Laporan Akhir Perancangan

Laporan Akhir Mata kuliah Perancangan 1 Alat Bantu-Angkat Pasien

Anggota Kelompok: Isnain Aliman

13111021

Ridho Fidiantowi

13111100

King Bima Sakti

13111103

Dosen Pembimbing : Rachman Setiawan

NIP : 19740315 200604 1001

Program Studi Fakultas Teknik

Teknik Mesin Mesin dan Dirgantara

Institut Teknologi Bandung 2014

BAB I : PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang

Peralatan kesehatan yang digunakan untuk pelayanan kesehatan berkembang pesat seiring dengan kemajuan teknologi dari waktu ke waktu. Alat-alat kesehatan tersebut terdiri dari berbagai macam peralatan yang menunjang kesehatan manusia, baik dari segi jenis alat maupun prinsip kerjanya. Tujuan akhir dari penggunaan peralatan kesehatan bagi pasien adalah untuk menunjang keamanan dan keselamatan pasien saat pengoperasian merupakan hal yang mutlak perlu pada peralatan kesehatan. Untuk itu semua peralatan kesehatan yang menyangkut pelayanan kesehatan kepada manusia atau penderita perlu dipertahankan keandalan dan keamanan. Peralatan kesehatan tersebut juga harus mempertimbangkan keandalan dan keamanan untuk operator dan pasien. Menurut data menteri sosial pada tahun 2013, terdapat 2,8 juta penyandang cacat di Indonesia. Untuk menunjang kegiatan penyandang cacat dibutuhkan sebuah alat pembantu mereka dalam beraktifitas, salah satunya adalah kursi roda. Kesehatan dan keamanan dalam proses untuk menggunakan alat bantu tersebut juga harus diperhatikan. Terdapat pula orang-orang yang tidak mampu dalam menggunakan kursi roda tersebut secara mandiri. Orangorang tesebut butuh bantuan orang lain dalam menggunakan alat bantu tersebut. Bantuan yang biasa diberikan untuk penyandang cacat dalam menggunakan kursi roda adalah dengan cara mengangkat orang tersebut naik ke kursi roda. Pengangkatan beban berat yang dilakukan dengan cara membungkuk akan menimbulkan dampak kesehatan bagi orang yang mengangkat dan juga orang yang diangkat. Pengangkatan beban berlebih dengan membungkuk (saat mengangkat korban penyandang cacat) akan menimbulkan dampak-dampak kesehatan sebagai berikut: -

Syaraf terjepit yang mengakibatkan nyeri punggung

-

Kifosis

-

Hernia

-

Dislokasi sendi

-

Fraktura

Pengangkatan dengan cara konvensional juga akan berakibat kepada kesehatan pasien. Pengangkatan yang dilakukan dengan cara konvensional pada pasien akan menimbulkan dampak-dampak kesehatan sebagai berikut: -

Dislokasi sendi

-

Fraktura

-

Gangguan pernafasan

-

Tertekannya lambung

-

Gangguan peredaran darah

-

Kurang meratanya distribusi tekanan

Berdasarkan studi lapangan yang kami lakukan yaitu di Rumah Sakit Boromeus Bandung, banyak ditemukan pasien yang membutuhkan bantuan suster untuk naik ke kursi roda, dan butuh bantuan suster untuk memindahkan pasien dari suatu tempat ke tempat lain, seperti contoh dari kursi mobil ke kursi roda. Oleh karena itu, suster seringkali harus membantu mengangkat pasien dari tempat tidur ke kursi roda atau sebaliknya. Keluhan yang dirasakan suster dalam memindahkan pasien tersebut sebagaimana resiko dari pengangkatan pasien secara konvensional. Dampak bagi pasien yang diangkat dengan cara mengangkat biasa pun beresiko tinggi. Jika suster tersebut suatu ketika tidak kuat untuk mengangkat pasien tersebut yang bebannya berat, maka akan lebih sulit lagi untuk memindahkannya, dan diperlukan dua orang suster untuk memindahkan orang tersebut. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu alat bantu dalam kebutuhan mengangkat seperti kasuskasus diatas. Beberapa rumah sakit sudah memiliki solusi untuk masalah tersebut, mereka memiliki alat mini crane yang berfungsi untuk memindahkan pasien dari suatu tempat ke tempat lain untuk menghindari resiko cidera pasien dan suster. Baik alat tersebut berupa alat portabel atau permanen yang dipasang dalam instalasi rumah sakit. Tetapi permasalahan utamanya adalah ketersediaan alat tersebut yang terbatas. Alat kesehatan berupa mini crane tersebut memiliki kisaran harga yang cukup mahal, yaitu 20-35 juta rupiah. Dengan harga yang sangat mahal tersebut menyebabkan tidak semua rumah sakit memiliki fasilitas tersebut, dan kebanyakan rumah sakit hanya mengandalkan bantuan suster untuk memindahkan pasien Berdasarkan latar belakang di atas, rumusan masalah yang kami ajukan adalah bagaimana merancang suatu produk alat bantu angkat pasien yang dapat meminimalisir dampak-dampak kesehatan yang ditimbulkan akibat pengangkatan pasien dengan metode pengangkatan konvensional dengan harga yang terjangkau. Alat tersebut harus dapat berfungsi untuk memindahkan pasien terutama untuk menghindari cidera pada suster, dan terutama pada pasien yang memiliki penyakit yang tidak bisa menggerakan tubuh. Diharapkan dengan tugas desain perancangan mesin ini, kami dapat mendesain mini crane berupa alat bantu angkat pasien yang portable, aman, serta dengan harga terjangkau 1.2

Tujuan

Tujuan perancangan alat bantu angkat pasien yang hendak kami capai adalah sebagai berikut : 1. Untuk memenuhi tugas mata kuliah Perancangan 1 , sebagai mata kuliah wajib dalam menempuh pendidikan strata 1 Teknik Mesin ITB.

2. Untuk merancang alat bantu angkat pasien yang handal, dengan harga yang terjangkau untuk pasar Indonesia. 1.3 Sasaran Sasaran dari rancangan yang kami lakukan dalam perancangan alat bantu angkat pasien ini adalah memenuhi kriteria-kriteria berikut ini : 1. Rancangan dasar Rancangan dasar yang kami lakukan adalah membuat suatu alat bantu angkat pasien, yakni suatu alat yang berfungsi sebagai crane (peralatan hoisting) dengan objek benda yang diangkat adalah manusia. Alat yang kami rancang pun harus berupa alat yang portabel, sehingga alat tersebut harus dapat dengan mudah untuk dibawa, tetapi masih dapat melakukan fungsi dari alat bantu angkat pasien tersebut. Kami mengklasifikasikan lima buah komponen utama dari rancangan dasar yang kami lakukan, yakni sebagai berikut : 1. Base Struktur base berfungsi sebagai penopang beban (manusia) dan struktur. Base dapat dilipat dan memiliki 3 derajat kebebasan ketika digunakan. 3 derajat kebebasan yang dimiliki ketika beroprasi adalah: maju-mundur, kanan-kiri, dan serong kanan-kiri. Base haruslah rigid dan memiliki reliability yang tinggi. Pada bagian base ini terdapat bagian lock, serta bagian kaki yang menopang struktur column dan boom. 2. Lock Pengunci terdapat pada hubungan antara base dengan column dan boom dengan hoisting equipment. Pengunci harus mudah digunakan dimana orang awam pun bisa menggunakannya dan aman jika dikenai beban operasi. Bagian lock ini pun merupakan komponen yang menerima beban paling kritis, karena seluruh beban yang ditopang column dan boom, dikenakan seluruhnya pada komponen lock ini. Sedangkan komponen lock harus dapat menahan posisi column dalam posisi steady saat melakukan kerja pengangkatan, tetapi harus memiliki mekanisme agar komponen column dapat dilepaskan dengan mudah dari komponen lock ini. 3. Column Column adalah bagian yang menyangga boom. Column dapat dilipat sehingga berhimpit dengan boom dan base. Column berfungsi menahan beban momen dan beban kompresi yang berasal dari pengangkatan beban.. 4. Boom Boom didesain sedemikian rupa agar supaya hoisting equipment yang kami pilih wire rope mengalami beban tarik. Beban tarik menghindarkan hoisting

equipment dari dampak buckling akibat pembebanan kompresi. Terdapat engsel yang menghubungkan boom dengan column serta hoisting equipment. 5. Hoisting system Hoisting equipment yang digunakan adalah Hidraulik. Banyak system mekanik yang dapat digunakan untuk pengangkatan beban seperti gearbox, wire and pulley, motor listrik, dan lain-lain. Namun sesuai penilaian alternative yang telah kami lakukan, pilihan alternatif solusi yang paling tepat dengan sistem alat bantu angkt pasien ini adalah sistem hidraulik dengan penggerak manual. Dalam sistem hoisting tersebut terdapat tuas yang berfungsi untuk menyalurkan gaya aktuasi untuk melakukan proses pengangkatan. Tuas diposisika agar nyaman digunakan untuk digerakan menggunakan kaki. 6. Bucket Bucket disesuaikan dengan ergonomi pengguna alat ini, sesuai dengan target pasar alat tersebut, maka ergonomi yang kami desain adalah sesuai dengan ergonomi pengguna Indonesia. Bucket yang kami gunakan terbuat dari bahan kain sintetis yang kuat untuk menahan beban tarik. Sehingga dapat menambah faktor keamanan dari pasien yang diangkat menggunakan bucket tersebut 2. Analisis teknis komponen kritis Dalam proses menganalisis teknik untuk komponen-komponen kritis pada alat bantu angkat pasien, kami melakukannya dengan menggunakan perhitungan manual maupun perhitungan dengan menggunakan software. Software yang kami gunakan untuk menganalisis adalah Inventor dan Ansys. Dalam proses perhitungannya, kami melakukan dengan cara iterasi. Pertama kali kami menentukan dimensi awal secara manual, dan kemudian kami buat solid modelnya dan kemudian dianalisis menggunakan Ansys, Setelah muncul hasil perhitungan dari software tersebut, kami melakukan modifikasi pada dimensi awal komponen tersebut, dan kamudian diujikan ulang kembali menggunakan simulasi software. Ketika analisis menggunakan software tersebut telah mencapai hasil yang baik, maka kami menggunakan dimensi tersebut sebagai dimensi akhir yang digunakan dalam rancangan kami. 3. Gambar susunan sistem dan komponen Berdasarlam embodimen yang telah kami buat, berikut adalah gambar susunan secara lengkap, beserta komponen-komponen di dalamnya : Gambar susunan alat bantu angkat pasien :

Gambar per komponen : bikin gambar tiap2 komponen

4. Aspek keterbuatan/keterakitan

gatau mau ngapain

BAB II : Perancangan Dasar 2.1 Kriteria Perancangan (DR&O) Dalam menentukan kriteria DRnO dari desain yang kami lakukan, sebelumnya kami telah memelajari kebutuhan desain berdasarkan hasil studi literatur, wawancara, dan observasi lapangan. Berdasarkan literatur, kami telah memelajari produk sejenis yang sudah ada di pasaran, yakni dari produk dengan merek molift. Untuk wawancara dan observasi lapangan, kami telah melakukannya di beberapa rumah sakit, yaitu Rumah Sakit Santo Boromeus dan Rumah Sakit Hasan Sadikit Bandung. Disana kami menelusuri keberadaan alat bantu angkat pasien, dan berdasarkan hasil yang kami lakukan, maka kami menentukan kriteria perancangan kami dalam bentuk Design Requirement and Objective rancangan alat bantu kesehatan sebagai berikut : Kriteria Must : 1. Berat maksimum alat 40 Kg : Mengapa kami memilih berat maksimum alat bantu tersebut seberat 40 Kg, karena kami ingin mendesain alat ini portabel, sehingga kriteria utamanya adalah alat tersebut mudah untuk dibawa dan diutamakan memiliki berat seringan mungkin. Berdasarkan produk sejenis, bobot yang dimiliki alat tersebut sebesar 40 kg, bahkan ada seri dari alat tersebut yang mencapai berat 45 kg. 2. Safe Working Load system hoisting 60 kg untuk jenis prototype . Safe working load yang kami rencanakan disini sebesar 60 kg karena keterbatasan kami dalam biaya pembuatan. Tetapi dalam perancangan yang sebenarnya, safe working load yang ingin dicapai hingga 150 Kg. 3. Kecepatan pengangkatan minimum 2 cm/s. Kecepatan pengangkatan minimum sebesar 2cm/s ditentukan berdasarkan perhitungan yang telah kami lakukan untuk mencapai waktu yang optimum. Jika kecepatan pengangkatan yang didapatkan ternyata sangat lambat, maka kerja operasi dari alat bantu angkat pasien tersebut akan semakin lama dan tidak efisien dari segi waktu. 4. Gaya dari tangan yang dibutuhkan untuk mengangkat maksimum- 20 N, atau dari kaki maksimum 40N. Kami menentukan gaya maksimum sebesar tersebut, untuk menjamin kenyamanan suster yang menggunakan alat bantu angkat tersebut, karena alat bantu angkat yang kami desain menggunakan sistem penggerak manual. 5. Portabel dengan alat yang bisa dilipat dengan 2 kali lipatan. Alat ini didesain untuk portabel, sehingga harus memiliki mekanisme sistem yang dapat penunjang kerjanya, tetapi jumlah pelipatan dibatasi agar mekanisme yang dimilikinya tidak terlalu kompleks, dan mengurangi resiko penurunan reliability dari alat bantu angkat pasien tersebut ketika digunakan.

6. Dimensi maksimum alat saat dilipat sebesar: 1500mm x 500mm x 800 mm. (PxLxT). Dimensi yang dibutuhkan dalam alat bantu angkat pasien ini portabel, dan harus memiliki dimensi sekecil-kecilnya saat dilipat. Indikator yang kami gunakan dalam menentukan dimensi maksimum ini adalah bahwa alat ini dapat masuk ke dalam mobil city car, sehingga memudahkan 7. Dimensi maksimum alat ketika beroperasi, 1500mm x 800 mm x 1850 mm (PxLxT). 8. Ergonomi baik untuk pasien dan suster (operator) (Ukuran dimensi dari alat disesuaikan dengan berbagai kondisi fisik terutama dari data antropometri orang Indonesia). 9. Sistem prime mover dari alat tersebut harus memiliki sistem self lock. Kriteria Wish : 1. Harga produksi alat angkat dibawah 2 juta rupiah. Dalam tugas kuliah lanjutan mata kuliah perancangan ini, kita akan membuat alat tersebut berdasarkan hasil rancangan yang telah kami lakukan. Dalam hal ini, Prodi Teknik Mesin ITB membiayai kelompok kami dengan biaya sebesar 2 juta rupiah untuk membuat alat tersebut. Oleh karena itu, biaya produksi dari rancangan alat bantu angkat pasien dapat dicapai dibawah harga dua juta rupiah.

- studi literatur, survei, wawancara, pengama tan, dll, yang berujung pada justifikasi masing-masing kriteria/DR&O} - masing-masing DR&O sebaiknya sudah kuantitatif, shg di akhir proses perancangan harus dibahas ketercapaiannya - {ambil dan perbaiki DRO yang sudah pernah disampaikan dan dibahas}

2.2 Alternatif solusi Gambar di samping adalah alur kerja yang telah kami lakukan dari awal pencarian ide hingga menentukan solusi akhir rancangan alat bantu angkat pasien : Dalam proses brain storming yang kami lakukan, terdapat banyak topik yang telah kami dapatkan untuk diangkat dalam tugas perancangan ini, tetapi ada tiga topik yang kami ajukan saat presentasi tentang topik untuk menentukan topik perancangan, yaitu alat bantu angkat pasien, generator listrik berbasis polisi tidur, dan hanger lipat serba guna. Berdasarkan kesepakatan kami atas berbagai pertimbangan, maka kelompok kami sepakat untuk memilih topik perancangan yang kami angkat yaitu alat bantu angkat pasien. Untuk mendefinisikan masalah dalam desain alat bantu angkat pasien, kami melakukan berbagai studi agar kami dapat menentukan DRnO dari alat tersebut. Kami telah melakukan studi secara literatur, wawancara, dan obsevasi lapangan. Dimana berdasarkan studi yang kami lakukan tersebut, kami telah menentukan DRnO alat bantu angkat pasien seperti yang telah dijelaskan pada bagian kriteria perancangan. Dari definisi masalah yang kami dapatkan, berbagai solusi alternatif telah kami tentukan. Pada awalnya kami telah menentukan berbagai sistem mekanik yang dapat diimplementasikan pada alat bantu angkat pasien. Sistem-sistem tersebut diantaranya struktur alat, struktur base, sistem hoisting, dan desain bucket. Untuk menentukan pilihan kombinasi yang baik dari berbagai sistem mekanik tersebut, maka kami membuat penilaian berdasarkan DRnO yang dibutuhkan, agar didapat solusi terbaik dari berbagai sistem mekanik tersebut. Perhitungan yang kami lakukan berdasarkan sistem perbandingan absolut, dimana tiap-tiap komponen kami nilai berdasarkan kriteria DRnO yang telah kami tentukan. Berikut adalah berbagai sistem mekanik yang dapat diimplementasikan pada

alat bantu angkat pasien, beserta penilaian tiap-tiap komponen yang akan dikombinasikan menjadi suatu sistem baru.

2.3 Pemilhan sub sistem Berikut ini adalah penjabaran berbagai sistem yang kami tentukan, beserta penilaian tiap komponen terhadap DRnO :

Untuk mengoptimasi hasil desain yang telah kami lakukan, maka kami menggunakan perhitungan QFD untuk mendapatkan

2.4 Embodiment Pada awal perhitungan yang kami lakukan, didapatkan solusi terbaik yaitu sistem alat angkat sebagai berikut : Hoisting structure : Long extended structure Base structure : T lock structure Hoisting prime mover : Power scre thread Bucket design concept : Personal stuff full fabric Berikut adalah embodimen yang kami buat dari rancangan awal yang telah ditentukan :

Berdasarkan hasil asistensi, diektahui bahwa hasil dari embodimen tersebut masih banyak memiliki kelemahan, terutama pada mekanisme power thread yang berputar untuk meneruskan daya, terhadap mekanisme penyalur gaya aktuasi terhadap power thread dan mounting terhadap strukturnya. Oleh karena itu dibutuhkan solusi lain yang dibutuhkan agar meminimalisir kendala mekanisme yang sulit dibuat tersebut. Berdasarkan hasil penilaian di atas, solusi kedua dari sistem hoisting yang dapat digunakan adalah sistem hidraulik. Tetapi korelasi struktur alat terhadap hidraulik berbeda dengan power thread. Sehingga kami menentukan rancangan alat angkat tersebut sebagai berikut Hoisting structure : Prime mover batang penyangga dengan aktuator Base structure : T lock structure Hoisting prime mover : Hidraulik Bucket design concept : Personal stuff full fabric Embodimen yang kami rancang sebagai berikut “

Perlu diketahui bahwa pada awalnya, kami mendesain alat bantu angkat pasien tersebut dengan sistem penggerak prime mover digerakan oleh tangan yang menghasilkan gaya aktuasi untuk mengangkat pasien. Kemudian kami

mendesain alat tersebut menggunakan gaya aktuasi yang dihasilkan oleh kaki, sehingga komponen tuas untuk menerima gaya aktuasi diberikan di struktur base. Gaya aktuasi yang dapat dihasilkan oleh kaki lebih besar daripada tangan, oleh karena itu, pada desain selanjutnya, kami menggunakan kaki sebagai sumber gaya aktuasi untuk mengangkat pasien tersebut.

Berikut adalah embodimen yang telah kami buat dengan menggunakan aktuator berada pada base, sehingga kaki dapat dengan mudah memberikan gaya aktuasi untuk menggerakan hidraulik. Hoisting structure : Prime mover batang penyangga Base structure : T lock structure with actuator Hoisting prime mover : Hidraulik Bucket design concept : Personal stuff full fabric

Berikut adalah solid model dari alat bantu angkat tersebut : GAMBAR inventornyeeee NYA NYETETETETETETET Berdasarkan hasil asistensi, desain tersebut memiliki kekurangan, terutama masalah pada penggunaan batang panjang sebagai penerus gaya aktuator hidarulik terhadap lengan boom. Masalah tersebut adalah munculnya buckling yang diakibatkan tekanan kompresi dari pembebanan berat pasien terhadap boom, yang ditahan oleh batang panjang tersebut. Sehingga dalam penggunaannya, sistem tersebut memiliki keterbatasan pada beban yang dapat

diangkatnya dikarenakan permasalahan buckling tersebut. Oleh karena itu dibutuhkan mekanisme untuk menghantarkan gaya dari hidarulik terhadap boom, dengan memanfaatkan keungungan mekanis berupa tegangan tarik untuk menghindari buckling akibat pembebanan kompresi. Solusi yang kami dapatkan berikutnya adalah menggunakan kombinasi antara hidraulik dan wire rope sebagai penghantar gaya aktuasi terhadap boom. Untuk pengaplikasian ini, kami memiliki dua buah solusi untuk mendapatkan keuntungan mekanis tersebut, yaitu menggunakan pengubah gaya berupa katrol dan lengan jungkat jungkit. Berikut adalah embodimen dari sistem yang telah kami rancang : Hoisting structure : Prime mover batang penyangga Base structure : T lock structure Hoisting prime mover : Kombinasi hidraulik dengan wire rope Bucket design concept : Personal stuff full fabric

Dalam analisis dan sintesis dari kedua embodimen diatas, kami memiliki kendala dalam segi keterbuatan jika membuat konfigurasi hidraulik disusun seperti gambar embodimen di atas. Masalah tersebut muncul pada pembuatan komponen lock dan struktur base yang memiliki pembebanan paling kritis. Menambah komponen pada beban kritis tersebut lah yang harus dihindari, sehingga kami memisahkan lokasi penempatan hidraulik semula menyatu dengan komponen lock, diubah menjadi terpisah dari komponen lock. Selain itu, pemisahan lokasi hidraulik menambah keuntungan kemudahan untuk melipat alat tersebut ketika selesai digunakan. Berikut adalah embodimen dari sistem yang telah kami rancang : Hoisting structure : Prime mover batang penyangga Base structure : T lock structure Hoisting prime mover : Kombinasi hidraulik dengan wire rope Bucket design concept : Personal stuff full fabric

- Curah Ide (Brainstorming) - Pembahasan mekanisme - Kelebihan/kekurangan - Bila perlu, perhitungan/analisis sederhana untuk membuktikan solusi dapat digunakan - Pemilihan solusi rancangan - Tampilkan skets rancangan - Bila perlu buat dalam metodologi QFD

2.3 Pemilihan Subsistem - Penyusunan sub sistem rancangan dasar - Untuk masing-masisng sub sistem: Curah ide alternatif solusi, kelebihan/kekurangan, keputusan pemilihan solusi 2.4 Embodiment (pemberian bentuk) - Pembuatan/simulasi model 2D/3D/Solid untuk menjelaskan mekanisme rancangan

BAB III : Analisis dan Perancangan Detail 3.1 Perhitungan sistem secara manual Berdasarkan embodimen alat bantu angkat pasien di atas, maka dalam penentuan dimensi dan material pada komponen-komponen yang kritis, diperlukan perhitungan secara manunal dan simulasi menggunakan software. Berikut adalah perhitungan-perhitungan yang dibutuhkan dalam penentuan komponen alat bantu angkat pasien : 3.1.1 Perhitungan gaya yang terjadi pada struktur : Untuk menghitung gaya kritis yang dialami oleh struktur, maka sebelumnya kami menentukan tiga jenis operasi yang akan mengalami beban maksimum, yaitu, pada saat struktur boom mengalami elevasi maksimum, elevasi minimum, dan saat boom tegak lurus terhadap column. Berikut adalah DBB saat boom mengalami beban kritis beserta perhitungan gaya yang terjadi pada wire rope dan column Pembebanan saat elevasi maksimum : 73 cm

50 cm F Be b an

9 cm

6 cm

F Co lu m n

θ

θ =4

o

F Wi re ro pe

Momen terhadap a Beban Tegangan tali Tegangan tali = Momen terhadap ab Beban Gaya pada Column Gaya pada Column =

Newto lengan x lengan n (m) y (m) 3000 0.73 0.5 ? 23306 N

0.09

0.06

θ = 4 (derajat)

Newto lengan x lengan n (m) y (m) 3000 0.82 0.56 ? 27333 N

0.09

0.06

Pembebanan saat boom tegak lurus terhadap column : 95 cm

F Beban

θ

θ=4

o

F Column F Wire rope

Momen terhadap a Beban Tegangan tali Tegangan tali = Momen terhadap ab Beban Gaya pada Column Gaya pada Column =

Newto lengan x lengan n (m) y (m) 3000 0.95 0.08 ? 28569 N

0.1

0

θ = 4 (derajat)

Newto lengan x lengan n (m) y (m) 3000 1.05 0.08 ?

0.1

0

31500 N

Pembebanan saat elevasi maksimum :

85 c m

10 c m 3 cm

θ=4

o

θ

F Column F Wire rope

F Beban

Momen terhadap a Beban Tegangan tali Tegangan tali =

Momen terhadap ab Beban Gaya pada Column Gaya pada Column =

lenga nx lengan y Newton (m) (m) 3000 0.85 0.22 ? 0.1 0.03 25035 N θ = 4 (derajat) lenga nx lengan y Newton (m) (m) 3000 0.95 0.25 ?

0.1

0.03

28500 N

Berdasarkan perhitungan gaya-gaya diatas, maka didapatkan gaya tegangan tali maksimum sebesar 28.569 N dan gaya maksimum yang diterima boom sebesar 31500N pada saat kondisi kritis struktur boom tegak lurus terhadap column.

Karena kondisi paling kritis telah ditentukan, maka ditinjaulah struktur secara keseluruhan : DBB Struktur secara keseluruhan :

Berat struktur diasumsikan memiliki center of gravity seperti gambar di atas. Berat dari struktur diasumsikan sebesar 40 Kg (maksimum yang diizinkan oleh DRnO). Berdasarkan DBB di atas, didapatkan gaya reaksi pada ban belakang sebesar 682,53 N DBB saat column mengalami beban kritis Karena momen yang muncul akibat pembebanan dilawan oleh gaya tegangan tali, maka diasumsikan struktur column hanya mengalami tegangan aksial terhadap struktur. Pada kondisi operasi saat beban kritis, seluruh beban yang diterima column langsung berhubungan terhadap struktur base, sehingga column merupakan batang dua gaya. Fungsi dari dua buah pin yang berada pada struktur column berfungsi sebagai penstabil struktur column saat bekerja. Maka DBB dari column adalah :

F pada column mengalami beban sebesar 31500 N. Pada struktur base. Pada kondisi operasi beban maksimum, dengan asumsi pembebanan dilakukan secara statik, maka pin tersebut tidak menerima beban dari reaksi pengangkatan beban oleh struktur boom.

DBB hidraulik saat mengalami beban kritis

Berdasarkan DBB di atas, Gaya tegang tali sebesar28569 N, maka Gaya hidraulik maksimum yang diterima hidraulik secara statik sebesar 57068,4 N

DBB pulley saat mengalami beban kritis

Berdasarkan DBB di atas, Gaya tegang tali sebesar 28569 N, maka gaya reaksi pada pulley, adalah : F Reaksi pulley sb x = 1988,68 N F Reaksi pulley sb y = 57068,4N

DBB struktur base saat mengalami beban kritis

Berdasarkan DBB di atas, didapatkan gaya-gaya reaksi sebagai berikut : Gaya struktur F Hidraulik F Aktuasi F tali F Column F Reaksi pulley sb x F Reaksi pulley sb y F section sb x F section sb x F reaksi pada ban belakang F reaksi pada ban depan

Gaya (N) 57068,4 N 40 N 28569 N 31500 N 1988,68 N 57068,4N 1198,68 N 8902,96 N 682,53 N 2757,47 N

3.1.2 Analisis Tegangan Menggunakan Inventor Berdasarkan diagram benda bebas struktur column, struktur column merupakan struktur batang dua gaya yang mengalami beban kompresi. Oleh karena itu struktur tersebut perlu memperhitungkan aspek buckling yang akan terjadi akiban pembebanan kompresi dari struktur tersebut. Sehingga dengan safety factor yang telah ditentukan, fenomena buckling akibat pembebanan kompresi tersebut dapat dihindari. Perhitungan tegangan yang dialami poros

Perhitungan gaya dan tengangan yang terjadi pada sistem lock :

Perhitungan panjang lengan gaya yang dibutuhkan pada struktur base :

Perhitungan panjang wire rope Berdasarkan posisi alat bantu angkat pasien saat keadaan kritis, kami meninjau posisi

kemuluran dengan beban sekian

3.2 Perhitungan pemilihan drum dan wire rope Berdasarkan DBB dari desain di atas, maka diketahui safe working load dari sistem tersebut sebesar 60 Kg, namun dalam kebutuhan safety factor, maka kami menggunakan safety factor sebesr 2 Untuk kondisi pembebanan yang statis. Safe Working Load : 60 Kg dengan safety factor = 5. Jadi pembebanan yang dimasukan dalam perhitungan sebesar 3000 N. 3.1.3.2 Susunan Katrol

Direncakan susunan katrol seperti pada gambar berikut :

.

Diketahui: Jumlah katrol ekivalen (Z) = 2 dengan konfigurasi running-off move pulley. Pulley ressistance factor ( ε ¿

asumsi 1,02, karena kami menggunakan ball

bearing sebagai tumpuan pulley terhadap poros.

Berdasarkan perhitungan, didapatkan gaya tegang tali sebesar 28569 N 3.1.3.3 Pemilihan jenis wire

Untuk pemilihan lay pada wire rope, kami memilih right-regular lay. Kami menggunakan tipe wire rope tersebut karena kami menggunakan single wire rope, dan pada saat keadaan operasi, dibutuhkan kondisi wire rope yang tidak berotasi pada saat pembebanan dilkakukan. Untuk pemilihan safety factor dalam pemilihan wire rope, ditentukan safety factor yang dipilih sebesar 5, karena wire rope bekerja dengan gaya aktuasi yang diberikan oleh kaki, dengan kondisi operasi yang ringan.

3.1.3.3 Pemilihan wire Pemilihan wire yang akan digunakan berdasarkan perhitungan di bawah ini :

Untuk pemilihan jenis wire rope, kami menggunakan katalog yang digunakan dari PT. Wonosari Jaya, yaitu salah satau perusahaan yang memproduksi wire rope untuk kebutuhan industri di Indonesia. Berikut adalah katalog yang kami gunakan untuk memilih wire rope :

Wire ropel yang pilih adalah jenis kawat yang kami pilih dari katalog adalah jenis 6x7 FC, σallow = 2025 N/mm2 Luas penampang kabel untuk menahan beban maksimum adalah

Diketahui= E’=3.210/8

pilih d=5mm

=78,40 KN/mm2

Dmin=30mm

i=42(6x7) d/Dmin=1/30

Diameter kawat = (dari

table

7,

7

bending)

δ=

A=103453/(320,72-1/30-78,4/1,5

√ 216 ¿ A=19,6mm2

d=

d=

√

√

A .4 π

19,6. 4 π

δ=

5 1,5 √ i 7 1,5 √42 i

=0.51mm Tegangan yang didapat : σ =1507,58 N/mm2. Karena tegangan aktual lebih kecil dari tegangan yang iizinkan, maka wire rope yang dipilih memenuhi

d=4,99mm

kriteria pemilihan.

3.1.3.4 Pemilihan diameter pulley Pulley yang digunakan dalam sistem ini merupakan salah satu komponen yang penting untuk menunjang kerja dari wire rope untuk menyalurkan gaya dari hidraulik menuju boom untuk melakukan pengangkatan.

Berikut adalah persamaan dan tabel yang digunakan dalam pemilihan pulley :

Diketahui : factor for no.repeated bends : z = 28569 N, m = 0.26 factor for rope construction = C = 0,73 factor for rope diameter = C1 = 0,85 factor for production and operation = C2 = 0,9 Berdasarkan grafik hubungan antara D/d dan σ actual di atas, diperkirakan umur dari rope tersebut dibawah 30000 cycle. 3.4 Perhitungan kecepatan pengangkatan melalui gaya aktuasi yang diberikan oleh kaki terhadap pengangkatan : Untuk menghitung kecepatan pengangkatan, komponen yang harus ditinjau adalah komponen hidraulik, tuas untuk gaya aktuasi, serta struktur boom.

3.4.1 Simulasi perhitungan hidaulik :

Berdasarkan hukum mekanika fluida tentang tekanan pada fluida, dengan kebutuhan gaya maksimal yang dibutuhkan hidraulik untuk melakukan pembebanan sebesar 57058,4 N, dan berdasarkan gambar di atas, diperlukan gaya aktuasi untuk tuas hidraulik sebesar 101, 18 N. 3.4.2 Simulasi pesawat sederhana sistem hidraulik : Berikut adalah perhitungan yang dibutuhkan untuk menghitung gaya aktuasi maksimal yang dibutuhkan, dengan memperhitungkan tuas hidraulik sebagai aktuator.

Berdasarkan DBB di atas, maka dibutuhkan gaya aktuasi sebesar 12,64 N. Dimana gaya aktuasi memenuhi kriteria DRnO. 3.2 Perhitungan sistem menggunakan Inventor

Berikut adalah hasil simulasi yang kami lakukan menggunakan program Ansys :

Berdasarkan simulasi menggunakan program ansys, maka dikentahui komponenkomponen yang masih mengalami beban kritis, sehingga perlu penyesuaian dimensi kembali terhadap komponen tersebut. Komponen-komponen tersebut adalah : (sebutkan ) habis itu modif dimensi dan di cek lagi pake ansys Berdasarkan simulasi yang telah kami lakukan, telah didapatkan bahwa struktur telah mengalami kondisi pembebanan yang aman dalam menumpu beban yang dialami struktur tersebut dalam keadaan operasi paling kritis. Sehingga dapat kami fiksasi bahwa desain alat bantu angkat pasien kami sebagai berikut :

Lampirkan spesifikasi dimensi tiap komponen dan gambar teknik.

- Analisis, perhitungan, simulasi, pene ntuan dimensi untuk komponen kritis - Perancangan, penentuan di mensi untuk komponen lain - Modifiasi/penyusunan model lebih detail - Pembuatan gambar teknik: gambar susunan, gambar detail komponen

BAB IV : Aspek Keterbuatan & keterakitan

- Uraian singkat Proses pembuatan Komponen - Rencana perakitan - Penentuan proses kritis/penting - Perkiraan Biaya - Pembahasan kesesuaian rancangan te rhadap Kriteria Perancangan/DR&O

V Kesimpulan Berdasarkan hasil perancangan alat bantu angkat pasien yang telah kami lakukan, bahwa telah didapatkan desain sebagaimana terlampir pada BAB IV. Hasil rancangan kami secara utuh dapat {kesesuaian dengan Kriter ia Perancangan/DR&O}

Daftar Pustaka Lampiran - Gambar solid model - Gambar teknik (2D, dengan penomoran part, hading dan pendimensian sesuai Standar ISO !}: o Gambar susunan o Gambar komponen/part - Perhitungan detail, bila perlu - Dll.