ANALISA RANCANGAN DESAIN SHOCK ABSORBER BELAKANG PADA MOTOR YAMAHA JUPITER Paridawati1) 1) Dosen Program Studi Teknik Mesin - Universitas Islam “45”, Bekasi ABSTRAK Shock absorber merupakan komponen penting suatu kendaraan yaitu dalam sistem suspensi, yang berguna untuk meredam gaya osilasi dari pegas. Shock absorber berfungsi untuk memperlambat dan mengurangi besarnya getaran gerakan dengan mengubah energi kinetik dari gerakan suspensi menjadi energi panas yang dapat dihamburkan melalui cairan hidrolik. Konstruksi shock absorber itu terdiri atas piston, piston rod dan tabung. piston adalah komponen dalam tabung shock absorber yang bergerak naik turun disaat shock absorber bekerja. sedangakan tabung adalah tempat dari minyak shock absorber dan sekaligus ruang untuk piston bergerak naik turun. dan yang terakhir adalah piston rod adalah batang yang menghubungkan piston dengan tabung bagian atas (tabung luar) dari shock absorber. Kata kunci : shock absorber, spring, shaft. 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Shock absorber merupakan komponen penting suatu kendaraan yaitu dalam sistem suspensi, yang berguna untuk meredam gaya osilasi dari pegas. Shock absorber berfungsi untuk memperlambat dan mengurangi besarnya getaran gerakan dengan mengubah energi kinetik dari gerakan suspensi menjadi energi panas yang dapat dihamburkan melalui cairan hidrolik. Peredam kejut (shock absorber) pada motor yamaha jupiter memiliki komponen pada bagian atasnya terhubung dengan piston dan dipasangkan dengan rangka kendaraan. Bagian bawahnya, terpasang dengan silinder bagian bawah yang dipasangkan dengan as roda. Fluida kental menyebabkan gaya redaman yang bergantung pada kecepatan relatif dari kedua ujung unit tersebut. Hal ini membantu untuk mengendalikan guncangan pada roda. Konstruksi shock absorber itu terdiri atas piston, piston rod dan tabung. piston adalah komponen dalam tabung shock absorber yang bergerak naik turun disaat shock absorber bekerja. sedangakan tabung adalah tempat dari minyak shock absorber dan sekaligus ruang untuk piston bergerak naik turun. dan yang terakhir adalah piston rod adalah batang yang menghubungkan piston denga tabung bagian atas (tabung luar) dari shock absorber. 1.2. Perumusahan masalalah Siklus ekstensi (memanjang) pada saat memanjang piston di dalam tabung akan begerak dari bawah naik ke atas. Gerakan naik piston ini membuat minyak shock absorber yang sudah berada diatas menjadi tertekan. Minyak shock absorber ini akan mencari jalan keluar agar tidak tertekan oleh piston terus. Maka minyak ini akan mendorong katup pada saluran oriface untuk membuka dan minyak akan keluar atau turun ke bawah melalui saluran oriface. Pada saat ini katup pada lubang besar di piston akan tertutup karena letak katup ini yang berada di atas piston 1.3. Batasan masalah Pengembangan rancangan desain dititikberatkan pada penentuan ukuran, toleransi, pemilihan material dan analisis beban yang terjadi. Selain itu, fungsi dan kegunaan dari setiap komponen sock absorber akan dianalisis. 1.4. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 1. Mempelajari ilmu dan dasar-dasar yang berkaitan dengan shock absorber. 2. Mengembangkan komposisi dasar material setiap komponen shock absorber. 3. Mengembangkan desain dan rancangan shock absorber belakang motor.
2.Tinjauan Pustaka Sistem Suspensi Tujuan dari peredam kejut atau yang biasa disebut shock absorber adalah memperkenalkan gesekan terkontrol kedalam sistem suspensi. Dalam konteks ini, memungkinkan untuk mengidentifikasi tiga tipe berbeda dari gesekan yaitu gesekan dry solid, gesekan fluid viscous, dan gesekan fluid dynamic. Salah satu jenis dapat digunakan untuk memberikan redaman suspensi, tetapi karakteristiknya benar berbeda. Gesekan dry solid antara
Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 1, Februari 2013 , Universitas Islam 45, Bekasi
(1)
bahan keras biasa memiliki gesekan gaya geser maksimum yang erat sebanding dengan gaya normal di permukaan. Dimana mF adalah koefisien dari batas gesekan. Untuk bahan keras sekitar konstan selama baik berbagai pada FN dan relatif independen dari bidang kontak disebut gesekan Coulomb. Namun umumnya sensitif terhadap suhu, mengurangi sebagai meningkatnya. Juga sensitif terhadap kecepatan geser dengan cara yang tidak diinginkan. Untuk analisa ini adalah praktek umum untuk mempertimbangkan ada menjadi statis koefisien gesekan mF tersedia sebelum terjadi pergeseran. Dan nilai dinamis mD sesekali terdapat gerak relatif. Nilai dinamis yang lebih rendah mungkin 70% dari nilai statis. Gesekan Coulomb adalah tidak diinginkan dalam suspensi, asalkan ada gesekan yang cukup pada jenis yang diinginkan, karena itu suspensi terkunci di tekanan kecil, dan memberikan kendali lemah pada permukaan halus.
Gambar 2.1. Standard form of direct-acting telescopic damper with double tubes (Reproduced from
Kinchin and Stock (1951) pp. 67–86 with permission). 3.Metodelogi Penelitian 3.1.Objek Penelitian Shock absorber roda belakang pada motor yamaha jupiter mempunyai beberapa komponen yang akan dibuat dalam prototipe gambar tiga dimensi. Hal ini akan diperlukan dalam menghasilkan penelitian yang lebih dalam. Gambar 3.1 menunjukkan hasil gambar potongan yang memperlihatkan secara detail setiap komponen shock absorber.
Gambar 3.1 shock absorber motor yamaha jupiter assembly tiga dimensi. 3.2.Alat dan Bahan Mesin uji tekan Untuk mengetahui berapa beban maksimum yang dimiliki oleh shock absorber diperlukan alat uji tekan. Mesin ini memberikan tekanan secara radial atau vertical sehingga memberikan beban naik dan turun. Mesin ini digerakkan oleh tenaga hidrolik sehingga pergerakan langkahnya dapat dikendalikan dalam
Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 1, Februari 2013 , Universitas Islam 45, Bekasi
(2)
hitungan millimeter. Kapasitas maksimum mesin uji tekan ini adalah 3000 kN. Gambar 3.2 menunjukkan satu set perlengkapan mesin uji yang akan dipergunakan dalam penelitian ini.
Gambar 3.2 mesin uji tekan Landasan atas mesin diam dan hanya bergerak untuk memberikan sinyal atau penekanan kepada elemen skala jarum indicator. Sedangkan landasan bawah mesin bergerak naik turun yang digerakkan oleh tenaga hidrolik sehingga memberikan penekanan pada alat yang akan diuji. Gambar 3.3 menunjukkan landasan atas dan bawah mesin serta posisi alat uji yang telah dipasang.
Gambar 3.3. posisi shock absorber pada saat pengujian Beban yang diterima oleh alat uji akan ditunjukkan oleh indicator analog dalam jarum yang memiliki skala 0-3000 kN. Tiap satu garis dalam skala indicator analog sebesar 30 kN. Untuk
mendapatkan besaran dalam kilogram harus di konversikan yaitu dengan persamaan 1 kN = 100 kg. Jadi tiap garis dalam skala indicator mewakili 3000 kg. Gambar 3.4 menunjukkan skala jarum indicator analog pada mesin uji tekan yang akan dipakai.
Gambar 3.4 skala jarum pada mesin uji tekan 3.3.Prosedur Penelitian Langkah pertama dalam melakukan penelitian yaitu dengan membongkar seluruh komponen shock absorber untuk dilakukan pembuatan gambar. Dimensi ukuran yang diperoleh akan digunakan dalam penelitian menggunakan rumus dan software CAD/CAM. Shock absorber yang masih utuh dalam rakitannya akan dilakukan pengujian tekan dengan mesin. Dari ketiga penelitian tersebut akan menghasilkan beban maksimum shock absorber. Kemudian beban maksimum shock absorber akan dibandingkan dengan total beban yang terdapat pada kendaraan dan penumpang. Jika beban maksimum shock absorber kurang dari kapasitasnya (total beban kendaraan dan penumpang), maka akan dilakukan pengurangan beban baik dari beban penumpang ataupun
Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 1, Februari 2013 , Universitas Islam 45, Bekasi
(3)
rangka kendaraannya. Jika sebaliknya maka akan diberikan desain tambahan agar memberikan faktor keamanan yang lebih baik dari sebelummnya.
Mulai
Pengumpulan data
Membuat prototype 2 dan 3 dimensi
Mesin Uji tekan
Software CAD/CAM
Perhitungan rumus
Hasil beban maksimum
Perhitungan beban orang dan kendaraan
Tidak Perbandingan beban maksimum (A) dan kapasitas (B)
A
Ya A > B Desain tambahan
Selesai
Gambar 3.5 Flow chart penelitian shock absorber
Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 1, Februari 2013 , Universitas Islam 45, Bekasi
(4)
4.Hasil Dan Pembahasan a.) Mesin Uji tekan Shock absorber akan diberikan tekanan sampai stroke pada silinder habis, sehingga kita akan mengetahui beban maksimum yang dimiliki shock absorber tersebut. Stroke silinder telah diketahui dimensinya setelah dibuat gambar dua dimensinya kedalam gambar teknik yaitu 78 mm. Gambar 4.1 menujukkan skema pengujian tekan pada shock absorber. Kemudian setelah penekanan sampai pada habisnya stroke silinder, jarum indikator analog menujukkan angka beban maksimum yaitu sebesar 7.5 kN. Karena mesin uji tekan ini menggunakan satuan newton maka akan dikonversikan kedalam satuan kilogram. Persamaannya yaitu 1 kN = 100 kg, jadi beban maksimum yang dimiliki sepasang shock absorber pada roda belakang yamaha jupiter adalah (7.5 kN x 100 kg) x 2 = 1500 kg. Kesimpulan dari penelitian dengan menggunakan alat uji bahwa sebuah shock absorber ini memiliki beban maksimum sebesar 750 kg dan mempunyai stroke silinder 78 mm. Jika total beban rangka kendaraan dan penumpang melebihi kapasitas sepasang shock absorber yaitu sebesar 1500 kg, maka stroke silinder akan habis dan terjadi kerusakan pada komponen-komponen shock absorber. Kerusakan tersebut bisa terjadi karena beban berlebih dan faktor kelelahan frekwensi pada pegas yang mengakibatkan kebocoran pada silinder, shaft bengkok, ulir pada rod end lepas, dan lain-lannya.
Gambar 4.1 skema pengujian tekan pada shock b.) Software CAD/CAM Shock absorber yang telah menerima beban sebesar 7,5 kN dengan stroke silinder 78 mm akan diuji didalam software agar mengetahui disetiap titik mana yang akan mengalami beban terdistribusi. Pada kasus ini yang bekerja dalam menahan beban yaitu pada primary spring. Di dalam software primary spring diberikan beban 7,5 kN. Gambar 4.2 menunjukkan simulasi yang akan menghasilkan displacement stress shock absorber pada beban 7,5 kN. Primary spring bagian atas yang mendapatkan beban terlihat yang paling merasakan beban paling banyak dibandingkan bagian bawah yang diam menahan dari atas.
Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 1, Februari 2013 , Universitas Islam 45, Bekasi
(5)
Gambar 4.2 displacement stress shock absorber pada beban 7,5 kN Material yang dimasukkan dalam program ini adalah AISI 347 annealed stainless steel (SS) yang memiliki modulus young 1.95e + 11 N/m2, yield strength 2.75e + 8 N/m2 dan factor of safety (FOS) 1. Gambar 4.3 menunjukkan von mises stress shock absorber pada beban 7,5 kN. Pada gambar 4.2 dan 4.3 terdapat dua buah silinder dibagian atas dan bawah pada primary spring yang berfungsi sebagai landasan atas dan bawah seperti pada mesin uji tekan yang disimulasikan ke dalam software.
Gambar 4.3 von mises stress shock absorber pada beban 7,5 kN
Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 1, Februari 2013 , Universitas Islam 45, Bekasi
(6)
5. Kesimpulan 1) Besarnya backlash pada sepasang spiral bevel gear dapat diketahui dengan menggunakan alat ukur dial indikator pada csaat proses perakitan. 2) Posisi sepasang spiral bevel gear harus dalam kondisi zero-zero antar sumbunya 900 dan mounting distance nya menuju satu titik pertemuan sumbu pada saat perakitan. 3) Pemasangan dan perakitan sepasang spiral bevel gear yang bagus dapat diketahui dengan seberapa besar contact pattern yang saling kontak pada gigi-giginya yang saling tumpang tindih. 4) Nilai persentase contact pattern pada sepasang spiral bevel gear akan menentukkan kehalusan suara transmisinya. 6. Daftar Pustaka 1) Lamidi, 2003. Dasar Rancangan Kaliber. Cilegon : PT. Krakatau Steel 2) Surdia, Tata dan Saito, Shinroku J.1992. Pengetahuan Bahan Teknik : Cetakan kedua. Jakarta: Penerbit Erlangga 3) Martin, George H dan Setyobakti. 1984. Kinematika dan Dinamika Teknik : Edisi kedua. Jakarta: Penerbit Erlangga 4) Stolk, Jac dan Kros, C. 1994. Elemen Mesin : Elemen konstruksi Bangunan Mesin-Edisi kedua puluh satu Jakarta: Penerbit Erlangga 5) Sularso dan Suga, Kiyokatsu,. 2008. Dasar Perencanaan dan pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita 6) Brow, Matthew D. 2009. Design and Analysis of a Spiral Bevel Gear. Connecticut: Renssealaer Polytechnic Institut Hartford
Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol. 1, No. 1, Februari 2013 , Universitas Islam 45, Bekasi
(7)
