ANALISIS KEAUSAN SPROKET PADA RODA BELAKANG SEPEDA MOTOR VEGA ZR TUGAS AKHIR

ANALISIS KEAUSAN SPROKET PADA RODA BELAKANG SEPEDA MOTOR VEGA ZR

TUGAS AKHIR

Oleh.

Nama Mahasiswa

NPM

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN D-3

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ISLAM “45” (UNISMA) BEKASI

2017

ii DAFTAR ISI DAFTAR ISI ... ii ABSTRAK ... iv DAFTAR GAMBAR ... v BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Batasan Masalah... 1 1.3. Perumusan Masalah ... 2 1.4. Tujuan Penelitian ... 2 1.5. Pengujian Hipotesis ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1. Roda Gigi (Sproket) ... 3

2.2. Klasifikasi Roda gigi ... 3

2.3. Nama-nama Bagian Roda Gigi ... 4

2.4. Keausan Sproket... 5

BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 10

4.1. Waktu dan Lokasi Penelitian ... 10

4.2. Bahan, Variabel, dan Alat Penelitian ... 10

4.3. Tahapan Analisis Data ... 10

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 12

4.1 Hasil Penelitian ... 12

4.1.1. Pengumpulan Data Lapangan ... 12

4.1.2. Data Pengukuran Sproket ... 12

4.1.3. Pemeriksaan Visual ... 13

4.1.4. Umur Pakai Sproket yang Diteliti ... 14

4.1.5. Umur Pakai Sproket Sampai Diganti ... 14

4.2 Pembahasan ... 16

iii

5.1 Kesimpulan ... 17 5.2 Saran ... 17 DAFTAR PUSTAKA ... 18

iv

ABSTRAK

Pada penelitian kali ini, objek yang kami jadikan bahan penelitian adalah sproket Sepeda Motor Yamaha Vega ZR. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan analisis tentang keausan yang terjadi pada komponen sproket rantai rol sepeda motor, mengetahui umur pakai dari komponen sproket rantai rol sepeda motor, dan mendapatkan analisis mengenai faktor-faktor penyebab terjadinya keausan pada komponen sproket rantai rol sepeda motor. Penelitian ini dilakukan dengan pengujian dan komparasi pada dua buah sproket (lama dan baru). Dari membandingkan dua buah sproket tersebut dari sisi berat dan volume serta parameter lainnya dapat diketahui tingkat keausan dan umur sproket. Umur sproket dapat ditinjau dari sisi daya cengkeram sproket terhadap rantai sehingga rantai tidak mudah terlepas dari sproket.

.

v

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Keausan Metode Adhesive ... 6

Gambar 2. 2 Keausan Metode Abrasive ... 7

Gambar 2. 3 Mekanisme Keausan Lelah ... 8

Gambar 2. 4 Mekanisme Keausan Oksidative ... 8

Gambar 2. 5 Skema Pengujian Keausan Erosi ... 9

Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian ... 11

Gambar 4. 1 Posisi-posisi pengukuran gigi sproket ... 12

Gambar 4. 3 Pelepasan Sproket ... 13

Gambar 4. 4 Komponen sproket aus (kiri) dan baru (kanan) ... 13

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Sepeda motor merupakan kendaraan yang cocok digunakan untuk menjangkau berbagai daerah dan tempat terpencil dengan pertimbangan ongkos yang murah. Harga satu unit kendaraan bermotor yang terjangkau oleh sebagian besar masyarakat, menyebabkan kendaraan bermotor paling banyak digunakan dan dijumpai di jalan-jalan raya. Oleh karena itu, keamanan dan keselamatan merupakan prioritas utama saat kendaraan ini bergerak.

Sepeda motor dituntut mampu bergerak cepat dengan tidak menyebabkan terlepasnya rantai dari gearnya (sprocket). Apabila rantai terlepas dari gear pada kondisi di mana jalanan ramai, maka hal ini akan sangat berbahaya bagi keamanan dan keselamatan pengendara. Demikian pula, pengendara kendaraan bermotor lainnya.

Dalam pengoperasiannya, komponen sproket selalu bergesekan dengan rantai dari sepeda motor. Gesekan dari kedua komponen tersebut mengakibatkan terjadinya getaran dan tumbukan yang terus menerus sehingga komponen sproket tersebut akan mengalami keausan.

Dengan demikian, terjadinya keausan pada komponen sproket akan berpengaruh atau akan mengurangi umur pakai dari komponen sproket. Mengingat vitalnya fungsional sproket pada sepeda motor maka akan dilakukan penelitian terhadap komponen sproket tersebut.

1.2. Batasan Masalah

Ruang lingkup penelitian dibatasi pada perhitungan keausan, umur pakai dan faktor-faktor penyebab terjadinya keausan pada komponen sproket sepeda motor Yamaha Vega ZR.

2

1.3. Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan diselesaikan melalui penelitian ini adalah:

a) Seberapa besar keausan yang terjadi pada komponen sproket rantai rol sepeda motor.

b) Berapa umur pakai dari komponen sproket rantai rol sepeda motor. c) Apa faktor-faktor penyebab terjadinya keausan pada komponen sproket

rantai rol sepeda motor.

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

a) Mendapatkan nilai keausan yang terjadi pada komponen sproket pada roda belakaang sepeda motor.

b) Mengetahui umur pakai dari komponen sproket rantai rol sepeda motor c) Mendapatkan analisis faktor-faktor penyebab terjadinya keausan pada

komponen sproket rantai rolsepeda motor.

1.5. Pengujian Hipotesis

Hipotesis dari penelitian yang akan kami lakukan adalah:

a) Tingkat keausan pada komponen sproket pada roda belakang sepeda motor ditandai dengan seberapa besar berat dan profil sproket lama yang diuji dibandingkan dengan berat dan profil sproket yang baru. b) Umur pakai dari komponen sproket ditentukan berdasarkan kelayakan

fungsi sprocket yang ditandai oleh bunyi pergerakan rantai dan tingkat kekencangan rantai yang tidak sama.

c) Faktor-faktor penyebab tingkat keausan pada sproket di antaranya adalah gaya berkendara dan perawatan berkalanya.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Roda Gigi (Sproket)

Roda gigi digunakan untuk mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat. Roda gigi memiliki gigi di sekelilingnya, sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Rodagigi sering digunakan karena dapat meneruskan putaran dan daya yang lebih bervariasi dan lebih kompak daripada menggunakan alat transmisi yang lainnya, selain itu roda gigi juga memiliki beberapa kelebihan jika dibandingkan dengan alat transmisi lainnya, yaitu :

 Sistem transmisinya lebih ringkas, putaran lebih tinggi dan daya yang besar.

 Sistem yang kompak sehingga konstruksinya sederhana.  Kemampuan menerima beban lebih tinggi.

 Efisiensi pemindahan dayanya tinggi karena faktor terjadinya slip sangat kecil.

 Kecepatan transmisi rodagigi dapat ditentukan sehingga dapat digunakan dengan pengukuran yang kecil dan daya yang besar. Roda gigi harus mempunyai perbandingan kecepatan sudut tetap antara dua poros. Di samping itu terdapat pula rodagigi yang perbandingan kecepatan sudutnya dapat bervariasi. Ada pula rodagigi dengan putaran yang terputus-putus. Dalam teori, roda gigi pada umumnya dianggap sebagai benda kaku yang hampir tidak mengalami perubahan bentuk dalam jangka waktu lama. (Peter Oghenekaro, 2014)

2.2. Klasifikasi Roda gigi

Roda gigi diklasifikasikan sebagai berikut :  Menurut letak poros.

 Menurut arah putaran.  Menurut bentuk jalur gigi

4

2.3. Nama-nama Bagian Roda Gigi

Berikut beberapa buah istilah yang perlu diketahui dalam perancangan roda gigi yang perlu diketahui yaitu :

a) Lingkaran pitch(pitch circle)

Lingkaran khayal yang menggelinding tanpa terjadinya slip. Lingkaran ini merupakan dasar untuk memberikan ukuran-ukuran gigiseperti tebal gigi, jarak antara gigi dan lain-lain.

b) Pinion

Roda gigi yang lebih kecil dalam suatu pasangan rodagigi. c) Diameter lingkaran pitch (pitch circle diameter)

Merupakan diameter dari lingkaran pitch. d) Diametral Pitch

Jumlah gigi persatuan pitchdiameter e) Jarak bagi lingkar (circular pitch)

Jarak sepanjang lingkaran pitchantara profil dua gigi yang berdekatan atau keliling lingkaran pitchdibagi dengan jumlah gigi.

f) Modul (module)

perbandingan antara diameter lingkaran pitchdengan jumlah gigi. g) Adendum (addendum)

Jarak antara lingkaran kepala dengan lingkaran pitchdengan lingkaran pitch diukur dalam arah radial.

h) Dedendum (dedendum)

Jarak antara lingkaran pitchdengan lingkaran kaki yang diukur dalam arah radial.

i) Working Depth

Jumlah jari-jari lingkaran kepala dari sepasang rodagigi yang berkontak dikurangi dengan jarak poros.

j) Clearance Circle

Lingkaran yang bersinggungan dengan lingkaran addendum dari gigi yang berpasangan.

5

Titik singgung dari lingkaran pitch dari sepasang rodagigi yang berkontak yang juga merupakan titik potong antara garis kerjadan garis pusat.

l) Operating pitch circle

lingkaran-lingkaran singgung dari sepasang rodagigiyang berkontak dan jarak porosnya menyimpang dari jarak poros yang secara teoritis benar.

m) Addendum circle

Lingkaran kepala gigi yaitu lingkaran yang membatasi gigi.

n) Dedendum circle

2.4. Keausan Sproket

Keausan dapat didefinisikan sebagai rusaknya permukaan padatan, umumnya melibatkan kehilangan material yang progesif akibat adanya gesekan (friksi) antar permukaan padatan. Keausan bukan merupakan sifat dasar material, melainkan respon material terhadap sistem luar (kontak permukaan). Keausan merupakan hal yang biasa terjadi pada setiap material yang mengalami gesekan dengan material lain. Keausan bukan merupakan sifat dasar material , melainkan respon material terhadap sistem luar (kontak permukaan). Material apapun dapat mengalami keausan disebabkan oleh mekanisme yang beragam. Di antara mekanisme tersebut adalah pembebenan gesek. Pembebanan gesek ini akan menghasilkan kontak antar permukaan yang berulang-ulang yang pada akhirnya akan mengambil sebagian material pada permukaan benda uji. Besarnya jejak permukaan dari material tergesek itulah yang dijadikan dasar penentuan tingkat keausan pada material. Semakin besar dan dalam jejak keausan maka semakin tinggi volume material yang terkelupas dari benda uji.

Mekanisme keausan terdiri dari :

1. Keausan adhesive (Adhesive wear)

Terjadi bila kontak permukaan dari dua material atau lebih mengakibatkan adanya perlekatan satu sama lainnya (adhesive) serta

6

deformasi plastis dan pada akhirnya terjadi pelepasan / pengoyakan salah satu material seperti di perlihatkan pada gambar 2 di bawah ini :

Gambar 2. 1 Keausan Metode Adhesive Faktor yang menyebabkan adhesive wear :

a) Kecenderungan dari material yang berbeda untukmembentuk larutan padat atau senyawa intermetalik.

b) Kebersihan permukaan.

Jumlah wear debris akibat terjadinya aus melalui mekanismeadhesif ini dapat dikurangi dengan cara ,antara lain :

a) Menggunakan material keras.

b) Material dengan jenis yang berbeda, misal berbedastruktur kristalnya.

2. Keausan Abrasif (Abrasive wear)

Terjadi bila suatu partikel keras ( asperity ) dari material tertentu meluncur pada permukaan material lain yang lebih lunak sehingga terjadi penetrasi atau pemotongan material yang lebih lunak, seperti diperlihatkan pada Gambar 2.2. Tingkat keausan pada mekanisme ini ditentukan oleh derajat kebebasan (degree of freedom) partikel keras atau asperity tersebut.

Sebagai contoh partikel pasir silica akan menghasilkan keausan yang lebih tinggi ketika diikat pada suatu permukaan seperti pada kertas amplas, dibandingkan bila pertikel tersebut berada di dalam sistem slury. Pada kasus pertama, partikel tersebut kemungkinan akan tertarik sepanjang permukaan dan akhirnya mengakibtakan pengoyakan.

7

Sementara pada kasus terakhir, partikel tersebut mungkin hanya berputar (rolling) tanpa efek abrasi.

Faktor yang berperan dalam kaitannya dengan ketahanan material terhadap abrasive wear antara lain:

1. Material hardness 2. Kondisi struktur mikro 3. Ukuran abrasif

4. Bentuk abrasif

Bentuk kerusakan permukaan akibat abrasive wear, antaralain : 1. Scratching

2. Scoring 3. Gouging

Gambar 2. 2 Keausan Metode Abrasive

Keausan metode abrasive terjadi akibat interaksi permukaan dimana permukaan yang mengalami beban berulang akan mengarah pada pembentukan retak-retak mikro. Retak-retak mikro tersebut pada akhirnya menyatu dan menghasilkan pengelupasan material. Tingkat keausan sangat bergantungpada tingkat pembebanan. Gambar 2.3 memberikan skematis mekanisme keausan lelah :

8

Gambar 2. 3 Mekanisme Keausan Lelah

3. Keausan Oksidasi/Korosif (Corrosive wear)

Proses kerusakan dimulai dengan adanya perubahan kimiawi material di permukaan oleh faktor lingkungan. Kontak dengan lingkungan ini menghasilkan pembentukan lapisan pada permukaan dengan sifat yang berbeda dengan material induk. Sebagai konsekuensinya, material akan mengarah kepada perpatahan interface antara lapisan permukaan dan material induk dan akhirnya seluruh lapisan permukaan itu akan tercabut.

Gambar 2. 4 Mekanisme Keausan Oksidative

4. Keausan Erosi (Erosion wear)

Proses erosi disebabkan oleh gas dan cairan yang membawa partikel padatan yang membentur permukaan material. Jika sudut benturannya

9

kecil, keausan yang dihasilkan analog dengan abrasive. Namun, jika sudut benturannya membentuk sudut gaya normal (90 derajat), maka keausan yang terjadi akan mengakibatkan brittle failure pada permukaannya, skematis pengujiannya seperti terlihat pada gambar di bawah ini :

10

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

4.1. Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian ini diawali dengan tahapan-tahapan pengumpulan bahan, pengukuran, verifikasi dan akuisisi data sehingga membutuhkan waktu paling sedikit selama 6 bulan terhitung sejak proposal ini dibuat. Semua tahapan akan dilakukan di Workshop Fakultas Teknik UNISMA Bekasi.

4.2. Bahan, Variabel, dan Alat Penelitian

Bahan yang digunakan adalah dua buah komponen sproket. Masing-masing adalah sproket aus dan sproket baru. Data yang digunakan adalah data primer yakni data pengukuran dimensi dan berat kedua buah sproket. Kemudian data yang sudah diperoleh (variable bebas) dihitung dalam Ms. Excel untuk mendapatkan variable terikat yakni nilai keausan yang ditandai dengan pengurangan berat sproket dan umur sproket sampai sproket direkomendasikan untuk diganti.

4.3. Tahapan Analisis Data

Mencari data-data spesifikasi Sproket. Selanjutnya mencari atau mengidentifikasi variabel-variabel yang diketahui dan tidak diketahui (akan dicari).

Terakhir, menentukan formulasi yang tepat untuk mencari variabel-variabel yang tak diketahui. Langkah-langkah diatas secara lebih jelas bisa digambarkan dalam sebuah diagram alir (flowchart) berikut:

11

Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian Tinjauan Pustaka

Data Sproket Kendaraan:

 Berat Sproket aus/lama dan baru

 Beban kerja

 Diameter luar dan diameter dalam

 Tinggi gigi-gigi sproket

 Tebal sproket

Pengukuran dan Perhitungan:

 Kehilangan volume dan berat

 Umur Sproket

Analisis

Kesimpulan Mulai

12

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

4.1.1. Pengumpulan Data Lapangan

Tabel 4. 1 Data Komponen Sproket

Data awal Sproket aus (A) Sproket baru (B)

Nama komponen Sproket Sproket

Pemakaian terakhir 52.632 km

Fungsi Mentransmisikan daya dari mesin penggerak ke roda belakang

4.1.2. Data Pengukuran Sproket

Tabel 4. 2 Ukuran Komponen Sproket Aus dan Baru

Posisi Pengukuran Sproket Aus Sproket Baru

Tebal sproket 5.9 mm 6 mm

Diameter luar 164 167

Diameter dalam 154 154

Berat Sproket 570 gram 581 gram

13

4.1.3. Pemeriksaan Visual

Gambar 4. 3 Pelepasan Sproket Aus (lama)

Gambar 4. 4 Komponen sproket aus (kiri) dan baru (kanan) Gambar 4. 2 Posisi komponen sproket pada sepeda motor (panah)

14

4.1.4. Umur Pakai Sproket yang Diteliti

Berat sproket baru = 581 Gram

berat sproket aus = 570 Gram

Selisih berat kedua sproket = 11 Gram

Penggantian sproket sebelumnya = Agustus 2012 Penelitian terhadap Sproket = Agustus 2016 Jadi motor telah digunakan selama = 4 tahun

48 bulan

1440 hari

Dalam waktu 1440 hari sproket mengalami kehilangan berat = 11 gram Dengan asumsi pemakaian dalam satu hari selama1 jam atau 60 menit, jadi: 60 x n (rpm) dimana, n: D (roda) = 560 mm V = 50 km/jam = 833333.3 mm/menit rpm

Jadi untuk satu hari 60 x 473,91 = 28420,53 siklus/hari Jadi untuk 1440 hari = 40.925.556,80 siklus

15

Diketahui: a = 1,3 mm

t = 8 mm tinggi limas = 5,25 mm

jumlah gigi = 40 Luas Segitiga = 1/2. a.t = 5,2 mm2 Volume Limas = L.alas x tinggi = 27,3 mm2

VtotGigi = 54,6 mm3 VtotSproket = 2186 mm3 m = V x ρ = 17,04 gram Perbandingan hari: 1440 hari = 11 gram x hari = 17,04 gram x = 2230,06 hari 2230,06 hari = 74,34 bulan 74 bulan = 6,2 tahun Jadi, untuk 2230,06 hari:

16

4.2 Pembahasan

Dari pengamatan secara visual dapat dilihat dengan jelas perbedaan kondisi fisik sproket aus dan sproket baru. Pada gambar 4.4 dapat dilihat bahwa sproket aus tampak kusam pada bagian gigi-giginya disebabkan pengaruh pelumas yang sudah sekian lama mengering, dibersihkan dan diganti dengan yang baru ditambah dengan gesekan permukaan dengan rantai. Disamping itu beberapa titik pada lembah gigi terdapat goresan-goresan sebagai akibat gesekan yang terus menerus terhadap rantai atau partikel abrasif pada kondisi operasi. Sedangkan sproket baru tampak lebih bersih, mengkilap dan tanpa goresan.

Pengukuran pada sproket dilakukan pada semua bagian komponen sproket yaitu diameter luar, diameter dalam, serta setiap bagian gigi dari

komponen sproket dari mulai lebar gigi,

lingkar kepala, tinggi lembah, dan puncak kepala. Dari tabel 4.2 dapat ditunjukkan bahwa selain perbedaan tebal sproket sebesar 0,1 mm antara sproket baru dan sproket lama, juga terdapat perbedaan diameter luar antara sproket aus dan baru yakni sebesar 3 mm. Kondisi demikian disebabkan karena pengikisan bagian permukaan sproket terutama bagian gigi sproket. Pengikisan ini disebabkan karena gesekan yang terus menerus antara dua permukaan sproket dan rantai ketika sepeda motor dijalankan selain juga partikel lain dari kondisi operasi di lapangan.

Dari hasil perhitungan untuk umur pakai sproket diperoleh hasil bahwa untuk komponen sproket yang diteliti mengalami kehilangan berat 11 gram untuk pemakaian selama 1440 hari atau 48 bulan atau 4 tahun. Untuk umur sproket sampai kondisi harus diganti mengalami kehilangan berat sebesar 17,04 gram, untuk pemakaian selama 2230,06 hari atau 6,2 tahun.

17

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan

Dari pembahasan sebelumnya maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Komponen sproket yang diteliti mengalami kehilangan berat sebesar 11 gram untuk pemakaian selama 1440 hari atau 48 bulan atau 4 tahun.

2. Dari hasil penelitian diketahui bahwa umur sproket yang diteliti yaitu 40.925.556,80 siklus atau 1440 hari atau 4 tahun. Sedangkan umur sproket sampai harus diganti yaitu 63.379.549,56 siklus atau 2230,06 hari atau 6,2 tahun.

3. Faktor penyebab terjadinya keausan yaitu kurangnya pelumasan terhadap komponen sproket, juga partikel abrasif dari kondisi operasi.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat penulis berikan untuk kesempurnaan penelitian ini:

1. Dapat dilakukan pengujian kekerasan untuk mengetahui nilai kekerasan dan ketahanan permukaan komponen sproket terhadap goresan baik akibat gesekan terhadap rantai maupun partikel abrasif dari kondisi operasi.

2. Setelah mengetahui nilai kekerasan pada komponen sproket, maka dapat dilakukan perlakuan panas (hardening) untuk meningkatkan nilai kekerasannya.

18

DAFTAR PUSTAKA

Williams S Ebhota, Emmanuel Ademola, Peter Oghenekaro, 2014, Fundamentals of Sprocket Design and Reverse Engineering of Rear Sprocket of a Yamaha CY80 Motorcycle, International Journal of Engineering and Technology Volume 4 No. 4

Soeleman, Hutama Putra M. Isahudin, 2008, Analisis Karakteristik Gear Sproket Standard dan Racing Pada Sepeda Motor, Jurnal Sintek UMJ Vol. 2, No.2 Awad S. Bodalal, Sayed A. Abdul_Mounem, Hamid S. Salama, 2010, Dynamic

Modeling and Simulation of MSF Desalination Plants, Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, 394 - 403

C.Chapra, Steven, 1988, Metode Numerik, Erlangga, Jakarta Daryanto, 1985, Ikhtisar Praktis Teknik Mesin, Tarsito, Bandung

Heywood, John, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw Hill International New York

Jl Meriam, L Krige/ Tjahjana Adhi – Subagio, 1993, Mekanika Teknik Dinamika, Erlangga, Jakarta

Martin, George H, 1982, Kinematika dan Dinamika Teknik, Erlangga, Jakarta

Munir, Rinaldi, 2008, Metode Numerik, Informatika, Bandung

R. Tooley, John, 1986, Numerical Methods in Engineering Practice, Holt Rinehart And Winston, Inc, Newyork

Saleh A. Al-Jufout, Kamal A. Khandakji, 2010, Computational Modelling for Solid-State Variable-Frequency Induction Motor Drive – II, Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering(JJMIE) 286 - 291

Sularso, 2008, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Pradnya Paramita, Jakarta

Wark Kenneth, Jr. 1992, Thermodynamics, McGraw Hill International New York Winther, J.B, ”Dynamometer Handbook of Basic Theory and