The use of flywheel as an energy storing device has been introduced in various mechanical systems. In this paper is discussed the use of it on a stationary bicycle. The flywheel technology is utilised on the bicycle to provide as well as distribute the load in cycling. The focus of the research is the affectivity of the flywheel usage considered from the vibration occurred. In this research, a new model of stationary bicycle is designed to have a reliable and comfortable stationary bicycle. Thus, the vibration caused by the flywheel is one of the concern that an experimental study has been conducted. Based on the experimental test it concluded that the vibration occurred is moderate that the design of the bicycle is acceptable for use

Mubarak, Amir Zaki

Munirwan, Reza P.

Razali, Asbar

English

Jurnal Teknik Mesin Unsyiah

Amir Zaki Mubarak, Jurnal Teknik Mesin Unsyiah, volume 2, nomor 1 (Juni 2014) ISSN 2301-822425Kaji Eksperimental Getaran Roda Gila pada Sepeda StatisAmir Zaki Mubarak, Reza P. Munirwan, Asbar RazaliJurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Syiah KualaJl. Tgk. Syech Abdurrauf No.7 Darussalam Banda Aceh 23111E-mail: amir_zm@unsyiah.ac.idAbstractThe use of flywheel as an energy storing device has been introduced in various mechanical systems. In thispaper is discussed the use of it on a stationary bicycle. The flywheel technology is utilised on the bicycle toprovide as well as distribute the load in cycling. The focus of the research is the affectivity of the flywheel usageconsidered from the vibration occurred. In this research, a new model of stationary bicycle is designed to have areliable and comfortable stationary bicycle. Thus, the vibration caused by the flywheel is one of the concern thatan experimental study has been conducted. Based on the experimental test it concluded that the vibrationoccurred is moderate that the design of the bicycle is acceptable for use.Keywords: flywheel, vibration, dynamic characteristic1. PendahuluanKemajuan zaman sekarang ini menuntut kitauntuk mengatur waktu dengan efektif sehingga waktuyang diperlukan untuk berolah raga juga harusefektif. Hal inilah salah satu alasan kenapa umumnyamasyarakat sudah mulai menggunakan sepeda statis.Masyarakat bisa langsung berolah raga di sela-selawaktunya di rumah tanpa harus persiapan-persiapanyang biasanya diperlukan apabila kita bersepedadiluar rumah.Kondisi polusi yang semakin parah jugamerupakan faktor lainnya sehingga keberadaansepeda statis menjadi penting. Hal ini dikarenakansempitnya lahan untuk olah raga yang bisa digunakanuntuk bersepeda. Kalaupun ada, tidak banyak danmerata dan jauh sehingga akan diperlukan waktuyang lama untuk mencapainya sehingga kegiatanolah raga menjadi tidak efektif.Aktifitas masyarakat, terutama di kota BandaAceh, juga sudah semakin sibuk baik siang maupunmalam. Hal ini berpengaruh pada kondisi jalan yangjuga menjadi semakin padat bahkan sejak shubuh.Kondisi ini menyebabkan masyarakat yang selamaini memanfaatkan waktu sesudah shubuh untukbersepada di jalan raya juga menjadi terganggu.Mereka terganggu oleh polusi kendaraan dan jugamenjadi kurang nyaman karena banyaknyakendaraan.Beranjak dari latar belakang tersebut, penelitimenilai sangatlah urgent untuk mengembangkansepeda statis produk lokal untuk masyarakat.Mengingat selama ini sepeda statis ini didominasioleh produk luar sehingga susah diperoleh dan tidakterjangkau untuk masyarakat menengah ke bawah.Sepeda statis adalah alat olah raga dengan bentukberagam yang umumnya menyerupai sepeda biasa.Yang membedakannya dari sepeda biasa hanya sajasepeda statis tidak bergerak dari tempatnya. Jadiberbeda dengan sepeda yang juga berfungsi sebagaisarana transportasi, sepeda statis murni berfungsisebagai alat olah raga.Dalam penelitian ini yang menjadi fokus adalahkenyamanan dalam penggunaan sepeda statis tersebutdimana salah satu faktor yang paling pentingdipertimbangakan adalah getaran yang timbul saatpenggunaan sepeda tersebut. Olieman, M, et al. telahmelakukan penelitian tentang kenyamanan dinamisdalam bersepeda dan menyimpulkan bahwa kondisipermukaan jalan, kecepatan dan tekanan angin bansangat berpengaruh terhadap getaran yang terjadi,sedangkan jenis roda tidak terlalu berpengaruh.Oleh karena itu, untuk sepeda statis ada duafaktor yang dapat mempengaruhi getaran, yaitukecepatan kayuhan dan kondisi beban (roda gila).Mengingat yang dirancang adalah sepeda statisdimana sepedanya tidak bergerak tentunya penggunamenginginkan tidak adanya getaran yang berlebihandalam penggunaannya sehingga mereka bisa merasalebih nyaman.Untuk peningkatan kenyamanan dalampenggunaan  sepeda statis, analisis dinamiknyamerupakan salah satu faktor yang paling krusialuntuk dipertimbangkan. Salah satu faktor dinamikyang bisa menyebabkan ketidak nyamanan adalahgetaran yang disebabkan oleh putaran roda gila.Ditinjau dari segi kekuatannya, sangat kecilkemungkinan sepeda statis bisa gagal akibatpengaruh dinamiknya. Hal ini dikarenakan putaranroda gila pada sepeda statis yang relatif rendahsehingga pengaruh dinamik tidak berakibat fatalterhadap struktur sepeda tersebut. Namun demikianditinjau dari segi ergonomis, pengaruh dinamik darigetaran roda bisa menimbulkan ketidaknyamanankepada pengguna.Amir Zaki Mubarak, Jurnal Teknik Mesin Unsyiah, volume 2, nomor 1 (Juni 2014) ISSN 2301-822426Perkembangan teknologi sepeda statis sudahsangat maju dan desainnya juga beragam. Penelitiantentang sepeda statis pun terus berkembang[1],[2],[3]. Konsep sepeda statis yang akandikembangkan merupakan modifikasi dari sepedabiasa. Desain dari sepeda statis ini menyerupaisepeda biasa dan komponen yang diguanakanpunberupa modifikasi dari komponen sepeda padaumumnya. Konsep ini dipilih sebagai inisiasisehingga lebih mudah dalam proses manufaktursehingga setiap komponen tidak perlu diproduksisendiri. Cukup dengan memodifikasi komponen yangtersedia di pasar.Tujuan dari penelitian ini adalah untukmendapatkan sebuah rancangan sepeda statis yangnyaman. Selain dari itu dari penelitian ini  jugadiperoleh data getaran yang terjadi pada sistem rodagila dari hasil analisis eksperimental. Dari hasilpenelitian ini nantinya dapat dilanjutkan denganpengembangan model numerik dari sistem roda gilasupaya lebih mudah dalam perancangan. Pemodelantersebut dapat dilakukan dengan menggunakankonsep rotor [4],[5],[6],[7].2. Metode dan PeralatanBeradasarkan hasil studi literatur denganberbagai konsep dan pertimbangan dalam desaindirancang dan dibuat sebuah sepeda statis. Sepedastatis tersebut berfungsi sebagai model sekaligusdigunakan untuk pengujian secara eksperimental.Secara umum sepeda statis yang dirancang terdiridari beberapa komponen utama:1. RangkaRangka merupakan struktur utama tempatdipasangkan semua komponen lain.2. PedalPedal berfungsi sebagai alat untuk mendayung.Pedal dipasang pada sproket yang dengan rantaidihubungkan dengan beban.3. BebanKomponen ini berfungsi memberikan bebankayuhan kepada pengguna sehingga menyerupaisepeda pada umumnya. Beban yang digunakanberupa roda gila yang merupakan fokus daripenelitian ini.4. SadelSadel merupakan tempat duduk bagi pengguna.5. Pegangan / StangKomponen ini berfungsi sebagai tempatpegangan bagi pengguna sehingga keseimbanganbadan dapat terjaga.Kaji eksperimental yang dilakukan padapenelitian ini yaitu dengan cara mengukur getaranyang terjadi pada sistem roda gila dari sepeda statis.Pengukuran dilakukan dengan menggunakanvibration meter. Pengukuran dilakukan untukbeberapa variasi kecepatan dari roda gila sehinggadiperoleh trend dari getaran yang terjadi pada saatpenggunaannya.3. Hasil dan Pembahasan3.1. Rancangan Sepeda StatisBerdasarkan hasil dari perancangan dari sepedastatis tersebut, setiap komponen mempunyai fungsikhusus. Diantaranya struktur rangka dirancang untuktahan beban dari pengguna sekaligus dapat menahansekaligus meredam getaran yang terjadi. Keseluruhanrangka, stang dan sistem roda gila tersebut ditumpudengan kaku sehingga mengurangi getaran padasepeda.Gambar 1. Struktur tumpuanDemikian juga dengan roda gila, selain berfungsiuntuk memberi beban kayuhan, juga berfungsi untukmedia penyimpan energi. Manfaat dari penggunaanroda gila ini akan menjadikan beban kayuhanmenjadi merata. Dengan kata lain roda gila akanmenyerap energi pada kayuhan besar danmengeluarkannya ketika kayuhan menurun. Ukuranroda gila yang digunakan dalam rancangan ini adalah0.27 m.Gambar 2. Roda gila yang digunakanAmir Zaki Mubarak, Jurnal Teknik Mesin Unsyiah, volume 2, nomor 1 (Juni 2014) ISSN 2301-822427Untuk memberikan variasi beban kayuhankepada pengguna maka sistem frewel yangdigunakan adalah frewel bertingkat yang dipasangpada roda gila (Gambar 2). Frewel dihubungkandengan pedal dengan perantaraan rantai. Untukmengatur perpindahan tingkatan pada freweldigunakan sistem pemindahan gigi. Sistem ini jugadigunakan pada sproket dimana sproket yangdigunakan juga bertingkat.Berikut adalah hasil akhir rancangan sepedastatis.Gambar 3. Hasil rancangan sepeda statis3.2. Kaji Eksperimental Getaran Roda GilaGetaran yang terjadi diukur pada as roda gilauntuk melihat seberapa besar pengaruh getaran dariroda gila. Besarnya getaran yang terjadi pada sepedapada saat penggunaan diukur dengan vibration meterVB-8200. Getaran diukur untuk putaran roda dari 0sampai 20 rad/s. Hasil pengukuran getaran yangterjadi pada putaran 0 sampai 10 rad/s dapat dilihatpada Gambar 4. Dari grafik dapat dilihat bahwapeningkatan kecepatan roda gila menyebabkanpeningkatan getaran yang terjadi. Peningkatan initerjadi dengan perlahan-lahan dan proporsionaldengan putaran roda gila.00.20.40.60.811.20 2 4 6 8 10Putaran roda gila (rad/s)Getaran (mm/s)Gambar 4. Hasil pengukuran getaranSedangkan getaran yang terjadi pada putaran 10rad/s sampai 20 rad/ s dapat dilihat pada Gambar 5.Trend yang sama juga diperlihatkan oleh grafiktersebut dimana dapat disimpulkan bahwa semakinbesar putaran roda akan semakin besar getaran yangterjadi. Untuk itu kondisi getaran pada putaran diatas20 rad/s dapat dipastikan akan terus naik denganproporsional.00.20.40.60.811.21.41.61.810 12 14 16 18 20Putaran roda gila (rad/s)Getaran (mm/s)Gambar 5. Hasil pengukuran getaranDengan demikaian jika dirancang sepeda statisdengan kecepatan putar roda gila lebih tinggi perludipertimbangkan struktur yang efektif agar getaranyang terjadi tetap rendah.4. KesimpulanDari hasil pembahasan diatas maka dapat diambilkesimpulan bahwa putaran roda gila mempengaruhigetaran yang terjadi pada sepeda statis. Semakintinggi putaran roda gila maka akan semakin besargetaran yang terjadi.5. Ucapan Terima KasihTerima Kasih kepada Lembaga PenelitianUniversitas Syiah Kuala untuk Dana PenelitianDosen Muda (APDP) Tahun Anggaran 2014 Nomor :427/UN11/S/LK-PNBP/2014 tanggal 05 Mei 2014.Daftar Pustaka[1] C.T.M. Davies and A.J. Sargeant, 1975, “Circadianvariation in physiological responses to exercise on astationary bicycle ergometer”, British Journal ofIndustrial Medicine, vol. 32, pp. 110-114.[2] R. Holt, C. Kendrick, K. McGlashan, S. Kirker dan J.Jenner, 2001 “Static Bicycle Training for FunctionalMobility in Chronic Stroke: Case Report”,Physiotherapy, vol. 87, Issue 5, pp. 257-260.[3] Olieman, M, Marin-Perianu, R, Marin-Perianu, M,2012, Measurement od Dynamic Comfort in CyclingUsing Wireless Acceleration Sensors, ProcediaEngineering, vol 34, pp. 568-573.[4] Lelanne. M, dan Ferraris. G, 1990, “RotordynamicsPrediction in Engineering”, John Wiley and Sons,England.[5] Mubarak, A.Z., 2012a, Pengembangan Algoritmauntuk Menganalisis Frekuensi Pribadi Poros denganRotor Ganda, Jurnal Teknik Mesin Unsyiah, vol 1, no1.Amir Zaki Mubarak, Jurnal Teknik Mesin Unsyiah, volume 2, nomor 1 (Juni 2014) ISSN 2301-822428[6] Mubarak, A.Z., 2012b, Algorithm Development toPredict the Dynamic Characteristic of a Multi RotorSystem, The 2nd Annual International Conference, 22-24 Nopember 2012, Banda Aceh.[7] Mubarak, A.Z., 2012c, The Use of Finite ElementMethod in Analysing the Dynamic Characteristic of aRotor System, Jurnal Teknik Mesin Unsyiah, vol 1,no 2.

Kaji Eksperimental Getaran Roda Gila pada Sepeda Statis

http://www.jurnal.unsyiah.ac.id/JTM/article/download/4826/4161

Kaji Eksperimental Getaran Roda Gila pada Sepeda Statis

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Jurnal Teknik Mesin Unsyiah