Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin ANALISIS KEKUATAN PEGAS DAUN (LEAF SPRING) PADA SUZUKI CARRY FUTURA 1.5 MEGA CARGO Sudarsono dan Yuspian Gunawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Haluoleo, Kendari E-mail:
[email protected]
Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan pegas daun pada beban tegangang bending dan defleksi maksimum dari pegas daun Mobil Suzuki Carry. Hasil penelitian menunjukan bahwa dengan memvariasikan beban angkut kendaraan sebesar 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 736, 808, 858, 919, 994, dan 1049kg. Dengan analisa regresi menghasilkan tegangan lentur maksimum dari batasan material sebesar 10967,975 kg/cm2 dan dari dinas perhubungan sebesar 4770,61 kg/cm2 sedangkan defleksi maksimum dari batasan material sebesar 23,485cm dan dari batasan dinas perhubungan sebesar 8,828cm. Berat beban angkut kendaraan jika ditinjau dari kekuatan material masih dapat mengangkut beban sebesar 2981,3kg dan jika ditinjau dari dinas perhubungan berat beban angkut kendaraan sebesar 1051kg. Dan secara umum besar tegangan maksimum dan defleksi maksimum yang terjadi masih dibawah tegangan ijin bahan, sehingga masih aman digunakan. Kata kunci : Pegas Daun, Suspensi, Tegangan Lentur, Defleksi.
Abstract Analysis of The Strenght of The Leaf Spring On Suzuki Carry Futura 1.5 Mega Cargo. This study was carried to find out the amount of strength on leaf spring in this case the maximum bending stress and maximum deflection on leaf springs of Suzuky Carry. The result of study was obtained by varying the burden of vehicles freight for 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 736, 808, 858, 919, 994, and 1049kg. The regression analysis produces a maximum bending from the material limit is 10967,965 kg/cm2 and from Department of Transportation is 4770,61 kg/cm2 while the maximum deflection of the material limits is 23,485cm and from Transportation Department is 8,828cm. The weight of vehicles freight burden if it is reviewed from the force of material then it can still carry the burden for 2981,3 kg and when it is viewed from the Department of transportation the weight of the vehicles freight burden is 1051kg. An generally the maximum stress and maximum deflection happened still under license material, so it is still safe to use. Key Words: Leaf Spring, Suspension, Bending Stress, Deflection.
1. Pendahuluan
mengabaikan kondisi-kondisi seperti luasan tumpuan dari pegas.
Berkembangnya ilmu dan teknologi serta makin majunya kehidupan manusia mengakibatkan meningkatnya kebutuhan manusia akan transportasi. Hal ini juga menuntut meningkatnya kualitas dan kuantitas dari alat transportasi dalam hal ini adalah kendaraan. Untuk menerima beban yang berat rangka pegas yang dipakai adalah leaf spring atau pegas daun. Dipilihnya pegas daun dikarenakan pegas daun lebih kuat menerima beban besar dari pada jenis pegas lain tanpa
Pegas yang digunakan sebagai suspensi kendaraan darat baik untuk mobil maupun kendaraan roda empat lainnya berfungsi untuk menghilangkan getaran karoseri yang ditimbulkan oleh pukulan jalan pada roda. Selain itu juga menjamin roda tetap menapak pada jalan. Karena itu bila komponen pegas ini tidak diperhitungkan dengan baik akan menimbulkan efek negatif terhadap kenyaman penumpangnya. Disisi lain dengan kondisi pemasangan konstruksi pegas yang 251
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin demikian diperlukan waktu untuk memasang ulang bilamana pegas atau salah satu lempeng pegas ini mengalami kepatahan atau rusak. Hal ini tentulah akan menyebabkan kerugian bagi pengguna kendaraan. Karena itu dengan melakukan estimasi dini terhadap kekuatan pegas sebelum digunakan pada kondisi pembebanan aslinya atau sesungguhnya akan bisa menghemat banyak hal seperti penghematan waktu pengujian, penghematan biaya produksi, penghematan biaya desain dan lain lain.
H D
2 L
H B
2. Metode Penelitian Teknik analisa data dalam penelitian ini adalah dengan cara teknik statistik deskriptif yaitu teknik yang digunakan untuk mendeskripsikan atau menyampaikan hasil penelitian dalam bentuk grafik. Data yang diambil dalam penelitian ini adalah dimensidimensi dari pegas daun kendaraan, material pegas dan memvariasikan berat beban angkut kendaraan untuk diukur, kemudian data tersebut digunakan untuk menghitung tegangan lentur maksimum dan defleksi maksimum hal ini untuk mengetahui apakah tegangan maksimum dan defleksi maksimum yang didapatkan masih dibawah tegangan ijin bahan, dan juga membandingkan batasan-batasan dari dinas perhubungan, Hal ini apakah penggunaan leaf spring (pegas daun) telah dapat menahan beban kendaraan statis secara maksimal. Karena hal ini sangatlah penting untuk mengetahui kekuatan, kenyamanan dan keamanan pengguna kendaraan. Data Spesifikasi Mobil Data spesifikasi mobil yang digunakan penelitian ini dapat dilihat pada tabel 1.
dalam
Data Percobaan Berdasarkan hasil penggujian dengan memvariasikan beban angkut pada mobil Suzuki Carry Futura 1.5 Mega Cargo, maka terjadi penurunan mata pegas daun yang diukur ketinggianya dari permukaan tanah dan juga akan terjadi pertambahan panjang antara mata pegas daun (Gambar 1), dengan demikian maka akan diperoleh data-data sebagai berikut:
Gambar 1. Penurunan Mata Pegas Daun pada 650 kg
Tabel 1. Data Mentah Pengujian Tanggal 19 Mei 2012 w(kg)
2L (cm)
L (cm)
HB (cm)
HD (cm)
0
109.3
54.65
37.4
26.6
50
109.4
54.7
36.5
25.6
100
109.5
54.75
35.8
25
150
109.6
54.8
35.3
25
200
109.65
54.825
34.25
24.4
250
109.67
54.835
33.9
24.25
300
109.8
54.9
33.2
24
350
109.85
54.925
32.75
23.6
400
109.97
54.985
32.2
23.3
450
110
55
31.7
23
500
110.05
55.025
31.2
22.7
550
110.09
55.045
31.15
22.5
600
110.12
55.06
30.6
22.2
650
110.15
55.075
30.3
22.1
736
110.2
55.1
29.6
21.5
808
110.25
55.125
29.3
21.2
858
110.3
55.15
28.75
21
919
110.5
55.25
28
20.7
994
110.4
55.2
27.3
20.5
1049
110.4
55.2
26.8
20.4
Dimana: w = Variasi Beban anggkut kendaraan (Kg) 2L = Panjang Antara Mata Pegas Daun (cm) = Tinggi Mata Pegas Daun Belakang dari HB tanah (cm) HD = Tinggi Mata Pegas Daun Depan dari tanah (cm) b = Lebar Pegas Daun (5 cm) t = Tebal Pegas Daun (0,95 cm) 252
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Berdasarkan data mentah diatas maka penelitian ini masih membutuhkan data-data tambahan, maka untuk memperlancar skripsi ini perlu dilakukan pengambilan data, adapun pengambilan data dilakukan pada Dealer Resmi Suzuki MegahPutra Kendari dan pada Dinas Perhubungan Kota Kendari. Data Pegas Daun Suzuki Carry Futura 1.5 Mega Cargo yang dipergunakan dalam penelitian ini dirangkum dalam tabel 2 berikuti ini.
Gambar 2. Distribusi Gaya Pada Pegas Daun
Tabel 2. Data Pegas Daun Suzuki Carry Futura 1.5 Mega Cargo Nama Data Bahan Pegas Daun Modulus Young (E) Tegangan Ijin Density
Nilai High Strength Steel_SI 1,9995x107 N/cm2 atau 0,204x107 kg/cm2 (1.07558x109-1.65474x109) N/m2 7834,6 Kg/m3
Data kendaraan Suzuki Carry Dari Dinas Perhubungan yang dipergunakan dalam penelitian ini diirangkum dalam tabel 3 di bawah ini.
Rumus yang digunakan dalam menghitung tegangan maksimum dan defleksi maksimum pada pegas daun kendaraan Suzuki Carry Futura 1.5 Mega Cargo adalah sebagai berikut:
Tabel 3 Data Suzuki Carry Dari Dinas Perhubungan
Nama Data
Nilai
BK (Berat Kosong) S1 (Berat Pada Sumbu Roda 1) S2 (Berat Pada Sumbu Roda 2) JBB (Jumlah Berat yang diperbolehkan) a (Panjang antara Sumbu Roda) L, w (Berat beban angkut mobil) q (Jarak Titik berat dari sumbu roda 1) R2 (Reaksi Sumbu Roda 2) R2 (Standar Perhubungan yang diperbolehkan) G (Jumlah Orang yang diperbolehkan) Perbandingan Power Engine : Berat Beban angkutan
920 Kg 515 Kg 385 Kg 2085 Kg 1970 mm 1045 Kg 1970 mm 1294, 73 Kg 1300 Kg 2 Org @60Kg = 120 Kg 4,5 kW : 1 ton
3. Hasil dan Pembahasan Berdasarkan data Tabel 1 adapun W disini merupakan berat yang diterima untuk satu pegas daun (Gambar 2), dikarenakan berat W ini model konstruksinya dari chassis langsung ke pegas daun, maka kita assumsikan W disini merupakan berat yang diterima oleh ujungujung pegas daun tersebut, dan 2W akan diterima dengan arah yang berlawanan.
Tegangan maksimum pegas daun =
6
Dimana: W = berat beban pada ujung-ujung pegas daun (kg) L = setengah panjang dari keseluruhan pegas daun (cm) n = total jumlah daun pada pegas daun (nF+nG) b = lebar pegas daun (cm) t = tebal pegas daun (cm) f = tegangan maksimum pegas daun (kg/cm2)
253
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Defleksi maksimum pegas daun =
12 (2
+3
Menghitung Defleksi Teoritis Tabel hasil perhitungan defleksi teoritis dapat dilihat pada tabel 6 dan perhitungan defleksi maksimum pegas daun diberikan pada tabel 7 lampiran.
)
Dimana: nF = jumlah daun pada pegas daun Full length leaves nG = jumlah daun pada pegas daun Graduate leaves E = Modulus Elastisitas pegas (kg/cm2) = deflection (cm)
Hubungan Antara w dan Defleksi penggujian Berdasarkan analisa Regresi Didapatkan hungan yaitu:
Menghitung Tegangan Lentur (f) Tabel 4 Data Menghitung Tegangan Lentur R2
W
2L (cm)
L (cm)
385
96.25
109.3
54.65
428.53
107.13
109.40
54.70
472.06
118.01
109.50
54.75
515.58
128.90
109.60
54.80
559.11
139.78
109.65
54.83
602.64
150.66
109.67
54.84
646.17
161.54
109.80
54.90
689.70
172.42
109.85
54.93
733.22
183.31
109.97
54.99
776.75
194.19
110.00
55.00
820.28
205.07
110.05
55.03
863.81
215.95
110.09
55.05
907.34
226.83
110.12
55.06
950.86
237.72
110.15
55.08
1025.73
256.43
110.20
55.10
1088.41
272.10
110.25
55.13
1131.94
282.98
110.30
55.15
1185.04
296.26
110.50
55.25
1250.34
312.58
110.40
55.20
1298.22
324.55
110.40
55.20
Adapun rumus tegangan lentur yang akan digunakan adalah: 6 = Dengan n=5, t=0,95cm, b=5cm, maka diperoleh data perhitungan sebagaimana dalam tabel 5 Lampiran.
254
Hubungan antara tegangan lentur dan defleksi pegas daun pengujian berdasarkan analisa Regresi didapatkan hubungan yaitu:
Hubungan antara w dan 2L berdasarkan analisa Regresi didapatkan hubungan yaitu:
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Menghitung Tegangan Lentur (f) Maksimum dan Defleksi Maksimum Untuk mencari Tegangan Lentur (f) Maksimum dan Defleksi Maksimum Pegas daun pada mobil Suzuki Carry Futura 1.5 Pick Up Mega Cargo yang diperbolehkan, maka kita perlu memperhatikan asumsiasumsi dan batasan-batasan sebelumnya baik batasan dari materialnya maupun batasan-batasan dari dinas perhubungan. Bahan Pegas Daun : High Strength Steel_SI – Tegangan Ijin : (1,07558x109N/m2 9 2 1,65474x10 N/m ) Density : 7834,6 Kg/m3 Untuk Tegangan Ijin kita assumsikan ambil yang terkecil yaitu 1,07558x109N/m2, satuan yang digunakan dalam skripsi ini untuk Tegangan yaitu kg/cm2. .
/
=
= = 9,80665 10 9,80665. 1,07558x109N/m2 = 1,07558x109/9,80665x104 kg/cm2 Tegangan Ijin
: 10967,98 kg/cm2
Berdasarkan hubungan regresi antara (w) dan (f) maka kita dapat mengestimasi berat angkut kendaraan berapa (w) yang menghasilkan tegangan ijin bahan. w = 0,311469132f-434,855685 w = 0,311469132(10967,97549)-434,855685 w = 2981,33kg Jadi, Berat beban angkut kendaraan (w) yang diijinkan oleh bahan material pegas daun tersebut tidak boleh lebih besar dari pada 2981,33kg, Sedangkan standar perhubungan, berat angkut kendaraan berapa (w) yang menghasilkan Reaksi sumbu roda 2 yang diijinkan perhubungan, dengan R2 yang diperbolehkan oleh perhubungan tidak boleh lebih besar dari 1300 kg. w = 1,148674(R2)-442,233 w = 1,148674(1300)-442,233 w = 1051,0426 Kg w (yang diperbolehkan Material) 2981,33 Kg
menurut Hasil Pengujian yaitu sebesar 32985,18 Kg/cm2. E (Kg/cm2) dari Suzuki 2040000 Kg/cm2
E (Kg/cm2) Dari hasil percobaan 32985,18 Kg/cm2
Berdasarkan hubungan regresi antara Berat beban angkut kendaraan (w) dengan Defleksi pegas daun secara percobaan (δp) yang menghasilkan Defleksi Penggujian Maksimum. w = 131,697(δp)- 111,586 Untuk menggetahui seberapa Defleksi pengujian maksimum yang diperbolehkan baik dari Materialnya atau batasan dari Dinas Perhubungan, adapun batasan berat beban angkut kendaraan (w) dari material sebesar 2981,33012 Kg dan batasan berat beban angkut kendaraan Dinas Perhubungan sebesar 1051,0426Kg. Sehingga Defleksi Maksimum Pengujian adalah: Untuk Standar Material: w = 131,697(δp) - 111,586 2981,33012 = 131,697(δp)- 111,586 (δp)maksimum = 23,485 cm Untuk Standar Dinas Perhubungan: w = 131,697(δp)- 111,586 1051,0426 = 131,697(δp)- 111,586 (δp)maksimum = 8,828 cm Sedangkan untuk Defleksi Maksimum Teoritis dari persamaan regresi, maka defleksi maksimumnya adalah: Untuk Standar Material: w = 222,2584(δ)-427,5877 2981,33012 = 222,2584(δ)-427,5877 (δ)maksimum = 15,338 cm Untuk Standar Dinas Perhubungan: w = 222,2584(δ)-427,5877 1051,0426 = 222,2584(δ)-427,5877 (δ)maksimum = 6,653 cm
w (yang diperbolehkan Perhubungan) 1051,04 Kg
Untuk Modulus Elastisitas bahan berdasarkan data Tabel dari Suzuki Megah Putra Kendari Modulus Elastisitasnya adalah 2040000 Kg/cm2 sedangkan
Sedangkan untuk tegangan lentur maksimum baik dari Material maupun dari Dinas Perhubungan adalah sebagai berikut: Untuk Standar Material: w = 0,311469132f434,855685 2981,33012 = 0,311469132f-434,855685 f maksimum = 10967,97549 kg/cm2
255
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Untuk Standar Dinas Perhubungan: w = 0,311469132f-434,855685 1051,0426 = 0,311469132f-434,855685 f maksimum = 4770,612 kg/cm2 dari tabel 6 dan 7, lampiran Tegangan Lentur Maksimum dan Defleksi Maksimum dapat dirangkum seperti berikut: Untuk Batasan Dari Material f 10967,98 maksim kg/cm2 um (δp)mak 23,49 cm simum (δ)maksi 15,34 cm mum
Untuk Batasan Dari Dinas Perhubungan f maks
4770,6 kg/cm2
(δp)maks
8,828 cm
(δ)maks
6,653 cm
Daftar Pustaka Adinatha Ruly, Analisa Distribusi Tegangan Pegas Daun (Leaf Spring) Sprint off road Pada Jeep Wrangler Tj Rubicon Dengan Menggunakan Software Ansysy 8.0. Universitas Muhammadiyah Malang, 2008 Adipriyatno Dhanie, Analisa Karakteristik Kekakuan Pegas Daun. Universitas Kristen Petra, 2002 Daryono, Optimasi Disain Model Pegas Daun Suspensi Kendaraan Dump Truck. Universitas Muhammadiyah Malang, 2009 Naibaho Janter, Analisa Displacement Pegas Daun Menggunakan Perangkat Lunak MSC.Nastran V4.5, Medan, 2011 Khurmi, R. S. & Gupta, J. K, A Text Book of Mechine Design, Eurasia Publishing House, 1982 Sutantra, I Nyoman & Sampurno, Bambang, Teknologi Otomotif, Guna Widya, Surabaya, 2010 Shigley, J. E, & Mitchell, L. D, Perencanaan Teknik Mesin, Erlangga, Jakarta, 1984 Urry S. A. & Turner P. J, Penyelesaian Soal-Soal Mekanika Teknik, Erlangga, Jakarta, 1985 Hibbeler R. C, Engineering Mechanics Dinamics, Prentice Hall, Singapore, 2007
256
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
Lampiran Tabel 5. Hasil Perhitungan tegangan lentur w (kg)
R2
W
2L (cm)
L (cm)
[1]
[2]
f = [1]/[2]
0
385
96.25
109.30
54.65
31560.38
22.56
1398.80
50
428.53
107.13
109.40
54.70
35160.71
22.56
1558.37
100
472.06
118.01
109.50
54.75
38767.58
22.56
1718.23
150
515.58
128.90
109.60
54.80
42380.99
22.56
1878.38
200
559.11
139.78
109.65
54.83
45979.95
22.56
2037.89
250
602.64
150.66
109.67
54.84
49568.61
22.56
2196.95
300
646.17
161.54
109.80
54.90
53211.89
22.56
2358.42
350
689.70
172.42
109.85
54.93
56822.28
22.56
2518.44
400
733.22
183.31
109.97
54.99
60474.43
22.56
2680.31
450
776.75
194.19
110.00
55.00
64081.98
22.56
2840.20
500
820.28
205.07
110.05
55.03
67703.79
22.56
3000.72
550
863.81
215.95
110.09
55.05
71322.39
22.56
3161.10
600
907.34
226.83
110.12
55.06
74936.80
22.56
3321.30
650
950.86
237.72
110.15
55.08
78553.16
22.56
3481.58
736
1025.73
256.43
110.20
55.10
84776.67
22.56
3757.41
808
1088.41
272.10
110.25
55.13
89997.98
22.56
3988.83
858
1131.94
282.98
110.30
55.15
93639.65
22.56
4150.23
919
1185.04
296.26
110.50
55.25
98210.44
22.56
4352.82
994
1250.34
312.58
110.40
55.20
103527.74
22.56
4588.49
1049
1298.22
324.55
110.40
55.20
107492.29
22.56
4764.20
257
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
Tabel 6. Hasil Perhitungan defleksi teoritis
258
w (kg)
W(kg)
2L (cm)
L (cm)
E (kg/cm2)
0
96.25
109.3
54.65
32985.18
50
107.13
109.4
54.7
32985.18
100
118.01
109.5
54.75
32985.18
150
128.9
109.6
54.8
32985.18
200
139.78
109.65
54.825
32985.18
250
150.66
109.67
54.835
32985.18
300
161.54
109.8
54.9
32985.18
350
172.42
109.85
54.925
32985.18
400
183.31
109.97
54.985
32985.18
450
194.19
110
55
32985.18
500
205.07
110.05
55.025
32985.18
550
215.95
110.09
55.045
32985.18
600
226.83
110.12
55.06
32985.18
650
237.72
110.15
55.075
32985.18
736
256.43
110.2
55.1
32985.18
808
272.1
110.25
55.125
32985.18
858
282.98
110.3
55.15
32985.18
919
296.26
110.5
55.25
32985.18
994
312.58
110.4
55.2
32985.18
1049
324.55
110.4
55.2
32985.18
Vol. 3, No. 2, Mei 2012
ISSN : 2085-8817
DINAMIKA Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
Tabel 7. Hasil Perhitungan defleksi maksimum w (kg) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 736 808 858 919 994 1049
W(kg)
L (cm)
L2
[1]
96.25
54.65
2986.62
3449549
107.13
54.70
2992.09
3846582
118.01
54.75
2997.56
4245050
128.90
54.80
3003.04
4644956
139.78
54.83
3005.78
5041702
150.66
54.84
3006.88
5436190
161.54
54.90
3014.01
5842666
172.42
54.93
3016.76
6241927
183.31
54.99
3023.35
6650373
194.19
55.00
3025.00
7049018
205.07
55.03
3027.75
7450803
215.95
55.05
3029.95
7851882
226.83
55.06
3031.60
8252040
237.72
55.08
3033.26
8652631
256.43
55.10
3036.01
9342389
272.10
55.13
3038.77
9922278
282.98
55.15
3041.52
10328454
296.26
55.25
3052.56
10852253
312.58
55.20
3047.04
11429462
324.55
55.20
3047.04
11867148
[2] 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846 148846
[3] 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
[2]*[3] 1786147.5
δ= (1)/(3) 1.93
1786147.5
2.15
1786147.5
2.38
1786147.5
2.60
1786147.5
2.82
1786147.5
3.04
1786147.5
3.27
1786147.5
3.49
1786147.5
3.72
1786147.5
3.95
1786147.5
4.17
1786147.5
4.40
1786147.5
4.62
1786147.5
4.84
1786147.5
5.23
1786147.5
5.56
1786147.5
5.78
1786147.5
6.08
1786147.5
6.40
1786147.5
6.64
259
