tugas pegas
Post on 04-Jul-2015
271 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
SUSPENSI MOBIL
Sistem suspensi terletak di antara bodi atau rangka dan roda-roda dan berfungsi menyerap kejutan-kejutan yang ditimbulkan oleh keadaan jalan, sehingga memberikan kenyamanan pengendara.
1.Komponen suspensi
PegasPegas berfungsi menyerap kejutan dari jalan dan getaran roda-roda agar tidak diteruskan ke bodi secara langsung, juga untuk mencegah daya cengkeram ban terhadap permukaan jalan. beberapa tipe pegas
2
b. Shock Absorber Dalam menyerap kejutan-kejutan, pegas harus bekerja sama dengan Shock absorber . Tanpa shock absorber pegas akan bergetar naik turun lébih lama. Shock absorber mampu meredam getaran pegas Seketika dan membuangnya menjadi energi panas.
c. Ball jointBall joint selain berfungsi sebagai sumbu putaran roda juga menerima beban vertical maupun lateral. di dalam ball joint terdapat gemuk untuk melumasi bagian yang bergesekan. Pada setiap periode tertentu gemuk harus diganti.
Stabilizerbar
Stabilizer bar (batang penyetabil) berfungsi mengurangi kemiringan mobil akibat gaya sentrifugal pada saat mobil membelok. Disamping itu, untuk menambah daya jejak ban. Pada suspensi depan, stabllizer bar biasanya dipasang pada kedua lower arm melalui bantalan karet dan linkage, Pada bagian tengah diikat ke rangka atau bodi pada dua tempat melalui bushing.
3
Strut bar Strut bar berfungsi untuk menahan lower arm agar tidak bergerak mundur pada saat menerima kejutan dari permukaan jalan yang tidak rata atau dorongan akibat terjadi pengereman.
lateral control rodkomponen ini dipasang di antara poros penyangga (axel) dan bodi mobil. Fungsinya untuk menahan axel selalu pada posisinya bila menerima beban samping.
4
Model-model suspensiMenurut konstruksinya ada dua modal utama suspensi, yaitu suspensi poros kaku dan
suspensi bebas.
Suspensi poros kuku (suspensi rigid)Semula semua suspensi mobil menggunakan model ini, bahkan sekarang pun masih banyak digunakan pada kendaraan berat. Poros kaku (yang tunggal) dihubungkan ke rangka atau bodi dengan pegas (pagas daun atau pegas koil) dan shock absorber Jadi, tidak ada lengan-lengan suspensi seperti pada suspensi independen.
b.Suspensi bebas (suspensi independen)Biasanya suspensi independen ini digunakan pada roda mobil penumpang atau truk kecil. Tetapi sekarang suspensi bebas banyak digunakan juga pada roda belakang mobil penumpang. Pada suspensi independen roda-roda kiri dan kanan tidak dihubungkan secara langsung pada poros tunggal. Kedua roda bergerak secara bebas tanpa saling mempengaruhi.
5
Dengan demikian, gangguan terhadap sebuah roda ditanggulangi hanya roda itu saja. Salah satu model suspensi independen ditunjukkan pada
6
ANALISA UMUR PEGAS DAUN
PADA SUSPENSI KENDARAAN RODA EMPAT
DASAR TEORI
2. 1. Tinjauan Umum Pegas Daun (Leaf Spring)
Pegas daun (Leaf Spring) merupakan suatu komponen yang banyak digunakan
pada peralatan kendaraan bermotor sebagaai bagian dari system suspensi.
Komponen ini biasanya terdiri dari beberapa pelat datar yang dijepit bersama untuk
mendapatkan efisiensi dan daya lenting yang tinggi seperti yang ditunjukkan pada
gambar 3. 1.
Gambar 3.1 Pegas Daun (Leaf Spring)
Tegangan pegas daun (Leaf Spring) teerjadi pada ujung yang dijepit, pegas
daun diharapkan terdefleksi secara teratur pada saat menerima beban. Biasanya
pegas lunak (konstanta pegas kecil) diperlukan, maka dibuat dengan kekuatan
memadai.
7
TABEL BAJA PEGAS
Baja-baja Pegas menurut DIN 17223 (Maret 1964) dan pra-standar DIN 17221 Dan DIN
17222 (April 1955), DIN 17224 (1 Juli 1968) dan DIN 17225 (April 1955). Modulus
Elastisitas E :
206.000 N/mm2. Modulus geser : 82000 N/mm2.
Notasi Bahan DIN
4
Besaran rte
σBN / mm 2 δ
Jenis
PenggunaanA1
B1
1.0500
1.0600
17223 Bl. 1
17223 Bl. 1
1570…1890
40
1900…2260
40
Kawat Baja Panas
Ditarik Secara
Paten Tanpa
Paduan Dengan
0,6-1%C
Sampai ∅ 10 mm ; untuk beban
ajun
jarang dan beban statik rendah
Sampai ∅ 17 mm ; untuk beban
statikFD2 1.1230 17223 Bl. 2 1770…1960
403
Baja Pegas Tarik
Dan Ditemper
Sampai ∅ 14 mm ; pegas dengan
pembebanan dibatas kerja
Sampai ∅ 7,5 mm ; Kawat pegas 38Si6
46Si7
51Si7
1.0900
1.0902
1.0903
17221
17221
17221
1180…1370
6
1280…1470
6
Baja Bermutu yang
Dibentuk Panas
Untuk permukaan yang luas, pegas daun
dan pegas cakera untuk mobil
67SiCr5 1.7103 17221 1470…1670
5
Baja Mulia yang Pegas skrup daun dengan beban berat,
C53
C67
55Si7
1.0505
1.0603
1.0904
17222
17222
17222
1180…1370
6
1180…1370
6
Pita Baja Bermutu
yang Digiling
Dingin
Baja tanpa paduan untuk pita-pita tipis
Pegas daun untuk truck sampai Ck53
Ck67
Mk101
1.1210
1.1231
1.1274
17222
17222
17222
1180…1370
7
1370…2350
6
Pita Baja Mulia
yang Digiling
Dingin
Pita-pita tipis
Pegas daun beban
tinggi Pegas daun
beban maksimum
Pegas daun beban X12CrNi17 7 1.4310 17224 1570…17705 - Ditarik Dingin Tahan karat, tahan zat kimi. Tipe-tipe
lihat DIN 17224mulur(Creep Limit) 200 N/mm2.
Keterangan :
1 σB Untuk ∅ 1 mm ; Untuk A, B
, C pada ∅10 mm : σB x 0,6. Lihat Lembaran Standart.
8
2 Untuk ∅ 1 mm; pada ∅ 5 mm σB x 0,8. Lihat Lembaran Standart.
3 Koefisien penyempitan patah %
4 Untuk keadaan yang dikeraskan dan ditempar.
5 Untuk tebal pita 0,25…..0,5 mm.
Sehubungan dengan masing-masing standar dari batas kekuatan dan
umurnya maka tegangan yang dizinkan pada pembebanan jarang
atau pembebanan tenang (statik) harus terletak di bawah batas
pelarian atau di bawah elastisitas. Tegangan yang diizinkan
diletakkan dibawah nilai kekuatan standar :
a). Mengingat bahayanya patahnya pegas.
b). Mengingat ketidakpastiaan nilai kekuatan dari pegas
(kurangnya pengawasaan dalam pembuaatanya).
c). Mengingat kurangnya penguasaan terhadap tegangan yang diizinkan.
3. 3. Tegangan Tiga Dimensi.
Sebuah elemen tegangan akan mengalami tegangan-tegangan
normal dan geser pada semua permukaannya.2
Gambar 3.2. Komponen Tegangan Tiga Dimensi
Pada gambar diatas terlihat sebuah elemen kubus diferensial dengan tiga
komponen tegangan bidang σx, σy, σz pada sumbu x, sumbu y dan sumbu z dan tiga
9
komponen tegangan geser τxy, τyz, τzx.
Notasi tegangan geser τxy berarti tegangan geser bekerja pada bidang yang tegak
lurus sumbu x dan mempunyai arah sejajar sumbu y. Semua tegangan yang
diperlihatkan dalam gambar diatas bekerja dalam arah positifnya. Dari
kesetimbangan elemen ini dapat dibuktikan bahwa tegangan-tegangan geser yang
bekerja pada bidang-bidang tegak lurus dan diarahkan pada garis perpotongan
bidang-bidang ini besarnya sama. Oleh karena itu hubungan berikut berlaku :
τyx = τxy , τxz = τzx , τyz = τzy (3-1)
Yang terpenting adalah tegangan-tegangan utama yang merupakan tiga
akar riil dari persamaan pangkat tiga berikut :
σ3 - Aσ2 - Bσ - C = 0 (3-2)
dimana :
A = σx + σy + σz
B = σxσy + σxσz + σyσz - τ2
xy - τ2
xz - τ2
yz
C = σx σy σz + 2τyxτxzτyz - τxτ2
yz - τyτ2xz - τzτ
2xy (3-3)
Besaran-besaran A, B, dan C dikenal sebagai invariant-invarian tegangan
(stress invariant) karena harga mereka tidak berubah apabila sumbu-sumbu
dirotasikan kekedudukan yang baru.
3. 4. Konsep Kegagalan
Struktur dirancang untuk mencegah kegagalan dimana ketidakmampuan sebuah
komponen melakukan fungsinya dapat diistilahkan sebagai kegagalan. Kegagalan dapat
terjadi bila bahan pertama-tama meluluh (yield). Oleh karena itu batas luluh banyak
dipakai sebagai kriteria kegagalan.
Sejumlah teori dikembangkan dengan menghubungkan tegangan-tegangan
utama pada sebuah titik pada bahan (σ1, σ2, σ3) terhadap kekuatan luluh bahan
tersebut (σy). Tujuannya adalah untuk meramalkan kapan peluluhan pertama akan
terjadi dibawah kondisi pembebanan yang tertentu.
10
Teori kegagalan ini juga disebut teori geser (shear energy theory) dan teori von-
Misses-Hencky. Teori ini sedikit sulit pemakaiannya dari pada teori tegangan geser
maksimum, dan teori ini adalah teori yang terbaik untuk dipakai pada bahan daktil.
Seperti teori tegangan geser maksimum, teori ini dipakai hanya untuk menjelaskan
permulaaan bahan mengalah.
Untuk tujuan analisis dan perencanaan, akan lebih mudah apabila kita
menggunakan tegangan von-misses. Suatu balok sederhana pada sisi A dijepit
dengan B diberi gaya F seperti gambar dibawah ini:
Gambar 3.3 Balok Dengan Pembebanan Terpusat
• Reaksi Pada Tumpuan
Gambar 3.4. Reaksi Pada Tumpuan
∑ RV = 0 ∑ MA = 0
RV – F = 0 dan MA – FL = 0 (3-5)
• Potongan x
11
3
2
Gambar 3.5. Gaya Potongan x
∑ RV = 0 ∑ MA = 0
V – F = 0 dan M + FL – Fx = 0 (3-6)
Pada persamaan diatas maka gaya geser (V) konstan, dan dari hasil
persamaan momen lentur dan gaya geser diatas dapat dicari tegangan lentur dan
tegangan gesernya, yaitu :
σ Max =M .c
I zz
c = hdan I
= b.h
2zz
12
v ⎛ h ⎞ −τ = ⎨⎜ ⎟ y 2 ⎬ (3-7)
2.I zz⎝ 2 ⎠
dimana :
σ = tegangan lentur
M = momen lentur
C = Konstanta
Izz = momen inersia
V = gaya geser
Τ = tegangan geser
Diagram tegangan lentur dan tegangan gesernya adalah :
Gambar 3.6. Digram Tegangan Lentur dan Tegangan Geser.
3. 5. Diagram Tegangan - Regangan
Kekuatan bahan bukanlah kriteria satu-satunya yang harus diperhatikan
dalam perancangan struktur. Kekakuan bahan selalu sama pentingnya. Dengan
derajat lebih kecil, sifat seperti kekerasan, ketangguhan, dan keliatan menetapkan
pemilihan bahan. Sifat ini ditetapkan dengan membuat pengujian bahan dan
membandingkan hasilnya dengan standar yang telah ada. Karena penjelasan
lengkap pengujian ini merupakan bidang pengujian justru itu tidak diberikan di sini,
salah satu pengujian itu (pengujian tegangan baja), dan hasilnya akan
dipertimbangkan untuk membantu mengembangkan konsep dasar penting lainnya.
Apabila suatu spesimen struktur baja diikat pada jepitan mesin penguji dan beban
pertambahan panjang spesifik diamati secara serempak, kita dapat
menggambarkan pengamatan pada grafik di mana ordinatnya menyatakan beban dan
absis menyatakan pertambahan panjang.
Gambar 3.7. Diagram tegangan-regangan
3. 6. Metode Elemen Hingga
Perangkat lunak (software) ANSYS 6.0 yang menggunakan dasar prinsip
metode elemen hingga, disini akan dijelaskan sedikit mengenai metode elemen
hingga tetapi dalam analisis tegangan ini tidak dibahas mengenai metode elemen
hingga.
Bila suatu kontinum dibagi-bagi menjadi beberapa bagian yang lebih kecil.
Bagian-bagian ini disebut elemen hingga. Proses pembagian suatu kontinum
menjadi elemen hingga ini sering dikenal sebagai proses diskritisasi (pembagian).
Dinamakan elemen hingga karena ukuran elemen kecil ini berhingga (bukannya kecil
tidak berhingga) dan umumnya memiliki bentuk geometri yang lebih sederhana
dibandingkan dengan kontinumnya. Dengan menggunakan metode elemen hingga
dapat dirubah masalah yang memiliki jumlah derajat kebebasan tidak berhingga
menjadi suatu masalah dengan derajat lebih sederhana. Derajat kebebasan dapat
didefinisikan sebagai suatu perpindahan bebas (tidak diketahui) yang dapat terjadi di
suatu titik. Perpotongan antar elemen dinamakan simpul atau titik simpul dan
permukaan antar elemen-elemen disebut garis simpul dan bidang simpul.
Gambar 3.8. Istilah Perpindahan.3
langkah –langkah dalam metode elemen hingga yang diambil disini yaitu, hanya
mengenai diskritisasi (meshing) dan pemilihan jenis elemen, sedangkan untuk
langkah selanjutnya hanya sebagai urutan tinjauan mengenai metoda elemen
hingga.
1. Diskritisasi dan pemilihan jenis elemen
Merupakan pembagian benda menjadi sejumlah benda kecil yang sesuai, yang
dinamakan elemen-elemen hingga. Untuk benda-benda dua dimensi dapat
menggunakan jenis elemen segi tiga dan segi empat, sedangkan untuk benda tiga
dimensi kita dapat menggunakan suatu prisma segi enam (hexahedron).
Gambar3.9. Berbagai Jenis Element
2. Memilih model atau fungsi pendekatan
3. Menentukan hubungan regangan(gradien)-perpindahan (yang tidak di ketahui) dan tegangan regangan .
4. Menurunkan persamaan elemen-elemen
5. Perakitan persamaan elemen untuk mendapatkan persamaan global dan
mengenal syarat batas
6. Memecahkan besaran-besaran primer yang tidak diketahui
7. Memecahkan besaran-besaran penurunan sekunder
8. Interpretasi hasil-hasil
3.7. Momen-momen Pada Kendaraan
Gambar 3.10 Gaya dan Momen pada kendaraan4
3.7.1. Momen Guling ( rolling )
Momen rolling adalah momen terhadap sumbu x pada kendaraan yang
disebabkan oleh gaya-gaya yang mempunyai lengan terhadap sumbu x.
MR = FL . yp - FS . zp (3-11)
Dimana :
MR = momen rolling
FL = gaya angkat
FS = gaya samping
yp = komponen jarak terhadap sumbu y zp
= komponen jarak terhadap sumbu z
3.7.2. Momen Angguk ( pitching )
Momen pitching adalah momen terhadap sumbu y pada kendaraan akibat
gaya-gaya yang mempunyai lengan terhadap sumbu y.
Mp = FD . zp - FL . xp (3-12)
Dimana :
Mp = momen pitching
FD = gaya hambat
FS = gaya samping
zp = komponen jarak terhadap sumbu z xp
= komponen jarak terhadap sumbu x
3.7.3. Momen Putar ( yawing )
Momen yawing adalah momen terhadap sumbu z pada kendaraan akibat
gaya-gaya yang mempunyai lengan terhadap sumbu z.
MY = FS . xp - FD . yp (3-13)
Dimana :
MY = momen yawing
FS = gaya samping FD
= gaya hambat
xp = komponen jarak terhadap sumbu x yp
= komponen jarak terhadap sumbu y
Kekuatan Lelah bahan
Dalam kehidupan kita sehari – hari sering kita menjumpai suatu komponen yang
rusak walaupun tanpa menerima beban yang cukup berarti. Namun komponen
tersebut telah dipakai dalam kurun waktu tertentu dengan jam kerja kontinu yang
cukup lama. Akhirtnya walupun secara pembebanan komponen
tersebut telah menerima apa yang dikenal dengan beban lelah. Yang mana
kekuatan suatu bahan yang dikenai beban lelah ini akan menjadi berkurang atau
bahkan bisa dibawah harga kekuatan luluhnya.
Secara umum kekuatan lelah suatu bahan dapat dituliskan dalam bentuk
Sn = Cs.Cr.Cd.Kf(Syield) SE =
Sn /kf’
Sedangkan untuk mengetahui batas umur suatu komponen pada harga tegangan
tertentu dicari dari persamaan berikut :
Sn
kf 1
top related