ANALISA KINERJA SUDUT KEMUDI PADA KENDARAAN DUNE BUGGY POLITEKNIK NEGERI BATAM ABSTRAK ABSTRACT

Transkripsi

1 ANALISA KINERJA SUDUT KEMUDI PADA KENDARAAN DUNE BUGGY POLITEKNIK NEGERI BATAM Koko Suharyanto, Wowo Rossbandrio*, Fedia Restu Program Studi Teknik Mesin, Teknik Mesin Politeknik Negeri Batam ABSTRAK Dune Buggy merupakan salah satu jenis kendaraan roda empat yang dirancang untuk jalanan yang terjal. Kendaraan diperuntukan untuk wahana olahraga dan rekreasi. Kapasitas yang dimiliki kendaraan ini hanya satu penumpang (single seater). Pada paper ini dilakukan analisa sudut kemudi pada kendaraan Dune Buggy untuk memenuhi cara kerja prinsip Ackerman. Metode yang digunakan yaitu eksperimen pengukuran secara langsung pada kedua roda depan dengan menggunakan busur derajat. Berdasarkan dari hasil pengukuran didapat untuk sudut maksimal putar stir 30 dan dilihat dari simulasi yang telah dilakukan dengan menggunakan busur derajat ditemukan hasil yang variatif. Perhatikan hasil sudut belok kedua roda apabila roda diarahkan kekanan atau kekiri maka bagian sudut outernya lebih besar daripada inner dengan sudut maksimal 25. Maka dengan demikian prinsip ackerman dipenuhi oleh kendaraan dune buggy ini. Kata kunci : Dune Buggy, Sistem kemudi ABSTRACT Dune Buggy is one kind of four-wheeled vehicles that are designed for the rugged streets. Vehicles intended for sports and leisure rides. The capacity of this vehicle is only one passenger (single seater). This paper analyzed the buggy vehicle steering angle on the workings of the car to meet the Ackerman principle. The method used is direct experimental measurements on both front wheels using a protractor. Based on the measurement results obtained for the maximum angle of 30 and swivel wheel seen from the simulations that have been performed using a protractor found varied results. Consider the results of the second wheel turn angle of the wheel when it is directed right or left corner of the part is greater than the inner outernya with a maximum angle of 25. It is thus the Ackerman principle satisfied by this dune buggy vehicle. Keywords:Dune Buggy, Steering system PENDAHULUAN Dunia otomotif selama ini banyak sekali mengalami perkembangan baik dalam mesin maupun model kendaraan yang beredar dipasaran. Tiap-tiap kendaraan (khususnya mobil) memiliki keunggulan yang berbeda. Adapun pemanfaatan dari mobil tersebut tergantung dari kegunaan dan fungsinya. Jenis mobil untuk off road saat ini memiliki harga yang sangat tinggi sehingga hanya dinikmati olek kalangan tertentu saja. Selain hal tersebut pengoperasian yang sulit dan pemeliharaan yang lebih teliti menjadikan mobil jenis ini belum banyak diminati. Bidang otomotif saat ini banyak menghilangkan devisa Negara yang semestinya dimiliki Negara akibat diimpornya kendaraan dari Negara lain. Salah satu bidang otomotif yang belum banyak dinikmati adalah kendaraan mini yang mampu menjelajah medan Off road baik untuk keperluan wahana pariwisata, apalagi pariwisata di daerah Kepulauan Riau (KEPRI). Berdasarkan dari sumber Badan Pusat Statistik Propinsi Kepulauan Riau jumlah wisatawan mancanegara (wisman) yang berkunjung ke Propinsi Kepulauan Riau pada Februari 2014 mencapai orang, mengalami penurunan sebesar 16,65 persen dibanding jumlah wisman pada bulan sebelumnya sebelumnya yang mencapai sebanyak 164,430 orang. Dibandingkan dengan Februari 2013 kunjungan wisman Februari 2014 juga mengalami 1

2 penurunan, yaitu sebesar 9,83 persen [3]. Dalam tugas akhir ini berkeinginan untuk membuat kendaraan Dune Buggy yang nanti bisa digunakan untuk wahana olahraga adrenaline dan juga wahana rekreasi pada hotel dan lain-lainnya. Maka dari itu saya mengusulkan judul analisa kinerja sistem kemudi manual pada kendaraan Dune Buggy Politeknik Negeri Batam yang dimana sistem kemudi salah satu komponen penting dalam pembuatan kendaraan dune buggy. Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan, permasalahan dalam penelitian ini yaitu bagaimana rancang bangun sistem kemudi yang tepat yang dapat diaplikasikan untuk kendaraan dune buggy. Untuk memecah masalah yang dibahas, peneliti merancang dan membuat sistem kemudi manual yang baik dan mudah perawatan. METODE Penelitian Sistem Kemudi pada kendaraan Dune Buggy ini dilakukan di Lab. Metal Politeknik Negeri Batam. Metode yang digunakan adalah eksperimen pengukuran secara langsung. Eksperimen pengukuran secara langsung adalah pengukuran secara langsung pada kedua roda depan dengan menggunakan busur derajat. Pengujian ini dilakukan secara manual dengan keadaan kendaraan diam hanya untuk memastikan fungsi sistem kemudi bekerja dengan baik agar mendapatkan hasil yang maksimal. Adapun komponen-komponen yang diuji yaitu [1]: 1. Batang kemudi dan stir. 2. Plat penghubung batang kemudi dengan lengan Tie-rod 3. Lengan Tie-rod dan long tie-rod 4. Ball Joint dan knuckle arm Adapun persiapan data yang diambil sebelum pengujian adalah sebagai berikut : Tabel 1. Dimensi dari sistem kemudi No. Data Hasil 1. Jarak sumbu roda 172 cm 2. Jarak antara kedua steering 107 cm 3. Kingpin offset 6 cm 4. Panjang Tie-rod 70 cm 5. Panjang lengan tie-rod kanan/kiri 44.5 cm/44 cm 6. Radius knuckle arm kanan/kiri 11 cm/ 10.5 cm 7. Radius tie-rod 7.5 cm Langkah Pengambilan Data Untuk mendukung penelitian ini maka dibutuhkan alat-alat dan bahan untuk pengujian. Adapun alat dan bahan diantaranya: Busur derajat, Alat ukur (meteran), Timbangan, Laser pointer, dan penggaris siku. 2

3 Teknik pengambilan data pada kemudi yaitu: 1. Pengujian dilakukan pada saat kendaraan tidak jalan, tempat yang cukup luas dan permukaan lantai rata. Pasang busur derajat pada steer kemudi pastikan ketika steer kemudi diputar busur derajat tidak ikut berputar. Seperti pada gambar 1. Gambar 1. Cara pemasangan busur derajat 2. Untuk dapat memastikan pergerakan dari roda depan tidak bisa dilihat dari mata telanjang. Laser digunakan untuk membantu menemukan titik tegak lurus terhadap chassis seperti gambar 2. Gambar 2.alat bantu laser 3. Pada langkah ini pengambilan data sudut roda dilakukan pada permukaan yang rata digunakan untuk membuat garis lurus dengan di bantu penggaris siku agar perubahan sudut dapat diketahui. Cara ini lebih mudah didapatkan dengan berpatokan titik sejajar kerangka kendaraan tersebut. Gambar 3.Teknik Pengambilan Data Sudut Roda 3

4 Pengambilan Data Tabel 2. Hasil Pengambilan Data Derajat Putar Steer Arah Putaran Kekanan Arah Putaran Kekiri Arah Putar Roda Rata-rata kanan kiri Kanan Kiri Kanan Kiri Berdasarkan dari hasil simulasi yang telah dilakukan dengan menggunakan busur derajat ditemukan hasil yang variatif. Sudut maksimal putar steer kemudi 30 dengan perubahan sudut roda kanan rata-rata 24.5 dan sudut roda kiri rata-rata Dari hasil penelitian selanjutnya dilakukan analisa kenapa pergerakan dari outer dan inner kedua roda berbeda dan kenapa sudut belok maksimal roda hanya ±25 dengan menggunakan prinsip Ackerman. Prinsip Ackerman Apabila roda depan kanan dan kiri mempunyai sudut belok (turning radius) roda yang sama besar, akan menyebabkan roda-roda berputar mengelilingi titik pusat yang berbeda O1 dan O2 (Gambar 4), akibatnya kendaraan tidak dapat membelok dengan lembut karena terjadinya side slip pada roda-roda[4]. Gambar 4. Turning radius [4] Pemahaman tentang sebuah tuas atau knuckle arm bergerak dari titik titik A ke B sama halnya seperti lingkaran dengan titik O sebagai pusat lingkaran. Dimana pergerakan titik A ke B bergerak secara horizontal sama seperti titik B ke C (Gambar 5). Untuk mendapatkan pergerakan dari knuckle arm maka yang dicari adalah jarak dari titik A ke B atau B ke C. Pergerakan knuckle arm tergantung dari berapa besar jari-jari dari knuckle arm itu sendiri. Perbedaan sudut outer dan inner kedua roda akibat pergerakan dari kedua lengan tie-rod tidak sejajar. Ketika roda kiri berbelok kekiri maka lengan tuas mendekati titik pusat dari tie-rod dan roda kanan menjahui titik pusat tie-rod. Hal ini yang menyebabkan sudut outer roda lebih besar dari pada sudut inner yang ditunjukkan pada gambar 6 [2]. 4

5 Gambar 5. Pergerakan tuas dalam lingkaran [2] Gambar 6. Sudut slip selama berjalan [2] Untuk mendapatkan prinsip Ackerman ada beberapa cara yang bisa dilakukan : 1. Knuckle arm diserongkan ke dalam, akibatnya sudut belok roda inner lebih sedikit daripada sudut belok roda outer (Gambar 7). Prinsip ini disebut prinsip Ackerman[4]. Gambar 7. Sudut outer dan inner [4] 2. Pergerakan lengan tie-rod dibuat tidak sejajar (Gambar 8). Dimana pergerakan dari knuckle arm yang mendekati titik pusat tie-rod akan menghasilkan sudut outer lebih besar dari pada inner [2]. Gambar 8. Pergerakan knuckle arms [2] 5

6 Berdasarkan dari hasil simulasi yang telah dilakukan dengan menggunakan busur derajat ditemukan hasil yang variatif. Perhatikan hasil sudut belok kedua roda apabila roda diarahkan kekanan atau kekiri maka bagian sudut outernya lebih besar daripada inner maka sistem kemudi ini termasuk prinsip Ackerman. HASIL DAN PEMBAHASAN Mekanisme pengemudian Sistem kemudi yang dipilih adalah sistem kemudi penggerak dua roda depan tipe ball crack and t-rod atau disebut juga lengan tuas, dimana sistem ini adalah yang paling sederhana dari beberapa alternatif sistem kemudi yang ada. Gambar 4. Sistem kemudi tipe Ball Crack dan Tie-rod Suatu sistem pengemudian dimulai dari stir kemudi atau handel stir. Pengemudi memberikan input kemudi yang diteruskan dengan poros kemudi ke sistem reduksi roda gigi, biasanya rack-and-pinion atau recirculating ball bearings. Output dari T-rod diteruskan ke roda kemudi untuk menghasilkan gerakan melalui mekanisme kemudi. Gambar 5. Desain kemudi pada dune buggy Dengan menggunakan sistem lengan tuas, memungkinkan untuk mendapatkan sudut belok yang lebih besar. Kemudi ini digunakan untuk kendaraan yang mempunyai wheel base yang besar dan suspensi roda yang independen pada poros depan [5]. Berikut ini adalah tabel hasil pergerakan dari stir kemudi dan roda : 6

7 SUDUT RODA Grafik 1. Analisa hasil pengambilan data arah putaran kekanan arah putaran kekiri ARAH PUTARAN KEMUDI nilai rata-rata Roda Kanan Roda Kiri Berdasarkan dari hasil simulasi yang telah dilakukan dengan menggunakan busur derajat ditemukan hasil yang variatif. Perhatikan hasil sudut belok kedua roda apabila roda diarahkan kekanan atau kekiri maka bagian sudut outernya lebih besar daripada inner maka sistem kemudi ini termasuk prinsip Ackerman. Bila diperhatikan pergerakan roda kanan lebih stabil jika dibandingkan dengan yang kiri. Seperti yang dilapangan hal ini terjadi karena ada beberapa penyebab diantaranya : 1. Pada saat pembuatan kedudukan swing arm Bagian kiri tidak sejajar, sehingga mempengaruhi pergerakan dari knunkle arm. 2. Panjang dari batang t-rod memiliki selisih sebesar 0.5 cm, dimana panjang poros knuckle kanan 44.5 cm dan kiri 44 cm. 3. Panjang jari-jari dari knuckle arm memiliki selisih sebesar 0.5 cm, dimana radius knuckle arm kanan 11 cm dan kiri 10.5 cm. Dijelaskan bahwa sistem lengan tuas bisa menghasilkan sudut belok yang besar. Jika dibandingkan dengan hasil simulasi sudut belok kendaraan dune buggy ini hanya mampu berbelok dengan sudut maksimal ± 25, seharusnya bisa lebih. Hal ini terjadi karena knuckle arm pada kendaraan dune buggy memiliki sudut 25 dari roda. Jadi ketika stir kemudi diputar maksimal pergerakan dari knuckle arm menjadi sejajar terhadap titik pusat tie-rod (Gambar 8), sehingga knuckle arm tidak bisa bergerak maksimal. Untuk mendapatkan pergerakan maksimal sudut roda maka besar sudut knuckle arm harus mendekati 0. Gambar 8. Pergerakan lengan tuas 7

8 PENUTUP Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian, pengujian dan pembahasan, maka dapat disimpulkan dari data hasil pengujian sudut outer dan inner didapat hasil sudut outer lebih besar dari pada sudut inner maka dengan demikian disebut prinsip Ackerman. Dan dari pengujian kendaraan dune buggy ini menghasilkan sudut kemudi maksimal 30 dan sudut belok maksimal 25. DAFTAR PUSTAKA [1] Suyono, Agus. dan Arsana, I Made Rancang Bangun Sistem Kemudi Manual pada Mobil Listrik Garuda Unesa. UNESA, Volume 1, Nomor (3): [2] Knowles, Don Automotive Suspension & Steering Systems,4th Edition. United States of America : Cengage Delmar Learning. [3] BPS,Kepulauan Riau BRS Kunjungan Wisman Ke Kepri Februari (Online),( 2014). [4] Isuzu Training Center. Sistem Kemudi dan wheel Alignment. PT. Astra International. [5] Jazar, Reza N Steering Dynamics. Springer US,Nomor (2):