Proposal Tugas Tugas AkhirAkhir
Oleh : Bimo Arindra Hapsara 2106 100 047 Dosen Pembimbing : Ir. J. Lubi
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kecelakaan
Transportasi Keamanan dan Kenyamanan
Analisa tentang kestabilan
Apakah terjadi skid
Apakah akan guling
1. Kendaraan yang dianalisa adalah Suzuki Karimun Estilo 2. Gaya angkat / lift diabaikan 3. Analisa dilakukan dengan variasi kecepatan 20, 40, 60, 80 dan 100 km/jam 4. Jalan yang dilalui aspal kering, tidak bergelombang/rata 5. Kemiringan jalan disesuaikan pada data Bina Marga 6. Efek gaya angin dari samping diabaikan 7. Berat masing-masing penumpang 60 kg Sumber : TPGJAK No 038/T/BM/1997 8. Kapasitas maksimal 4 orang penumpang
Mengetahui arah dan gaya kendaraan saat berbelok
Mengetahui kapan kendaraan akan terguling
• Membatasi kecepatan • Media pengembangan dan penelitian • Memenuhi kebutuhan yang aman dan nyaman
Dasar Teori
Stabilitas Arah Kendaraan Perilaku arah kendaraan menggambarkan stabilitas arah kendaraan Karakter handling baik (stabil) jika arah gerak kendaraan hanya dipengaruhi oleh arah sudut belok roda kemudi Sudut slip pada roda mengurangi stabilitas arah gerak kendaraan Sudut slip roda akan menentukan jenis perilaku arah gerak kendaraan Perilaku Ackerman Perilaku Netral
Kondisi Ideal
Kondisi Nyata
Understreer
sudut slip rata-rata roda depan lebih besar dari pada sudut slip rata-rata roda belakang
(αr < αf )
Overstreer
Sudut slip rata-rata roda belakang lebih besar dibandingkan dengan sudut slip rata-rata roda depan
(αf < αr )
Prosesn Penimbangan
x
Wf’ (beban roda depan akibat
(jarak poros ke tanah)
pengangkatan roda belakang)
37 cm
540 kg
Gaya Berat
Fz
Gaya Sentrifugal Momen Rolling
Gaya Berat
Fz
Gaya Sentrifugal Momen Rolling
Gaya Sentrifugal
Fz
Drag Force
Momen Pitching
RODA DEPAN
RODA BELAKANG
Perubahan Lokasi Center of Grafity
Depan
Depan
Belakang
Belakang
Depan
Depan
Belakang
Belakang
Jumlah
a (meter)
b (meter)
1
0,868
1,491
2
0,972
1,388
3
1,040
1,319
4
1,601
1,298
Penumpang
Lateral Transfer Load
Sudut Slip KENDARAAN BELOK
GAYA SENTRIFUGAL
• Faktor yang mempengaruhi sudut slip: – – – – – – –
Konstruksi Ban Gaya Longitudinal (Fx) Gaya Lateral (Fy) Gaya Normal (Fz) Tekanan Ban (P) Keausan Ban (A) Gaya Sentrifugal (Fc)
DEFORMASI PADA BAN
SUDUT SLIP (α)
Dimensi panjang keseluruhan lebar keseluruhan tinggi keseluruhan jarak sumbu roda (L) jarak pijak roda depan (tf) jarak pijak roda belakang (tr) jarak terendah ke tanah radius putar jarak suspensi depan (bf) jarak suspensi belakang (br)
3,495 m 1,475 m 1,610 m 2,36 m 1,235 m 1,23 m 0,165 m 4,6 m 0,82 m 0,91 m
Berat berat total (W) berat depan (Wf) berat belakang (Wr)
890 kg 530 kg 360 kg
Suspensi depan belakang koefisien pegas depan (kf) koefisien pegas belakang (kr)
McPherson Strut with Torsion Type Roll Control Device Coil Spring, Gas Filled Shock Absorbers with 3-Link Rigid Axle and Isolated Trailing Arm 26100 N/m 29600 N/m
Chassis Steering Rem depan rem belakang
Electric Power Steering ventilated disc drum
Aerodinamik luas frontal (Af) massa jenis angin (ρ) koefisien drag (Cd)
2,374 m2 1,23 kg/m3 0,35
ban jenis jari-jari ban
radial 13 inch / 330,2 mm
4000 2000
Fz (N)
0
-2000
δf
4,916524
-4000
6,009084
-6000
7,72599
-8000
8,32071
-10000
Terguling
-12000 -14000 0
20
40
60
80
100
V (km/jam) δf 4,916524 6,009084 7,72599 8,32071
20 2187,746 2110,64 1989,411 1947,44
40 1146,901 838,4747 353,2788 185,7981
60 -587,841 -1281,8 -2372,86 -2750,6
80 -3016,48 -4250,19 -6189,84 -6860,89
100 -6139,02 -8066,68 -11097,4 -12146,7
120
Hubungan Penumpang Dengan Guling yang terjadi Grafik Batas kecepatan 1 Penumpang kemiringan 1
Grafik Batas kecepatan 2 Penumpang kemiringan 1
4000
4000
2000
2000
0
0
-2000
-2000
Fz -4000
-4000 -6000
-6000 -8000
-8000
-10000
-10000 -12000
-12000
-14000
-14000 0 4000
Kemiringan jalan 1,145°
Fz vs V
20
40
60
80
100
0
120
20
40
60
80
100
120
Grafik Batas kecepatan 4 Penumpang kemiringan 1
V (km/jam) kemiringan 1 Grafik Batas kecepatan 3 Penumpang
4000
2000
2000
0
0
4,916524
-2000
-2000
6,009084
-4000
-4000 -6000 -8000
-6000
7,72599
-8000
8,32071
-10000
-10000
-12000
-12000
-14000
-14000
-16000 0
20
40
60
80
100
120
0
20
40
60
80
100
120
Kemiringan jalan 1,145° Sudut belok 6,009°
Penggabungan Grafik Perbandingan Beberapa Penumpang Dengan Kecepatan dan Gaya Normal 4000 2000 0
1 penumpang -2000
2 penumpang
Fz (N) -4000
3 penumpang 4 penumpang
-6000 -8000 -10000 0
20
40
60
80
100
120
V (km/jam) δf
Hampir tidak ada perbedaan pada 1, 2,3, dan 4 penumpang saat Fz = 0
20
80
100
6,009084 1982,589 827,5606 -1232,62
-4046,43
-7663,83
6,009084
-1281,8
-4250,19
-8066,68
6,009084 2232,957 874,5763 -1389,39
-4558,95
-8634,09
6,009084 2430,838 993,5944 -1401,81
-4755,38
-9067,11
2110,64
40 838,4747
60
4 penumpang Sudut belok 6,009°
1500
δf 6,009084 6,009084 6,009084 6,009084 6,009084
1000
500
Fz (N)
20 2430,838 2494,982 2557,856 2619,718 2680,542
40 993,5944 1058,599 1376,414 1186,758 1250,144
60 -1401,81 -1335,37 -1268,69 -1201,51 -1133,85
0 miring 1 miring 2
-500
miring 3 -1000
miring 4 miring 5
-1500 30
35
40
45
50
55
60
65
70
V (km/jam)
Miring 1 Guling < 50 km/jam
Miring 5 Guling > 50 km/jam
80 -4755,38 -4686,93 -4616,92 -4545,08 -4471,45
V= 60 km/jam; Ø=3,43°; 2 penumpang
Radius belok yang semakin besar mengakibatkan gaya sentrifugal yang dialami kendaraan makin besar
20 15 α 10 5 0 4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
δf rata-rata roda depan
rata-rata roda belakang
Sudut steering besar
δf 4,916524 6,009084 7,72599 8,32071
Sudut slip besar
α α1 10,97218309 13,49095476 17,29606489 19,76507205
α2 15,17080617 18,72147725 24,11399244 25,93841861
α3 7,10893144 8,78589164 11,2075801 11,9968455
α4 5,638298425 6,950394787 8,866287691 9,496751759
αf
αr
11,1398688 13,75368445 17,6607863 18,96763203
8,305240756 10,22067478 13,08117629 14,6309119
V= 20 km/jam; Ø=1,145°; 2 penumpang α
1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
Kecepatan 20 km/jam belum terjadi slip 4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
δf V= 40 km/jam; Ø=1,145°; 2 penumpang 10
α
Kecepatan 40 km/jam sudah terjadi slip
5 0 4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
δf rata-rata roda depan
rata-rata roda belakang
8
8,5
9
δf
α α1
α2
α3
α4
4,916524
4,626201913
6,268463017
2,509291511
2,137864
6,009084
5,908671676
8,071981858
3,488873715
2,890728
7,72699
7,837981718
10,80177815
4,910324282
3,989579
8,320271
8,484188757
11,7207181
5,374501112
4,35013
V= 60 km/jam; Ø=3,43°; 2 penumpang
V= 60 km/jam; Ø=3,43°; 1 penumpang α
25
20
20
15
15
α 10
10
5
5 0 4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
0
9
4
4,5
5
5,5
6
δf rata-rata roda depan
6,5
7
7,5
8
8,5
9
8,5
9
δf rata-rata roda belakang
rata-rata roda depan
rata-rata roda belakang
V= 60 km/jam; Ø=3,43°; 4 penumpang
V= 60 km/jam; Ø=3,43°; 3 penumpang 20
25 20
15 α
α 10
15 10
5
5
0
0 4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
4
4,5
5
5,5
6
7
7,5
8
δf
δf rata-rata roda depan
6,5
rata-rata roda belakang
rata-rata roda depan
rata-rata roda belakang
1 δf 4,916524 6,009084 7,72699 8,320271
αf 3,50888 4,89202 6,938 7,6180
αr 2,25775 3,19815 4,58268 5,04056
Jumlah Penumpang 2 3 αf αr αf 3,52427 2,73834 3,52845 4,95803 3,78651 4,96445 7,07864 5,33298 7,08851 7,78212 5,84491 7,79328
Semakin banyak penumpang
4 αr 3,06423 4,24427 5,98552 6,56207
αf 3,36888 4,85523 7,05014 7,77787
αr 3,20223 4,45442 6,30195 6,91371
Gaya sentrifugal membesar
Semakin besar sudut steer yang diberikan oleh pengemudi, maka sudut slip yang terjadi juga menjadi semakin besar.
Gaya sentrifugal yang besar mengakibatkan munculnya gaya lateral yang dapat mendorong roda ke arah samping
Semakin besar kecepatan belok, maka sudut slip yang terbentuk akan semakin besar.
Untuk mengetahui batas kecepatan kendaraan guling dapat dilihat pada grafik pada halaman 61 dengan variasi sudut belok, penumpang, dan kemiringan jalan.
