3 BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 DASAR TEORI PERANCANGAN
Sepeda motor merupakan pengembangan dari sepeda konvensional yang lebih dahulu ditemukan. Pada tahun 1868 Michaux ex Cie, suatu perusahaan pertama di dunia yang memproduksi sepeda dalam skala besar, mulai mengembangkan mesin uap sebagai tenaga penggerak sepeda. Namun usaha tersebut masih belum berhasil dan kemudian dilanjutkan oleh Edward Butler, seorang penemu asal Inggris. Butler membuat kendaraan roda tiga dengan suatu motor melalui pembakaran dalam. Sejak penemuan tersebut, semakin banyak dilakukan percobaan untuk membuat motor dan mobil. Salah satunya dilakukan oleh Gottlieb Daimler dan Wilhelm Maybach dari Jerman.
Kedua penemu tersebut bertemu ketika bekerja bersama di Deutz-AG- Gasmotorenfabrik, produsen mesin stasioner terbesar pada tahun 1872. Pemilik Deutz-AG-Gasmotorenfabrik yang bernama Nikolaus Otto berhasil membuat mesin empat langkah atau yang disebut juga mesin empat tak dan penemuan tersebut dipatenkan pada tahun 1877. Walaupun mesin empat tak tersebut masih terlalu sederhana dan kurang efisien, namun mesin tersebut diharapkan dapat menggantikan mesin uap. Pada tahun 1880, Daimler dan Maybach dipecat dari perusahaan tersebut dan keduanya mendirikan sebuah bengkel di Suttgart. Pada tahun 1885, keduanya menciptakan karburator untuk mencampur bensin dan udara sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar mesin empat tak ciptaan Otto. Mereka mengembangkan mesin empat tak tersebut menjadi silinder 100 cc dan meletakkan mesin tersebut pada sebuah sepeda kayu. Sepeda kayu bermesin tersebut disebut sebagai Reitwagen (riding car) dan menjadi sepeda motor pertama di dunia.
2.2 Pengertian Prototype
Prototype (purwarupa) adalah rupa yang pertama atau rupa awal atau juga disebut sebagai standar ukuran dari entitas. Dalam bidang desain, sebuah prototype dibuat sebelum dikembangkan atau justru dibuat khusus untuk pengembangan sebelum dibuat dalam skala sebenarnya atau sebelum diproduksi
4
secara massal. Kendaraan prototype merupakan kendaraan yang dapat menempuh jarak terjauh dengan desain se-aerodinamis dan seringan mungkin dengan menggunakan 3 atau 4 roda penggerak. Kendaraan prototype ini dibagi beberapa kelas yaitu kelas prototype bensin, prototype diesel, prototype ethanol, dan prototype listrik.
2.3 Komponen Utama
Adapun komponen utama dari sebuah kendaraan adalah sebagai berikut : 1.3.1 Casis
Casis adalah rangka yang berfungsi sebagai penopang berat kendaraan, mesin serta penumpang. Casis yang baik harus mampu menjaga agar mobil tetap rigid (kaku) dan tidak mengalami bending (pembengkokan), biasanya casis terbuat dari kerangka baja yang memegang body dan engine dari sebuah kendaraan. Syarat utama yang harus terpenuhi adalah material tersebut harus memiliki kekuatan untuk menompang beban kendaraan (Fadila dkk, 2013). Casis memiliki beberapa jenis diantaranya :
1. Ladder Frame adalah jenis casis tertua di dunia dengan model dua batangan panjang yang menyokong kendaraan dan menyediakan dukungan yang kuat dari berat beban dan umumnya berdasarkan desain angkut. Bahan material yang paling umum untuk jenis casis ini adalah material dengan bahan baja simetris atau model balok yang kemudian diperkuat dengan crosmembers dan joint.
Gambar 2.1 Jenis Casis Ladder Frame
2. Tubular Space Frame merupakan jenis casis yang memakai berbagai macam pipa circular (kadang -kadang dipakai bentuk squaretube agar mudah disambung, meskipun begitu bentuk circular memiliki kekuatan begitu besar). Posisinya yang
5
berbagai arah menghasilkan kekuatan mekanikal untuk melawan gaya dari berbagai arah. Pipa tersebut dilas sehingga terbentuk struktur yang kompleks.
Gambar 2.2 Jenis Casis Tubular Space Frame
3 Monocoque merupakan satu kesatuan stuktur casis dari bentuk kendaraannya sehingga casis ini memiliki bentuk yang beragam yang menyesuaikan dengan body mobil.
Gambar 2.3 Jenis Casis Monocouqe
4 Backbone Frame adalah model casis tunggal, bagian tengah memikul beban (punggung) dan lengan yang menonjol sebagai pemegang body. Casis backbone memiliko kekuatan dari luas area bagian back bone itu sendiri.
Gambar 2.4 Jenis Casis Backbone Frame
6
5 Platfrom Frame adalah casis model lantai body dan casisnya dilas menjadi satu, sehingga merupakan bentuk yang diintegrasikan, memungkinkan ruang interior dibuat luas. Kelebihan lain penggunaan konstruksi rangka model ini adalah memiliki ketahanan yang cukup baik terhadap bengkokan dan puntiran.
Material yang digunakan adalah besi hollow karena memiliki kekakuan bahan, kekuatan tarik yang tinggi serta biaya yang murah dibanding alumunim dan plastik. Besi hollow adalah salah satu jenis besi beton yang digunakan untuk kontruksi bangunan dan disebut besi hollow karena sesuai dengan namanya, besi ini berbentuk batangan berongga dengan penampang berbentuk segi empat. Besi hollow juga disebut dengan pipa kotak. Adapun rumus yang digunakan untuk menghitung dimensi besi hollow, berat besi hollow dan beban yang diterim oleh besi hollow adalah sebagai berikut :
1. Dimensi besi hollow = 2 x (p + l) x tb x Pk 2. Berat besi hollow = V x Bj
3. Beban yang diterima besi hollow : Ay/2 + By/2 – B – M – P = 0
B + P x Xp + M x Xm – By/2 x b = 0 Nilai perbandingan kriteria besi, alumunium dan plastik adalah sebagai berikut :
Tabel 2.1 Nilai kriteria perbandingan besi hollow, alumunium dan plastik.
No. Aspek Besi hollow Alumunium Plastik
1. Kekakuan 3 2 1
Bahan
2. Ketahanan 1 3 3
Korosi
3. Proses 3 1 1
Perakitan
4. Massa 1 2 3
Jenis
5. Kekuatan 3 2 1
Tarik
6. Biaya 3 1 3
Jumlah 14 11 12
Keterangan nilai : 1 = rendah
2 = sedang
3 = tinggi
7
Adapun sifat-sifat besi hollow dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut : Tabel 2.2 Sifat-sifat besi hollow
Density (Massa Jenis) 7,85 g/cc (7850 kg/m3) Tensile strength (Tegangan
Maksimum)
45000psi/310264078.3 N/m2 Yield strength (Kekuatan
Luluh)
39000psi/268895534.6 N/m2 Thermal conductivity
(Konduktivitas Panas)
0.2556 W/(m.K) Spesific heat (Kalor Jenis) 1386 J/(kg.K) Maximum Deflection
(Defleksi Maksimum)
0.10668 mm
1.3.2 Body
Body merupakan bagian utama pada mobil yang berfungsi sebagai pelindung kontruksi dan panel-panel kelistrikan dari faktor eksternal seperti cahaya matahari, hujan dan lain-lain. Selain berfungsi sebagai pelindung, bodi juga berfungsi sebagai pengatur aliran fluida pada sisi luar mobil sehingga bisa berpengaruh pada performa dan karakteristik mobil (Susanto dkk,2013).
1.3.3 Sistem Kemudi
Sistem kemudi adalah sistem yang berfungsi mengatur arah dan membelokkan kendaraan dengan cara membelokkan roda depan. Cara kerjanya bila steering wheel (roda kemudi) diputar, steering coulomn (batang kemudi) akan meneruskan tenaga putarnya ke steering gear (roda gigi kemudi). steering gear memperbesar putar ini sehingga dihasilkan momen yang lebih besar untuk menggerakkan roda depan melalui steering lingkage (Mamahit dkk, 2016). Pada dasarnya sistem kemudi dibedakan menjadi yaitu
4. manual steering merupakan sistem kemudi dimana membutuhkan tenaga yang cukup besar untuk membelokkan sepasang roda dari pengemudi yang ditransmisikan melalui sistem kemudi.
5. power steering merupakan sistem kemudi yang menambahkan peralatan hidrolik atau elektrik untuk meringankan sistem kemudi pada saat membelokkan sepasang roda dari pengemudi yang ditransmisikan melalui sistem kemudi.
8
Gambar 2.5 Salah satu jenis steering system 1.3.4 Sistem Pengereman
Rem (brake) adalah suatu peranti untuk memperlambat atau menghentikan gerakan roda. Karena gerak roda diperlambat, secara otomatis kendaraan menjadi lambat. Fungsi rem adalah rem pada kendaraan adalah untuk memperlambat dan menghentikan kendaraan dalam jarak dan waktu yang memadai dengan cara terkendali dan terarah. Oleh karena itu rem merupakan komponen yang wajib ada di kendaraan sebagai salah satu parameter keselamatan pada kendaraan. Energi yang kinetik yang hilang dari benda yang bergerak ini biasanya diubah menjadi panas karena gesekan (Setiyono dkk, 2015). Rem dari roda suatu kendaraan dibedakan menjadi dua jenis yaitu :
1. Disc Brake
Rem cakram (disc brake) pada dasarnya terdiri dari cakram yang terbuat dari besi tuang (disc rotor) yang berputar dengan roda dan bahan gesek (dalam hal ini disc pad) yang mendorong dan menjepit cakram. Daya pengereman dihasilkan oleh adanya gesekan antara disc pad dan cakram (disc rotor). Mekanisme tindakan adalah sebagai berikut: tekanan yang dihasilkan dalam silinder menghasilkan pad (1) di piston disc menekan arah pada saat yangsama. Ketik mengambang caliper bergerak kanan oleh tekanan silinder menarik pad (2) ke disc, sehingga gaya pengereman untuk roda penjepit.
9
Gambar 2.6 Tipe Pengereman Disc Brake 2. Drum Brake
Kata hidrolik berasal dari bahasa Yunani “Hydor” yang berarti air, insani terdiri dari semua benda atau zat dalam hubungannya dengan air. Fluida dipakai untuk memindahkan energy oli mineral secara umum banyak dipakai pada system ini, walau demikian minyak-minyak sintetis, air, atau emulsi air dan oli pada prinsipnya dapat juga dipakai, hanya dalam berbagai hal mempunyai keterbatasan yang sangat berarti. Prinsip dasar kerja system hidrolik, fluida cair berfungsi sebagai penerus gaya. Minyak mineral adalah jenis fluida cair yang umum dipakai.
Gambar 2.7 Tipe Pengereman Drum Brake
10 1.3.5 Motor
Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran, dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis. Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran. Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar disuntikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah kompresi untuk bercampur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya.
Pada mesin bensin, pada umumnya udara dan bahan bakar dicampur sebelum masuk ke ruang bakar, sebagian kecil mesin bensin modern mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar termasuk mesin bensin 2 tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan.
Pencampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi, keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Sistem Injeksi Bahan bakar dimotor otto terjadi diluar silinder, tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar seproporsional mungkin, hal ini dsebut dengan sistem electrical fuel injection (EFI).
Gambar 2.8 Salah Satu Jenis Motor Penggerak
11 1.3.6 Baterai
Baterai ditemukan oleh ahli fisika dari Perancis bernama Gaston Plante pada tahun 1859. Baterai atau akkumulator adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversible (dapat berkebalikan) dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan reaksi elektrokimia reversibel adalah didalam baterai dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (proses pengosongan) dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia (proses pengisian) dengan cara proses regenerasi dari elektroda - elektroda yang dipakai yaitu, dengan melewatkan arus listrik dalam arah polaritas yang berlawanan didalam sel.
Gambar 2.9 Salah Satu Jenis Baterai
