astati, dra. M.Pd (2010) Karakteristik Dan Pendidikan Anak Tunadaksa Dan Tunalaras. Bandung: Uninus
Ferdinand L. (1995), Ilmu Kekuatan Bahan. Jakarta :Erlangga
Khurmi & Gupta (1982), Machine Design. New Delhi: Eurasia Publishing House (Pvt.) LTD.
Sato, G. Takeshi. (2000), Menggambar Menurut Standar ISO. Jakarta: Pradnya Paramitha.
Sugiyono. (2010). Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D. Bandung: Alafabeta
Sularso, dan Suga, K. (1997). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita.
38