ANALISIS DEFLEKSI DAN TEGANGAN
SHOCK ABSORBER RODA BELAKANG SEPEDA MOTOR YAMAHA JUPITER
R. Bagus Suryasa Majanasastra
1)1)
Dosen Program Studi Teknik Mesin - Universitas Islam “45”, Bekasi
Email : bagus.suryasa@gmail.comABSTRAK
Shock absorber merupakan komponen penting sistem suspensi suatu kendaraan, berfungsi untuk meredam gaya osilasi dari pegas. Shock absorber memperlambat dan mengurangi besarnya getaran gerakan, dengan mengubah energi kinetik dari gerakan suspensi menjadi energi panas yang dapat dihamburkan melalui cairan hidrolik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui besar beban maksimum hingga tercapai defleksi maksimum shock absorber roda belakang sepeda motor Yamaha Yupiter, mengetahui Von Mises Stress Maksimum pada beban maksimum Shock Absorber roda belakang sepeda motor Yamaha Yupiter dengan material AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS), mengetahui Difleksi (Displcement) Maksimum pada beban maksimum Shock Absorber roda belakang sepeda motor Yamaha Yupiter dengan material AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS)., Mengetahui kelayakan Shock Absorber roda belakang sepeda motor Yamaha Yupiter. Dari Percobaan Uji Tekan Shock Absorber Yamaha Yupiter Dengan Mesin Uji Tekan, diperoleh bahwa dengan beban sebesar 7,5 kN atau 7500 N atau 750 kg, dicapai defleksi maksimum sebesar 78 mm. Pada sepeda motor Yamaha Yupiter terdapat 2 unit shock absorber roda belakang, sehingga defleksi maksimum pada shock absorber sepeda motor Yamaha Yupiter terjadi jika beban mencapai 1500 kg. Dari Percobaan Simulasi menggunakan Modul SimulationExpress Solidworks, material yang digunakan adalah AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS) yang memiliki modulus young 1,95 x 1011 N/m2, yield strength 2,75 x 108 N/m2, diperoleh bahwa dengan beban sebesar 7,5 kN atau 7500 N atau 750 kg, terjadi Defleksi Maksimum (Displacement) stroke silinder Shock Absorber sebesar 72 mm. Dari Percobaan Simulasi menggunakan Modul SimulationExpress Solidworks, material yang digunakan adalah AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS), modulus young 1,95 x 1011 N/m2, yield strength 275 x 106 N/m2, diperoleh bahwa dengan beban sebesar 7,5 kN atau 7500 N atau 750 kg, terjadi Von Mises Stress Maksimum pada material Shock Absorber sebesar 84,410531x106 N/m2 . Karena Von Mises Stress yang terjadi pada Shock Absorber Yamaha Yupiter sebesar 84,410531 x 106 N/m2 masih jauh lebih kecil dari Yield Strength yang sebesar 275 x 106 N/mm2, maka shoc absorber Yamaha Yupiter masih aman digunakan.
Kata kunci : Shock Absorber, Yield strength, Von Mises Stress 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang
Shock absorber merupakan komponen penting sistem suspensi suatu kendaraan, berfungsi untuk meredam gaya osilasi dari pegas. Shock absorber memperlambat dan mengurangi besarnya getaran gerakan, dengan mengubah energi kinetik dari gerakan suspensi menjadi energi panas yang dapat dihamburkan melalui cairan hidrolik.
Shock Absorber pada sepada motor Yamaha Yupiter memiliki komponen pada bagian atasnya terhubung dengan piston dan dipasangkan dengan rangka kendaraan. Bagian bawahnya, terpasang dengan silinder bagian bawah yang dipasangkan dengan as roda. Fluida kental menyebabkan gaya redaman yang bergantung pada kecepatan relatif dari kedua ujung unit tersebut. Hal ini membantu untuk mengendalikan guncangan pada roda.
Konstruksi shock absorber itu terdiri atas piston, piston rod dan tabung. piston adalah komponen dalam tabung shock absorber yang bergerak naik turun disaat shock absorber bekerja. sedangakan tabung adalah tempat dari minyak shock absorber dan sekaligus ruang untuk piston bergerak naik turun. dan yang terakhir adalah piston rod adalah batang yang menghubungkan piston denga tabung bagian atas (tabung luar) dari shock absorber.
1.2. Perumusahan masalalah
Siklus ekstensi (memanjang) pada saat memanjang piston di dalam tabung akan begerak dari bawah naik ke atas. Gerakan naik piston ini membuat minyak shock absorber yang sudah berada diatas menjadi tertekan. Minyak shock absorber ini akan mencari jalan keluar agar tidak tertekan oleh piston terus. Maka minyak ini akan mendorong katup pada saluran oriface untuk membuka dan minyak akan keluar atau turun ke bawah melalui saluran oriface. Pada saat ini katup pada lubang besar di piston akan tertutup karena letak katup ini yang berada di atas piston.
1.3. Batasan masalah
Pengembangan rancangan desain dititikberatkan pada penentuan ukuran, toleransi, pemilihan material dan analisis beban yang terjadi. Selain itu, fungsi dan kegunaan dari setiap komponen sock absorber akan dianalisis.
1.4. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah :
1. Mengetahui besar beban maksimum hingga tercapai defleksi maksimum shock absorber roda belakang sepeda motor Yamaha Yupiter.
2. Mengetahui Von Mises Stress Maksimum pada beban maksimum Shock Absorber roda belakang sepeda motor Yamaha Yupiter dengan material AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS).
3. Mengetahui Difleksi (Displcement) Maksimum pada beban maksimum Shock Absorber roda belakang sepeda motor Yamaha Yupiter dengan material AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS).
4. Mengetahui kelayakan Shock Absorber roda belakang sepeda motor Yamaha Yupiter
2.Tinjauan Pustaka
Sistem Suspensi
Tujuan dari peredam kejut atau yang biasa disebut shock absorber adalah memperkenalkan gesekan terkontrol kedalam sistem suspensi. Dalam konteks ini, memungkinkan untuk mengidentifikasi tiga tipe berbeda dari gesekan yaitu gesekan dry solid, gesekan fluid viscous, dan gesekan fluid dynamic. Salah satu jenis dapat digunakan untuk memberikan redaman suspensi, tetapi karakteristiknya benar berbeda. Gesekan dry solid antara bahan keras biasa memiliki gesekan gaya geser maksimum yang erat sebanding dengan gaya normal di permukaan.
Dimana mF adalah koefisien dari batas gesekan. Untuk bahan keras sekitar konstan selama baik berbagai pada FN dan relatif independen dari bidang kontak disebut gesekan Coulomb. Namun umumnya sensitif terhadap suhu, mengurangi sebagai meningkatnya. Juga sensitif terhadap kecepatan geser dengan cara yang tidak diinginkan. Untuk analisa ini adalah praktek umum untuk mempertimbangkan ada menjadi statis koefisien gesekan mF tersedia sebelum terjadi pergeseran. Dan nilai dinamis mD sesekali terdapat gerak relatif.
Nilai dinamis yang lebih rendah mungkin 70% dari nilai statis.
Gesekan Coulomb adalah tidak diinginkan dalam suspensi, asalkan ada gesekan yang cukup pada jenis yang diinginkan, karena itu suspensi terkunci di tekanan kecil, dan memberikan kendali lemah pada permukaan halus.
Gambar 2.1.
Standard form of direct-acting telescopic damper with double tubes (Reproduced from Kinchin and Stock (1951) pp. 67–86 with permission).
3.Metodelogi Penelitian 3.1.Objek Penelitian
Shock absorber roda belakang pada motor yamaha jupiter mempunyai beberapa komponen yang akan dibuat dalam prototipe gambar tiga dimensi. Hal ini akan diperlukan dalam menghasilkan penelitian yang lebih
dalam. Gambar 3.1 menunjukkan hasil gambar potongan yang memperlihatkan secara detail setiap komponen shock absorber.
Gambar 3.1 Shock Absorber Motor Yamaha Yupiter 3.2.Alat dan Bahan
Mesin uji tekan
Untuk mengetahui berapa beban maksimum yang dimiliki oleh shock absorber diperlukan alat uji tekan. Mesin ini memberikan tekanan secara radial atau vertical sehingga memberikan beban naik dan turun. Mesin ini digerakkan oleh tenaga hidrolik sehingga pergerakan langkahnya dapat dikendalikan dalam hitungan millimeter.
Kapasitas maksimum mesin uji tekan ini adalah 3000 kN. Gambar 3.2 menunjukkan satu set perlengkapan mesin uji yang akan dipergunakan dalam penelitian ini.
Gambar 3.2 Mesin Uji Tekan Gambar 3.3 Posisi Shock Absorber Gambar 3.4 Skala Mesin Uji Tekan Landasan atas mesin diam dan hanya bergerak untuk memberikan sinyal atau penekanan kepada elemen skala jarum indicator. Sedangkan landasan bawah mesin bergerak naik turun yang digerakkan oleh tenaga hidrolik sehingga memberikan penekanan pada alat yang akan diuji. Gambar 3.3 menunjukkan landasan atas dan bawah mesin serta posisi alat uji yang telah dipasang.
Beban yang diterima oleh alat uji akan ditunjukkan oleh indicator analog dalam jarum yang memiliki skala 0- 3000 kN. Tiap satu garis dalam skala indicator analog sebesar 30 kN. Untuk mendapatkan besaran dalam kilogram harus di konversikan yaitu dengan persamaan 1 kN = 100 kg. Jadi tiap garis dalam skala indicator mewakili 3000 kg. Gambar 3.4 menunjukkan skala jarum indicator analog pada mesin uji tekan yang akan dipakai.
3.3 Prosedur Penelitian
Langkah pertama dalam melakukan penelitian yaitu dengan membongkar seluruh komponen shock absorber untuk dilakukan pembuatan gambar. Dimensi ukuran yang diperoleh akan digunakan dalam penelitian menggunakan rumus dan software CAD/CAM. Shock absorber yang masih utuh dalam rakitannya akan dilakukan pengujian tekan dengan mesin. Dari ketiga penelitian tersebut akan menghasilkan beban maksimum shock absorber.
Kemudian beban maksimum shock absorber akan dibandingkan dengan total beban yang terdapat pada kendaraan dan penumpang. Jika beban maksimum shock absorber kurang dari kapasitasnya (total beban kendaraan dan penumpang), maka akan dilakukan pengurangan beban baik dari beban penumpang ataupun rangka kendaraannya. Jika sebaliknya maka akan diberikan desain tambahan agar memberikan faktor keamanan yang lebih baik dari sebelummnya.
Gambar 3.5 Flow chart penelitian shock absorber
Mulai
Pengumpulan data
Membuat prototype 2 dan 3 dimensi
Mesin Uji tekan Software CAD/CAM Perhitungan rumus
Perhitungan beban orang dan kendaraan
Perbandingan beban maksimum (A) dan
kapasitas (B) Hasil beban maksimum
Desain tambahan
Selesai Ya A > B
Tidak
A < B
4. Hasil dan Pembahasan
a.) Uji Tekan Shock Absorber Dengan Mesin Uji Tekan
Shock absorber akan diberikan tekanan sampai stroke pada silinder habis (defleksi maksimum), sehingga kita akan mengetahui beban maksimum yang dimiliki shock absorber tersebut. Stroke pada silinder Shock Absorber dengan defleksi maksimum diperoleh 78 mm. Gambar 4.1 menunjukkan skema pengujian tekan pada shock absorber.
Kemudian setelah penekanan sampai stroke silinder mengalami defleksi maksimum tersebut, jarum indikator analog menunjukkan angka beban maksimum yaitu sebesar 7.5 kN. Karena mesin uji tekan ini menggunakan satuan newton maka akan dikonversikan kedalam satuan kilogram.
Persamaannya yaitu 1 kN = 100 kg, jadi beban maksimum yang dimiliki sepasang shock absorber pada roda belakang sepeda motor Yamaha Jupiter adalah (7.5 kN x 100 kg) x 2 = 1500 kg.
Kesimpulan dari penelitian dengan menggunakan alat uji bahwa sebuah shock absorber ini memiliki beban maksimum sebesar 750 kg dan mempunyai stroke silinder dengan defleksi maksimum 78 mm. Jika total beban rangka kendaraan dan penumpang melebihi kapasitas sepasang shock absorber yaitu sebesar 1500 kg, maka stroke silinder akan habis dan terjadi kerusakan pada komponen-komponen shock absorber. Kerusakan tersebut bisa terjadi karena beban berlebih dan faktor kelelahan frekwensi pada pegas yang mengakibatkan kebocoran pada silinder, shaft bengkok, ulir pada rod end lepas, dan lain-lannya.
Gambar 4.1 Skema Pengujian Tekan Pada Shock
b.) Percobaan Dengan Modul SimulationExpress Solidworks
Shock absorber yang telah menerima beban sebesar 7,5 kN dengan stroke silinder 78 mm pada percobaan dengan mesin uji tekan, akan diuji didalam software agar mengetahui disetiap titik mana yang akan
mengalami beban terdistribusi. Pada kasus ini yang bekerja dalam menahan beban yaitu pada primary spring. Di dalam software primary spring diberikan beban 7,5 kN. Gambar 4.2 menunjukkan simulasi yang akan menghasilkan displacement stress shock absorber pada beban 7,5 kN. Primary spring bagian atas yang mendapatkan beban terlihat yang paling merasakan beban paling banyak dibandingkan bagian bawah yang diam menahan dari atas.
Dengan Percobaan Simulasi menggunakan Modul SimulationExpress Solidworks, material yang digunakan adalah AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS) yang memiliki modulus young 1,95 x 1011 N/m2, yield strength 2,75 x 108 N/m2, diperoleh bahwa dengan beban sebesar 7,5 kN atau 7500 N atau 750 kg, terjadi Defleksi Maksimum (Displacement) stroke silinder Shock Absorber sebesar 72 mm, seperti terlihat pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Displacement Stress Shock Absorber Pada Beban 7,5 kN
Dari Percobaan Simulasi menggunakan Modul SimulationExpress Solidworks, material yang digunakan adalah AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS), modulus young 1,95 x 1011 N/m2, yield strength 275 x 106 N/m2, diperoleh bahwa dengan beban sebesar 7,5 kN atau 7500 N atau 750 kg, terjadi Von Mises Stress Maksimum pada material Shock Absorber sebesar 84,410531x106 N/m2
Karena Von Mises Stress yang terjadi pada Shock Absorber Yamaha Yupiter sebesar 84,410531 x 106 N/m2 masih jauh lebih kecil dari Yield Strength yang sebesar 275 x 106 N/mm2, maka shoc absorber Yamaha Yupiter masih aman digunakan
Gambar 4.3 Von Mises Stress shock absorber pada beban 7,5 kN 5. Kesimpulan
a.) Dari Percobaan Uji Tekan Shock Absorber Yamaha Yupiter Dengan Mesin Uji Tekan, diperoleh bahwa dengan beban sebesar 7,5 kN atau 7500 N atau 750 kg, dicapai defleksi maksimum sebesar 78 mm. Pada sepeda motor Yamaha Yupiter terdapat 2 unit shock absorber roda belakang, sehingga defleksi maksimum pada shock absorber sepeda motor Yamaha Yupiter terjadi jika beban mencapai 1500 kg b.) Dari Percobaan Simulasi menggunakan Modul SimulationExpress Solidworks, material yang digunakan
adalah AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS) yang memiliki modulus young 1,95 x 1011 N/m2, yield strength 2,75 x 108 N/m2, diperoleh bahwa dengan beban sebesar 7,5 kN atau 7500 N atau 750 kg, terjadi Defleksi Maksimum (Displacement) stroke silinder Shock Absorber sebesar 72 mm.
c.) Dari Percobaan Simulasi menggunakan Modul SimulationExpress Solidworks, material yang digunakan adalah AISI 347 Annealed Stainless Steel (SS), modulus young 1,95 x 1011 N/m2, yield strength 275 x 106 N/m2, diperoleh bahwa dengan beban sebesar 7,5 kN atau 7500 N atau 750 kg, terjadi Von Mises Stress Maksimum pada material Shock Absorber sebesar 84,410531x106 N/m2
d.) Karena Von Mises Stress yang terjadi pada Shock Absorber Yamaha Yupiter sebesar 84,410531 x 106 N/m2 masih jauh lebih kecil dari Yield Strength yang sebesar 275 x 106 N/mm2, maka shoc absorber Yamaha Yupiter masih aman digunakan.
6. Daftar Pustaka
1) Lamidi, 2003. Dasar Rancangan Kaliber. Cilegon : PT. Krakatau Steel
2) Surdia, Tata dan Saito, Shinroku J.1992. Pengetahuan Bahan Teknik : Cetakan kedua. Jakarta: Penerbit Erlangga
3) Martin, George H dan Setyobakti. 1984. Kinematika dan Dinamika Teknik : Edisi kedua. Jakarta: Penerbit Erlangga
4) Stolk, Jac dan Kros, C. 1994. Elemen Mesin : Elemen konstruksi Bangunan Mesin-Edisi kedua puluh satu Jakarta: Penerbit Erlangga
5) Sularso dan Suga, Kiyokatsu,. 2008. Dasar Perencanaan dan pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita
6) Brow, Matthew D. 2009. Design and Analysis of a Spiral Bevel Gear. Connecticut: Renssealaer Polytechnic Institut Hartford
