Analisa Perilaku Arah Mobil GEA pada Jalan Belok Menurun dengan Variasi Kecepatan, Berat Muatan, Sudut Kemiringan Melintang, Sudut Turunan Jalan dan Radius Belok Jalan Rizqi An Naafi 2109 100 035 Dosen Pembimbing: Ir. J. Lubi
Latar Belakang Mobil GEA sebagai mobil multifungsi pedesaan Perkembangan mobil sesuai tuntutan kebutuhan manusia Medan jalan belok menurun di pedesaan Kecelakaan akibat mobil tidak stabil pada jalan belok menurun
Rumusan Masalah Bagaimana perilaku arah mobil GEA pada jalan belok menurun dengan variasi kecepatan sebesar 5 km/jam, 10 km/jam, 15 km/jam, 20 km/jam, 25 km/jam dan 30 km/jam; berat muatan total sebesar 780 kg, 1280 kg, 1530 kg dan 1780 kg, sudut kemiringan melintang sebesar 5, 10 dan 15 ; sudut turunan jalan sebesar 20, 30 dan 45 serta radius belok jalan sebesar 24 m, 32 m dan 48 m? Berapakah rekomendasi kecepatan maksimum yang diizinkan untuk mobil GEA berdasarkan analisa perilaku understeer dan oversteer, analisa skid dan analisa guling?
Tujuan Penelitian Menganalisa perilaku arah mobil GEA pada jalan belok menurun dengan variasi kecepatan sebesar 5 km/jam, 10 km/jam, 15 km/jam, 20 km/jam, 25 km/jam dan 30 km/jam; berat muatan total sebesar 780 kg, 1280 kg, 1350 kg dan 1780 kg, sudut kemiringan melintang sebesar 5, 10 dan 15 ; sudut turunan jalan sebesar 20, 30 dan 45 serta radius belok jalan sebesar 24 m, 32 m dan 48 m. Memberikan rekomendasi kecepatan maksimum yang diizinkan untuk mobil GEA berdasarkan analisa perilaku understeer dan oversteer, analisa skid dan analisa guling.
Batasan Masalah Kecepatan kendaraan bernilai konstan. Kendaraan yang dimodelkan adalah mobil pedesaan. Berat penumpang diasumsikan 60 kg. Muatan berbentuk box/ balok dengan dimensi 2 m x 1,45 m x 1,2 m, dimana titik berat berada di tengah. Posisi titik berat tetap berada di tengah untuk muatan 500 kg, 750 kg maupun 1000 kg. Muatan diasumsikan tidak bergerak sehingga posisi titik berat juga tidak bergeser. Radius belok jalan diasumsikan sebagai radius belok ideal (Ackerman). Koefisien adhesi aspal dan rolling resistance dianggap konstan. Gaya dan momen angin diabaikan. Analisa sudut slip roda tidak dilakukan. Sudut kemiringan melintang untuk radius belok jalan tertentu dibuat sesuai standar yang ditetapkan oleh Departemen Pekerjaan Umum.
Manfaat Penelitian Menyediakan data tentang pengaruh variasi kecepatan, besar muatan, sudut kemiringan melintang jalan, sudut turunan jalan dan radius belok jalan terhadap perilaku arah mobil GEA. Memberikan informasi dan rekomendasi kepada pengendara mengenai kecepatan yang diizinkan serta cara pengaturan muatan pada mobil GEA agar mobil stabil sehingga menjadikan pertimbangan dalam mengendarai mobil tersebut.
Metodologi 1. Studi Literatur 2. Pengumpulan data teknis kendaraan dan data pendukung 3. Perhitungan Matematis
Data Teknis Spesifikasi Kendaraan dan data pendukung
Perhitungan Matematis 1. Penentuan posisi titik berat kendaraan 2. Analisa Perilaku Understeer dan Oversteer 3. Analisa Skid 4. Analisa Guling
1. Penentuan Posisi Titik Berat Kendaraan - posisi Longitudinal
- Posisi Tinggi
Hasil Perhitungan Posisi Titik Berat Kendaraan CG 1 CG 2 CG 3 CG 4 Keterangan: = Center of Gravity untuk Berat Total 780 kg = Center of Gravity untuk Berat Total 1280 kg = Center of Gravity untuk Berat Total 1530 kg = Center of Gravity untuk Berat Total 1780 kg
2. Analisa Perilaku Understeer dan Oversteer Contoh Perhitungan (a/g)f dan (a/g)r Contoh perhitungan untuk menentukan perilaku understeer dan oversteer ini menggunakan variasi berat muatan sebesar 750 kg dengan dua orang penumpang yang masing-masing diasumsikan memiliki berat 60 kg (atau dengan massa total 1530 kg). Digunakan sudut kemiringan melintang jalan ( ) sebesar 5, sudut turunan jalan ( ) 30 dan radius belok (R) 24 meter. Variasi kecepatan yang digunakan adalah 10 km/jam (2,7778 m/s). Dari perhitungan posisi Center of Gravity menggunakan variasi berat muatan yang sama sebelumnya didapatkan data sebagai berikut: l f = 1,716 m l r = 0,874 m h = 0,98 m -
- Menghitung Sudut Side Slip - Menentukan besarnya gaya sentrifugal (F cg ) berdasarkan sumbu pitching
- Menentukan besar gaya sentrifugal berdasarkan sumbu yawing (F CGR )
- Menentukan nilai (a/g)f dan (a/g)r berdasarkan gaya-gaya sumbu rolling Jadi, pada mobil GEA yang memiliki massa total 1530 kg dengan sudut kemiringan melintang = 5, sudut turunan jalan = 30 dan radius belok jalan 24 meter, serta dengan kecepatan 10 km/jam, maka didapatkan nilai (a/g)f = 0,15519 dan (a/g)r = 0,42169. Mobil ini mengalami perilaku understeer.
Contoh Tabel Hasil Perhitungan (a/g)f dan (a/g)r
Grafik (a/g)f dan (a/g)r fungsi Berat Total
Grafik (a/g)f dan (a/g)r fungsi Kecepatan
Contoh Perhitungan Kecepatan Maksimum yang Diizinkan Contoh perhitungan untuk mencari kecepatan maksimum yang diizinkan ini menggunakan Grafik (a/g)f dan (a/g)r baik fungsi berat total maupun kecepatan untuk sudut turunan jalan =45. - Menentukan (a/g) Normal Berdasarkan Titik Potong (a/g)f dan (a/g)r Misal untuk mencari nilai x untuk titik potong (a/g)f dan (a/g)rpada kecepatan 10km/jam, caranya adalah sebagai berikut:
Nilai (a/g) normal dicari dengan x yang relevan, yaitu 1117,62: Tabel Nilai (a/g) Normal untuk Variasi Kecepatan
- Membuat trendline untuk (a/g) Normal pada Grafik (a/g)f dan (a/g)r fungsi Kecepatan untuk =45 kemudian mencari persamaan garis untuk masing-masing trendline Tabel Kecepatan Maksimum yang Diizinkan untuk Variasi Berat Total dan Sudut Turunan Jalan ( )
3. Analisa Skid Tabel Kecepatan Maksimum yang diizinkan menurut Analisa Skid terhadap variasi Sudut Kemiringan Melintang dan Radius Belok Jalan
4. Analisa Guling Tabel Kecepatan Maksimum yang diizinkan menurut Analisa Guling terhadap variasi Berat Total, Sudut Kemiringan Melintang dan Radius Belok Jalan
Perbandingan Kecepatan Maksimum Menggunakan Analisa Perilaku Understeer dan Oversteer, Analisa Skid, dan Analisa Guling kecepatan maksimum yang paling aman adalah kecepatan maksimum dengan nilai terkecil dari ketiga analisa, yaitu pada analisa perilaku understeer dan oversteer. Dengan menggunakan kecepatan maksimum yang diizinkan hasil perhitungan analisa perilaku understeer dan oversteer, kendaraan akan aman dari understeer dan oversteer (kondisi normal) sekaligus aman terhadap skid dan guling. data kecepatan maksimum untuk kendaraan ini hanya berlaku jika titik berat muatan berada di tengah.
Kesimpulan Analisa Perilaku Understeer dan Oversteer 1. Pada berat kendaraan total 780 kg (tanpa muatan) untuk semua variasi kecepatan, sudut kemiringan melintang, sudut turunan jalan dan radius belok jalan, mobil GEA mengalami perilaku oversteer; 2. Pada berat kendaraan total 1280 kg (dengan muatan 500 kg), 1530 kg (dengan muatan 750 kg) dan 1780 kg (1000 kg) untuk semua variasi kecepatan, sudut kemiringan melintang, sudut turunan jalan dan radius belok jalan, mobil GEA mengalami perilaku understeer; 3. Harga (a/g)f dan (a/g)r menurun seiring pertambahan kecepatan, sudut turunan jalan ( ) dan berat total. Sedangkan besarnya sudut kemiringan meilntang dan radius belok jalan tidak memiliki pengaruh yang signifikan terhadap nilai (a/g)f dan (a/g)r; 4. Harga kecepatan maksimum yang diizinkan menurun seiring pertambahan berat dan sudut turunan jalan. Kecepatan maksimum terbesar terjadi pada berat total 780 kg dan sudut turunan jalan 20, yaitu sebesar 16,67 km/jam. Sedangkan kecepatan maksimum terkecil adalah pada berat total 1780 kg dan sudut turunan jalan 45, yaitu sebesar 6,4 km/jam.
Analisa Skid Harga Vfs dan Vrs naik seiring pertambahan sudut kemiringan melintang ( ) dan radius belok jalan (R). Harga Vfs naik seiring pertambahan muatan, sedangkan harga Vrs mengalami penurunan. Sudut turunan jalan tidak memiliki pengaruh terhadap besarnya kecepatan skid; Untuk berat total 780 kg (tanpa muatan), kendaraan cenderung mengalami perilaku understeer. Sedangkan untuk berat total 1280 kg (muatan 500 kg), 1530 kg (muatan 750 kg) dan 1780 kg (muatan 1000 kg), kendaraan cenderung mengalami oversteer. Analisa Guling Harga Vfg dan Vrg naik seiring pertambahan sudut kemiringan melintang ( ), radius belok jalan (R) dan berat total kendaraan. Sudut turunan jalan tidak memiliki pengaruh terhadap besarnya kecepatan Untuk keempat variasi berat, yaitu berat total 780 kg (tanpa muatan, berat total 1280 kg (muatan 500 kg), 1530 kg (muatan 750 kg) dan 1780 kg (muatan 1000 kg), kendaraan cenderung mengalami oversteer. Kecepatan maksimum yang dijadikan rekomendasi untuk pengendara mobil GEA adalah kecepatan maksimum yang ditentukan menggunakan analisa perilaku understeer dan oversteer, dimana kecepatan dari analisa tersebut memiliki nilai paling kecil daripada dua analisa lainnya sehingga paling aman bagi kendaraan tersebut.
Saran Pada analisa selanjutnya, hendaknya menggunakan variasi kondisi permukaan jalan yang ditunjukkan oleh koefisien adhesi jalan sesuai dengan kondisi sebenarnya dari jalan-jalan di pedesaan; Diperlukan analisa perilaku understeer dan oversteer dengan variasi cara pengaturan muatan sehingga menambah rekomendasi kecepatan maksimum yang diizinkan bagi pengendara mobil GEA; Pada analisa selanjutnya, hendaknya dihitung sudut slip roda pada kenyataannya untuk melihat pengaruhnya terhadap perilaku understeer dan oversteer dari mobil GEA. Pelaksanaan pembangunan jalan-jalan di pedesaan hendaknya disesuaikan dengan standar sudut kemiringan melintang dan radius belok jalan yang telah ditetapkan oleh Departemen Pekerjaan Umum.
Sekian dan Terima kasih