Perancangan dan Analisis Single-Sided Regenerative Swingarm Untuk E-Scooter

Saputra, Bimo Eko (2024) Perancangan dan Analisis Single-Sided Regenerative Swingarm Untuk E-Scooter. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6007201022-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Pada penelitian sebelumnya, pada perancangan dan pembuatan RSA model
swingarm sudah dilakukan untuk memanfaatkan energi buangan yang dihasilkan
oleh gerak naik-turun dari swingarm kemudian dilakukan pengujian. Namun, hasil
dari pengujian energi yang dihasilkan masih relatif kecil dikarenakan beberapa
faktor dari swingarm seperti berat massa swingarm dan sudut dari gerak naik-turun
swingarm kurang besar. Penurunan massa swingarm bisa dilakukan dengan
mengganti jenis swingarm menjadi single-sided dan mengganti material menjadi
lebih ringan dari sebelumnya. Dan untuk meningkatkan sudut dari gerak naik-turun
swingarm bisa dengan merubah sudut dari shock absorber melalui pangan lengan
swingarm.
Pada penelitian ini, dilakukan perancangan dan simulasi terhadap
Regenerative swingarm (RSA). RSA merupakan sebuah sistem Regenerative
swingarm yang memanfaatkan gerak naik turun dari swingarm belakang kendaraan
listrik. Kemudian gerak tersebut disalurkan melalui spur gear yang dilengkapi
dengan one way cluth untuk menggerakkan generator sehingga menghasilkan listrik
yang dapat disimpan dalam baterai untuk kebutuhan kendaraan. Desain dari
swingarm dibuat dengan bantuan software SolidWork 2020 dengan menggunakan
jenis swingarm single-sided. Terdapat tiga variasi desain dari swingarm singlesided yaitu swingarm tulang silang, swingarm tulang lurus, dan swingarm tanpa
tulang. Selanjutnya ketiga variasi desain swingarm tersebut dilakukan pembebanan
statis dengan simulasi menggunakan software Ansys Workbench R2 2021 untuk
mencari struktur mana yang paling kuat dari ketiga variasi swingarm tersebut.
Setelah itu, mencari potensi energi bangkitan yang dihasilkan dari regenerative
swingarm dengan simulasi menggunakan MATLAB dan SIMULINK. Variasi yang
digunakan adalah variasi jalan, digunakan dua variasi. Variasi pertama berupa
random input dengan eksitasi jalan kelas A dengan variasi kecepatan sebesar
40km/h, 60km/h dan 80km/h. Variasi kedua merupakan input sinusoidal dengan
amplitudo sebesar 10cm dan variasi frekuensi sebesar 1Hz, 1,5Hz dan 2Hz.
iv
Pada simulasi statis structural didapat nilai stress maksimum terbesar pada
desain swingarm variasi tanpa tulang. Pada desain swingarm variasi tanpa tulang di
kondisi pembebanan statis nilai stress maksimum sebesar 532,26 MPa dan di
kondisi beban pengereman nilai stress maksimum sebesar 725,52 MPa. Sedangkan
nilai stress maksimum terkecil pada desain swingarm variasi tulang lurus. Pada
desain swingarm variasi tanpa lurus di kondisi pembebanan statis nilai stress
maksimum sebesar 231,83 MPa dan di kondisi beban pengereman nilai stress
maksimum sebesar 307,11 MPa. Hal tersebut membuktikan bahwa semakin baik
desain swingarm bagian tulangan, maka akan semakin kecil stress yang akan
diterima oleh desain struktur swingarm. Kemudian nilai Total Deformation
maksimum terbesar pada desain swingarm variasi tanpa tulang. Pada desain
swingarm variasi tanpa tulang di kondisi pembebanan statis nilai Total Deformation
maksimum sebesar 3.9 dan di kondisi beban pengereman nilai Total Deformation
maksimum sebesar 7,6. Sedangkan nilai Total Deformation maksimum terkecil
pada desain swingarm variasi tulang silang. Pada desain swingarm variasi tanpa
lurus di kondisi pembebanan statis nilai Total Deformation maksimum sebesar 0.32
dan di kondisi beban pengereman nilai Total Deformation maksimum sebesar
0,085. Pada simulasi MATLAB SIMULINK didapatkan hasil Daya bangkitan,
tegangan dan kuat arus yang dihasilkan oleh sistem RSA terbilang masih sangan
kecil. Hasil simulasi energi bangkitan maksimum terbesar terjadi pada kondisi
diberi inputan gelombang sinusoidal dengan frekuensi 1 Hz dan variasi hambatan
keluar 1 ohm. Daya yang dihasilkan sebesar 6,405 x 10−6 Watt, Kuat arus sebesar
2,531 x 10−3 Ampere, dan Tegangan sebesar 2,531 x 10−3 Volt. Sedangkan energi
bangkitan maksimum terkecil terjadi pada kondisi diberi inputan road class A
dengan kecepatan 40 km/h dan variasi hambatan 10 ohm. Daya yang dihasilkan
sebesar 7,68 x 10−11Watt, Kuat arus sebesar 2,77 x 10−6Ampere, dan Tegangan
sebesar 2,77 x 10−5Volt. Kemudian untuk RMS energi bangkitan terbesar pada
terjadi pada kondisi diberi inputan gelombang sinusoidal dengan frekuensi 1 Hz
dan variasi hambatan keluar 1 ohm. Daya RMS yang dihasilkan sebesar 1,318 x
10−8 Watt, Kuat arus RMS sebesar 4,687 x 10−5 Ampere, dan Tegangan RMS
sebesar 2,812 x 10−4Volt. Sedangkan energi bangkitan RMS terkecil terjadi pada
kondisi diberi inputan road class A dengan kecepatan 40 km/h dan variasi hambatan
10 ohm. Daya RMS yang dihasilkan sebesar 2,06 x 10−11 Watt, Kuat arus RMS
sebesar 1,44 x 10−6Ampere, dan Tegangan RMS sebesar 1,44 x 10−5Volt.
========================================================================================================================
In previous research, the design and fabrication of an RSA swingarm model
were conducted to harness the waste energy generated by the up-and-down motion
of the swingarm, followed by testing. However, the energy output from the tests
was relatively low due to several factors related to the swingarm, such as its mass
and the limited range of motion. Reducing the swingarm mass can be achieved by
switching to a single-sided swingarm design and using lighter materials than before.
Additionally, increasing the angle of the swingarm's up-and-down motion can be
achieved by adjusting the shock absorber angle through the swingarm linkage.
In this study, the design and simulation of a Regenerative Swingarm (RSA)
system were conducted. RSA is a regenerative swingarm system that utilizes the
vertical motion of the rear swingarm of an electric vehicle. This motion is
transmitted through a spur gear equipped with a one-way clutch to drive a generator,
thereby generating electricity that can be stored in batteries for the vehicle's needs.
The swingarm design was created using SolidWorks 2020 software, employing a
single-sided swingarm design. There were three variations of the single-sided
swingarm design: crossbone swingarm, straight bone swingarm, and boneless
swingarm. Next, these three variations of the swingarm design underwent static
loading simulations using Ansys Workbench R2 2021 to determine which structure
among them was the strongest. Subsequently, the potential energy generation of the
regenerative swingarm was evaluated through simulations using MATLAB and
SIMULINK. Two types of road conditions were simulated: the first involved
random inputs with Road Class A excitation at speeds of 40 km/h, 60 km/h, and 80
km/h; the second used sinusoidal inputs with an amplitude of 10 cm and frequencies
of 1 Hz, 1.5 Hz, and 2 Hz.
In the static structural simulations, the maximum stress was found to be
highest in the boneless swingarm design variation. Under static loading conditions,
the maximum stress for the boneless swingarm design was 532.26 MPa, and under
braking conditions, it was 725.52 MPa. Conversely, the lowest maximum stress was
vi
observed in the straight bone swingarm design variation. Under static loading
conditions, the maximum stress for the straight bone swingarm design was 231.83
MPa, and under braking conditions, it was 307.11 MPa. This demonstrates that a
better-reinforced swingarm design with structural reinforcements results in lower
stress levels. Additionally, the maximum total deformation was highest in the
boneless swingarm design variation. Under static loading conditions, the maximum
total deformation for the boneless swingarm design was 3.9, and under braking
conditions, it was 7.6. Conversely, the lowest maximum total deformation was
observed in the crossbone swingarm design variation. Under static loading
conditions, the maximum total deformation for the crossbone swingarm design was
0.32, and under braking conditions, it was 0.085. In the MATLAB SIMULINK
simulations, the results showed that the generated power, voltage, and current from
the RSA system were relatively low. The simulation indicated that the highest
maximum energy generation occurred under sinusoidal wave input with a
frequency of 1 Hz and a load resistance variation of 1 ohm. The power generated
was 6.405 x 10^(-6) Watt, current was 2.531 x 10^(-3) Ampere, and voltage was
2.531 x 10^(-3) Volt. Conversely, the lowest maximum energy generation occurred
under Road Class A excitation at 40 km/h with a load resistance variation of 10
ohms. Furthermore, for RMS energy generation, the highest maximum occurred
under sinusoidal wave input with a frequency of 1 Hz and a load resistance variation
of 1 ohm. The RMS power generated was 1.318 x 10^(-8) Watt, RMS current was
4.687 x 10^(-5) Ampere, and RMS voltage was 2.812 x 10^(-4) Volt. Conversely,
the lowest RMS energy generation occurred under Road Class A excitation at 40
km/h with a load resistance variation of 10 ohms. The RMS power generated was
2.06 x 10^(-11) Watt, RMS current was 1.44 x 10^(-6) Ampere, and RMS voltage
was 1.44 x 10^(-5) Volt.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Regenerative Swingarm, E-Scooter, Inovasi, Gerak translasi-rotasi Regenerative Swingarm, E-Scooter, Inovasi, Gerak translasi-rotasi
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting. T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL448 Electric motorcycles T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL671.6. Materials--Fatigue. T Technology > TS Manufactures > TS171 Product design
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	BIMO EKO SAPUTRA
Date Deposited:	08 Aug 2024 02:26
Last Modified:	25 Sep 2024 02:04
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/114443

Actions (login required)

View Item