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

mailto:[email protected]

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


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


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


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


Perhitungan Reaksi Titik A

Perhitungan Reaksi Titik B

Perhitungan Momen

*Segmen AB : 0<x<L1

*Segmen BC : L1<x<L2

Perhitungan Geser

28


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


= 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


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


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


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


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


- 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


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


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


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

Haipan Salam

Documents

Transcript of Haipan Salam