ANALISA PERBANDINGAN PENGGUNAAN PEMINDAH TENAGA
BERJENIS TIMING BELT DAN RANTAI DENGAN VARIASI PUTARAN
MESIN TERHADAP TORSI DAN DAYA KENDARAAN PADA MOTOR
VIXION TAHUN 2009
Oleh
I W. Dalem Mahayana
1N. Arya Wigraha
2Gede Widayana
3 1,2,3Jurusan Pendidikan Teknik Mesin
Universitas Pendidikan Ganesha
E-mail : 1wayandalemmahayana@yahoo.co.id, 2arya_wigraha@yahoo.co.id, 3gedewidayana@gmail.com
ABSTRAK
Sistem pemindah tenaga merupakan suatu system yang berfungsi untuk meneruskan tenaga mesin sampai ke roda. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan torsi pada motor vixion tahun 2009 150cc dengan penggunaan pemindah tenaga berjenis timing belt dengan rantai dan untuk mengetahui perbandingan daya pada motor vixion tahun 2009 150cc dengan penggunaan pemindah tenaga berjenis timing belt dengan rantai. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen dengan menggunakan parameter uji Dynotest Sport Device 3.8. Dari hasil pengujian dari rpm 4500 sampai rpm 9500 dengan kelipatan 500 rpm torsi yang dihasilkan dapat dirata – ratakan menjadi 8.685455 N.m pada penggunaan rantai dan 9.09 N.m pada penggunaan timing belt. Dan dari hasil pengujian dari rpm 4500 sampai rpm 9500 dengan kelipatan 500 rpm daya yang dihasilkan dapat dirata – ratakan menjadi 8.586364 HP pada penggunaan rantai dan 8.973636 HP pada penggunaan timing belt. Data yang didapat diolah menggunakan SPSS 17.0 dengan analisa paired sampel t-test dengan membandingkan data daya yang disalurkan rantai dengan daya yang disalurkan timing belt dan membandingkan torsi yang disalurkan rantai dengan torsi yang disalurkan timing belt dimana hasil penelitian ini disajikan dalam bentuk tabel dan grafik. Dan dapat disimpulkan bahwa penggunaan timing belt dapat meneruskan daya dan torsi lebih baik dari rantai dan perbedaannya dinyatakan signifikan
Kata Kunci : pemindah tenaga, daya, torsi, rantai, timing belt
ABSTRACT
Power transfer system is a system that serves to continue the engine power to the wheels. The purpose of this research is to know the ratio of torsi to motorcycle vixion in 2009 150cc with the use of power transfer manifold timing belt with chain and to know the power ratio in motorcycle vixion year 2009 150cc with the use of power transfer manifold timing belt with chain. The method used in this research is an experiment using Dynotest Sport Device 3.8 test parameters. From the test results from 4500 rpm to 9500 rpm with a multiple of 500 rpm torsi can be averaged to 8.685455 N.m on the use of chains and 9.09 N.m on the use of timing belt. And from the test results from 4500 rpm to 9500 rpm with a multiple of 500 rpm the power generated can be averaged to 8.586364 HP on the use of chains and 8.973636 HP on the use of timing belt. The data obtained was processed using SPSS 17.0 with paired sample t-test analysis by comparing power data channeled by power channeled timing belt and compare torsi channeled by torsi which channeled timing belt where the result of this research is presented in table and graph form. And it
can be concluded that the use of timing belt can continue power and torsi better than chain and the difference is significant
Keywords: power transfer, power, torsi, chain, timing belt
PENDAHULUAN
Sepeda motor merupakan gabungan dari berbagai macam komponen yang bekerja saling mendukung dan terpadu sehingga berfungsi sebagaimana mestinya. Banyak hal yang harus diperhatikan oleh seorang perancang dalam perancangan komponen sepeda motor, hal tersebut antara lain : komponen sesuai fungsi, keamanan, ekonomis, dan berdimensi optimum. Sepeda motor dapat berjalan dengan sempurna apabila semua komponen dalam keadaan baik. Dalam perkembangan dunia otomotif banyak sekali mengembangkan penerus tenaga contohnya yang pertama shaft yang kedua rantai dan yang ketiga belt. Dimana dari ketiga jenis penerus tenaga dimana masing – masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Diamana dalam pengguanaan
shaft akan terjadi lost power / kehilangan tenaga yang diakibatkan oleh adanya gardan pada system pemindah tenaga yang digunakan untuk perubah sudut putaran mesin. Yang kedua rantai, merupakan pemindah tenaga yang dianggap paling bagus oleh masyarakat karena sedikit terjadi
lost power sedangkan yang terakhir yaitu
belt, belt yang sering digunakan adalah tipe V atau yang sering disebut dengan V- belt.
Jadi ada beberapa masalah yang ditemukan oleh peneliti dalam penggunaan rantai maupun timing belt diantaranya pada penggunaan rantai kekurangannya: 1. Gaya gesek kinetic antara rantai dengan gear yang besar diketahui dari 𝐹 = 𝜇 𝑥 𝑤 dimana koefisien gesek pada baja dan baja adalah 0,57 dengan gaya normal sebesar 11.94 sehingga menghasilkan gaya gesek sebesar 6.8058N dibandingkan dengan timing belt
yang gaya geseknya sebesar 337.6 N. 2. Suara berisik, ini timbul akibat gaya gesek yang terjadi akibat gerak engsel pada rantai, apabila pelumas pada rantai kering maka suaranya akan semakin keras. 3, Perpindahan gigi kasar, perpindahan gigi
kasar karena rantai tidak bisa meredam hentakan yang terjadi pada saat perpindahan gigi percepatan
4.Perlu perawatan secara terus menerus, seperti halnya yang diatas rantai perlu perawatan seperti pelumasan, pembersihan, dan penyetelan
Gesekan antar rantai dengan gear besar, gesekan menjadi besar karena berat rantai itu sendiri, semakin berat rantai semakin besar pula gaya gesek yang terjadi Pada pengguanaan timing belt ada pula kendala diantaranya 1. Sistem pemindah tenaga yang menggunakan timing belt, 2.
Jika putus tidak bisa disambung, tidak sama halnya dengan rantai, jikan timing belt putus maka tidak bisa disambung/harus diganti ini karena bahan dan konstruksi timing belt yang tidak saling sambung seperti rantai, 3. Lebih rentan retak, retak terjadi pada timing belt
disebabkan karena umur, dan cuaca, sehingga kalau retak akan rentan putus. Torsi Mesin
Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, jadi torsi adalah suatu energi. Besaran torsi adalah besaran turunan yang biasa digunakan untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada porosnya. Adapun perumusan dari torsi adalah sebagai berikut. Apabila suatu benda berputar dan mempunyai besar gaya sentrifugal sebesar F, benda berputar pada porosnya dengan jari-jari sebesar b, dengan data tersebut torsinya adalah:
T = F x d (N.m)…….………...(a) dimana:
T = Torsi benda berputar (N.m)
F= adalah gaya sentrifugal dari benda yang berputar (N)
d= adalah jarak benda ke pusat rotasi (m)
Sedangkan power yang dihitung dengan satuan Kw (Kilo watts) atau Horse Power
(HP) mempunyai hubungan erat dengan torsi.
Power dirumuskan sbb :
Power = torsi x angular speed.
Rumus diatas adalah rumus dasarnya, pada
engine maka rumusnya menjadi :
Power = torsi x 2 phi x rotational speed
(RPM).
untuk mengukur Power (HP) adalah sbb :
Power
(HP) = torsi (lbs. ft) x (RPM) /
5252………...….(a)
Sistem Pemindah TenagaPada saat putaran mesin tinggi karena katup throttle atau katup gas dibuka penuh namun putaran mesin tersebut harus diubah menjadi kecepatan atau laju sepeda motor yang rendah. Sedangkan pada saat sepeda motor berjalan pada jalan yang rata, kecepatan diperlukan tapi tidak memerlukan torsi yang besar. Berdasarkan penjelasan tersebut, sepeda motor harus dilengkapi dengan suatu sistem yang mampu menjembatani antara output mesin (daya dan torsi mesin) dengan tuntutan kondisi jalan. Sistem ini dinamakan dengan sistem pemindah tenaga.
Sabuk (Belt)
Sabuk adalah elemen mesin yang menghubungkan dua buah pulley yang digunakan untuk mentransmisikan daya. Sabuk digunakan dengan pertimbangan jarak antar poros yang jauh, dan biasanya digunakan untuk daya yang tidak terlalu besar. Kelebihan transmisi sabuk jika dibandingkan dengan transmisi rantai dan roda gigi adalah
1. Harganya murah
2. Perwatan mudah, tidak memerlukan pelumasan dan pengencanagan 3. Tidak berisik, karena karet mampu
meredam hentakan kekuranganya :
1. Umurnya pendek/mudah aus, karet yang digunakan ditahan cuca extreme
2. Terjadi sliding / tidak akurat, karena tidak dilengkapi dengan gigi
3. Efisiensi rendah,karena rentan sliding Transmisi sabuk gilir bekerja atas dasar gesekan belitan dan mempunyai beberapa keuntungan karena murah harganya, sederhana konstruksinya, dan mudah untuk mendapatkan perbandingan putaran yang diinginkan. Transmisi tersebut telah banyak digunakan dalam semua bidang industri, seperti mesin-mesin pabrik, otomobil, mesin pertanian, alat kedokteran, mesin kantor, alat-alat listrik, dll. Namun transmisi sabuk (flat) tersebut mempunyai kekurangan dibandingkan dengan transmisi rantai dan roda gigi, yaitu terjadinya slip antara sabuk dan pulley, sehingga transmisi ini tidak dapat dipakai bilamana dikehendaki
putaran tetap atau perbandingan transmisi yang tetap.
Rantai
Untuk menghindari terjadinya slip maka digunakan rantai baja. Rantai yang terdiri dari sejumlah link kaku yang berengsel dan di sambung oleh pin untuk memberikan fleksibilitas yang diperlukan. Rantai digunakan untuk mentransmisikan daya dimana jarak kedua poros besar dan dikehendaki tidak terjadi slip. Dibandingkan dengan transmisi roda gigi, rantai jauh lebih murah akan tetapi brisik serta kapasitas daya dan kecepatanya lebih kecil .
Rantai sebagian besar digunakan untuk mengirimkan gerakan dan daya dari satu poros ke poros yang lain, seperti ketika jarak pusatantara poros pendek seperti pada sepeda, sepeda motor, mesin pertanian, konveyor, dll dan juga rantai mungkin dapat juga digunakan untuk jarak pusat yang panjang(sampai 8 meter).
Keuntungan:
1. Tidak slip selama rantai bergerak, di sini rasio kecepatan yang sempurna dapat dicapai.
2. Karena rantai dibuat dari logam, maka rantai menempati ruang yang kecil dalam lebar dari pada belt.
3. Dapat digunakan untuk jarak pusat yang pendek dan panjang.
4. Memberikan efisiensi transmisi yang tinggi (sampai 98%).
5. Memberikan beban yang kecil pada poros. 6. Mempunyai kemampuan untuk mentransmisikan gerak ke beberapa poros hanya dengan satu rantai.
7. Mentransmisikan daya yang lebih besar disbanding belt.
8. Rasio kecepatan yang tinggi dari 8 sampai 10 dalam satu tahap.
9. Dapat dioperasikan pada kondisi atmosfer dan temperatur yang lebih besar.
Kerugian :
1. Biaya produksi rantai relatif lebih tinggi (harga lebih mahal).
2. Rantai membutuhkan pemasangan yang akurat dan perawatan yang hati-hati, pelumasan yang istimewa dan memperhatikan kelonggaran.
Metode
Metode yang akan digunakan dalam penelitian ini menggunakan metode eksperimen. (Sugiono,2014) Penelitian eksperimen adalah penelitian yang berusaha mencari pengaruh variable tertentu terhadap variable lain dalam kondisi yang terkontrol secara ketat. Pelaksanaan penelitian diawali dengan pengadaan bahan dan peralatan pegujian. Mesin yang dipakai pada penelitian ini adalah sepeda motor 4 tak yaitu Yamaha Vixion150cc tahun 2009. Belt yang digunakan berjenis timing belt dan ukuran
pulley yang digunakan sama besarnya dengan ukuran standar dengan berpatokan pada hitungan ratio
Tempat yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah Trimurti Abiyasa Motor (TAM). Waktu penelitian ini dilakukan pada semester genap 2016/2017. Dalam penelitian ini secara sederhana prosedur penelitian ini dapat di diagramkan sebagai berikut
Gambar 1. Diagram Alir Bahan dan alat
Bahan yang digunakan pada penelitian yang akan dilaksanakan ini dapat dipaparkan sebagai berikut:
a. Tool Box
b. Rantai dan gear standar c. Pulley dan timing belt
d. Mesin motor yang digunakan utnuk penelitian adalah sepeda motor dengan merk Yamaha Vixion 150cc tahun 2009
Instrumen
Dynotest memang lebih dikenal di dunia kendaraan roda 4, akan tetapi peranti pengetesan ini juga digunakan pada sepeda motor. Pada dasarnya, Dyno atau Dynamometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tenaga/kekuatan, gaya puntir (torsi), atau tenaga. Contohnya adalah, tenaga yang dihasilkan oleh mesin, yang
0 2 4 6 8 10 12 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 TO RS I (N. M ) X 100 RPM
PENGUJIAN TORSI
TORQUE RANTAI TORQUE BELTdapat dihitung dengan mengukur secara simultan torsi dan kecepatan rotasi per menit (RPM - Revolutions Per Minute).
Hasil dan Pembahasan Hasil Pengujian Torsi
Tabel Rata-rata pengujian torsidari rpm 4500 sampai 9500
Tabel 1.Hasil Pengujian Torsi
RPM
TORSI
RANTAI
(N.m)
T(s)
TORSI
BELT
(N.m)
T(s)
4500
7.91
0.95
8.36
1.328
5000
8.17
1.312
8.43
1.603
5500
8.64
1.624
8.97
1.868
6000
8.67
1.98
9.08
2.156
6500
9.12
2.296
9.5
2.388
7000
9.57
2.612
9.96
2.639
7500
9.63
2.906
10.1
2.882
8000
9.23
3.21
9.7
3.122
8500
8.9
3.524
9.29
3.37
9000
8.18
3.856
8.61
3.64
9500
7.52
4.216
7.99
3.918
Gambar 2. Grafik Pengujian Torsi
Analisa Torsi Pada Penggunaan Rantai Dengan Timing Belt
Motor Yamaha Vixion menghasilkan torsi dari kecil kemudian naik dan turun lagi, torsi maksimal yang dihasilkan pada rpm 7500 karena Penurunan torsi pada putaran tinggi ini terjadi karena pengaruh volume campuran udara bahan bakar yang
cenderung berkurang dengan naiknya putaran. Volume campuran udara bahan bakar di sini berkaitan dengan derajat pengisian silinder yang tidak sempurna pada putaran tinggi. Katup hisap dan buang cenderung mengalami floating yaitu tidak dapat menutup secara sempurna yang diakibatkan waktu yang sangat singkat. Selain disebabkan adanya penurunan
volume bahan bakar, penurunan torsi ini juga diakibatkan oleh kenaikan torsi gesek (torsi untuk mengatasi hambatan gesek di dalam mesin) yang bertambah besar seiring meningkatnya kecepatan piston
bergerak naik – turun. Jika melihat pada grafik 4.2 maka efisiensi pembakaran yang
paling baik terjadi pada rpm 7500. Jika pembakaran terjadi diatas rpm 7500 maka ada campuran bahan kabar yang belum terbakar sempurna karena gerakan piston
terlalu cepat sehingga torsi yang dihasilkan akan menurun. Hal ini akan berdampak kepada daya kendaraan
Tabel 2. Paired Samples Test
Paired Differences t df Sig. (2-tailed) Mean Std. Deviation Std. Error Mean 95% Confidence Interval of the Difference Lower Upper Pair 1 belt – rantai .40455 .06563 .01979 .36045 .44864 20.444 10 .000
Pada pengujian paired t test sample
tampak nilai t sebesar 20.444 dengan signifikansi (sig) sebesar 0.000. Apabila ditetapkan taraf signifikansi 0.05, pada t tabel df 10 = 2.228 maka nilai signifikan jauh lebih kecil dari pada 2.228, sehingga hipotesis nol ditolak karena t hitung (20.444 ) > t tabel (2.228). Dengan kata lain terdapat perbedaan torsi motor yang signifikan antara menggunakan rantai dengan timing belt
Pembahasan
Analisa penggunaan pemindah tenaga rantai dengan timing belt terhadap torsi dan daya. Berdasarkan dari data yang diperoleh perbedaan torsi antara penggunaan pemindah tenaga menggunakan rantai dengan timing belt. Motor yang menggunakan pemindah tenaga timing belt
lebih baik dari pada motor yang menggunakan rantai baik dari daya
maupun torsi meskipun jarak nya tidak terlalu jauh. Dari pengolahan data yang dilakukan pada aplikasi SPSS 17.0 menyatakan terdapat perbedaan yang signifikan antar daya yang dihasilkan antar penggunaan rantai dengan timing belt dan torsi antara penggunaan rantai dengan timing belt. Daya yang dihasilkan pada penggunaan rantai adalah 10.66 HP pada rpm 8500 dan daya yang dihasilkan pada penggunaan timing belt adalah 11.11 HP pada rpm 8500. Demikian juga pada torsi menyatakan torsi yang dihasilkan pada penggunaan rantai adalah 9.63 N.m pada rpm 7500 dan torsi yang dihasilkan pada penggunaan timing belt adalah 10.1 pada rpm 7500
Hasil Pengujian Daya
Tabel Rata-rata daya pada penggunaan rantai dan timing belt dari rpm 4500 sampai 9500
Tabel 2. Hasil Pengujian Daya
RPM
DAYA
RANTAI
(HP)
T(s)
DAYA
BELT
(HP)
T(s)
4500
5.1
0.95
5.33
1.328
5000
5.75
1.312
5.95
1.603
5500
6.7
1.624
6.97
1.868
6000
7.32
1.98
7.67
2.156
6500
8.37
2.296
8.7
2.388
7000
9.48
2.612
9.83
2.639
7500
10.16
2.906
10.6
2.882
8000
10.47
3.21
10.93
3.122
8500
10.66
3.524
11.11
3.37
9000
10.37
3.856
10.92
3.64
9500
10.07
4.216
10.7
3.918
Gambar 3. Grafik Pengujian Daya Analisa Daya Pada Penggunaan Rantai
Dengan Timing Belt
Daya yang dihasilkan oleh suatu kendaraan dipengaruhi oleh torsi dan rpm pada
kendaraan tersebut. Jika torsi naik maka daya akan naik pula, tapi jika setelah mendapatkan torsi maksimal torsi turun daya yang dihasilkan belum tentu akan turun karena rpm yang masih tinggi
.
0 2 4 6 8 10 12 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 D A YA ( H P ) X 100 RPMPENGUJIAN DAYA
DAYARANTAI DAYA BELTTabel 4. Paired Samples Test Paired Differences t df Sig. (2-tailed) Mean Std. Deviation Std. Error Mean 95% Confidence Interval of the Difference Lower Upper Pair 1 belt - rantai .38727 .13305 .04012 .29789 .47666 9.654 10 .000
Pada Pengujian Paired t test sample tampak nilai t sebesar 9.654 dengan signifikansi (sig) sebesar 0.000. Apabila ditetapkan taraf signifikansi 0.05, pada t tabel df 10 = 2.228 maka nilai signifikan jauh lebih kecil dari pada 2.228, sehingga hipotesis nol ditolak karena t hitung (9.654) > t tabel (2.228). Dengan kata lain terdapat perbedaan daya motor yang signifikan antara menggunakan rantai dengan timing belt
Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dapat penulis berikan dari pengaruh perbandingan penggunaan pemindah tenaga rantai dan
timing belt terhadap daya dan torsi pada motor Yamaha vixion adalah sebagai berikut : 1. Terdapat perbedaan torsi pada penggunaan pemindah tenaga rantai dan
timing belt adalah pada rantai torsi maksimal yang di dapatkan adalah 9.63 N.m pada rpm 7500 dan torsi maksimal yang didapatkan pada penggunaan
timing belt adalah 10.1 N.m pada rpm 7500. Jadi terdapat perbedaan yang signifikan dengan penggunaan timing belt dengan rantai terhadap torsi dan daya motor vixion tahun 2009 yang 2. dinyatakan dalam pengolahan data
menggunakan SPSS 17.0 dengan analisis paired sample t-test dimana t hitung (20.444) > t tabel (2.228)
Terdapat perbedaan daya pada penggunaan pemindah tenaga rantai dan
timing belt adalah pada rantai daya maksimal yang di dapatkan adalah 10.66 HP pada rpm 8500 dan daya pada rpm maksimal yang didapatkan pada penggunaan timing belt adalah 11.11 HP pada rpm 8500. Jadi terdapat perbedaan yang signifikan dengan penggunaan
timing belt dengan rantai terhadap daya dan daya motor vixion tahun 2009 yang dinyatakan dalam pengolahan data menggunakan SPSS 17.0 dengan analisis paired sample t-test dimana t hitung (9.654) > t tabel (2.228)
Saran dan Harapan
Adapun saran yang penulis dapat sampaikan sehubungan dengan pengaruh analisa perbandingan penggunaan pemindah tenaga berjenis timing belt dan rantai dengan variasi putaran mesin terhadap torsi dan daya kendaraan pada motor vixion tahun 2009 ini yaitu penggunaan timing belt lebih bagus dibandingkan dengan rantai baik dari torsi maupun daya yang disalurkan, disamping itu daya dan torsi yang dihasilkan dengan penggunaan pemindah tenaga timing belt
lebih halus jika dibandingkan dengan penggunaan rantai jika dilihat dari grafik hasil pengujian, namum dari segi harga timing belt
lebih mahal dari rantai
Selain itu harapan terbesar dari penulis, semoga penelitian ini dapat dikembangkan
lagi mengingat penelitian ini hanya meakukan pengujian pada torsi dan daya. Untuk kekuatan dari rantai maupun timing belt
belum diketahui secara pasti. Dan semoga sebagian ataupun seluruh isi dari skripsi ini dapat bermanfaat dan berguna bagi penulis,
industry, lembaga, adik tingkat, maupun masyarakat lainnya.
Daftar Pustaka
Basselo, D 2010” Optimasi Diameter Poros Terhadap Variasi Diameter Sproket Pada Roda Belakang Sepeda Motor”
Universitas Sam Ratulangi. Volume 3 Nomor 1
Hariyanto. 2013. ”Teknologi Dasar Otomotif”.
Tersedia pada
http://belajar.ditpsmk.net/wp- content/uploads/2014/10/Teknologi-Dasar Otomotif-Hariyanto.pdf (diakses tanggal 3 Juni 2016)
Jac.Stoi.K dan C.Kros. 1994.Elemen Konstruksi Dari Bangunan Mesin. Jakarta : Erlangga
N. Dwi, Prasetyo. 2010” Pembuatan Alat Praktikum Perawatan Sistem Transmisi I. (hlm.17-23)
Sularso. 2004.Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta : PT.Pradnya Paramita
Wanda ,A 2010” Analisa Perbandingan Teknis Dan Ekonomis Penggunaan Belt Dan Roda Gigi Pada Kapal Keruk 30 M”(hlm.11-12)
Zainuri, Achmad.2010. Elemen Mesin II. Mataram: Universitas Mataram
