## RANCANG BANGUN SISTEM MEKANIK SPEEDBUMP GENERASI KE 3 SEBAGAI PENGHASIL DAYA LISTRIK
Armanda Putra Rilda Lubis, Prof. Dr. Ir. Bustami syam,MSME Departmen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatra Utara Jl. Politeknik, Padang Bulan, Kec. Medan Baru, Kota Medan,Sumatra Utara 20222 Email: armandaputra28@yahoo.com

## ABSTRAK
Speed bump atau di indonesia dikenal sebagai polisi tidur yang berfungsi untuk mengurangi kecepatan kendaraan. Pada penelitian ini speed bump di rancang dan dibangun sebagai pembangkit energi listrik. Sistem mekanik dari rancang bangun speed bump ini terdiri dari pegas, sprocket , rantai, poros, bantalan, flywheel , dan kumparan magnet . Ketika kendaraan menekan speed bump, sistem mekanisme mulai bekerja, pegas yang dihubungkan langsung pada speed bump terhubung juga pada poros penggerak dengan menggunakan tali kawat. Kemudian roda penggerak tersebut dihubungkan dengan sproket yang dipasang antara roda penggerak, sproket tersebut akan memutar flywheel , putaran yang diterima flywheel tersebut akan diteruskan untuk memutar generator untuk menghasilkan energi listrik. Untuk merancang sistem mekanik, masing-masing komponen dihitung keukatan, tegangan, kecepatan serta ketahanannya, antara lain nilai tegangan pegas adalah 248.6 Kpsi, sprocket besar dengan diameter 140 mm, sprocket kecil dengan diameter 50 mm, kekuatan putus rantai sebesar 3816 N. Dan untuk sistem mekanik secara keseluruhan digambar dengan menggunakan Auto CAD .
Kata Kunci: Sistem mekanik, generator , Speed Bump

## ABSTRACT
Speed bump in Indonesia also known as polisi tidur and have a function to reduce velocity of vechile, in this research speed bump is designed and builded that also have function to generate electricity, mechanic system from this design are springs, sprocket, roller chain, shaft, bearing, flywheel, and magnetic spul. When vechile  press the speed bump, mechanical system start to work, springs that connected to speed bump  also connected to shaft by using sling, sling also have driver and it will rotate the flywheel, rotation that gives to flywheel will passed on to rotate generator  and produce electricity, to design this mechanical system, each component are determined which strength, stress, velocity, and durability, springs have stress value 248.6 kpsi, driven sprocket  have diameter 140 mm, driver sprocket have with 50 mm diameter, breaking strength of chain are 3816 N. And for whole mechanical system are draw by using Auto Cad.
Keyword: Mechanical system, generator, speed bump

## I. PENDAHULAN
Speed bump (polisi tidur) adalah bagian jalan yang ditinggikan yang merupakan tambahan  aspal atau semen yang dipasang melintang di jalan sebagai pertanda bagi kendaraan untuk mengurangi kecepatannya . Speed bump dapat melakukan dua fungsi sekaligus, selain sebagai pengaman jalan juga dapat menghasilkan energi listrik dari konsep desain generator , listrik yang dihasilkan dapat dipakai untuk penerangan, ataupun sebagai sumber energi dari palang pintu otomatis, ini juga merupakan  konsep ramah lingkungan serta murah untuk implementasinya sendiri.
Generator listrik adalah perangkat yang mengubah energi mekanik yang Diperoleh dari sumber eksternal menjadi energi listrik sebagai output . Dan hal ini sangat penting untuk memahami bahwa sebuah generator tidak benar-benar menciptakan energi listrik, namun generator menggunakan energi mekanik  yang memberikan gaya dan putaran pada pada medan magnet sehingga dapat menghasilkan energi listrik, mekanisme ini juga dapat kita pahami dari generator pompa air yang menyebabkan aliran air namun sebenarnya tidak menciptakan air yang mengalir dan melewatinya. Energi terbarukan ialah energi yang dihasilkan melalui sumber daya alam yang tak terbatas dan dapat diperbarui. Dengan kata lain, karena penggunaan sumber alami, energi ini dapat disimpan dan dapat digunakan terus- menerus. Ada banyak sumber untuk energi terbarukan seperti angin, panas atau cahaya dari matahari, ataupun dari energi potensial air. Energi terbarukan kini menjadi populer untuk penelitian dan pengembangan sekarang.  Banyak negara sudah beralih ke energi terbarukan. Selain mencari sumber energi bersih dari sudut pandang lingkungan, mencari sumber energi baru sebagai pengganti bahan bakar fosil juga merupakan faktor utama mengingat berkurangnya persediaaan bahan bakar fosil. Dan ini juga berbanding lurus dengan bertambahnya populasi manusia yang nantinya juga akan meningkatkan permintaan energi yang banyak secara global.

## II. PERANCANGAN ALAT
Desain alat ini bertujuan untuk memperoleh energi yang dihasilkan akibat adanya beban impuls yang diterima oleh speed bump oleh tabrakan/lindasan roda kendaraan dimana speed bump ini menggerakkan rangkaian sprocket dan rantai diteruskan menuju PMDC.
Gambar 1 Alat sistem dalam beberapa pandangan

## III. KOMPONEN YANG DI PAKAI

## a. Pegas
Perancangan pegas biasanya berhubungan dengan gaya, momen torsi, defleksi dan tegangan yang dialami oleh pegas. Pegas banyak kegunaannya dalam konstruksi mesin, yakni sebagai pengontrol getaran, pada saat penyambungan pegas yang dipasang sebanyak 62 buah pada bagian depan 31 dan bagian belakang 31 buah.

## b. Poros
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran.

## c. Bantalan
Pada perancanaan bantalan ini digunkan bantalan dengan type sigle row angular contack ball bearing , dengan alasan bantalan ini dapat menahan dua jenis beban yaitu jenis beban radial dan jenis beban aksial.

## d. Sprocket
Rancangan sprocket didesain dan dihitung berdasarkan persamaan rumus garis singgung persekutuan luar lingkaran.
e. Flywheel
adalah sebuah roda yang dipergunakan untuk meredam perubahan kecepatan putaran dengan cara memanfaatkan kelembaman putaran (moment inersia). Karena sifat kelembamannya ini roda gila dapat menyimpan energi mekanik untuk waktu singkat.

## IV. PROSES PRODUKSI SISTEM MEKANIK

## a. Proses Pemotongan
Proses produksi awal yang dilakukan dalam manufaktur sistem mekanisme speed bump ini adalah pemotongan plat besi dan besi siku menjadi beberapa potongan dengan dimensi tertentu sesuai dengan yang dibutuhkan.

## b. Proses Pengelasan
Dengan mesin las listrik, mengelas potongan-potongan besi siku dengan ukuran tertentu dan merakit sesuai desain yang telah dibuat kemudian untuk mengunci kondisi ini dilakukan pengelasan agar kondisi alat sistem mekanisme ini lebih kokoh.

## c. Proses Pembubutan
Membuat poros yang dibutuhkan sebagai media hantaran putaran dan energi pada saat sistem mekanisme beroperasi dengan menggunakan mesin bubut konvensional dengan ukuran-ukuran yang tepat. Pada poros ini akan dilekatkan bearing dan roda gigi.

## d. Proses Polishing
Polishing atau menghaluskan permukaan sistem mekanisme agar nantinya posisi peletakan speed bump dijamin tidak akan mengalami pergeseran atau diposisi yang akan merugikan. Kerugian yang terjadi akibat disposisi speed bump salah satunya mudah terjadi keretakan speed bump pada permukaan plat terutama bagian yang tidak halus atau rata.

## e. Proses Coating dan Painting
Tujuan dilakukannya pengecatan atau coating adalah menghambat laju korosifitas logam yang terkandung dalam alat sistem mekanisme speed bump , selain itu bertujuan untuk membuat penampilan sistem mekanik menarik, rapi dan expensive . Proses dilakukan dengan bantuan kompresor agar pengecatan lebih maksimal dan ekonomis.

## IV. HASIL
Perancagan alat ini bertujuan untuk memperoleh energi yang dihasilkan akibat adanya beban impuls yang diterima oleh speed bump dimana speed bump tersebut menggerakkan generator.

## V. ANALISA GAYA INPUT PADA SISTEM MEKANIK
Agar dapat meghitung gaya pada setiap komponen sistem mekanik maka harus diketahui dulu gaya input -nya, gaya input dihitung saat kendaraan memberikan gaya ke speed bump, Kemudian tuas akan menarik tali baja yang bersentuhan dengan katrol dan kemudian memberikan putaran terhadap poros yang terpasang sprocket . Untuk menghitung gaya input maka merujuk pada diagram benda bebas (FBD) untuk mendapat gaya input sesuai dengan yang diharapkan.
Sebelum mengolah lebih lanjut, beberapa data tidak dapat diukur kuantias dan kualitasnya akibat ketidaksiapan peralatan pengujian untuk infromasi tersebut, maka dapat dilakukan asumsi sebagai berikut:
1. Kekuatan pegas diabaikan
2. Gaya gesek diabaikan
Diketahui :
𝑚 = 1375 𝑘𝑔
𝑔 = 9,81 𝑚 𝑠 𝑙𝑘 = 7 𝑥 10 −2 𝑚 𝑙𝑏 = 14 𝑥 10 −2 𝑚 𝑥 = 9 𝑥 10 −2 𝑚 𝑍 𝐴 = 48 𝑚𝑎𝑡𝑎
𝑍 𝐵 = 12 𝑚𝑎𝑡𝑎
𝑡 = 1 𝑠
Pertama mencari gaya yang dihasilkan oleh kendaran sesaat setelah melintas sistem mekanik dengan rumus Hukum Newton II. Free body diagram untuk F 1
𝐹 1 = 𝑚 . 𝑔
𝐹 1 = 1375 𝑘𝑔 .  9,81 𝑚 𝑠 2
𝐹 1 = 13488,75 𝑁
Setelah F 1 diperoleh kemudian dapat menghitung F 2 dengan menggunakan aturan trigonometri. Free body diagram untuk F 2
𝐹 2 = 13488,75 cos 41°
𝐹 2 = 13488,75 . 0,7574
𝐹 2 = 10179,95 𝑁
𝐹 2 = 𝐹 1 cos 𝜃
Kembali kita menggunakan rumusan trigonometri untuk  mencari F 3 dengan menggunakan data F 2. Free body diagram untuk F 3
Selanjutnya untuk memperoleh F 4 menggunakan rumusan momen gaya karena berhubungan dengan pesawat sederhana jungkat-jungkit.
Σ𝑀 = 0 𝐹 3 . 𝑙𝑘 = 𝐹 4 . 𝑙𝑏
7682,91 . 7 𝑥 10 −2 = 𝐹 4 . 14 𝑥 10 −2
𝐹 4 = 3841,455 𝑁
Untuk menghitung berapa panjang kawat baja yang terangkat/tertarik menggunakan rumusan matematika bidang sebangun.
𝑝 = 𝑙𝑏 . 𝑥 𝑙𝑘
𝑝 = 14 𝑥 10 −2 .  9 𝑥 10 −2 7 𝑥 10 −2
𝑝 =  18 𝑥 10 −2 𝑚
Menghitung keliling poros A menggunakan rumusan matematika keliling lingkaran.
𝑘 = 3,14 . 2,5 𝑥 10 −2
𝑘 = 7,85 𝑥 10 −2 𝑚
𝑘 = 𝜋 . 𝑑
Setelah memperoleh data panjang kawat dan keliling poros A kemudian menghitung kecepatan sudut dari poros melalui rumusan periode dan kecepatan sudut.
𝑇 = 𝑘 𝑝 = 7,85 𝑥 10 −2
18 𝑥 10 −2
𝑇 = 0,4361 𝑠
𝜔 = 2 . 𝜋 . 1 0,4361 𝑠
𝜔 = 4,586 𝜋 𝑟𝑎𝑑 𝑠
𝜔 = 2 𝜋 . 1 𝑇
𝑣 = 4,586 𝜋 𝑟𝑎𝑑 𝑠 . 2,5 𝑥 10 −2 2 𝑚
𝑣 =  0,36 𝑚 𝑠 𝑣 = 𝜔 . 𝑟
Maka dengan data yang telah dihitung dapat diperoleh banyaknya putaran pada poros B 𝜔 . 𝑡 2 𝜋 𝑁 𝐵 = 12 48 𝜔 𝐵 = 2 𝜋 𝑁 𝐵 𝑡 𝜔 𝐵 = 2 . 9,172 𝑟𝑎𝑑 . 𝜋 1 𝑠
𝜔 𝐵 = 18,344 𝜋 𝑟𝑎𝑑 𝑠
4,586 𝜋 𝑟𝑎𝑑 𝑠 . 1 𝑠
2 𝜋 𝑁 𝐵 = 1 4
𝑁 𝐵 = 9,172 𝑟𝑎𝑑
Selanjutnya kita harus menghitung torsi yang dihasilkan oleh sistem mekanik dengan menggunakan data yang telah diperoleh sebelumnya. menghitung torsi yang dihasilkan system menggunakan rumusan torsi dan lengan.
Τ = 𝐹 4 . 𝑟 Τ = 3841,455 𝑁 .  2,5 𝑥 10 −2 𝑚
Τ = 96,03 𝑁
Untuk menghitung daya yang diperoleh oleh sistem mekanik menggunakan persamaan sebagai berikut:
𝑷 = 𝝉 . 𝝎 𝑩
𝑃 = 96,03 𝑁𝑚 .  18,344 𝜋 𝑟𝑎𝑑 𝑠 𝑃 = 96,03 . 0,16 𝑷 = 𝟏𝟓 , 𝟑𝟔𝟒𝟖 𝒘𝒂𝒕𝒕
Daya yang didapat setelah perhitungan daya, dengan menggunakan mobil honda freed dengan massa 1375 Kg didapatkan daya sebesar 15,35648 watt, namun  pengujian juga dilakukan dengan menggunakan mobil CR-V maka didapat data sebagai berikut.
Tabel 4.1 Data hasil perhitungan daya yang diperoleh secara teoritis
Percobaan Putaran (rpm) Daya (watt) HondaFreed Honda CR-V HondaFreed Honda CR-V I V = 5 km/h 880 1100 15,3648 17,55 II V = 8 km/h 666 888 19,026 21,8052 III V = 10 km/h 884 1110 30,7296 35,1136

## VI. KESIMPULAN
Dimensi Perancangan Alat Pembangkit Daya adalah Sebagai berikut:
1. Dimensi Perancangan Alat Pembangkit Daya adalah Sebagai berikut:
a) Putaran input awal pada sprocket adalah 1110 rpm
b) Sprocket yang digunakan memiliki diameter
1. Sprocket 1 : 140 mm
2. Sprocket 2 : 50 mm
c) Bantalan yang digunakan ialah tipe single row angular contact ball bearing
d) Rantai yang dihitung dengan hasil sebagai berikut: adalah
Dengan spesifikasi
Pitch : 6 mm
Roll Diameter : 4  mm
Pin Diameter : 2 mm
Velocity Ratio : 277 rpm
Average velocity : 1,332 m/s
Kekuatan putus rantai : 3816 N
e) Nilai Tegangan pegas yang digunakan adalah 1,543 N/mm 2 serta tegangan pegas Torsi
Sebesar 9081,291 N/mm 2
f) Nilai momen alternatif sebesar 3,607 N/mm 2 dan tegangan puntir midrange sebesar
0,05196 N/mm 2
g) Flywheel menyimpan energi sebesar 326,20 Joule
2. Hasil analisa gaya pada sistem mekanik secara keseluruhan yang dimulai dari pada saat mobil memberikan gaya  adalah gaya pada penampang speed bump (F1) adalah 13488,75 N lalu
pada  tuas beban (F2) adalah sebesar 10179,95 N, lalu untuk tuas yang bekerja (F3) dengan sistem pesawat sederhana dibagi menjadi dua lengan lk dan lb maka untuk beban F3 dengan lengan kuasa adalah 7682,91 N dan gaya terhadap lengan beban (F4) adalah 3841 N/m, panjang kawat baja yang digunakan ialah 18 𝑥 10 −2 𝑚 , pada poros A memiliki kecepatan sudut 4,586 𝜋 𝑟𝑎𝑑 𝑠 , pada poros B 18,344 𝜋 𝑟𝑎𝑑 𝑠 , torsi yang didapat pada sistem mekanik adalah 96,03
N daya yang didapat adalah 15,3648 Watt.

## VII. SARAN
1. Pada saat saat pembuatan alat sistem pembangkit daya ini voltase yang dihasilkan dapat lebih ditingkatkan dengan mengganti kuat medan magnet, menambahkan rasio putaran sprocket, menambah jumlah lilitan kawat pada generator.
2. Studi Literatur Sangt penting dilakukan dalam melakukan penelitian.
3. Pengembangan penelitian dengan menggunakan logam yang lebih ringan namun kuat sehingga sistem mekanik speedbumo dapat dipindahkan.