ANALISIS KEKUATAN PEGAS DAUN (LEAF SPRING) PADA
SUZUKI CARRY FUTURA 1.5 MEGA CARGO
Sudarsono dan Yuspian Gunawan
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Haluoleo, Kendari E-mail: chono_mesin@yahoo.com
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan pegas daun pada beban tegangang bending dan defleksi maksimum dari pegas daun Mobil Suzuki Carry. Hasil penelitian menunjukan bahwa dengan memvariasikan beban angkut kendaraan sebesar 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 736, 808, 858, 919, 994, dan 1049kg. Dengan analisa regresi menghasilkan tegangan lentur maksimum dari batasan material sebesar 10967,975 kg/cm2 dan dari dinas perhubungan sebesar 4770,61 kg/cm2 sedangkan defleksi maksimum dari batasan material sebesar 23,485cm dan dari batasan dinas perhubungan sebesar 8,828cm. Berat beban angkut kendaraan jika ditinjau dari kekuatan material masih dapat mengangkut beban sebesar 2981,3kg dan jika ditinjau dari dinas perhubungan berat beban angkut kendaraan sebesar 1051kg. Dan secara umum besar tegangan maksimum dan defleksi maksimum yang terjadi masih dibawah tegangan ijin bahan, sehingga masih aman digunakan.
Kata kunci : Pegas Daun, Suspensi, Tegangan Lentur, Defleksi.
Abstract
Analysis of The Strenght of The Leaf Spring On Suzuki Carry Futura 1.5 Mega Cargo. This study was carried to find out the amount of strength on leaf spring in this case the maximum bending stress and maximum deflection on leaf springs of Suzuky Carry. The result of study was obtained by varying the burden of vehicles freight for 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 736, 808, 858, 919, 994, and 1049kg. The regression analysis produces a maximum bending from the material limit is 10967,965 kg/cm2 and from Department of Transportation is 4770,61 kg/cm2 while the maximum deflection of the material limits is 23,485cm and from Transportation Department is 8,828cm. The weight of vehicles freight burden if it is reviewed from the force of material then it can still carry the burden for 2981,3 kg and when it is viewed from the Department of transportation the weight of the vehicles freight burden is 1051kg. An generally the maximum stress and maximum deflection happened still under license material, so it is still safe to use.
Key Words: Leaf Spring, Suspension, Bending Stress, Deflection.
1. Pendahuluan
Berkembangnya ilmu dan teknologi serta makin majunya kehidupan manusia mengakibatkan meningkatnya kebutuhan manusia akan transportasi. Hal ini juga menuntut meningkatnya kualitas dan kuantitas dari alat transportasi dalam hal ini adalah kendaraan.
Untuk menerima beban yang berat rangka pegas yang dipakai adalah leaf spring atau pegas daun. Dipilihnya pegas daun dikarenakan pegas daun lebih kuat menerima beban besar dari pada jenis pegas lain tanpa
mengabaikan kondisi-kondisi seperti luasan tumpuan dari pegas.
Pegas yang digunakan sebagai suspensi kendaraan darat baik untuk mobil maupun kendaraan roda empat lainnya berfungsi untuk menghilangkan getaran karoseri yang ditimbulkan oleh pukulan jalan pada roda. Selain itu juga menjamin roda tetap menapak pada jalan. Karena itu bila komponen pegas ini tidak diperhitungkan dengan baik akan menimbulkan efek negatif terhadap kenyaman penumpangnya. Disisi lain dengan kondisi pemasangan konstruksi pegas yang
demikian diperlukan waktu untuk memasang ulang bilamana pegas atau salah satu lempeng pegas ini mengalami kepatahan atau rusak.
Hal ini tentulah akan menyebabkan kerugian bagi pengguna kendaraan. Karena itu dengan melakukan estimasi dini terhadap kekuatan pegas sebelum digunakan pada kondisi pembebanan aslinya atau sesungguhnya akan bisa menghemat banyak hal seperti penghematan waktu pengujian, penghematan biaya produksi, penghematan biaya desain dan lain lain.
2. Metode Penelitian
Teknik analisa data dalam penelitian ini adalah dengan cara teknik statistik deskriptif yaitu teknik yang digunakan untuk mendeskripsikan atau menyampaikan hasil penelitian dalam bentuk grafik.
Data yang diambil dalam penelitian ini adalah dimensi-dimensi dari pegas daun kendaraan, material pegas dan memvariasikan berat beban angkut kendaraan untuk diukur, kemudian data tersebut digunakan untuk menghitung tegangan lentur maksimum dan defleksi maksimum hal ini untuk mengetahui apakah tegangan maksimum dan defleksi maksimum yang didapatkan masih dibawah tegangan ijin bahan, dan juga membandingkan batasan-batasan dari dinas perhubungan, Hal ini apakah penggunaan leaf spring (pegas daun) telah dapat menahan beban kendaraan statis secara maksimal. Karena hal ini sangatlah penting untuk mengetahui kekuatan, kenyamanan dan keamanan pengguna kendaraan.
Data Spesifikasi Mobil
Data spesifikasi mobil yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada tabel 1.
Data Percobaan
Berdasarkan hasil penggujian dengan memvariasikan beban angkut pada mobil Suzuki Carry Futura 1.5
Mega Cargo, maka terjadi penurunan mata pegas daun
yang diukur ketinggianya dari permukaan tanah dan juga akan terjadi pertambahan panjang antara mata pegas daun (Gambar 1), dengan demikian maka akan diperoleh data-data sebagai berikut:
Gambar 1. Penurunan Mata Pegas Daun pada 650 kg
Tabel 1. Data Mentah Pengujian Tanggal 19 Mei 2012 w(kg) 2L (cm) L (cm) HB (cm) HD (cm) 0 109.3 54.65 37.4 26.6 50 109.4 54.7 36.5 25.6 100 109.5 54.75 35.8 25 150 109.6 54.8 35.3 25 200 109.65 54.825 34.25 24.4 250 109.67 54.835 33.9 24.25 300 109.8 54.9 33.2 24 350 109.85 54.925 32.75 23.6 400 109.97 54.985 32.2 23.3 450 110 55 31.7 23 500 110.05 55.025 31.2 22.7 550 110.09 55.045 31.15 22.5 600 110.12 55.06 30.6 22.2 650 110.15 55.075 30.3 22.1 736 110.2 55.1 29.6 21.5 808 110.25 55.125 29.3 21.2 858 110.3 55.15 28.75 21 919 110.5 55.25 28 20.7 994 110.4 55.2 27.3 20.5 1049 110.4 55.2 26.8 20.4 Dimana:
w = Variasi Beban anggkut kendaraan (Kg) 2L = Panjang Antara Mata Pegas Daun (cm) HB = Tinggi Mata Pegas Daun Belakang dari tanah (cm)
HD = Tinggi Mata Pegas Daun Depan dari tanah (cm)
b = Lebar Pegas Daun (5 cm) t = Tebal Pegas Daun (0,95 cm)
H D H B
2
L
Berdasarkan data mentah diatas maka penelitian ini masih membutuhkan data-data tambahan, maka untuk memperlancar skripsi ini perlu dilakukan pengambilan data, adapun pengambilan data dilakukan pada Dealer Resmi Suzuki MegahPutra Kendari dan pada Dinas Perhubungan Kota Kendari.
Data Pegas Daun Suzuki Carry Futura 1.5 Mega Cargo yang dipergunakan dalam penelitian ini dirangkum dalam tabel 2 berikuti ini.
Data kendaraan Suzuki Carry Dari Dinas Perhubungan yang dipergunakan dalam penelitian ini diirangkum dalam tabel 3 di bawah ini.
3. Hasil dan Pembahasan
Berdasarkan data Tabel 1 adapun W disini merupakan berat yang diterima untuk satu pegas daun (Gambar 2), dikarenakan berat W ini model konstruksinya dari chassis langsung ke pegas daun, maka kita assumsikan W disini merupakan berat yang diterima oleh ujung-ujung pegas daun tersebut, dan 2W akan diterima dengan arah yang berlawanan.
Gambar 2. Distribusi Gaya Pada Pegas Daun
Rumus yang digunakan dalam menghitung tegangan maksimum dan defleksi maksimum pada pegas daun kendaraan Suzuki Carry Futura 1.5 Mega Cargo adalah sebagai berikut:
Tegangan maksimum pegas daun =6
Dimana:
W = berat beban pada ujung-ujung pegas daun (kg) L = setengah panjang dari keseluruhan pegas daun (cm)
n = total jumlah daun pada pegas daun (nF+nG) b = lebar pegas daun (cm)
t = tebal pegas daun (cm)
f = tegangan maksimum pegas daun (kg/cm2)
Nama Data Nilai
Bahan Pegas Daun Modulus Young (E) Tegangan Ijin Density
High Strength Steel_SI
1,9995x107 N/cm2 atau 0,204x107 kg/cm2 (1.07558x109-1.65474x109) N/m2 7834,6 Kg/m3
Nama Data Nilai
BK (Berat Kosong)
S1 (Berat Pada Sumbu Roda 1) S2 (Berat Pada Sumbu Roda 2)
JBB (Jumlah Berat yang diperbolehkan) a (Panjang antara Sumbu Roda)
L, w (Berat beban angkut mobil) q (Jarak Titik berat dari sumbu roda 1) R2 (Reaksi Sumbu Roda 2)
R2 (Standar Perhubungan yang diperbolehkan) G (Jumlah Orang yang diperbolehkan)
Perbandingan Power Engine : Berat Beban angkutan
920 Kg 515 Kg 385 Kg 2085 Kg 1970 mm 1045 Kg 1970 mm 1294, 73 Kg 1300 Kg 2 Org @60Kg = 120 Kg 4,5 kW : 1 ton Tabel 3 Data Suzuki Carry Dari Dinas Perhubungan
Defleksi maksimum pegas daun
= 12
(2 + 3 ) Dimana:
nF = jumlah daun pada pegas daun Full length
leaves
nG = jumlah daun pada pegas daun Graduate
leaves
E = Modulus Elastisitas pegas (kg/cm2)
= deflection (cm)
Menghitung Tegangan Lentur (f)
Tabel 4 Data Menghitung Tegangan Lentur
R2 W 2L (cm) L (cm) 385 96.25 109.3 54.65 428.53 107.13 109.40 54.70 472.06 118.01 109.50 54.75 515.58 128.90 109.60 54.80 559.11 139.78 109.65 54.83 602.64 150.66 109.67 54.84 646.17 161.54 109.80 54.90 689.70 172.42 109.85 54.93 733.22 183.31 109.97 54.99 776.75 194.19 110.00 55.00 820.28 205.07 110.05 55.03 863.81 215.95 110.09 55.05 907.34 226.83 110.12 55.06 950.86 237.72 110.15 55.08 1025.73 256.43 110.20 55.10 1088.41 272.10 110.25 55.13 1131.94 282.98 110.30 55.15 1185.04 296.26 110.50 55.25 1250.34 312.58 110.40 55.20 1298.22 324.55 110.40 55.20 Adapun rumus tegangan lentur yang akan digunakan adalah:
=6
Dengan n=5, t=0,95cm, b=5cm, maka diperoleh data perhitungan sebagaimana dalam tabel 5 Lampiran.
Menghitung Defleksi Teoritis
Tabel hasil perhitungan defleksi teoritis dapat dilihat pada tabel 6 dan perhitungan defleksi maksimum pegas daun diberikan pada tabel 7 lampiran.
Hubungan Antara w dan Defleksi penggujian
Berdasarkan analisa Regresi Didapatkan hungan yaitu:
Hubungan antara tegangan lentur dan defleksi pegas daun pengujian berdasarkan analisa Regresi didapatkan hubungan yaitu:
Hubungan antara w dan 2L berdasarkan analisa Regresi didapatkan hubungan yaitu:
Menghitung Tegangan Lentur (f) Maksimum dan Defleksi Maksimum
Untuk mencari Tegangan Lentur (f) Maksimum dan Defleksi Maksimum Pegas daun pada mobil Suzuki
Carry Futura 1.5 Pick Up Mega Cargo yang
diperbolehkan, maka kita perlu memperhatikan asumsi-asumsi dan batasan-batasan sebelumnya baik batasan dari materialnya maupun batasan-batasan dari dinas perhubungan.
Bahan Pegas Daun : High Strength Steel_SI
Tegangan Ijin : (1,07558x109N/m2 – 1,65474x109N/m2)
Density : 7834,6 Kg/m3
Untuk Tegangan Ijin kita assumsikan ambil yang terkecil yaitu 1,07558x109N/m2, satuan yang digunakan dalam skripsi ini untuk Tegangan yaitu kg/cm2. = . / 9,80665. = =9,80665 10 1,07558x109N/m2 = 1,07558x109/9,80665x104 kg/cm2 Tegangan Ijin : 10967,98 kg/cm2
Berdasarkan hubungan regresi antara (w) dan (f) maka kita dapat mengestimasi berat angkut kendaraan berapa (w) yang menghasilkan tegangan ijin bahan.
w = 0,311469132f-434,855685
w = 0,311469132(10967,97549)-434,855685 w = 2981,33kg
Jadi, Berat beban angkut kendaraan (w) yang diijinkan oleh bahan material pegas daun tersebut tidak boleh lebih besar dari pada 2981,33kg,
Sedangkan standar perhubungan, berat angkut kendaraan berapa (w) yang menghasilkan Reaksi sumbu roda 2 yang diijinkan perhubungan, dengan R2 yang diperbolehkan oleh perhubungan tidak boleh lebih besar dari 1300 kg.
w = 1,148674(R2)-442,233 w = 1,148674(1300)-442,233 w = 1051,0426 Kg w (yang diperbolehkan Material) w (yang diperbolehkan Perhubungan) 2981,33 Kg 1051,04 Kg
Untuk Modulus Elastisitas bahan berdasarkan data Tabel dari Suzuki Megah Putra Kendari Modulus Elastisitasnya adalah 2040000 Kg/cm2 sedangkan
menurut Hasil Pengujian yaitu sebesar 32985,18 Kg/cm2. E (Kg/cm2) dari Suzuki E (Kg/cm2) Dari hasil percobaan 2040000 Kg/cm2 32985,18 Kg/cm 2
Berdasarkan hubungan regresi antara Berat beban angkut kendaraan (w) dengan Defleksi pegas daun secara percobaan (δp) yang menghasilkan Defleksi Penggujian Maksimum.
w = 131,697(δp)- 111,586
Untuk menggetahui seberapa Defleksi pengujian maksimum yang diperbolehkan baik dari Materialnya atau batasan dari Dinas Perhubungan, adapun batasan berat beban angkut kendaraan (w) dari material sebesar 2981,33012 Kg dan batasan berat beban angkut kendaraan Dinas Perhubungan sebesar 1051,0426Kg. Sehingga Defleksi Maksimum Pengujian adalah: Untuk Standar Material: w = 131,697(δp) - 111,586
2981,33012 = 131,697(δp)- 111,586
(δp)maksimum = 23,485 cm
Untuk Standar Dinas Perhubungan: w = 131,697(δp)- 111,586
1051,0426 = 131,697(δp)- 111,586
(δp)maksimum = 8,828 cm
Sedangkan untuk Defleksi Maksimum Teoritis dari persamaan regresi, maka defleksi maksimumnya adalah:
Untuk Standar Material: w = 222,2584(δ)-427,5877 2981,33012 = 222,2584(δ)-427,5877
(δ)maksimum = 15,338 cm
Untuk Standar Dinas Perhubungan: w = 222,2584(δ)-427,5877
1051,0426 = 222,2584(δ)-427,5877
(δ)maksimum = 6,653 cm
Sedangkan untuk tegangan lentur maksimum baik dari Material maupun dari Dinas Perhubungan adalah sebagai berikut:
Untuk Standar Material: w = 0,311469132f-434,855685
2981,33012 = 0,311469132f-434,855685
Untuk Standar Dinas Perhubungan: w = 0,311469132f-434,855685
1051,0426 = 0,311469132f-434,855685
f maksimum = 4770,612 kg/cm2
dari tabel 6 dan 7, lampiran Tegangan Lentur Maksimum dan Defleksi Maksimum dapat dirangkum seperti berikut:
Untuk Batasan Dari Material
Untuk Batasan Dari Dinas Perhubungan f maksim um 10967,98 kg/cm2 f maks 4770,6 kg/cm 2 (δp)mak simum 23,49 cm (δp)maks 8,828 cm (δ)maksi mum 15,34 cm (δ)maks 6,653 cm
Daftar Pustaka
Adinatha Ruly, Analisa Distribusi Tegangan Pegas Daun (Leaf Spring) Sprint off road Pada Jeep Wrangler Tj Rubicon Dengan Menggunakan Software Ansysy 8.0. Universitas Muhammadiyah Malang, 2008
Adipriyatno Dhanie, Analisa Karakteristik Kekakuan Pegas Daun. Universitas Kristen Petra, 2002 Daryono, Optimasi Disain Model Pegas Daun Suspensi
Kendaraan Dump Truck. Universitas Muhammadiyah Malang, 2009
Naibaho Janter, Analisa Displacement Pegas Daun Menggunakan Perangkat Lunak MSC.Nastran V4.5, Medan, 2011
Khurmi, R. S. & Gupta, J. K, A Text Book of Mechine Design, Eurasia Publishing House, 1982 Sutantra, I Nyoman & Sampurno, Bambang, Teknologi
Otomotif, Guna Widya, Surabaya, 2010 Shigley, J. E, & Mitchell, L. D, Perencanaan Teknik
Mesin, Erlangga, Jakarta, 1984
Urry S. A. & Turner P. J, Penyelesaian Soal-Soal Mekanika Teknik, Erlangga, Jakarta, 1985 Hibbeler R. C, Engineering Mechanics Dinamics,
Lampiran w (kg) R2 W 2L (cm) L (cm) [1] [2] f = [1]/[2] 0 385 96.25 109.30 54.65 31560.38 22.56 1398.80 50 428.53 107.13 109.40 54.70 35160.71 22.56 1558.37 100 472.06 118.01 109.50 54.75 38767.58 22.56 1718.23 150 515.58 128.90 109.60 54.80 42380.99 22.56 1878.38 200 559.11 139.78 109.65 54.83 45979.95 22.56 2037.89 250 602.64 150.66 109.67 54.84 49568.61 22.56 2196.95 300 646.17 161.54 109.80 54.90 53211.89 22.56 2358.42 350 689.70 172.42 109.85 54.93 56822.28 22.56 2518.44 400 733.22 183.31 109.97 54.99 60474.43 22.56 2680.31 450 776.75 194.19 110.00 55.00 64081.98 22.56 2840.20 500 820.28 205.07 110.05 55.03 67703.79 22.56 3000.72 550 863.81 215.95 110.09 55.05 71322.39 22.56 3161.10 600 907.34 226.83 110.12 55.06 74936.80 22.56 3321.30 650 950.86 237.72 110.15 55.08 78553.16 22.56 3481.58 736 1025.73 256.43 110.20 55.10 84776.67 22.56 3757.41 808 1088.41 272.10 110.25 55.13 89997.98 22.56 3988.83 858 1131.94 282.98 110.30 55.15 93639.65 22.56 4150.23 919 1185.04 296.26 110.50 55.25 98210.44 22.56 4352.82 994 1250.34 312.58 110.40 55.20 103527.74 22.56 4588.49 1049 1298.22 324.55 110.40 55.20 107492.29 22.56 4764.20
w (kg) W(kg) 2L (cm) L (cm) E (kg/cm2) 0 96.25 109.3 54.65 32985.18 50 107.13 109.4 54.7 32985.18 100 118.01 109.5 54.75 32985.18 150 128.9 109.6 54.8 32985.18 200 139.78 109.65 54.825 32985.18 250 150.66 109.67 54.835 32985.18 300 161.54 109.8 54.9 32985.18 350 172.42 109.85 54.925 32985.18 400 183.31 109.97 54.985 32985.18 450 194.19 110 55 32985.18 500 205.07 110.05 55.025 32985.18 550 215.95 110.09 55.045 32985.18 600 226.83 110.12 55.06 32985.18 650 237.72 110.15 55.075 32985.18 736 256.43 110.2 55.1 32985.18 808 272.1 110.25 55.125 32985.18 858 282.98 110.3 55.15 32985.18 919 296.26 110.5 55.25 32985.18 994 312.58 110.4 55.2 32985.18 1049 324.55 110.4 55.2 32985.18
w (kg) W(kg) L (cm) L2 [1] [2] [3] [2]*[3] δ = (1)/(3) 0 96.25 54.65 2986.62 3449549 148846 12 1786147.5 1.93 50 107.13 54.70 2992.09 3846582 148846 12 1786147.5 2.15 100 118.01 54.75 2997.56 4245050 148846 12 1786147.5 2.38 150 128.90 54.80 3003.04 4644956 148846 12 1786147.5 2.60 200 139.78 54.83 3005.78 5041702 148846 12 1786147.5 2.82 250 150.66 54.84 3006.88 5436190 148846 12 1786147.5 3.04 300 161.54 54.90 3014.01 5842666 148846 12 1786147.5 3.27 350 172.42 54.93 3016.76 6241927 148846 12 1786147.5 3.49 400 183.31 54.99 3023.35 6650373 148846 12 1786147.5 3.72 450 194.19 55.00 3025.00 7049018 148846 12 1786147.5 3.95 500 205.07 55.03 3027.75 7450803 148846 12 1786147.5 4.17 550 215.95 55.05 3029.95 7851882 148846 12 1786147.5 4.40 600 226.83 55.06 3031.60 8252040 148846 12 1786147.5 4.62 650 237.72 55.08 3033.26 8652631 148846 12 1786147.5 4.84 736 256.43 55.10 3036.01 9342389 148846 12 1786147.5 5.23 808 272.10 55.13 3038.77 9922278 148846 12 1786147.5 5.56 858 282.98 55.15 3041.52 10328454 148846 12 1786147.5 5.78 919 296.26 55.25 3052.56 10852253 148846 12 1786147.5 6.08 994 312.58 55.20 3047.04 11429462 148846 12 1786147.5 6.40 1049 324.55 55.20 3047.04 11867148 148846 12 1786147.5 6.64 Tabel 7. Hasil Perhitungan defleksi maksimum
