Analisis Kekuatan Pelek Hubless Wheel Pada Sepeda Angin Dengan Variasi Posisi Tumpuan Dan Tebal Pelek Terhadap Pembebanan Statis Dengan Metode Elemen Hingga

Rizkianto, Muhammad Ikbar (2022) Analisis Kekuatan Pelek Hubless Wheel Pada Sepeda Angin Dengan Variasi Posisi Tumpuan Dan Tebal Pelek Terhadap Pembebanan Statis Dengan Metode Elemen Hingga. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000199-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Sepeda merupakan salah satu kendaraan yang banyak digemari oleh kalangan masyarakat selama masa pandemi covid-19 ini berlangsung. Salah satu komponen penunjang terpenting pada sepeda yaitu roda. Roda merupakan salah satu komponen pada kendaraan yang berperan penting dalam keamanan dan kenyamanan berkendara. Roda terdiri dari ban dan pelek, jenis pelek yang saat ini tersedia secara massal yaitu spoke wheel model ruji dan palang, dimana masing – masing pelek tersebut memiliki kekurangan. Spoke wheel model ruji memiliki kekuatan yang sangat baik ketika melewati jalanan tidak rata namun kekakuan pelek menurun sehingga handling dari kendaraan menjadi sangat berkurang, sedangkan spoke wheel model palang memiliki handling yang sangat baik namun kekuatan yang kurang begitu baik ketika melewati jalanan tidak rata. Desain pelek hubless wheel merupakan sebuah solusi yang dihadirkan untuk menjawab permasalahan tersebut, pelek jenis ini memiliki handling yang sangat baik tanpa mengurangi kekuatan melewati jalanan tidak rata. Akan tetapi saat ini pelek hubless wheel masih belum digunakan dan diproduksi secara massal karena mahalnya proses pembuatan dan dibutuhkan penelitian lebih lanjut. Salah satu penelitian yang dilakukan yaitu menyangkut keamanan, kenyamanan dan durabilitas dari pelek ketika dikenai beban. Pada penelitian ini beban yang diberikan berupa beban statis dengan melihat defleksi, deformasi, tegangan dan lifetime cycle yang terjadi pada pelek tersebut selain beban pada penelitian ini digunakan ban pneumatik dengan hyperelastic material mooney rivlin 5 parameter.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui besar defleksi, deformasi dan tegangan serta lifetime cycle yang terjadi pada pelek hubless ketika diberikan beban statis. Apakah deformasi dan tegangan yang dialami pelek hubless wheel serta defleksi yang terjadi pada ban hyperelastic material dalam kondisi tersebut masih dalam batas aman atau tidak. Metode penelitian yang akan digunakan pada penelitian ini yaitu metode elemen hingga. Variasi yang akan digunakan pada penelitian ini yaitu letak posisi tumpuan pada pelek hubless wheel berdasarkan derajat yaitu sebesar 110°, 135°, 145°, 180°, dan 270°. Pemodelan pelek hubless dilakukan dengan menggunakan software CAD, yang kemudian pelek tersebut disimulasikan dengan variasi yang telah ditentukan menggunakan software metode elemen hingga. Hasil yang diamati dari simulasi yaitu equivalent stress, defleksi, deformasi, dan lifetime cycle yang akan digunakan sebagai acuan dalam menentukan keamanan dan durabilitas dari pelek hubless ketika terkena beban statis.
Setelah dilakukan proses simulasi didapatkan pada posisi 110° pelek dengan tebal 6 mm dan 8 mm menerima tegangan maksimal sebesar 5.0354 MPa dan 3.6729 MPa, sedangkan deformasi maksimal sebesar 0.00703 mm dan 0.00463 mm. Pada posisi 135° pelek dengan tebal 6 mm dan 8 mm menerima tegangan maksimal sebesar 7.0397 MPa dan 4.5748 MPa, sedangkan deformasi maksimal sebesar 0.00873 mm dan 0.00589 mm. Pada posisi 145° pelek dengan tebal 6 mm dan 8 mm menerima tegangan maksimal sebesar 7.7332 MPa dan 4.6687 MPa, sedangkan deformasi maksimal sebesar 0.00792 mm dan 0.00551 mm. Pada posisi 180° pelek dengan tebal 6 mm dan 8 mm menerima tegangan maksimal sebesar 7.9216 MPa dan 4.9971 MPa, sedangkan deformasi maksimal sebesar 0.00546 mm dan 0.00401 mm. Pada posisi 225° pelek dengan tebal 6 mm dan 8 mm menerima tegangan maksimal sebesar 6.9215 MPa dan 3.7088 MPa, sedangkan deformasi maksimal sebesar 0.00362 mm dan 0.00211 mm. Untuk keamanan dan kestabilan berkendara pelek dengan tebal 8 mm dengan posisi tumpuan 110° memiliki tegangan paling rendah dimana jika diaplikasikan untuk kondisi nyata pelek tersebut dapat digunakan untuk aplikasi pelek bagian depan. Fatigue life yang didapatkan dari variasi tebal pelek bagian dalam didapatkan nilai yang sama untuk kedua variasi tebal pelek tersebut yaitu sebesar 1e8 cycle dengan safety factor sebesar 15. Berdasarkan dasar teori tentang suatu komponen dapat dikatakan mempunyai infinite life dan aman jika life cycle diatas 1e6 cycle dan safety factor diatas 1, maka pelek yang digunakan pada penelitian ini memiliki umur infinite life dan pelek ini masuk dalam kategori aman.
Defleksi maksimal terjadi pada saat posisi tumpuan berada pada posisi 180° sebesar 7.138 mm. Dapat disimpulkan defleksi yang terjadi pada ban hyperelatis lebih besar dari defleksi dengan material elastis. Berarti hal ini sesuai dengan sifat material bahwa material hyperelastis akan memiliki nilai deformasi dan defleksi yang lebih besar dibandingkan dengan material elastis.
===================================================================================================
Bicycles are one of the most popular vehicles during the COVID-19 pandemic. One of the most important supporting components on a bicycle is the wheel. Wheels are one of the components in vehicles that play an important role in safety and driving comfort. The wheel consists of a tire and a rim, the type of rim that is currently available in bulk is the spoke wheel model of spokes and bars, where each of these rims has its drawbacks. Spoke wheel spokes models have excellent strength when passing through uneven roads but the stiffness of the rims decreases so that the handling of the vehicle becomes greatly reduced, while the spoke wheels of the cross models have excellent handling, but strength is not so good when passing through uneven roads. The hubless wheel rim design is a solution that is presented to answer these problems, this type of rim has excellent handling without reducing the strength of passing through uneven roads. However, currently hubless wheel rims are still not used and mass-produced because of the expensive manufacturing process and further research is needed. One of the studies conducted is regarding the safety, comfort and durability of the rim when it is subjected to a load. In this study, the load given was in the form of a static load by looking at the deflection, deformation, stress and lifetime cycle that occurred on the rim. In addition to the load in this study, pneumatic tires with hyperelastic material Mooney Rivlin 5 parameters were used.
This study aims to determine the amount of deflection, deformation and stress as well as the lifetime cycle that occurs on hubless rims when given a static load. Whether the deformation and stress experienced by the hubless wheel rim as well as the deflection that occurs in the hyperelastic material tires under these conditions are still within safe limits or not. The research method that will be used in this research is the finite element method. The variation that will be used in this study is the position of the fork position on the hubless wheel rim based on degrees, namely 110°, 135°, 145°, 180°, and 270°. Hubless rim modeling is done using CAD software, which is then simulated with a predetermined variation using finite element method software. The observed results from the simulation are equivalent stress, deflection, deformation, and lifetime cycle which will be used as a reference in determining the safety and durability of hubless rims when exposed to static loads.
After the simulation process was carried out, it was found that at the 110° position the rim with a thickness of 6 mm and 8 mm received a maximum stress of 5.0354 MPa and 3.6729 MPa, while the maximum deformation was 0.00703 mm and 0.00463 mm. At the position of 135° the rim with a thickness of 6 mm and 8 mm received a maximum stress of 7.0397 MPa and 4.5748 MPa, while the maximum deformation was 0.00873 mm and 0.00589 mm. At the 145° position, the rim with a thickness of 6 mm and 8 mm received a maximum stress of 7.7332 MPa and 4.6687 MPa, while the maximum deformation was 0.00792 mm and 0.00551 mm. In the 180° position, the rim with a thickness of 6 mm and 8 mm receives a maximum stress of 7.9216 MPa and 4.9971 MPa, while the maximum deformation is 0.00546 mm and 0.00401 mm. At the 225° position, the 6 mm and 8 mm thick rims receive a maximum stress of 6.9215 MPa and 3.7088 MPa, while the maximum deformation is 0.00362 mm and 0.00211 mm. For safety and driving stability, rims with a thickness of 8 mm with a support position of 110° have the lowest stress which if applied to real conditions the rims can be used for front rim applications. Fatigue life obtained from the variation of the inner rim thickness obtained the same value for the two variations of the rim thickness, namely 1e8 cycles with a safety factor of 15. Based on the theoretical basis of a component, it can be said to have infinite life and is safe if the life cycle is above 1e6 cycle and the safety factor is above 1, then the rim used in this study has an infinite life and this rim is in the safe category.
Maximum deflection occurs when the fork position is in the 180° position of 7,138 mm. It can be concluded that the deflection that occurs in hyperelastic tires is greater than the deflection with elastic materials. This means that this is in accordance with the material properties that hyperelastic materials will have greater deformation and deflection values compared to elastic materials.

Keywords: Bicycle, Hubless wheel, Deformation, Deflection, Stress, Fatigue

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Sepeda, Hubless wheel, Deformasi, Defleksi, Tegangan, Fatigue, Bicycle, Hubless wheel, Deformation, Deflection, Stress, Fatigue
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhammad Ikbar Rizkianto
Date Deposited:	17 Feb 2022 03:20
Last Modified:	02 Nov 2022 01:20
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/94158

Actions (login required)

View Item