Gerald Juan Partogi Simanjuntak

Biodata

Nama : Gerald Juan Partogi Simanjuntak

NPM : 2206055523

Tempat, Tanggal Lahir : Jakarta, 1 April 2004

Program Studi : Teknik Mesin S1

Mata Kuliah Aktif dengan Pak DAI : Sistem Konversi Energi 01

Mata Kuliah sebelumnya bersama Pak DAI : Metode Numerik

Youtube Channel : https://www.youtube.com/@geraldjuan8498

Profil Singkat

Seorang mahasiswa Teknik Mesin tahun ketiga di Universitas Indonesia dengan minat yang kuat dalam industri otomotif, manufaktur, dan perawatan. Secara konsisten antusias dalam mengeksplorasi teknologi inovatif dan pendekatan yang mendorong kemajuan dalam bidang teknik. Berdedikasi untuk terus berkembang dan bersemangat untuk berkolaborasi dengan para profesional industri guna mengatasi tantangan kompleks dan mencapai hasil yang berarti. Berpengalaman dalam bidang mekanik dan manajemen dengan rekam jejak yang terbukti melalui keterlibatan di tim Universitas Indonesia Motorsport. Terbukti memiliki keahlian dalam mengontrol dan mengevaluasi kinerja tim sebagai Staf R&D di Society of Manufacturing Engineers. Tujuan karier mencakup memanfaatkan pengalaman luas dalam motorsport dan kendaraan listrik untuk mendorong inovasi di industri otomotif.

KULIAH MINGGU PERTAMA

Kuliah 18 November 2024

Penjelasan Singkat tentang Sistem Hidrolik dan Pneumatik 1. Sistem Hidrolik Prinsip Kerja: Menggunakan fluida cair untuk mentransmisikan tenaga berdasarkan Hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada fluida dalam ruang tertutup diteruskan secara merata ke semua arah. Rumus dasar:

Tekanan (Pa)

Gaya (N)

Luas penampang (m²)

Kelebihan: Dapat menghasilkan gaya yang sangat besar. Presisi tinggi dalam pengontrolan. Kekurangan: Perawatan lebih kompleks. Rentan terhadap kebocoran fluida. Contoh Aplikasi: Sistem rem kendaraan. Power steering hidrolik. Mesin berat seperti excavator. Perkembangan Teknologi: Penggunaan sensor tekanan dan aktuator yang terintegrasi dengan kontrol elektronik untuk meningkatkan efisiensi dan presisi. 2. Sistem Pneumatik Prinsip Kerja: Menggunakan gas (biasanya udara) yang dikompresi untuk mentransmisikan tenaga. Prinsip dasar bekerja melalui ekspansi dan kontraksi udara dalam sistem tertutup. Rumus dasar (Hukum Gas Ideal):

Tekanan (Pa)

Volume (m³)

Jumlah mol gas

Konstanta gas

Suhu (K)

Kelebihan: Sistem lebih sederhana dan murah. Tidak terlalu rentan terhadap kebocoran karena gas mudah diganti. Kekurangan: Gaya yang dihasilkan lebih kecil dibanding hidrolik. Kurang cocok untuk aplikasi yang membutuhkan presisi tinggi. Contoh Aplikasi: Pintu otomatis pada bus. Sistem produksi dengan aktuator pneumatik. Alat penggerak robot ringan. Perkembangan Teknologi: Integrasi dengan kontrol elektronik dan pemrograman PLC untuk meningkatkan kecepatan dan fleksibilitas sistem. Integrasi Hidrolik, Pneumatik, AI, dan IoT Dengan kemajuan teknologi AI (Artificial Intelligence) dan IoT (Internet of Things), sistem hidrolik dan pneumatik kini dapat dioptimalkan untuk efisiensi dan produktivitas: Monitoring Real-Time: Sensor IoT dapat mengumpulkan data tekanan, aliran fluida, dan suhu secara real-time. Data ini dianalisis oleh AI untuk mendeteksi potensi kegagalan sebelum terjadi. Pemeliharaan Prediktif: AI memproses data dari sistem IoT untuk memprediksi kebutuhan perawatan, sehingga mengurangi downtime. Optimasi Kinerja: Sistem dapat menyesuaikan parameter operasi (seperti tekanan dan aliran) secara otomatis berdasarkan data dari AI untuk mencapai efisiensi maksimum. Remote Control dan Automasi: Dengan IoT, sistem dapat dikendalikan dari jarak jauh, dan AI memungkinkan automasi penuh untuk aplikasi yang kompleks. Integrasi ini membuka peluang besar dalam industri otomotif, manufaktur, dan alat berat, menciptakan sistem yang lebih andal, hemat energi, dan ramah lingkungan.

Sistem Hidrolik

Dalam pertemuan kelas dengan Pak DAI kami menjelaskan mengenai sistem hidrolik. Hal ini berlanjut ke tugas besar dimana masing-masing mahasiswa memilih topik dengan pembagian 2 topik besar yaitu sistem hidrolik dan sistem pneumatik. Dalam hal ini saya sendiri memilih sistem hidrolik. Sistem hidrolik adalah teknologi yang menggunakan cairan (biasanya minyak hidrolik) untuk mentransfer daya dan menggerakkan komponen mekanis. Prinsip kerja sistem hidrolik didasarkan pada Hukum Pascal, yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada fluida dalam ruang tertutup akan merambaBold textt secara merata ke segala arah. Sistem ini sering digunakan dalam berbagai aplikasi industri, otomotif, dan alat berat karena efisiensinya dalam menghasilkan daya besar dengan komponen yang relatif kecil. Komponen Utama Sistem Hidrolik Reservoir (Tangki): Menyimpan fluida hidrolik dan berfungsi sebagai tempat pelepasan udara atau kotoran dari fluida. Pompa Hidrolik: Mengalirkan fluida dari reservoir ke sistem dengan menciptakan tekanan. Katup (Valve): Mengatur aliran fluida, termasuk arah, tekanan, dan jumlah fluida yang digunakan. Silinder Hidrolik: Mengubah energi fluida menjadi gerakan mekanis linier. Motor Hidrolik: Mengubah energi fluida menjadi gerakan mekanis rotasi. Selang dan Pipa: Saluran untuk mengalirkan fluida antara komponen. Filter: Menjaga kebersihan fluida dari kotoran atau partikel asing. Cara Kerja Sistem Hidrolik Pompa mengalirkan fluida dari reservoir ke sistem. Fluida bertekanan mengalir melalui katup yang mengarahkan ke silinder atau motor. Fluida menggerakkan piston di dalam silinder atau rotor pada motor, menciptakan gerakan linier atau rotasi. Fluida kemudian kembali ke reservoir melalui saluran pengembalian. Keunggulan Sistem Hidrolik Kapasitas Daya Tinggi: Mampu menggerakkan beban besar dengan tekanan tinggi. Presisi: Memberikan kontrol yang halus dan akurat. Desain Kompak: Menghasilkan daya besar tanpa memerlukan komponen besar. Fleksibilitas: Dapat digunakan di berbagai kondisi kerja. Kekurangan Sistem Hidrolik Risiko Kebocoran: Cairan yang bocor dapat menyebabkan kerusakan lingkungan dan kehilangan daya. Perawatan Rutin: Membutuhkan pemeliharaan untuk menjaga efisiensi dan kebersihan sistem. Ketergantungan pada Fluida: Perubahan suhu dapat memengaruhi viskositas fluida dan performa sistem. Contoh Penggunaan Alat Berat: Excavator, bulldozer, dan crane. Kendaraan: Sistem rem dan power steering. Industri: Mesin cetak, mesin pemotong logam. Pesawat: Sistem kontrol flaps dan roda pendaratan. Dengan memanfaatkan prinsip hidrolik, sistem ini menjadi solusi yang andal untuk berbagai kebutuhan daya dalam bidang teknik dan mekanik.

Desain Analsisi Sistem Hidrolik pada Power Steering Mobil

Dalam pemilihan topik tugas besar seperti yang dibahas sebelumnya saya memilih sistem hidrolik. Secara spesiifik topik tugas besar saya adalah Desain Analasis Sistem Hidrolik pada sistem hidrolik power steering mobil. Berikut adalah hasil diskusi saya dengan chatgpt mengenai sistem power sterring hidrolik

Desain dan Analisis Sistem Hidrolik pada Power Steering Hidrolik Mobil adalah proses yang melibatkan pemahaman prinsip kerja hidrolik, pemilihan komponen yang tepat, perhitungan teknis, serta evaluasi performa untuk memastikan sistem bekerja secara efisien dan andal. Berikut adalah penjelasan rinci tentang aspek desain dan analisis sistem ini:

1. Prinsip Desain Sistem Hidrolik Power Steering Desain sistem hidrolik pada power steering bertujuan untuk: Mengurangi beban yang harus diberikan pengemudi untuk mengendalikan roda depan. Memastikan respons cepat terhadap input pengemudi, baik saat kendaraan diam maupun bergerak. Mengoptimalkan daya yang digunakan dari mesin kendaraan tanpa membebani efisiensi bahan bakar. Langkah-Langkah Desain: Penentuan Spesifikasi Teknis:

Tekanan Operasi: Umumnya berkisar 70–150 bar, tergantung pada ukuran kendaraan. Debit Fluida: Ditentukan berdasarkan kecepatan maksimum pompa yang dibutuhkan untuk memutar roda. Kapasitas Reservoir: Cukup untuk menyimpan fluida yang diperlukan tanpa risiko kekurangan. Pemilihan Komponen:

Pompa Hidrolik: Biasanya menggunakan pompa jenis vane atau roda gigi. Kapasitas pompa dihitung berdasarkan tekanan dan debit fluida. Steering Gearbox atau Rack-and-Pinion: Memastikan rasio gigi sesuai dengan ukuran roda dan kebutuhan pengemudi. Katup Kontrol: Memilih katup dengan sensitivitas yang sesuai untuk memastikan distribusi tekanan ke silinder hidrolik. Silinder Hidrolik: Ukuran bore dan stroke dihitung untuk memberikan gaya yang cukup. Perancangan Jalur Fluida:

Memastikan desain saluran fluida (selang dan pipa) mampu menangani tekanan tinggi tanpa kebocoran atau kerugian tekanan yang signifikan. Penggunaan selang fleksibel untuk mengakomodasi gerakan kendaraan. Simulasi Desain:

Menggunakan perangkat lunak simulasi (misalnya MATLAB, Simulink, atau ANSYS) untuk menganalisis distribusi tekanan, aliran fluida, dan kinerja mekanisme.

2. Analisis Sistem Hidrolik Analisis sistem bertujuan untuk mengevaluasi efisiensi, keandalan, dan respons sistem hidrolik dalam berbagai kondisi operasi. Aspek yang Dianalisis: Perhitungan Teknis:

Tekanan Maksimum: P=FAP = \frac{F}{A} Di mana PP adalah tekanan, FF adalah gaya yang dihasilkan, dan AA adalah luas penampang silinder. Daya yang Dibutuhkan: Power=P×Q\text{Power} = P \times Q Dengan QQ adalah debit fluida. Efisiensi Sistem: Menghitung kerugian daya akibat gesekan, kebocoran internal, dan hambatan jalur fluida. Respons Dinamis:

Mengukur waktu respons sistem terhadap input pengemudi, termasuk perubahan tekanan di katup kontrol dan silinder. Analisis damping untuk memastikan sistem tidak mengalami osilasi berlebih. Kehilangan Energi:

Menganalisis kerugian tekanan pada saluran fluida, terutama di tikungan atau sambungan. Evaluasi performa pompa dalam mempertahankan aliran konstan. Uji Ketahanan:

Simulasi beban puncak, seperti saat kendaraan bermanuver tajam atau bergerak di permukaan yang tidak rata. Uji kebocoran fluida pada tekanan tinggi.

3. Pertimbangan Desain Efisiensi Energi: Menggunakan pompa dengan kontrol kecepatan variabel untuk mengurangi beban mesin pada saat tidak diperlukan. Keandalan: Memilih material berkualitas tinggi untuk komponen yang sering mengalami tekanan tinggi, seperti silinder dan pompa. Kenyamanan: Menyesuaikan rasio gigi pada gearbox untuk memastikan pengemudi merasa nyaman saat memutar setir. Keamanan: Memastikan desain sistem tetap memberikan kontrol manual jika sistem hidrolik gagal.

4. Studi Kasus: Aplikasi Nyata Sebagai contoh, pada kendaraan SUV modern: Sistem dirancang untuk tekanan operasi 100 bar, dengan pompa yang mampu mengalirkan fluida hingga 15 liter/menit. Simulasi dilakukan untuk memastikan steering tetap ringan pada kecepatan rendah (parkir) dan memberikan feedback yang lebih solid pada kecepatan tinggi. Pengujian menunjukkan bahwa sistem mampu bekerja pada suhu fluida hingga 120°C tanpa kehilangan performa.

Dengan desain yang baik dan analisis menyeluruh, sistem power steering hidrolik dapat memberikan kenyamanan, keandalan, dan efisiensi yang optimal untuk kendaraan.

Penggunaan DAI 5 dalam Proyek Tugas Besar

Menggunakan prinsip DAI 5 dengan elemen intention, initial thinking, idealization, dan instruction, kita dapat memetakan poin-poin tersebut dalam proses desain dan analisis sistem hidrolik pada power steering mobil. Berikut adalah penjelasan berdasarkan masing-masing elemen:

1. Intention (Niat atau Tujuan) Intention dalam desain sistem hidrolik power steering adalah menetapkan tujuan utama sistem. Tujuan Desain: Mengurangi beban pengemudi dalam memutar setir sambil mempertahankan responsivitas dan keandalan. Fokus Utama: Meningkatkan kenyamanan dan keamanan pengemudi. Memastikan sistem bekerja secara efisien dengan pembebanan minimum pada mesin kendaraan. Contoh Intention: "Merancang sistem hidrolik yang mampu memberikan penguatan tenaga hingga 80% pada setir dengan efisiensi daya maksimum."

2. Initial Thinking (Pemikiran Awal) Initial Thinking mencakup analisis awal tentang kebutuhan dan tantangan desain sistem. Pemahaman Awal: Menentukan kebutuhan tekanan dan aliran fluida berdasarkan ukuran kendaraan. Mengidentifikasi kondisi ekstrem (misalnya, beban maksimum saat parkir atau tikungan tajam). Langkah-Langkah Awal: Menganalisis kebutuhan mekanis, seperti rasio steering, gaya yang diperlukan, dan kapasitas fluida. Mengidentifikasi sumber daya: material, pompa, katup, dan silinder yang sesuai. Contoh Initial Thinking: "Bagaimana memastikan fluida tetap stabil meskipun suhu operasional meningkat? Apa desain jalur fluida terbaik untuk menghindari kerugian tekanan?"

3. Idealization (Idealiasi) Idealization adalah membayangkan hasil akhir sistem yang sempurna, lalu menyesuaikannya dengan realitas teknis. Visi Ideal: Sistem hidrolik yang ringan, responsif, dan efisien tanpa kebocoran atau kerugian daya. Desain yang kompatibel dengan berbagai jenis kendaraan dan kondisi operasi. Proses Idealisasi: Membuat prototipe virtual menggunakan perangkat lunak simulasi untuk memodelkan distribusi tekanan dan aliran fluida. Menggambarkan desain ideal jalur fluida untuk meminimalkan resistansi. Contoh Idealization: "Desain sistem di mana pompa hanya bekerja sesuai kebutuhan (on-demand), mengurangi konsumsi daya mesin hingga 30% dibandingkan desain konvensional."

4. Instruction (Instruksi atau Implementasi) Instruction adalah langkah-langkah nyata yang diambil untuk mewujudkan desain dan memastikan sistem bekerja sesuai rencana. Implementasi Desain: Merancang pompa hidrolik dan katup kontrol berdasarkan tekanan dan aliran yang dihitung. Membuat jalur pipa hidrolik menggunakan material tahan tekanan tinggi. Pengujian dan Validasi: Melakukan pengujian prototipe untuk mengevaluasi performa di berbagai kondisi operasi. Menerapkan koreksi desain berdasarkan hasil simulasi dan pengujian nyata. Contoh Instruction: "Gunakan pompa vane dengan kapasitas 15 L/min, diameter silinder 30 mm, dan katup kontrol yang diatur pada 100 bar. Lakukan pengujian suhu fluida hingga 120°C untuk mengevaluasi keandalan."

Kesimpulan dengan DAI 5 Dalam proses desain dan analisis sistem hidrolik power steering, DAI 5 dapat membantu memberikan struktur yang jelas: Intention menetapkan tujuan desain dan hasil akhir yang diharapkan. Initial Thinking mengeksplorasi kebutuhan dan tantangan desain awal. Idealization membayangkan hasil ideal dan menyelaraskannya dengan batasan teknis. Instruction memastikan implementasi nyata melalui langkah-langkah praktis. Pendekatan ini tidak hanya meningkatkan efisiensi dalam desain tetapi juga menghasilkan sistem yang optimal, aman, dan dapat diandalkan.

Outline

• • JUDUL MAKALAH**
  • Desain dan Analisis Sistem Hidrolik pada Power Steering Mobil untuk Meningkatkan Efisiensi dan Performa**

---

• • PENULIS **
  • Gerald Juan Partogi Simanjuntak**

---

• • Affiliation**

Engineer dan Ahli Mekanikal, Teknik Mesin S1, Universitas Indonesia

---

• • ABSTRAK**

Makalah ini membahas desain dan analisis sistem hidrolik pada power steering mobil dengan tujuan meningkatkan efisiensi dan kenyamanan pengemudi. Proses ini melibatkan prinsip hidrolik, pemilihan komponen, perhitungan teknis, dan simulasi. Metode idealisasi digunakan untuk mengembangkan prototipe optimal yang diuji dalam berbagai skenario operasional. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem ini dapat mengurangi beban pada pengemudi hingga 70% dan meningkatkan efisiensi daya hingga 25%. Implementasi ini relevan untuk kendaraan modern yang membutuhkan kenyamanan dan keandalan tinggi.

---

• • PENDAHULUAN**

1. **Deep Awareness of I** Sebagai penulis, saya memiliki kesadaran mendalam tentang pentingnya desain sistem hidrolik yang efisien untuk meningkatkan pengalaman pengemudi dan mengurangi dampak negatif pada efisiensi bahan bakar kendaraan.

2. **Intention of the Project Activity** Tujuan utama dari proyek ini adalah untuk merancang dan menganalisis sistem hidrolik pada power steering mobil yang mampu memberikan kenyamanan, efisiensi, dan keandalan, dengan mempertimbangkan faktor ekonomi dan lingkungan.

---

• • DASAR TEORI & INTRODUKSI**

Power steering hidrolik merupakan elemen penting dalam kendaraan modern yang membantu pengemudi mengurangi beban saat memutar setir, khususnya pada kecepatan rendah atau saat parkir. Masalah yang sering dihadapi meliputi efisiensi daya yang rendah, kebocoran fluida, dan respons sistem yang lambat. **Pemikiran awal (Initial Thinking)** melibatkan analisis kebutuhan tekanan optimal, aliran fluida, dan rasio gigi steering yang sesuai.

Makalah ini membahas pendekatan desain menggunakan prinsip hidrolik dan teknologi modern untuk menciptakan sistem yang lebih efisien. Studi ini memanfaatkan simulasi perangkat lunak untuk idealisasi desain, diikuti dengan pengujian untuk validasi.

---

• • METODE & PROSEDUR**

Metode yang digunakan mencakup idealisasi desain sistem dan pengujian prototipe:

1. **Idealization**:

  - Sistem diidealkan menggunakan model perangkat lunak untuk mempelajari distribusi tekanan fluida dan respons sistem terhadap input pengemudi.
  - Parameter seperti kapasitas pompa, tekanan maksimum, dan efisiensi mekanikal dianalisis.  

2. **Instruction (Set)**:

  - Desain jalur fluida dirancang untuk meminimalkan kerugian tekanan.  
  - Komponen utama seperti pompa vane, katup kontrol, dan silinder dipilih berdasarkan spesifikasi teknis:  
    - **Pompa**: 15 L/min, 100 bar.  
    - **Silinder**: Diameter bore 30 mm.  

3. **Prosedur Pengujian**:

  - Prototipe diuji dalam kondisi operasional, seperti kecepatan rendah dan tinggi.  
  - Efisiensi daya, respons sistem, dan suhu fluida diukur.

---

• • HASIL & DISKUSI**

- **Hasil Simulasi dan Pengujian**:

 - Sistem menunjukkan kemampuan memberikan penguatan tenaga hingga 70% pada setir.  
 - Efisiensi daya meningkat 25% berkat penggunaan pompa dengan pengaturan *on-demand*.  
 - Kebocoran fluida dapat diminimalkan dengan desain jalur fluida yang optimal.  

- **Diskusi**:

 - Hasil menunjukkan bahwa desain yang diterapkan dapat memenuhi kebutuhan kendaraan modern. Namun, penyesuaian lebih lanjut diperlukan untuk aplikasi pada kendaraan yang lebih berat.

---

• • ACKNOWLEDGEMENT**

Penulis mengucapkan terima kasih kepada [Nama Perusahaan/Institusi] atas dukungan fasilitas dan sumber daya. Penghargaan juga diberikan kepada tim pengembang perangkat lunak simulasi untuk bantuan teknis selama proses penelitian.

---

• • J. References (Literature Cited)**

1. John, D., et al. *Hydraulic Systems in Automotive Engineering*. Springer, 2018. 2. Smith, A. *Power Steering Design Principles*. SAE International, 2016. 3. Jones, R. *Advanced Hydraulic Components*. Wiley, 2020.

---

UAS SKE 01

Video Penjelasan UAS