Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 2017 ISSN (P) : Buku 3 ISSN (E) :

Transkripsi

1 Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 7 ISSN (P) : Buku 3 ISSN (E) : Pengembangan Analisa Suspensi Kendaraan Roda Empat menggunakan Pemodelan 3 DOF dengan SistemSeperempat Mobil Andang Yulianto), Ardhi Bebi Laksono), Rio Renaldi3), Aef Hidayat4), Carolus Bintoro5) ), ), 3), 4) Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Presiden 5) Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung andangy87@gmail.com Abstrak Untuk meningkatkan kenyamanan dan memudahkan dalam mengendalikan kendaraan maka diperlukan sebuah pengembangan sistem suspensi. Hal ini dapat disimulasikan dengan menggunakan metode pemodelan seperempat bagian dari sebuah kendaraan roda empat. Dengan menggunakan software MATLAB R5a, kasus ini akan dianalisa menggunakan sistem pemodelan tiga derajat kebebasan dan parameterparameter yang terdapat didalamnya. Dari hal tersebut dapat dianalisa dari pengaruh suspension redaman dankekakuannya pada performa dari kerja suspensi. Tujuan dari analisa pengaruh parameter-parameter tersebut, yaitu untuk mengetahui pengaruh parameter terhadap performa suspensi pada sebuah kendaraan. Sehingga dapat membantu meningkatkan perkembangan dari suatu suspensi. Kata kunci: Suspensi kendaraan, Pemodelan 3 DOF,Sistem seperempat mobil Pendahuluan Suspensi kendaraan ialah bagian mekanik yang menghubungkan antara bagian badan kendaraan dengan roda kendaraan. Untuk meningkatkan kenyamanan dan keamanan dalam berkendara diperlukan sistem suspensi yang baik. Suspensi mencakup sistem pegas dan sistem peredam yang menghubungkan kendaraan dengan rodanya Dengan kata lain suspensi adalah bagian mekanik yang memisahkan antara roda kendaraan dengan badan kendaraan. Fungsi utama suspensi kendaraan yaitu untuk mengurangi guncangan dan getaran akibat percepatan kendaraan maupun kontur jalan dalam menyediakan kenyamanan berkendaran. Berdasarkan cara kerjanya suspensi dapat dikategorikan menjadi suspensi aktif dan suspensi pasif. Anggota suspensi tidak dapat memberikan energi masuk kedalam system suspensi. Pegas dan peredam dalam suspensi tidak menyediakan energi masuk kedalam sistem,dan hanya mengontrol pergerakan badan dan roda kendaraan dengan membatasi batas kecepatan suspensi berdasarkan dari perancang suspensi tersebut. Suspensi pasif adalah suspense konvensional tanpa adanya pengontrol sistempegas dan peredam. Untuk mengatasi pergerakan dinamik pada kendaraan (termasuk pitch dan roll) digunakan suspensi pasif yang masih menjadi andalan pada kendaraan komersial saat ini. Pasif yang artinya bagian Peforma dari suspensi pasif ialah variabel tergantung dari kontur permukaan jalan. Andronic Florin, Manolache-Rusu-Loan- Cozmin, Patuleanu Liliana membandingkan model state space dengan fungsi perpindahan pada suspensi pasif dengan pemodelan seperempat bagian mobil dengan software MATLAB, identik dengan menggunakan dua metode dan parameter yang sama dalam sistem suspensi. Untuk suspensi semi aktif mempunyai bagian-bagian yang sama, hanya saja peredam mempunyai dua atau lebih laju peredaman (damping rate) dari peredam tersebut. Suspensi semi aktif yang menggunakan dua tipe peredam biasanya disebut two state dampers dan yang mempunyai lebih dari dua disebut continuous variable dampers. Kerugian dari system ini adalah susahnya mencari kondisi yang memungkinkan dalam menciptakan gaya yang besar pada kecepatan rendah dan gaya yang kecil pada kecepatan tinggi, dan bisa bergerak cepat diantara keduanya. 7

2 Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 7 ISSN (P) : Buku 3 ISSN (E) : Suspensi aktif memiliki komponen sistem yang sama dengan suspensi pasif namun ditambah dengan aktuator hidrolik yang menciptakan gaya dalam sistem suspensi. Dalam kemampuan memberikan energi kedalam sistem secepat mungkin, suspensi aktif berbeda dengan suspensi pasif. Suspensi aktif dimodelkan dengan penambahan actuator hidrolik yang ditempatkan diantara pegas dan peredam secara paralel. Pergerakan lompatan roda dan pergerakan badan kendaraan keduanya dapat dikontrol dengan baik berkat adanya aktuator hidrolik yang menghubungkan massa pegas dengan badan kendaraan. Kenyamanan berkendara dan kestabilan berkendara dapat diperoleh berkat adanya suspensi aktif. Secara umum sistem suspensi pada kendaraan dimodelkan menjadi tiga bagian yaitu quarter car, half car dan full car. Dalam studi ini akan dibahas peforma sistem suspensi pasif dengan pemodelan quarter car dengan berbagai parameter yang berbeda. Pada paper ini mensimulasikan passive suspension system. Seperti yang biasa digunakan. Untuk memverifikasikan keakurasian model digunakan state space. Parameter yang digunakan pada passive suspension system telah ditetapkan untuk dapat menganalisa pengaruh perubahan parameter. Terutamaredamandankekakuansuspensi. Matematika model dari quarter suspension Pada Gambar dijelaskan tentang model sistem quarter car, dimana ms- massa jok, mv-massa rangka, mt-massa roda, ks-kekakuan jok arah vertikal, kv-kekakuan suspensi arah vertikal, kt- kekakuan roda arahv ertikal, cs- redamanjok, cv- redam ansuspensi, Zs- perpindahan massa jok arah vertikal Zv- perpindahan massa kendaraan arah vertikal, Zt-perpindahanmassarodaarahvertikal, Zr- kekasaranjalan. Dalam hal ini hanya memperhatikan gerakan massa pada sumbu vertikal serta mengabaikan gerak rotasi. Gambar Sistem suspensi pasif Persamaangerakansistemsuspensipasif ௦ ௦ + ܭ ௦ ሺ ௦ ௩) + ௦൫ ௦ ௩൯= Atau ௦ ܭ ௦ ( ௦ ܯ௩)Ȁ ௦ ௦ሺ ௦ ܯ௩ሻȀ ௦ Persamaan pergerakan massa kendaraan ௧൯= ௩ ( ௩ ௧) ௩൫ ௩ ܭ ௦ ( ௦ ௩) ௦൫ ௦ ௩൯ ܭ ௩ ௩ ܯ () () (3) 8

3 Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 7 ISSN (P) : Buku 3 ISSN (E) : Atau ௩ = ܭ ௦ ( ௦ ܯ/( ௩ ௩ + ܤ ௦ ( ௦ ܯ/( ௩ ௩ ܭ ௩ ( ௩ ܯ/( ௧ ௩ ܤ ௩ ( ௩ ܯ/( ௧ ௩ (4) Persamaan pergerakan dari massa roda (5) = ( ௧ ) ௧ ܭ ௧൯+ ௩ ( ௩ ௧) ௩൫ ௩ ܭ ௧ ௧ ܯ Atau ௧ = ܭ ௩ ܯ/( ௩ ௧ ) ௧ + ௩( ௩ ܯ/( ௧ ௧ ( ) (6) State space equation ௧. = ݔ; ହ = ௧ ݔ; ସ = ௧ ௩ ݔ; ଷ = ௩ ݔ; ଶ = ௩ ௦ ݔ; ଵ = ௦ ݔ Parameter suspension Dalam rangka menganalisis sistem maka dimasukan parameter parameter yang dijadikan sebagai acuan, dimana diperlihatkan pada Tabel. Tabel. Parameter kajian respons kendaraan No Parameter Nilai Massa jok (kg) 9 Massa kendaraan (kg) 5 3 Massa roda (kg) 4 4 Redaman suspensi (N.s/m) 5 5 Redaman jok (N.s/m) 3 6 Kekakuan roda (N/m) 5 7 Kekakuan suspensi (N/m) 8 8 Kekakuan jok (N/m) 8 9 Kekasaran jalan (m). Berdasarkan persamaan diatas, maka dapat disusun diagram simulink sebagaimana diperlihatkan pada Gambar. Gambar MATLAB Simulink Dengan data diatas kita dapat menjalankan program dan mendapatkan grafik dari pergerakan massa. Kemudian parameter parameter yang ada dirubah nilainya untuk mendapatkan grafik yang lain. Sehingga dapat dianalisa terhadap setiap perubahan parameter, yang terutama redaman dan kekakuansuspensi. Dari grafik yang ada dapat dianalisa tentang performa dari suspensi terhadap parameter yang digunakan. 9

4 Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 7 ISSN (P) : Buku 3 ISSN (E) : Analisa performance of suspension Pengaruhdarivariasiredamansuspensi Untuk memahami pengaruhdari perubahan redaman terhadap kenyamanan kendaraan, perubahan yang dilakukan sebesar ( N-s/m, 5 N-s/m, 4 N-s/m) untuk menganalisa performa suspensi dapat dilihat pada grafik sampai grafik 3 dimana semakin besar redaman suspensiterjadi penurunan pada simpangan (displacement)dan jumlah getaran. Tetapi percepatannya semakin tinggi. Jadi semakin besar suspension redaman, amplitudo simpangan semakin kecil. Maka kendaraan akan lebih cepat stabil..5 :.84 :.47 :.4 : Gambar 3 Effect of suspension redaman variation with parameter bs=/kv=8 Grafik...5 :.899 :.58 :.36 : Gambar 4 Effect of suspension redaman variation with parameter bs=5/kv=8

5 Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 7 ISSN (P) : Buku 3 ISSN (E) : :.4 :.84 :.33 : Gambar 5 Effect of suspension redaman variation with parameter bs=4/kv=8 Pengaruhdarivariasikekakuansuspensi Dan untuk memahami pengaruh perubahandari kekakuansuspensi dilakukan perubahan sebesar ( N/m, 8 N/m, 35 N/m) untuk menganalisa performa suspensi dapat dilihat pada grafik 4 sampaigrafik 6 dimana semakin besar kekakuan suspensi terjadi kenaikan pada simpangan (displacement) jumlah getaran dan percepatannya. Jadi semakin besar kekakuan suspensi, amplitudo simpangan semakin besar. Maka kendaraan akan lebih lama stabil..5 :.88 :.49 :.374 : Gambar 6 Effect of suspension kekakuan variation with parameter bs=5/ Kv=

6 Seminar Nasional Cendekiawan ke 3 Tahun 7 ISSN (P) : Buku 3 ISSN (E) : :. :.57 :.36 : Gambar 7 Effect of suspension kekakuan variation with parameter bs=5/kv=8.5 :.4 :.66 :.343 : Gambar 8 Effect of suspension kekakuan variation with parameter bs=5/kv=35 Kesimpulan Pada hasil penelitian semakin besar nilai redaman maka amplitudo dan jumlah osilasi akan semakin kecil. Tetapi pada kekakuan suspense sebaliknya semakin dikurangi nilai kekakuannya maka amplitudo semakin kecil, panjang gelombang juga semakin panjang. Maka kendaraan akan lebih nyaman. Daftar pustaka Andronic Florin, Manolache-Rusu-Loan-Cozmin, patuleanu liliana Pasive Suspension Modeling Using MATLAB, Quarter Car Model, Input Signal Step Type K. Jeon, H Hwang, S Choi, J Kim, J Jang and K Yi Develope of an Electric Active Rollcontrol (ARC) Algorithm for a SUV Li-Xin Guo, Li Ping Zhang Robust H Control of active vehicle suspension under nonstationary running