BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Power Loss Power loss adalah hilangnya daya yang diakibatkan kesalahan pengemudi dalam melakukan pemindahan gigi transmisi yang tidak sesuai dengan putaran mesin seharusnya, sehingga menyebabkan kekurangan daya engine yang dibutuhkan kendaraan yang disebut lack off power. 2.2 Lack Off Power Lack off power adalah kondisi kekurangan daya engine yang dibutuhkan kendaraan karena adanya nilai power loss engine akibat kesalahan pemindahan gigi transmisi. Kondisi ini mempengaruhi performa kendaraan sehingga kendaraan tidak pada performa yang ideal. 5

2 6 2.3 Total Resistance (Tahanan pada Kendaraan) Gaya Traksi dan Traksi Kritis Gaya atau tenaga yang digerakkan oleh roda diatas jalan adalah torsi engine yang melalui clutch / kopling, transmisi, propeller shaft, rear axle, roda atau ban sehingga kendaraan dapat berjalan / bergerak. Gesekan yang ditimbulkan oleh kampas kopling, gigi-gigi pada transmisi, propeller shaft, gardan / differential, axle shaft dan bearing menyebabkan kerugian gesek. [1,2] Kerugian ini dikompensasikan dengan suatu efisiensi faktor dalam perhitungan. Kendaraan yang menggunakan transmisi direct drive memiliki faktor efisiensi 0,99, sedangkan untuk transmisi yang lainnya seperti automatic transmission memliki faktor efisiensi 0,98. Berikut adalah tabel faktor efisiensi power train (transmisi dan axle). [3] Tabel 2.1 Efisiensi Komponen Power Drive Train [4] Rumus dibawah ini digunakan untuk menghitung gaya traksi tractive force. T F = Tractive Force T R = Transmission Ratio.... (1)

3 7 A R = Axle Ratio = Mechanical Effesiency r = Static loaded radius (dynamic radius of tyre) (meter) T = Torque (kg.m) Tractive factor adalah suatu cara untuk mengukur kemampuan sebuah bus jika mempunyai GVW yang telah ditentukan, tractive factor diperoleh dengan membagi tractive effort pada satuan 1000 Kg GVW. Misalnya tractive factor pada posisi gigi 3 bus FM 260 JD adalah 4904,4 Kg. Tractive force adalah 32 (GVW dalam satuan Kg) = 153,3 tractive Factor. Ini berarti bahwa ada 153,3 tractive factor pada setiap 1000 Kg GVW. Apabila Tractive factor sudah diketahui, maka daya tanjak dapat ditentukan dengan menggunakan cara yang lebih mudah. Tenaga yang tersedia yang dimiliki kendaraan, tergantung seberapa besar horse power dan torque yang di miliki. Horse power akan diubah menjadi beberapa tingkat tenaga tarik (Drawbar pull). Drawbar pull sebenarnya diturunkan dari rumus traction force (gaya traksi). Sehingga dalam drawbar pull terdapat tingkat kecepatan kendaraan terhadap beban yang dapat ditarik atau didorong. Semakin tinggi kecepatan semakin rendah tenaga tariknya. Salah satu faktor yang mempengaruhi tenaga adalah traksi kritis. Traksi kritis adalah gaya cengkram suatu alat / kendaraan akibat adanya adhesi antara roda penggerak alat tersebut dengan permukaan tanah. [3] Besarnya nilai traksi kritis dihitung dengan formula : T K = Ct x W....(2) W = m x g = Normal force or weight of body (N) Ct = Koefisien Traksi

4 8 Tabel 2.2 Koefisien Traksi [5] Tahanan Gelinding Tahanan gelinding adalah gaya yang terjadi akibat gesekan roda kendaraan yang sedang beroperasi di tanah / jalan. Tahanan gelinding (F r ) pada bus yang berjalan di jalan yang diperkeras dapat dihitung dengan menggunakan rumus umum : [Daftar Acuan 1,2] F r = Cp x W....(3) F r = Tahanan Gelinding Cp = Rolling resistance coefficient - (coefficient of rolling friction) W = m x g = Normal force or weight of body (N)

5 9 Nilai koefisien gelinding dapat mengacu pada beberapa tabel di bawah ini. Berikut koefisien gelinding dari beberapa referensi, antara lain : Tabel 2.3 Rolling Resistance Coefficient [1] Tabel 2.4 Koefisien Tahanan Gelinding (%) [4]

6 Tahanan Kelandaian (Grade Resistance) Tahanan kelandaian adalah gaya yang bekerja pada saat bus bergerak di permukaan / jalan yang menanjak. [Daftar Acuan 1,3] Tahanan kelandaian dapat dirumuskan sebagai berikut: F G = W x sin θ = W x G....(4) Dimana ; W = m x g = Normal force or weight of body (N) G = Grade (%) = Sudut kemiringan Gambar 2.1 Gradeability Convertion Chart [4]

7 Tahanan Angin / Udara (Aerodynamic Resistance) Tahanan angin / udara adalah gaya yang terjadi pada unit / bus pada saat bergerak berupa hambatan udara atau terkait dengan luasan area muka kendaraan. Hambatan atau tahanan udara (aerodynamic drag) di rumuskan sebagai berikut: [Daftar Acuan 4]...(5) = Massa jenis udara diatas permukaan laut = 1,2256 kg/m 3 Cd = Koefisien Tarik (refer Tabel 2.5) A = Luasan penampang bagian depan kendaraan (m 2 ) v = Kecepatan kendaraan (m/s) Tabel 2.5 Koefisien Tarik (Drag Coefficient) [4]

8 Frontal Area (Aerodynamis area) Dalam perhitungan luasan area bagian depan sangat berpengaruh, karena hal ini terkait dengan aerodynamic drag (gaya tarik akibat aerodinamis). Untuk perhitungan gaya tarik aerodinamis sudah dibahas pada subbab diatas. Sehingga rumus luasan area kabin adalah : [Daftar Acuan 4,5] A = lebar cabin x tinggi cabin....(6) Gambar 2.2 Dimensi Bus Hino R260 Dimensi (meter) Lebar cabin : 2,6 m Tinggi cabin : 2,9 m A = lebar cabin x tinggi cabin = 2,6 x 2,9 = 7,54 m 2

9 Perhitungan Energi, Usaha dan Daya Untuk mendapatkan energi dan daya yang dibutuhkan untuk melawan gaya-gaya diatas maka perhitungan daya yang dibutuhkan menjadi sangat berpengaruh untuk dapat menggerakkan kendararaan atau bus tersebut. [Daftar Acuan 6] Energi Mekanik Energi mekanik adalah jumlah dari energi potensial dan energi kinetik. E m = E p + E k.... (7) Energi Potensial Energi potensial adalah energi yang dimiliki kendaraan karena menanjak pada ketinggian tertentu dari titik awal saat menanjak. Energi potensial ada karena adanya gravitasi bumi. Dapat dirumuskan sebagai : E p = m x g x h...(8) E p : Energi potensial (J) m : Massa benda (kg) g : Percepatan gravitasi (m/s 2 ) h : Tinggi jalan dari titik awal (meter) Energi Kinetik Energi kinetik adalah energi yang dimiliki suatu benda karena geraknya. Energi kinetik dipengaruhi oleh massa benda dan kecepatannya. [Daftar Acuan 7]... (9)

10 14 Keterangan: E k : Energi kinetik (J) m : Massa kendaraan (kg) v : Kecepatan benda (m/s) Dalam rumusan lain ada istilah yang disebut usaha, dimana usaha dilambangkan dengan W. Usaha merupakan bentuk manifestasi energi. Usaha sendiri adalah hasil kali resultan gaya dengan perpindahan, dirumuskan sebagai berikut: W = F x s...(10) F = Gaya (N) s = Jarak (meter) W = Usaha (joule) Jika usaha dilakukan dalam bidang datar merupakan perubahan energi kinetik kendaraan. Sehingga di rumuskan sebagai berikut : Ek = ½. m. (v 2 2 v 1 2 )... (11) Jika W = F. s, maka W = m. a.s = ½ m.2.a.s sehingga 2.a.s = (v 2 2 v 1 2 ) Percepatan (a) di dapat dari Δ V / t = (v 2 v 1 ) / t Jika usaha dilakukan dalam bidang miring merupakan energi potensial yang di rumuskan sebagai berikut : W = m. g. h dimana h = s. sin Sehingga : W = m. g. (s. sin )... (12) g = Percepatan gravitasi (9,81 m/dt2) s = Jarak tempuh kendaraan / panjang jalan (meter)

11 15 = Sudut kemiringan jalan m = Massa kendaraan (kg) Daya yang Dibutuhkan Daya total yang dibutuhkan engine atau dilambangkan dengan P eng dipengaruhi oleh daya tahanan gelinding, daya tahanan kelandaian, daya tahanan aerodinamis, daya hasil dari konversi energi kinetik kendaraan, daya aksesoris kendaraan dan nilai efisiensi transmisi dari kendaraan tersebut. Parameter daya cukup komplek, berikut adalah rumusan daya atau power pada kendaraan bus besar. [Daftar Acuan 6,8] Daya atau power yang bekerja pada kendaraan atau bus besar adalah : A. Daya Tahanan Gelinding (Power Rolling Resistance) Power rolling resistance dirumuskan sebagai berikut :...(13) Dimana ; P r = Power rolling resistance, dalam satuan (HP) v = Kecepatan kendaraan, dalam satuan (mph) Cp = Koefisien rolling resistance (mengacu pada Tabel 2.3) GVW = Gross Vehicle Weight, dalam satuan (lb) 6,1 dan 0,06 = Konstanta = Konstanta

12 16 B. Daya Tahanan Kelandaian (Power Grade Resistance) Daya untuk tahanan kelandaian dirumuskan sebagai berikut :... (14) Dimana ; P G = Power grade resistance, dalam satuan (HP) G = Grade dalam satuan (%) v = Kecepatan dalam satuan (mph) GVW = Berat kendaraan / Gross Vehicle Weight dalam (lb) = Konstanta C. Daya Tahanan Aerodinamis (Power Air Resistance) Untuk daya tahanan aerodinamis dapat dirumuskan dengan :... (15) Dimana; P a = Daya aerodinamis dalam satuan (HP) FA = Frontal Area dalam satuan (ft 2 ) v = Kecepatan kendaraan dalam satuan (mph) Cd = Koefisien gaya tarik udara (mengacu pada Tabel 2.5) = Konstanta D. Daya Hasil Dari Konversi Energi Kinetik Kendaraan Daya (P k ) ini merupakan hasil energi kinetik kendaraan / bus (J) yang dikonversikan kedalam satuan (HP). [Daftar Acuan 9]

13 17 E. Daya Kelengkapan Kendaraan (Power Accessories) Daya aksesoris atau beban kelengkapan kendaraan adalah beban daya dari AC, fan, kompresor, power steering, electric, lampu-lampu dll. Total daya dari beban-beban di atas di rumuskan sebagai berikut : P acc = P fan + P ps + P ac + P c + P e +P l + P?... (16) Daya aksesoris pada kendaraan bus Hino R260 (P acc ) didapat 11 HP. F. Efisiensi drive train atau mechanical efisiensi dengan rumus sebagai berikut :... (17) E T = Efisiensi Transmisi (mengacu pada Tabel 2.1) E A = Efisiensi Axle drive train (mengacu pada Tabel 2.1) G. Daya Engine (Flywheel Horsepower) Untuk menghitung daya engine / horse power engine yang di butuhkan kendaraan adalah sebagai berikut :... (18) Dimana, P eng = Daya engine (horsepower engine) dalam satuan (HP) P req = Daya yang dibutuhkan dalam (HP = Pa + Pr + Pg + Pk) P acc = Daya aksesoris dalam (HP) E DT = Efisiensi drive train

14 Fishbone Diagram Pengemudi salah melakukan pemindahan gigi MANUSIA Tidak adanya trainning pengemudian standard bus MESIN Tidak sesuai putaran mesin disetiap gigi Power train tidak menghasilkan performa ideal Tidak mengikuti prosedur pengemudian standard bus Komponen power train terjadi keausan Sangat jarang melakukan pergantian pelumas Tahanan gelinding bus Tahanan kelandaian bus Tahanan angin / udara bus POWER LOSS METODE MATERIAL LINGKUNGAN Gambar 2.3 Fishbone Diagram Power Loss Engine Bus Hino R260