Analisis Tegangan Statik Pada Rangka Sepeda Motor Jenis Matic .

8d ago
1 Views
0 Downloads
1.15 MB
10 Pages
Last View : 1d ago
Last Download : n/a
Upload by : Ronnie Bonney
Transcription

ANALISIS TEGANGAN STATIK PADA RANGKA SEPEDA MOTORJENIS MATIC MENGGUNAKAN SOFTWARE CATIA P3 V5R14Dr. Sri Poernomo Sari, ST., MT *), Puguh Santoso **)*)Dosen Teknik Mesin Universitas Gunadarma**)Alumni Teknik Mesin Universitas GunadarmaAbtraksiRangka atau chassis adalah bagian komponen terpenting dari semua kendaraanyang berfungsi sebagai penopang berat kendaraan, mesin serta penumpang dikarenakankegunaan Sepeda Motor yang diperuntukan sebagai alat transportasi menjadi alatpengangkut, dalam hal ini rangka motor matic. Maka untuk itu dilakukan analisis tepatnyapada bagian dudukan penumpang. Untuk analisis beban statis dan konsep analisisdilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Catia P3 V5R14, dengan perbandinganpembebanan dua penumpang dan satu penumpang. Tujuannya untuk mengetahuideformasi yang terjadi serta daerah kritis dari masing-masing jenis dudukan dan vectorperalihannya. Setelah proses analisis dilakukan maka didapatkan tegangan Von Misesmaksimum sebesar 3,915 x 108 N/m2 untuk rangka dudukan 2 penumpang dan 3.553 x108 N/m2 untuk rangka dudukan 2 penumpang yang telah dimodifikasi, juga didapatkanvektor peralihan sebesar 1,075 x 10-2 m untuk rangka dudukan 2 pengemudi dan 8,972 x10-3 m untuk rangka dudukan2 pengemudi yang sudah dimodifikasiKata Kunci: Rangka, Analisis Pembebanan, CATIA V5I.mengetahuiPendahuluanRangkamaksimum yangbebanpembebanan tersebut. Di lakukan analisapenumpang serta muatan yang menerimaterhadap jenis rangka tersebut dengangaya, Gaya yang diterima dipengaruhi jugamengunakan program Catia V5 lisenceoleh kondisi permukaan jalan yang dilaluiUniversitasrata, dan berlubang serta pada saatTujuan penelitian tugas akhir ini adalahberbelok. Karena faktor kondisi jalan, makamenganalisaakan mengakibatkan timbulnya deformasipembebanandan tegangan terdistribusi pada rangkamembandingkannya dari aspek rjadi pada ganyangterjadiuntuk

mengetahui kelebihan dari kemampuanterbuat dari bahan fiber. Dapat dilihatuntuk menerima beban, dan lendutanpada sepedah motor buatan jepang yang(displasment).terdiri dari 2 substruktur yaitu : body(fiber),chasis. Chasis berfungsi sebagaiIIpenopang dari mesin, transmisi, powerLandasan Teori2.1Sejarah Singkat Perkembangganyang berhubungan dengan chasisChasisPadastrukturtrain, suspensi, dan berbagai engalaman, uji coba laboratorium yang2.3Hondaintensif, dan akhirnya pembuktian dari hasiltesjalandanperkembanganSejarh singkat Sepedah motorHonda So’ichiro, 17 Novemberyang1906–5 Agustus 1991) adalah seorangberkesinambungan. Metode analisis yangindustrialis jepang yang dilahirkan ditelah ada terlalu sulit untuk diterapkanHamamatsu, Shizuoka, Jepang. Padapada analisis struktur kendaran, meskipun1948 Honda memulai produksi presidenHondasebuah struktur yang rumit sekalipun. HalCorporation.pertama yang sangat diperhatikan adalahperusahaan tersebut menjadi sebuahdari segi faktor keamanan dan kemudianperusahaandari segi pengurangan berat kendaraanmilyaranuntuk memenuhi nilai ekonomis yang lebihmotor terlaris di dunia. Honda tetapbaik. Faktor pengamanan tidak cukupmenjabat presiden perusahaan hinggauntukdaridia pensiun pada 1973, kemudian tinggalkendaraan-kendaraansebagai direktur dan diangkat sebagaibaru. Oleh sebab itu karena semakin"penasehat tertinggi" pada 1983. Setelahmajunya teknologi, maka perancanganpensiunkendaraandengandengan pekerjaan yang berhubunganbantuan sistem komputer. Dengan bantuandengan Yayasan Honda. Dia meninggalkomputer bisa didapat hasil yang cukuppada 1991 karena gagal peRangka(Frame)Kendaraan bermotorSalah satu bagian penting dari2.2Stuktur Motor ModernSaat ini struktur sepedah motorterdiri dari susunan lembaran baja-bajaringan serta bagian-bagian body yangsebuah kendaran bermotor adalah rangka(frame). Rangka dapat berfungsi statiksebagai penguat struktur dan tempatmenambatkanbermacam–macam

komponenlainsebuahpembebanan yang dinyatakan oleh gayakendaraan bermotor dan berfungsi dinamikdan dibagi oleh luas ditempat ekerja.Teganganadakendraan bemotor menjadi stabil, handlingbermacam – macam sesuai denganyang baik dan kenyamanan berkendara.pembebanan yang diberikan. KomponenNamun begitu, umumnya rangka (frame)tegangan pada sudut yang tegak lurusdapat dipisahkan menjadi tiga jenis utamapada bidang ditempat bekerjanya gayayaitu :disebutteganganlangsung.Pada1. Double Cradle / Deltaboxpembebanan tarik akan terjadi tegangan2. Backbonetarik maka pada beban tekan akan terjadi3. monocoquetegangan tekan2.2 Teori banyak2.6memahamiReganganRegangan adalah suatu bentukpengertian metode elemen hingga. Konseptanpaelastisitas yang diterapkan menggunakanperubahan bentuk. Biasanya dinyatakankoordinat Cartesian.dalam persentasi atau tidak dengankalaudimensiuntukSetiap bahan akan berubah bentukpersentasi.mengalamimenunjukkan ntersebutregangan yang timbul dapat diukur. Bilamampusetelah pembebanan dihilangkan, bahansebelum patah. Makin besar regangantersebut kembali ke bentuk asalnya, makasuatu bahan maka bahan itu makinkejadian tersebut disebut elastik ataumudah dibentuk.menahanperubahanbentukkenyal. Suatu beban batas dimana bebanyang menyebabkan adanya regangan tteganganakibatbeban tersebut disebut batas elastik2.7Metode Elemen Hingga.Metode Elemen Hingga adalahmetode numerik yang digunakan untukmenyelesaikan permasalahan teknik danproblem matematis dari suatu gejala2.5TeganganApabila sebuah batang atau platdibebani suatu gaya maka akan terjadigaya reaksi yang sama dengan arah yangberlawanan. Gaya tersebut akan diterimasama rata oleh setiap molekul pada bidangpenampangbatangtersebut.Jaditegangan adalah suatu ukuran intensitasphisisdenganketelitianyangdapatditerima oleh rekayasawan. Tipe masalahteknis dan matematis phisis yang dapatdiselesaikandenganmetodeelemenhingga terbagi dalam dua kelompok, yaitukelompok analisa struktur dan kelompokmasalah-masalah non struktur.

2.8perubahan bentuk yang relatif kecil danTeori banyakmenurut teori mekanis dapat diabaikan.memahamiMeskipundemikiantanpapengertian metode elemen hingga. Konsepmempelajarielastisitas yang diterapkan menggunakan(deformasi) tersebut, akan sulit untukkoordinat Cartesian.menyelesaikan masalah yang penting,perubahanbentukSetiap bahan akan berubah bentukyaitu dalam kondisi kapan kegagalan ataumengalamidankerusakan dari susunan konstruksi akanregangan yang timbul dapat diukur. Bilaterjadi atau dapat pula kapan kondisisetelah pembebanan dihilangkan, bahanyangtersebut kembali ke bentuk asalnya, makadirancang. Harga batas deformasi yangkejadian tersebut disebut elastik atauterjadikenyal. Suatu beban batas dimana bebanperbandingan untuk ukuran atau dimensiyang menyebabkan adanya regangan sisadari konstruksi tersebut. Kemampuansetelahdapatsuatu konstruksi atau elemen ,dihilangkanBesarnyateganganbeban tersebut disebut batas aiterhadapperubahanbentuknya adalah sangat penting atausangatdiperlukan.Kemampuaninidisebut kekakuan atau stiffness.2.9 DeformasiSemuadaristrukturbilamendapatbeban luar akan berubah sedikit dari2.10bentuk awalnya, baik berubah bentukTeori Von MissesVon mises (1913) menyatakanmaupun ukurannya atau berdeformasi.bahwaBertambahnya ukuran dari sebuah strukturtegangan normal itu tidak tergantung daridisebutelongasi,orientasi atau sudut θ (invarian) keduadisebutdeviator tegangan J2 melampaui iluluhbilamanakritis tertentu. Kriteria luluh von misespemendekan atau konstraksi.Pada struktur yang mendapatkanmengisyaratkanbahwaluluhtidakdeformasi yang normal dari masing-masingtergantung pada tegangan normal atauelemennya yang berada pada sifat elastis,teganganmaka kondisi tersebut disebut kondisitergantungkekakuan (condition of rigidity).tegangan geser lainkanketigahargakecilsudah tentu dihasilkan oleh beban kerja2.11Proses DesainSeringyang normal (tanpa kejutan). Tapi dalamterdengarmengenaikeseimbangan dan gerak, struktur dari‘mendesain suatu sistem’. Melului sistemsuatu konstruksi tidak dipengaruhi olehbisadiketahuisemuakombinasi

perangkat keras, informasi dan pihak-pihaklunak CATIA V5. Podusen otomotif danyang dibutuhkan pada tugas yang spesifik.pertambangan gas alam menggunakanSistem yang besar biasanya tebagi lagiCATIA V5 tidak hanya untuk pemodelanmenjadidan analisa, tetapi proses simulasi daribeberapasub-sistemhinggasampai pada komponen-komponennya.produk maupun sistem aliran fluida yangdihasilkandapatdilakukanpadaperangkat lunak CATIA.2.12III. Data dan SfesifikasiKemajuan KomputerKomputer merupakan barang yangsangatmenarikkarenakitadapatmempercayainya. Akan tetapi ada hal-halyang berbahaya didalam analisis. Kita tidakdapat meyakini besaran-besaran material.Kesalahan pelaksanaan, dan kekakuanhubungan maupun pengakunya. Bebanbeban biasanya mempunyai besar dandistribusi yang tak tertentu, berapahanyakasuspembebanan. Bisa saja terjadi andenganituyangdiharapkan. Ketidaktentuan ini membuatkita untuk memandang lebih jauh hasilhasil perhitungan dengan ada pertanyaanmengenaiharuskahmembuatanalisisyang sangat “eksak”. Sekalipun menimbulkankasarbanyakkeraguan. Kini banyak perusahaan yangbergerakdibidangindustri,khususnyaindustri otomotif serta pertambangan GasAlambanyak menggunakan perangkat3.1 Data dan Spesifikasi PegasDATA SPESIFIKASIPanjang X1.897 x 680 x:lebar X tinggi 1.083 mmJarak sumbu: 1.273 mmrodaJarakterendah ke : 132.5 mmtanahBerat kosong : 99 kg (tipe CW)Tipe rangka : Tulang PunggungTipe suspensi: TeleskopikdepanLengan ayunTipe suspensi: dengan sokbrekerbelakangtunggal80/90 - 14 M/CUkuran ban:40Pdepan90/90 - 14 M/CUkuran ban:46PbelakangTipe cakramRem depan : hidrolik denganpiston gandaRem: TromolbelakangKapasitastangki bahan : 3,6 LiterbakarTipe mesin: 4 Langkah, SOHC50,0 mm x 55,0Diameter x:mmlangkahVolume: 108 cclangkah

Perbandingan: 10,7 : 1kompresi8,99 PS / 8000Daya:rpmmaksimum0,86 kgf.m / 6.500Torsi:RPMmaksimumKapasitas0,7 Liter padaminyak: penggantianpelumasperiodikmesinOtomatisKopling: sentrifugal, tipeOtomatiskeringGigi transmsi : Otomatis, V-Matic3.23.3 Analisis beban statis padaRangka motor Matic Vario tipe CWMaterial Yang Digunakan3.2.1 Material Rangka MaticElement Weight %C0.43-0.50Mn0.30-0.60P0.04 (max)S0.05 (max)Tabel 3.4 Karakteristik material CarbonSteel AISI 1044MATERIALSTEEL PLATE HOTCOILGambar 3.3 Analisis beban statis padarangka dudukan.Modulus Young2.1e 011 N m2Poisson Ratio0.28Density7700 kg m3Thermal Expansion1.17e-005 KdegdudukanYield Strenght6.204e 008N m2pembebanan 115,5 kg3.3.1 Hasil Analisa Pada rangkapenumpangDalamStandartmelakukananalisadengan metoda Finite Elemen Metode(FEM), terlebih dahulu ditentukan aplikasipenggunaan perangkat lunak yang akandigunakan,perangkatlunakyang

digunakan Catia V5, kriteria pembebananstruktur tersebut mampu menahan bebandan jenis material yang akan digunakan.yang gpembebananadalah pada rangka dudukan atdaunditunjukkan pada Gambar dibawah ini:dianalisaadalah untuk membandingkan beban yangdiberikan dengan berpenumpang satu danberpenumpang dua.¾ anpenumpang bisa dilihat pada gambardibawah ini:Gambar 3.2 Peralihan yang terjadi padarangka standart dudukan penumpangpembebanan 115,5 kg3.3.2 Hasil Analisa Pada rangkadudukanpenumpangStandartpembebanan 115,5 kg¾Teganganyangterjadiakibatpembebanan pada pegas daun sepertiGambar dibawah ini:Gambar 3.1 Tegangan yang terjadi padarangka standart dudukan penumpangdengan pembebanan 115,5 kgHasil tegangan (von mises stress)maksimumditunjukkandenganwarnamerah sebesar 3.915 x 108 N/m2 dantegangan (von mises stress) minimumditunjukkan dengan warna biru sebesar3.263 x 107 N/m2 dengan beban yangdiberikanpadapegasdaun.Makaberdasarkan tegangan luluh dari materialyangdigunakanyaitu8CarbonSteelGambar 3.3 Tegangan yang terjadi padarangka modifikasi dudukan penumpangdengan pembebanan 115,5 kg2sebesar 6.204 x 10 N/m dapat dipastikanHasiltegangan(vonmisesstress)maksimum ditunjukkan dengan warna

tegangan (von mises stress) minimumditunjukkan dengan warna biru sebesarPeralihan Vektor (m)merah sebesar 3.55. x 108 N/m2 pegasdaun.2Penumpang2.961 x 107 N/m2 dengan beban yangMakaberdasarkan tegangan luluh dari materialJenis Dudukan rangkayang digunakan AISI 1044 sebesar 6.204 xPeralihan Vektor Maksimum108 N/m2 dapat dipastikan struktur tersebutmampu menahan beban yang kibatdaunTegangan (N/m2)ditunjukkan pada Gambar dibawah ini:Gambar 3.6Grafik peralihan vektormaksimum dari chassis standart motor matictipe CW pada dudukan dengan 2 pengemudi3.43.232.83.2632.9612penumpang¾Jenis Dudukan RangkaTe gangan minimum (e 007)Gambar 3.7Grafik tegangan minimumGambar 3.4 Peralihan yang terjadi padavon mises dari chassis motor matic tiperangka modifikasi dudukan penumpangCW pada dudukan dengan 2 pengemudi43.83.63.43.23.9153.5532PenumpangTegangan (N/m2)pembebanan 115,5 kgJenis dudukan rangkaTegangan Maksimum (e 008)Gambar 3.5 Grafik tegangan maksimumvon mises dari chassis standart motormatic tipe CW pada dudukan dengan 2pengemudiGambar3.8Grafikperbandingantegangan maksimum von mises denganpembebanan 2 penumpang3.5 Menghitung Faktor Keamanan

3.5.1 Perhitungan rangka standartharuslah lebih besar dari pada 1,0 jikaDitinjau dari faktor keamanan padaharus dihindari kegagalan. Bergantungmaterial yang digunakan struktur rangkapada keadaan, maka faktor keamananharuslah lebih besar dari pada 1,0 jikayang harganya sedikit diatas 1,0 hinggaharus dihindari kegagalan. Bergantung10 yang dipergunakan. Faktor keamananpada keadaan, maka faktor keamananyang digunakan pada rangka dihitungyang harganya sedikit diatas 1,0 hingga 10berdasarkanyangkeamananluluh pada material yang digunakanyang digunakan pada rangka dihitungdengan tegangan von mises maksimumberdasarkan perbandingan tegangan luluhseperti dibawah ini.dipergunakan.Faktorperbandinganteganganpada material yang digunakan dengantegangan von mises maksimum sepertidibawah ini.Factor of safety:η Sy / σeη 6.204 x 108 N/m2 / 3.553 x 108 N/m2.SyFactor of Safety ( η ) -------η 1.746σeV PENUTUPdimana:BerdasarkanSy Tegangan luluh materialanalisiskomputermenggunakan perangkat lunak CATIA V5σe Tegangan Von mises maksi mumpengujian¾hasilpada setiap rangka dudukan penumpangmaupun Pembawaan beban, diperolehfaktor keamanan dari rangka motorkesimpulan sebagai berikut:matic, material yang digunakan adalahRangka dudukan 2 penumpang sepedaCarbon Steel dengan tegangan luluhmotor jenis matic. Dari hasil analisis6.204 x 108 N/m2beban statis dengan perangkat lunakCATIAV5diperolehmaksimum Von Mises : 3.915 x 108 N/m2Factor of safety:Sertaη Sy / σeTranslasivektormaksimum : 1,075 x 10 mη 1.585Rangka282peralihan-2η 6.204 x 10 N/m / 3.915 x 10 N/m .8Tegangandudukan2penumpang(modifikasi) sepeda motor jenis matic.3.5.2 Perhitungan rangka ModifikasiDitinjau dari faktor keamanan padamaterial yang digunakan struktur rangkaTegangan maksimum Von Mises : 2,5x 108 N/m2 Dan juga Translasi vektorperalihan maksimum : 8,972 x 10-3 m

DAFTAR PUSTAKA[1]. Situs internet :[a]. http://www.efunda.co.id 15 08 2009[b]. http://google.co.id15 08 2009[c]. http://en.wikipedia.org/wiki/Stressstrain curve[2].Foale,15 08 2009TonyAndWilloughby,Vic.,Motor Cycle Chassis Design :The Theory And Practice, OspreyPublishing Drs,serangkaiMekanikapustakamandiri, solo, 1996[4] Robert, D. C, Konsep Dan AplikasiMetode Elemen Hingga, (terjemahan)Refika Aditama, Bandung, 1998[5] Smith, M.J. Bahan Konstruksi dantruktur Teknik, Edisi Kedua, Erlangga,Jakarta, 1985.[6] Jensen, A. And Chenoweth, harry H.,Applied Strenghth of Material,fourthedition., McGraw-Hill inc., 1983.

:10,7 : 1 Daya maksimum : 8,99 PS / 8000 rpm Torsi maksimum : 0,86 kgf.m / 6.500 RPM Kapasitas minyak pelumas mesin : 0,7 Liter pada penggantian periodik Kopling Otomatis : Otomatis sentrifugal, tipe kering Gigi transmsi :Otomatis, V-Matic 3.2 Material Yang Digunakan 3.2.1 Material Rangka Matic Element Weight % C 0.43-0.50 Mn 0.30-0.60