Tugas Akhir ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI SPOKE BERBENTUK SQUARE BAN TANPA ANGIN TERHADAP KEKAKUAN RADIAL DAN LATERAL

Transkripsi

1 Tugas Akhir ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI SPOKE BERBENTUK SQUARE BAN TANPA ANGIN TERHADAP KEKAKUAN RADIAL DAN LATERAL» Oleh : Rahmad Hidayat » Dosen Pembimbing : Dr.Ir.Agus Sigit Pramono,DEA Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember

2 Outlines Latar Belakang Rumusan Masalah dan Tujuan Manfaat Batasan Masalah Dasar Teori Metodologi Analisa dan Pembahasan Kesimpulan dan Saran

3 Latar Belakang Material ban lebih ramah lingkungan Mengurangi angka kecelakaan akibat flat-tire

4

5 Rumusan Masalah Bagaimana pengaruh tebal spoke terhadap nilai kekakuannya? Bagaimana memilih desain ban tanpa angin yang dapat digunakan pada mobil tertentu, sesuai karakteristik dari ban angin?

6 Tujuan Mengetahui pengaruh tebal dan geometri spoke ban tanpa angin terhadap nilai kekakuannya. Memilih tebal dan tipe spoke berbentuk square dari ban tanpa angin sesuai dengan karakteristik ban angin kendaraan tersebut.

7 Manfaat 1. Penelitian pada tugas akhir ini, dapat dijadikan referensi pembanding antara ban tanpa angin (airless tire) dengan ban biasa. 2. Sebagai media penelitian dan pengembangan ilmu pengetahuan dalam dunia otomotif.

8 Batasan Masalah 1. Beban muatan 1600 kg 2. Material yang digunakan Polyurethane (sintetic rubber) 3. Spoke berbentuk square 4. Tidak terjadi slip pada ban dan Camber Angle atau sudut kemiringan ban 0 o

9 Dasar Teori Komponen Ban

10 KODE BAN

11 Gaya-gaya pada ban

12 DEFLEKSI Defleksi adalah Perubahan bentuk dari suatu benda dalam arah yang sesuai dengan arah pembebanan yang diberikan. Jenis Defleksi: Defleksi Vertikal Defleksi Lateral

13 DEFLEKSI VERTIKAL Dimana : P = Beban vertikal P 0 = Tekanan pemompaan Δv = Defleksi vertikal d = Diameter luar ban w = lebar ban

14 DEFLEKSI LATERAL Cross section ban ideal

15 Dimana S H p o w H f = Pembebanan arah lateral = Defleksi arah lateral = tekanan pemompaan = lebar ban = tinggi ban = ratio antara lebar dan tinggi ban

16 METODOLOGI Flowchart Penelitian

17 Start Proses dengan metode finite element Static struktur (Geometri) Pemodelan dengan ukuran ban tanpa angin dan lintasanya Proses Meshing Static structur Pembebanan (pada arah Y ke bawah), Displacement, Fixed Support, Grafitasi (pada arah Y ke bawah) Flowchart Permodelan Running program Terdapat Defleksi dari ban tanpa angin dengan lintasan Defleksi ban tanpa angin = ban biasa tidak ya Review hasil Selesai

18 Spesifikasi Ban Toyota Altis KODE BAN : P195/55R16 Lebar ban : 195 mm Diameter pelek : 406,4mm(16 x 25,4) Tinggiban :107,25mm( 55 x 195) 100 Diameter ban : 620,9 mm

19 Gaya yang diterima tiap ban = = 3012,5 N kg.10 m/s 2

20 Maka, = 13,08 mm Defleksi pada ban biasa Defleksi Vertikal dengan P = 3012,5 N P 0 = 30 psi = 0,21 N mm 2

21 Dimana Vr (km/j) S = m. v2 r = 708,265 N f = 0,55 Jari-Jari minimum (m) Jari-jari minimum menurut tipe jalan Sumber : Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota,1997

22 Defleksi dan N Arah Vertikal atau Radial Defleksi vertikal : 17,8 mm Kekakuan vertikal : 224,7 N/mm Arah Lateral Defleksi lateral : 12,6 mm Kekakuan lateral : 74,63 N/mm (lateral N)

23 GRAND DESIGN OF SQUARE AIRLESS TIRE tread ring spoke hooke velg Material Ring dan Velg adalah High Strength Steel, sedangkan Hooke terbuat dari Alumunium Alloy

24 Tipe 1 emiringan spoke pada bagian yang tegak sebesar 85 erajat terhadap sumbu pusat ban tanpa angin dan imensi tiap square ± 43,23 mm

25 Tipe 2 emiringan spoke pada bagian yang tegak sebesar 85 erajat terhadap sumbu pusat ban tanpa angin dan imensi tiap square ± 34,23 mm

26 Tipe 3 emiringan spoke pada bagian yang tegak sebesar 85 erajat terhadap sumbu pusat ban tanpa angin dan imensi tiap square ± 28,15 mm

27 Material Ban Tanpa Angin Material ban airless tires : Polyurethane Modulus Young s : 155 MPa Compresive yield strength : 41,368 Mpa Poisson s Ratio : 0,4269 Tensile Ultimate Strength : 17,9 MPa Density : 889,98 kg/m 3

28 DATA HASIL PENGUJIAN Tipe Variasi Tebal Spoke (mm) Defleksi Vertikal (mm) Defleksi Lateral (mm) Equivalent Stress (Mpa) 2 21,69 4,90 4, ,59 2,91 2, ,50 2,66 2, ,24 4,62 4, ,88 2,92 4, ,20 2,62 2, ,32 4,33 4, ,56 2,86 2, ,11 2,09 4,11

29 Pengaruh Ketebalan dan Tipe Spoke Terhadap Nilai Defleksi Vertikal Ban Tanpa Angin Semakin tebal spoke maka defleksi vertikal yang terjadi akan semakin kecil. Tipe spoke yang berbeda berdampak pada perubahan ke-rigid-an dari ban tanpa angin sehingga fenomena defleksi juga turut berubah.

30 Pengaruh Penambahan Beban Terhadap Nilai Defleksi Vertikal Step Gaya (N) Tipe 1 Tipe 2 Tipe 3 2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mm Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) ,1586 2,8133 2,3097 5,1061 2,7879 1,983 4,9654 2,7445 1, ,7341 3,7423 3,0189 6,6604 3,6623 2,6145 6,437 3,5957 2, ,1961 4,5534 3,676 8,1023 4,4516 3,1766 7,81 4,3674 3, ,011 5,3553 4,3248 9,5388 5,2359 3,7342 9,19 5,1353 3, ,102 6,1542 4, ,387 6,0172 4,2889 9,235 5,9004 4, ,649 11,151 5, ,501 10,731 4, ,623 9,7217 4, ,673 13,83 10,082 20,787 13,055 5, ,673 15,187 5, ,695 17,587 14,495 21,244 15,884 10,199 22,317 15,694 10,11

31 GRAFIK DEFLEKSI VERTIKAL TIAP PENAMBAHAN BEBAN TERHADAP TEBAL & TIPE SPOKE

32 NILAI KEKAKUAN VERTIKAL Variasi Kekakuan Persamaan garis dy/dx Tipe Tebal (N/mm) 2mm y = 0,0047x + 2,0328 0, , mm y = 0,0042x - 1,197 0, , mm y = 0,0035x - 0,7461 0, , mm y = 0,0046x + 1,4171 0, , mm y = 0,0037x - 0,7499 0, , mm y = 0,0023x + 0,4064 0, , mm y = 0,0055x + 0,4175 0, , mm y = 0,0037x - 1,0691 0, , mm y = 0,0023x + 0,3421 0, ,78261 Nilai kekakuan vertikal yang besarnya mendekati dengan mobil Toyota Altis dengan kode ban P195/55R16 (224,7 N/mm) yaitu Ban tanpa angin berbentuk square dengan tebal spoke 2mm.

33 Pengaruh Ketebalan dan Tipe Spoke Terhadap Nilai Defleksi Lateral Ban Tanpa Angin Semakin tebal spoke maka defleksi lateral yang terjadi akan semakin kecil. Tipe spoke yang berbeda berdampak pada perubahan ke-rigid-an dari ban tanpa angin sehingga fenomena defleksi juga turut berubah.

34 Pengaruh Penambahan Beban Terhadap Nilai Defleksi Lateral Step Gaya (N) Tipe 1 Tipe 2 Tipe 3 2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mm Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi Defleksi (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) ,2024 0,6937 0, ,1532 0, , ,0358 0, , ,5709 0,9152 0, ,5014 0, , ,3443 0, , ,9118 1,1146 0, ,8287 1,0802 0, ,6282 1,2883 0, ,4849 1,3119 0, ,1548 1,2723 1,0727 1,9141 1,6019 0, ,8243 1,5084 1,075 3,4756 1,4636 1,2343 2,9129 1,8797 0, ,0979 1,8616 1,215 3,7273 1,8175 1,3953 3,3924 2,1223 1, ,4581 2,4664 1,3546 4,4056 2,178 2,236 3,855 2,2192 1, ,8965 2,9128 2,6587 4,62 2,9183 2,6195 4,325 2,3318 2,1037

35 GRAFIK DEFLEKSI LATERAL TIAP PENAMBAHAN BEBAN TERHADAP TEBAL & TIPE SPOKE

36 NILAI KEKAKUAN LATERAL Variasi Kekakuan Persamaan garis Tipe Tebal (N/mm) 2mm y = 0,0011x + 0, ,06 1 4mm y = 0,0006x + 0, ,86 6mm y = 0,0006x + 0, ,72 2mm y = 0,001x + 0, ,56 2 4mm y = 0,0006x + 0, ,25 6mm y = 0,0006x + 0, ,01 2mm y = 0,0009x + 0, ,44 3 4mm y = 0,0005x + 0,49 403,31 6mm y = 0,0005x + 0, ,04 Nilai kekakuan lateral yang besarnya mendekati dengan mobil Toyota Altis dengan kode ban P195/55R16 (74,63 N/mm) yaitu Ban tanpa angin berbentuk square dengan tebal spoke 2mm.

37 TEGANGAN TOTAL (VON MISES) Variasi Spoke Tegangan (F=4kN) Tegangan Maks Tipe Tebal [Mpa] (SF=1) [Mpa] Keterangan 2mm 4,69 17,9 Aman 1 4mm 2,65 17,9 Aman 6mm 2,63 17,9 Aman 2mm 4,44 17,9 Aman 2 4mm 4,40 17,9 Aman 6mm 2,48 17,9 Aman 2mm 4,62 17,9 Aman 3 4mm 2,33 17,9 Aman 6mm 4,11 17,9 Aman Semua jenis ban tanpa angin berbentuk square ini memiliki Tegangan total yang rendah jika dibandingkan dengan ban angin.

38 KESIMPULAN Penambahan beban vertikal dan lateral menyebabkan semakin besar nilai defleksinya. Ban angin memiliki kekakuan vertikal sekitar 224,7 N/mm dan nilai yang mendekati hasil tersebut pada ban tanpa angin bentuk square yaitu spoke dengan 2 mm tipe 1 dengan kekakuan vertikal sebesar 212,77 N/m dan spoke 2 mm tipe 3 sebesar 181,81 N/mm. Kekakuan lateral pada ban tanpa angin lebih besar dibandingkan ban angin. Tegangan Total (Von Mises) pada ban tanpa angin ini, lebih kecil dari tegangan total pada ban biasa yaitu 17,9 Mpa.

39 SARAN Perlu dilakukan penelitian lanjutan di kondisi yang lebih ekstrim untuk menguji kelayakan dari ban tanpa angin ini. Pada material termoplastik rubber (polyuretane rubber) akan didapatkan struktur material yang tipis dan dapat di daur ulang.

40