Transkripsi

1

2

3

4

5

6

7

8 Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013 ANALISA PERILAKU GULING KENDARAAN TRUK ANGKUTAN BARANG (STUDI KASUS PADA JALUR DENPASAR-GILIMANUK) I Ketut Adi Atmika, I Made Gatot Karohika, Kadek Oktapianus Prapta Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran Bali Telp/fax: (0361) tutadi2001@yahoo.com Abstrak Kendaraan yang berbelok baik itu pada jalan datar ataupun miring harus memiliki kestabilan yang baik agar dapat melalui segala belokan dengan baik. Kendaraan besar seperti truk angkutan barang yang merupakan kendaraan berkapasitas besar, sering kehilangan kestabilan pada saat belokan. Banyak faktor yang mempengaruhi kendaraan terguling diantaranya adalah beban, kecepatan, dan radius belok yang terlalu tajam. Pada analisa ini akan dibahas mengenai truk yang sering mengalami kecelakaan terguling di jalur denpasar gilimanuk. Dengan perhitungan statis yang dilakukan maka akan didapat nilai gaya-gaya yang mempengaruhi kendaraan terguling. Pada analisa jalan miring, kemiringan jalan yang diambil adalah dari perkiraan yang ada di lapangan, dimana sering terjadi truk terguling. Pada hasil analisa yang dilakukan didapat pada jalan datar kendaraan tanpa beban masih bisa melaju dengan baik pada kecepatan 15 km/jam. Setelahnya pada analisa kecepatan 30 km/jam dan 40 km/jam kendaraan sudah terguling total. Untuk analisa pada jalan miring didapat hasil analisa dimana dari kecepatan 15 km/jam sampai 40 km/jam kendaraan telah terguling. Kata kunci: Jalur Denpasar-Gilimanuk, truk angkutan barang, gaya normal, perilaku guling. 1. Pendahuluan Gerakan belok merupakan gerakan paling kritis dari suatu kendaraan. Pada saat kendaraan bergerak belok ada dua hal yang kritis yang dapat terjadi yang dapat mengganggu kestabilan kendaraan. Dua hal tersebut adalah pertama jika sebagian atau semua roda kendaraan skid ke samping karena tidak mampu menahan gaya sentrifugal kendaraan, dan yang kedua jika satu atau dua roda terangkat akibat momen guling yang terjadi dari gaya sentrifugal kendaraan [1]. Bali adalah salah satu pulau tujuan pengiriman barang-barang dari pulau lain khususnya dari pulau Jawa. Pengiriman biasanya dilakukan melalui media laut dan darat. Pada media daratan jalur Gilimanuk Denpasar merupakan salah satu media darat yang tersedia. Maka dari itu kendaraan besar sejenis truk pengangkut sering berlalu lalang di jalur ini yang sudah pasti dalam kapasitas besar. Dalam pengiriman barang biasanya dilakukan oleh truk roda 6 yang memiliki kapasitas sekitar 6 ton. Truk yang digunakan tersedia dalam berbagai merek dan spesifikasinya. Dimana jenis barang-barang yang sering diangkut dari pulau jawa ke pulau bali biasanya antara lain seperti sebako, barang elektronik, alat-alat bangunan, dan lain sebagainnya. Muatan barang pada bak truk yang akan dikirim telah memiliki standarisasi dari dinas perhubungan. Akan tetapi biasanya banyak yang melebihi kapasitas muatan dari kendaraan truk yang akan digunakan. Fenomena ini mengakibatkan sering terjadi kecelakaan yaitu truk terguling yang melibatkan truk dengan kapasitas muatan yang berlebihan. Kecelakaan truk terguling adalah paling sering terjadi. Keadaan jalan yang memiliki radius tikungan yang cukup besar serta diperparah dengan kerusakan serta muatan yang melebihi kapasitas mengakibatkan presentase terjadinya truk guling sangat besar. Sepanjang lintasan Gilimanuk Denpasar atau sebaliknya sering terjadi truk terguling. Lintasan yang meliputi tiga kabupaten ini merupakan salah satu lintasan yang rawan terjadi kecelakaan. Kawasan yang paling rawan terjadi kecelakaan disepanjang jalur Denpasar-Gilimanuk adalah di TI

9 Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013 sepanjang jalur Kabupaten Tabanan. Dimana titik-titik rawan itu diantaranya adalah Desa Samsam yang ada di KM Kecamatan Kerambitan [2]. Selain itu di Desa Megati tepatnya daerah Kresek pada KM 32,5 Kecamatan Selemadeg Timur juga sering terjadi kecelakaan truk terguling [3]. Trakhir daerah rawan adalah di desa Bajra pada KM 39,2 Kecamatan Selemadeg [3]. Di daerah ini keadaan jalan sangat memperhatinkan selain juga tikungan yang tajam dan menanjak mengakibatkan presentase truk terguling sangat besar terjadi. 2. Dasar Teori dan Model Pemecahan Masalah 2.1 Gaya dan Momen Aerodinamika Gambar 1. Gaya dan momen aerodinamika pada kendaraan [1] Secara umum dimana arah kecepatan relatif angin terhadap kendaraan tidak selalu bisa sejajar dengan sumbu longitudinal kendaraan, maka akan terjadi tiga gaya aerodinamik pada kendaraan [1]. Gaya hambat (drag) aerodinamis Gaya hambat adalah gaya yang bekerja dalam arah horisontal (paralel terhadap aliran) dan berlawanan arah dengan arah gerak maju kendaraan. 1. Cd.. V 2 a F D. Af (1) 2 dimana: C d = koefisien drag V = kecepatan (m/s) A f = luas prontal (m 2 ) = densitas udara (Kg/m 3) Gaya angkat (lift) aerodinamis Perbedaan bentuk antara permukaan atas dan bagian bawah kendaraan menyebabkan aliran udara di atas permukaan lebih cepat dibandingkan dengan aliran udara di bagian bawah permukaan, sehingga tekanan udara di bagian atas kendaraan lebih rendah dari tekanan udara di permukaan bawah. 1. Cl.. V 2 a F L. Af (2) 2 TI

10 Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013 dimana: C L = koefisien lift Gaya samping Aerodinamis Gaya samping bekerja dalam arah horisontal dan transversal sehingga bersifat mendorong kendaraan kesamping. Gaya samping juga terjadi pada kondisi kendaraan berbelok. F S 1 2. Cs.. Va. Af. a (3) 2 dimana: C s = koefisien side βa = sudut serang angin 2.2. Dinamika Kendaraan Belok Pada Jalan Datar Gambar 2. Gaya dan momen pada kendaraan belok Analisa guling dimaksudkan untuk mencari kondisi terjadinya salah satunya roda depan atau belakang terangkat. Terangkatnya salah satu roda atau kedua roda tersebut adalah menunjukkan adanya kemungkinan kendaraan akan terguling. Roda dikatakan terangkat jika normal yang terjadi pada roda tersebut adalah sebesar 0 atau negative (Fz=0 atau Fz=negatif). Gaya normal yang terjadi pada masing-masing roda adalah normal akibat berat kendaraan, perpindahan normal karena momen guling, dan perpindahan normal karena pitching. Fzi = Wi ± Fmgi ± Fmpi (4) dimana: Fzi = Gaya normal pada masing-masing roda (i=1,2,3,4) Wi = Gaya berat pada masing-masing roda Fmgi = Gaya normal pada masing-masing roda akibat momen guling Fmpi = Gaya normal pada masing-masing roda akibat momen pitch Dalam hal ini kendaaan dikatakan akan dapat mengalami bahaya terguling jika pada saat belok roda ada yang terangkat. Jika satu roda depan terangkat maka kendaraan dikatakan dalam keadaan kritis akan terguling ke belakang, dan kalau roda depan dan belakang sudah ada yang terangkat maka kendaraan kritis akan terguling total [4]. TI

11 Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013 Besar gaya normal pada masing-masing roda ditunjukkan dengan persamaan 5. (5) dimana: W = Berat total kendaraan (N) F c = Gaya sentrifugal kendaraan (N) F L = Gaya angkat kendaraan (N) F D = Gaya drag kendaraan (N) F S = Gaya samping kendaraan (N) h = tinggi titik pusat massa kendaraan (m) M Ra = Momen guling kendaraan = Momen pitching kendaraan M Pa Keadaan kritis terguling pada roda depan kendaraan terjadi jika: F Z2 = 0. Keadaan kritis terguling pada roda belakang kendaraan terjadi jika: F Z1 = Metode Penelitian Adapun pelaksanaan yang dilakukan dalam beberapa tahapan yakni: Penelitian diawali dengan studi literatur mengenai penelitian-penelitian sebelumnya dan berbagai teori penunjang yang berkaitan dengan analisa stabilitas kendaraan. Kemudian menentukan jenis kendaraan Mitsubishi Fuso (FM517 Hs 4x2)) yang akan diuji, dilanjutkan dengan pengumpulan data-data kendaraan Mitsubishi Fuso (FM517 Hs 4x2) yang diperlukan. Analisa data tidak melakukan pengujian untuk mencari besarnya variabel data yang digunakan melainkan diambil suatu asumsi secara umum dimana besarnya variabel berdasarkan pada pengujian-pengujian yang telah dilakukan. Begitu juga dengan variabel yang lain yang digunakan dimana asumsi yang diambil sesuai dengan keadaan penelitian. Variasi data yang digunakan pada analisa ini berupa variasi muatan, dimulai dari muatan normal yaitu 6520 kg, dan Kg, untuk kecepatan pada jalan datar divariasikan pada kecepatan 15 Km/jam, 30 Km/jam dan 40 Km/jam. Pada jalan miring variasi kecepatan yang digunakan sama dengan kecepatan pada jalan datar. 4. Hasil dan Pembahasan Untuk mendapatkan nilai gaya -gaya normal yang terjadi pada setiap roda maka sebelumnya harus dicari momen-momen gaya yang mempengaruhinya. Dengan menggunakan persamaan kendaraan berbelok pada jalan datar dan miring maka perhitungan dapat dilakukan. Hasil perhitungan untuk jalan datar dengan beberapa kondisi muatan kendaraan ditunjukkan pada gambar 3, gambar 4 dan gambar 5. TI

12 Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013 Gambar 3. Grafik hubungan antara kecepatan dan gaya normal kendaraan tanpa beban Gambar 3. diatas menunjukkan hubungan antara kecepatan dan gaya normal kendaraan tanpa beban. Dapat dilihat pada sudut steer 5 0 pada kecepatan 30 km/jam gaya normal bernilai positif, sampai kecepatan 40 km/jam pun gaya normal masing-masing roda masih bernilai positif. Pada sudut steer 8 0 pergerakan gari gaya normal mengalami penurunan, dapat dilihat pada kecepatan 40 km/jam gaya normal mulai mendekati nila nol. Sudut steer 9 0 pada kecepatan 40 km/jam gaya normal sudah bernilai negatif, ini menandakan truk terguling pada sudut steer 9 0 dengan kecepatan 40 km/jam. Sedangkan untuk sudut steer 13 0 jika kecepatan melebihi 30 km/jam maka kendaraan akan terguling, dapat dilhat dari garis grafik yang menunjukkan penurunan yang drastis memasuki kecepatan 30 km/jam Gambar 4. Grafik hubungan antara kecepatan dan gaya normal kendaraan beban N Pada gambar 4. terlihat sudut steer 5 0 gaya normal masih bernilai positif dikisaran N. Pada kecepatan 30 berkisar N dan pada keceptan 40 km/jam masih bernilai positif berkisar N. Sedangkan pada sudut steer 8 0 pada kecepatan 15 km/jam nilai gaya normal berkisar N, menurun menjadi kisaran angka N pada kecepatan 30 km/jam, dan pada kecepatan 40 km/jam nilai gaya normal menurun lagi berkisar 1000 N. Sudut steer 9 pada kecepatan 15 km/jam gaya normal berkisar N, menurun menjadi kisaran angka N pada kecepatan 30 km/jam, dan terguling pada kecepatan 40 km/jam, dikarenakan nilai pada kecepatan ini adalah negatif. Sedangkan untuk sudut steer 13 0 pada kecepatan 15 km/jam gaya normal berkisar angka N, TI

13 Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013 menurun menjadi N pada kecepatan 30 km/jam, dan pada kecepatan 40 km/jam kendaraan terguling karena nilai gaya normalnya adalah negatif berkisar N. Gambar 5. Grafik hubungan antara kecepatan dan gaya normal kendaraan beban N Pada gambar 5 terlihat sudut steer 5 0 gaya normal masih bernilai positif dikisaran N. Pada kecepatan 30 berkisar N dan pada keceptan 40 km/jam masih bernilai positif berkisar N. Sedangkan pada sudut steer 8 0 pada kecepatan 15 km/jam nilai gaya normal berkisar N, menurun menjadi kisaran angka N pada kecepatan 30 km/jam, dan pada kecepatan 40 km/jam nilai gaya normal menurun lagi berkisar 1000 N. Sudut steer 9 pada kecepatan 15 km/jam gaya normal berkisar N, menurun menjadi kisaran angka N pada kecepatan 30 km/jam, dan terguling pada kecepatan 40 km/jam, dikarenakan nilai pada kecepatan ini adalah negative dikisaran angka 1000 N. Sedangkan untuk sudut steer 13 0 kecepatan 15 km/jam gaya normal N, menurun menjadi N, dan berada di titik negatif pada kecepatan 32 km/jam. Setelah melakukan analisa jalan datar, dilanjutkan dengan perhitungan jalan miring, hasil analisa dalam bentuk grafik ditunjukkan pada gambar 6. Gambar 6. Grafik hubungan kecepatan vs gaya normal kendaraan pada radius belok 6.13 m Pada grafik diatas menunjukkan roda yang terangkat menunjukkan kendaraan akan terguling. Dapat dilihat garis pembeban, pertama menunjukkan kendaraan tanpa beban TI

14 Seminar Nasional Mesin Dan Industri (SNMI8) 2013 Riset Multidisiplin Untuk Menunjang Pengembangan Industri Nasional Jakarta, 14 November 2013 pada kecepatan 15 km/jam gaya normalnya bernilai N. Menurun menjadi N pada kecepatan 30 km/jam, dan menunjukkan nilai N pada kecepatan 40 km/jam. Sedangkan untuk kendaraan dengan beban N ( beban standar) pada kecepatan 15 km/jam menunjukkan gaya normal sebesar N, menurun menjadi N dan berakhir pada kecepatan 40 km/jam dengan nilai gaya normal adalah N. Untuk beban N (beban berlebih) pada kecepatan 15 km/jam menunjukkan nilai gaya normal sebesar N, menurun menjadi N pada kecepatan 30 km/jam dan pada kecepatan 40 km/jam gaya normal adalah N. 5. Kesimpulan Dari pembahasan dan analisa yang telah dilakukan, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Kendaraan tanpa muatan pada kecepatan 15 km/jam, kendaraan belum nampak akan terguling. Nilai normal pada masing-masing roda bernilai positip. Untuk kecepatan 30 km/jam kendaraan kehilangan kestabilan pada sudut steer 8 0, dan pada kecepatan 40 km/jam kendaraan terguling total. 2. Pada kendaraan dengan muatan berlebihan, kendaraan belum terguling pada kecepatan 15 km/jam. Pada kecepatan 30 km/jam mulai terguling pada sudut steer 8 0, dan pada kecepatan 40 km/jam kendaraan terguling total. 3. Pada jalan miring, dengan kemiringan 20 0, truk terguling mulai dari keadaan kendaraan tanpa muatan. Terlihat dari analisa kendaraan baik pada kecepatan 15 km/jam, 30 km/jam dan 40 km/jam yang masing-masing roda bernilai negatif. Daftar Pustaka 1. Sutantra, I Nyoman, 2001, Teknologi Otomotif, Teori dan Aplikasinya, Penerbit Guna Widya, Edisi Pertama, Surabaya. 2. Departemen Pekerjaan Umum, 2009, Satuan Kerja Perencanaan Dan Pengawasan Jalan Dan Jembatan (P2JJ) Provinsi Bali. Paket 1 Leger Jalan Tabanan-Gilimanuk, Bali. 3. Kepolisian Kabupaten Tabanan, 2012, Data Lakalantas Sepanjang Tahun 2012, Polres Tabanan, Bali. 4. Bimo Arindra Hapsara, 2012, Analisa Stabilitas Kendaraan Dengan Pengaruh Kecepatan, Sudut Belok Dan Jumlah Penumpang Pada Suzuki Karimun Estilo, Jurnal Teknik Pomits Vol. 1, no. 1, (2012) 1-4, Surabaya. TI