BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Objek Penelitian

Pada subbab ini akan dibahas tentang objek penelitian yang akan diteliti.

Objek yang diteliti adalah gearbox pada mobil Daihatsu Taft. Menurut sumber

wikipedia, Daihatsu Taft adalah kendaraan berpenggerak 4 roda yang diproduksi

oleh Daihatsu pada tahun 1974 sampai 2007. Di beberapa negara, Taft juga

dikenal dengan Wildcat atau Scat atau Daihatsu Rugger. Generasi pertama Taft

berkode F10 diluncurkan pada tahun 1974. F10 menggunakan mesin bensin 1.0 L

(958 cc) dan transmisi 4 percepatan dengan transfer case 2 mode. Di Indonesia,

Taft F10 diperkenalkan pertama kali pada tahun 1976. Pada tahun 1977, F10

digantikan oleh seri F20 yang menggunakan mesin bensin 12R 1.6 L (1587 cc).

Selain itu, Taft berkodeF50 dengan mesin diesel DG 2.5 L juga diluncurkan. Pada

tahun 1985, Taft F50 digantikan oleh seri F70 dengan mesin diesel berkode DL41

2.8L (2765 cc).

2.1.1 Daihatsu taft F10

Taft pertama kali diluncurkan pada tahun 1974 dan memiliki kode F10.

Taft F10 dibekali dengan mesin bensin 4 segaris 1.0L

(958cc) karburator bertenaga 57 hp (42,5 kW, 58 PS)@ 5500 rpm dengan torsi

78,5 Nm / 58 ft-lb @ 4000 rpm. Penggeraknya menggunakan transmisi manual 4

percepatan dibekali transfer case dual-range. Akselerasi 0-100 km/jam adalah

berkisar 37,9 detik. Taft F10 masuk ke Indonesia pada tahun 1976 dan berakhir

pada tahun 1979. Pada tahun 1977, Daihatsu membekali Taft dengan mesin baru

bensin 4 segaris karburator 1.6L (1587 cc) bertenaga 79 hp(59 kW, 80 PS)@ 5200

rpm dengan torsi 123 Nm / 91 ft-lb @ 3000 rpm. Taft ini memiliki kode F20.

Akselerasi 0-100 km/jam untuk F20 adalah berkisar 19,6 detik. Taft F20 tidak

dimasukkan ke pasar Indonesia.

2.1.2 Daihatsu taft F50

Pada tahun 1977, Daihatsu meluncurkan Taft bermesin diesel yang diberi

kode F50. Mempunyai bentuk bodi dan dimensi yang hampir sama dengan Taft

generasi sebelumnya, Taft F50 memakai mesin diesel 4 segaris indirect

Universitas Sumatera Utara

injection DG 2.5L (2530 cc) yang sanggup mengeluarkan tenaga 74 hp (55 kW,

75 PS)@ 3600 rpm dan torsi 172 Nm / 127 ft-lb @ 2200 rpm.

2.1.3 Daihatsu F70( taft hiline)

Taft F70 diluncurkan oleh Daihatsu di Indonesia pada tahun 1985, populer

dengan nama Taft GT. F70 merupakan model terlama yang dipasarkan oleh

Daihatsu di Indonesia. Tampil dengan desain dan mesin baru, F70 menggunakan

mesin diesel yang lebih besar dan bertenaga daripada sebelumnya dengan kode

DL41 2.8L (2765 cc) berteknologi indirect injection. Tenaga maksimumnya 72 hp

(53,5 kW, 73 ps) @ 3600 rpm dan torsi maksimumnya 170 Nm / 125 ft-lb @ 2200

rpm. Mesin ini menggunakan timing gear sebagai penggerak katupnya dengan

pompa injeksi in-line. Semua Taft F70 yang beredar menggunakan penggerak 4

roda.

Selain Taft F70, Di Indonesia Daihatsu juga meluncurkan Taft F69 yang

disebut Hiline yang diperkenalkan pada tahun 1986. Model yang diperkenalkan

saat itu memiliki variasi dimensi, dari sumbu-roda pendek (Hiline GTS, short-

wheelbase), sumbu-roda menengah (Hiline GTX, medium-wheelbase), sampai

sumbu-roda panjang (Hiline GTL, long-wheelbase). Hiline GTS memiliki dimensi

dan mesin sama dengan F70, hanya saja F69 hanya berpenggerak roda belakang,

sedangkan F70 berpenggerak 4 roda. Hiline GTX, yang beredar pada tahun 1986-

1988, merupakan cikal bakal F75 Rocky. Sedangkan Hiline GTL memiliki sumbu

roda terpanjang, umum digunakan sebagai kendaraan angkutan. Pada umumnya,

semua F69 berpenggerak roda belakang saja, namun ada beberapa Hiline GTL

berpenggerak 4 roda yang merupakan pesanan khusus.

Gambar 2.1 Daihatsu Taft Hiline GTL

Universitas Sumatera Utara

Berikut ini akan dijabarkan spessifikasi dari Daihatsu Taft Hiline GTL

yang dapat dilihat pada tabel 2.1, yaitu:

Tabel 2.1 Spesifikasi Daihatsu Taft Hiline GTL

Panjang 4580 mm

Lebar 1580 mm

Tinggi 1840 mm

Jarak Roda 2800 mm

Tread (depan / belakang) 1320 / 1300 mm

Ground Clearance 210 mm

Berat (Kosong) 1490 kg; (Total) 2570 kg

Mesin diesel; 4 silinder; 4 langkah;

berpendingin air

Kapasitas 2765 cc

Diameter x langkah 92 x 104 mm

Tenaga Maksimum 74 PS / 55 kW - 3600 rpm

Torsi Maksimum 17,5 kgm/172 Nm - 2200 rpm

Rasio Kompresi 21,5 : 1

Kopling single plate; dry clutch; diafragma

dikontrol secara mekanis

Transmisi 5 speed manual; 1 speed reverse;

tongkat pemindah di lantai dan

sinkromes

Rasio roda gigi

(1) 3,467; (2) 2,136; (3) 1,382; (4)

1,000; (5) 0,860; (R) 4,351

Suspensi (Depan) axle type; pegas daun; shock

absorber double action; stabilizer

lateral control rod

(Belakang) axle type; pegas daun;

shock absorber double action

Rem (Depan) tipe cakram / disc dgn booster

(Belakang) tipe drums, trailing dan

leading

Kemudi Power-streering; ball-nut (24-28)

Radius putar 6,4 m

Ban (Depan-Belakang) H78/235-SR70

Kapasitas tangki 60 liter

Sumber: PT. Astra Daihatsu Indonesia

2.1.4 Daihatsu taft F73/F78

Pada tahun 1996, Daihatsu meluncurkan generasi terakhir Taft yang diberi

kode F73. Tidak ada perbedaan bentuk yang mencolok antara F73 dengan F70

kecuali pada gril dan lampu bagian depannya. Taft generasi ini juga disebut Taft

Universitas Sumatera Utara

Independent karena telah memakai suspensi independen (Independent front

suspension) untuk roda depan dan gardan solid dengan per keong untuk roda

belakang. Untuk mesinnya, tetap menggunakan mesin diesel DL42 2.8L (2765 cc)

dengan transmisi manual 5 percepatan. Selain F73, Daihatsu juga meluncurkan

Rocky generasi terbaru yang diberi kode F78. Pembaharuan yang dilakukan sama

dengan F73, yang membedakan keduanya hanyalah sumbu rodanya saja. Taft F73

dan F78 diproduksi di Indonesia hingga tahun 2007.

2.2 Transmisi

Menurut Novriza (2012) transmisi adalah kombinasi dari gigi yang

digunakan untuk mengirimkan energi melalui bagian yang berbeda dari

kendaraan. Dan juga berfungsi seperti meningkatkan torsi sekaligus mengurangi

kecepatan. Gearbox atau transmisi adalah salah satu komponen utama motor yang

disebut sebagai sistem pemindah tenaga, transmisi berfungsi untuk memindahkan

dan mengubah tenaga dari motor yang berputar, yang digunakan untuk memutar

spindel mesin maupun melakukan gerakan feeding.

Jika putaran mesin dihubungkan secara langsung dengan roda – roda

penggerak, mesin tidak bisa mengembangkan momen putar saat start. Karena

untuk start dibutuhkan momen kerja yang besar. Transmisi berfungsi

memindahkan tenaga gerak mesin ke roda dan mengatur besar kecepatan sudut

putaran agar sesuai kebutuhan. Transmisi mengatur variasi perbandingan antara

kecepatan dan torsi. Fungsi transmisi pada kendaraan adalah :

1. Mengatur kecepatan sesuai dengan beban dan kondisi jalan.

2. Merubah arah putaran roda. Sehingga kendaraan dapat maju dan mundur.

3. Memutuskan dan menghubungkan putaran, sehingga kendaraan dapat berhenti

sementara mesin hidup.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.2 Transmisi

2.2.1 Komponen- komponen transmisi

Berikut ini akan diuraikan komponen- komponen dari gearbox yang dapat

dilihat pada tabel 2.2, yaitu:

Tabel 2.2 Komponen Transmisi

No Komponen Fungsi

1 Poros input

transmisi

Sebuah poros dioperasikan dengan kopling yang memutar

gigi di dalam gearbox

2 Gigi transmisi Untuk mengubah output gaya torsi yang meninggalkan

transmisi

3 Gigi penyesuai Komponen yang memungkinkan pemindahan gigi pada

saat mesin bekerja/ hidup

4 Garpu

pemindah

Batang untuk memindah gigi atau syncroniser pada

porosnya sehingga memungkinkan gigi untuk dipasang/

dipindah

5 Tuas

penghubung

Batang/tuas yang menghubungkan tuas persneling dengan

shift fork.

6 Tuas

pemindah

presnelling

Tuas yang memungkinkan sopir memindah gigi transmisi.

7 Bak transmisi Sebagai dudukan bearing transmisi dan poros-poros serta

sebagai wadah oli/minyak transmisi

8 Poros output Poros yang mentransfer torsi dari transmisi ke gigi terakhir

Universitas Sumatera Utara

9 Bantalan/laker Mengurangi gesekan antara permukaan benda yang

berputar di dalam sistem transmisi

10 Pemanjangan

bak

Melingkupi poros output transmisi dan menahan seal oli

belakang. Juga menyokong poros output.

11 Gigi Konter Sebagai penghasil torsi dari gigi input ke gigi kecepatan

12 Gigi

speedometer

Sebagai penggerak kabel mengukur rpm kecepatan

kendaraan.

2.2.2 Prinsip kerja transmisi

Putaran dari motor diteruskan ke input shaft (poros input) melalui

hubungan antara clutch/ kopling, kemudian putaran diteruskan ke main

shaft (poros utama), torsi/ momen yang ada di main shaft diteruskan ke spindel

mesin, karena adanya perbedaan rasio dan bentuk dari gigi-gigi tersebut sehingga

rpm atau putaran spindel yang di keluarkan berbeda, tergantung dari rpm yang

diinginkan.

2.3 Perpindahan Panas

Menurut Holman (1981) bila dalam suatu sistem terdapat gradient suhu,

atau bila dua sistem yang suhunya berbeda disinggungkan, maka akan terjadi

perpindahan energi. Proses dengan mana perpindahan energi itu berlangsung

disebut sebagai perpindahan panas. Apa yang ada dalam perpindahan, yang

disebut panas (heat), tidak dapat diukur atau diamati secara langsung, tetapi

pengaruhnya dapat diamati dan diukur. Aliran panas, seperti halnya pelaksanaan

kerja adalah suatu proses dengan mana energi dalam suatu sistem berubah.

Perpindahan panas teknik. Dari titik pandang perekayasaan (engineering),

masalah kunci adalah penentuan laju perpindahan panas pada beda suhu yang

ditentukan. Untuk menaksir biaya, kelayakan, dan besarnya peralatan yang

diperlukan untuk memindahkan sejumlah panas tertentu dalam waktu yang

ditentukan, harus diadakan analisa perpindahan panas yang terperinci. Dalam

perpindahan panas, sebagaimana dalam cabang perekayasaan lainnya,

penyelesaian yang baik terhadap suatu soal memerlukan asumsi dan idealisasi.

Hampir tidak mungkin menguraikan fenomena fisik secara tepat, dan untuk

merumuskan suatu soal dalam bentuk persamaan yang dapat diselesaikan kita

perlu mengadakan beberapa asumsi. Contoh dalam perhitungan rangkaian listrik,

Sambungan Tabel 2.2

Universitas Sumatera Utara

misalnya, biasanya diasumsikan bahwa nilai tahanan, kapasitansi, dan induktansi

tidak tergantung pada arus yang mengalir melaluinya. Asumsi ini

menyederhanakan analisanya, tetapi dalam hal – hal tertentu dapat sangat

membatasi ketelitian hasilnya.

Bilamana diperlukan untuk membuat asumsi atau pengiraan dalam

penyelesaian suatu soal, maka perekayasaan harus mengandalkan akal dan

pengalamannya di masa lampau. Tidak ada panduan sederhana bagi soal yang

baru dan belum pernah dijamah, dan suatu asumsi yang benar bagi sebuah soal

mungkin menyesatkan dalam soal yang lain. Namun pengalaman menunjukkan,

bahwa syarat pertama dan utama untuk membuat asumsi atau pengiraan

perekayasaan yang baik adalah pengertian fisik yang menyeluruh dan mendalam

terhadap soal yang dihadapi. Di bidang perpindahan panas hal ini memerlukan

tidak hanya hukum – hukum dan mekanisme fisik dari aliran panas, tetapi juga

dari mekanika fluida, fisika dan matematika.

2.3.1 Cara perpindahan panas

Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari

satu daerah ke daerah lainnya sebagai akibat dari beda suhu antara daerah

tersebut. Perpindahan panas pada umumnya mengenal 3 cara pemindahan panas

yang berbeda, yaitu:

1. Konduksi

Konduksi adalah proses dengan mana panas mengalir dari daerah yang

bersuhu lebih tinggi ke daerah yang bersuhu lebih rendah di dalam satu medium

(padat, cair, dan gas) atau antara medium – medium yang berlainan yang

bersinggungan secara langsung. Konduksi merupakan satu – satunya mekanisme

dengan mana panas dapat mengalir dalam zat padat yang tidak tembus cahaya.

Konduksi penting pula dalam fluida, tetapi di dalam medium yang bukan padat

biasanya tergabung dengan konveksi, dan dalam beberapa hal juga dengan radiasi.

2. Konveksi

Konveksi adalah proses perpindahan energi dengan kerja gabungan dari

konduksi panas, penyimpanan energi dan gerakan mencampur. Konveksi sangat

penting sebagai mekanisme perpindahan energi antara permukaan benda padat

Universitas Sumatera Utara

dan cairan atau gas. Perpindahan panas konveksi diklasifikasikan dalam konveksi

bebas dan konveksi paksa menurut cara menggerakkan alirannya. Bila gerakan

mencampur berlangsung semata – mata sebagai akibat dari perbedaan kerapatan

yang disebabkan oleh gradien suhu, maka kita berbicara tentang konveksi bebas

(alamiah). Bila pergerakkan mencampurnya disebabkan oleh suatu alat dari luar,

seperti pompa atau kipas, maka proses ini disebut dengan konveksi paksa.

3. Radiasi

Radiasi adalah proses dengan mana panas mengalir dari benda yang

bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah bila benda – benda itu terpisah di

dalam ruang, bahkan bila terdapat ruang hampa diantara benda – benda tersebut.

Istillah radiasi pada umumnya dipergunakan untuk segala jenis gelombang

elektromagnetik, tetapi didalam ilmu perpindahan panas kita hanya perlu

memperhatikan hal yang diakibatkan oleh suhu dan yang dapat mengangkut

energi melalui medium yang tembus cahaya atau melalui ruang. Energi yang

berpindah dengan cara ini diistilahkan sebagai panas radiasi.

2.3.2 Hukum – hukum dasar perpindahan panas

Menurut R. Pitts dan E. Sissom (1977) bahwa suatu analisa teknik yang

penuh arti akan menuntun jawaban kuantitatif. untuk itu kita akan membahas

tentang konduksi, konveksi dan radiasi.

1. Konduksi

Hubungan dasar untuk perpindahan panas dengan cara konduksi diusulkan

oleh ilmuwan Perancis, J. B. J. Fourier, dalam tahun 1882. Hubungan ini

menyatakan bahwa qk, laju aliran panas dengan cara konduksi dalam suatu bahan,

sama dengan hasil kali dari 3 buah besaran berikut yang dapat dilihat pada

persamaan 2.1:

𝑞𝑘 = −𝑘. 𝐴.𝑑𝑇

𝑑𝑥… … … (2.1)

Keterangan:

qk = laju aliran panas (W)

k = konduktivitas termal (W/m.K)

A = luas penampang (m2)

Universitas Sumatera Utara

𝑑𝑇

𝑑𝑥 = gradien suhu pada penampang tersebut, yaitu laju perubahan

suhu T terhadap jarak dalam arah aliran panas x.

Khusus pada bagian ini akan dibahas lebih detail pada skripsi dari saudara

Nixon yang berjudul ”Analisa Gearbox dengan Parameter Thermal

Membandingkan Hasil Eksperimental Sebelum dan Sesudah Dilakukan

Overhaul”.

2. Konveksi

Laju perpindahan panas dengan cara konveksi antara suatu permukaan dan

suatu fluida dapat dihitung dengan rumus 2.2:

𝑞𝑐 = ℎ𝑐 . 𝐴. ∆𝑇 … … … . (2.2)

Keterangan:

qc = laju perpindahan panas dengan cara konveksi (W)

hc = koefisien perpindahan panas konveksi (W/m2.K)

A = luas perpindahan panas (m2)

∆T = perubahan suhu permukaan Ts dan suhu fluida T∞ (K) dimana

data diambil dari hasil eksperimen.

Tabel 2.3 Koefisien Perpindahan Panas Konveksi

Fluida Koefisien Konveksi (W/m2K)

Udara 30 - 300

Air 300 - 6000

Oli 60 – 1800

Air mendidih 6000 – 120000

Sumber: http://www.slideshare.net/spsu/11-heat-transfer

3. Radiasi

Jumlah energi yang meninggalkan suatu permukaan sebagai panas radiasi

tergantung pada suhu mutlak dan sifat permukaan tersebut. Radiasi yang

sempurna memancarkan energi radiasi dari permukaannya dengan laju

perpindahan yang ditulis dengan persamaan 2.3:

Universitas Sumatera Utara

𝑞𝑟 = 𝜎. 𝐴. (𝑇14 − 𝑇2

4) … … … (2.3)

Keterangan:

qr = laju perpindahan panas radiasi (W)

𝜎 = konstanta Stefan – Boltzmann = 5,678.10-8W/m2.K4

∆T = perubahan suhu permukaan 1 dan 2 (K4) dimana data diambil

dari hasil eksperimen.

2.3.3 Mekanisme perpindahan panas gabungan

Menurut Prijono Arko (1985) bahwa dalam praktek biasanya panas

berpindah dalam tahap – tahap melalui sejumlah bagian yang berbeda yang

dihubungkan secara seri, dan untuk bagian tertentu dalam sistem tersebut

perpindahannya seringkali berlangsung dengan 2 mekanisme secara paralel.

Aliran perpindahan panas dapat dilihat pada gambar 2.3

Gambar 2.3 Aliran perpindahan panas

Dalam bagian pertama sistem ini, maka panas berpindah dari tempat

panas ke dinding dengan mekanisme konveksi dan radiasi yang bekerja secara

paralel. Laju aliran total aliran panas q ke dinding yang dinyatakan dengan

persamaan 2.4:

𝑞 = ℎ𝑐 . 𝐴. (𝑇𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 − 𝑇𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔) + ℎ𝑟 . 𝐴. (𝑇𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 − 𝑇𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔)

𝑞 = (ℎ𝑐. 𝐴 + ℎ𝑟 . 𝐴)(𝑇𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 − 𝑇𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔)

𝑞 = ( 𝑇𝑝𝑎𝑛𝑎𝑠 − 𝑇𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔)

𝑅1… … … (2.4)

Dalam keadaan steady, panas berkonduksi melalui dinding, yaitu bagian

kedua sistem tersebut, dengan laju yang sama dengan laju ke permukaan yang

dinyatakan dengan persamaa 2.5:

Dindin

g

qk

qc

qc

qr

panas

dingin

Universitas Sumatera Utara

𝑞 = 𝑞𝑘 = 𝐾. 𝐴

𝐿(𝑇𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 − 𝑇𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛)

𝑞 = ( 𝑇𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 − 𝑇𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛)

𝑅2… … … (2.5)

Setelah melalui dinding, panas mengalir melalui bagian ketiga sistem

tersebut ke zat pendingin dengan cara konveksi. Dengan asumsi bahwa

perpindahan panas radiasi dapat diabaikan dengan konveksi, laju aliran panas

dalam tahap terakhir dinyatakan dengan persamaan 2.6:

𝑞 = 𝑞𝑐 = ℎ𝑐 . 𝐴. (𝑇𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛 − 𝑇𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛)

𝑞 = ( 𝑇 𝑑𝑖𝑛𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛 − 𝑇 𝑑𝑖𝑛𝑔𝑖𝑛)

𝑅3… … … (2.6)

Jadi laju aliran panas total dapat dinyatakan dengan persamaan 2.7:

𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = ∆𝑇

𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3… … … (2.7)

2.3.4 Model numerik perpindahan panas

Pada analisis steady state termal dapat diselesaikan dengan model numerik

yaitu dengan menggunakan rumus dari hukum perpindahan panas gabungan yang

sudah dijelaskan pada subbab sebelumnya.

𝑞 = 𝑈. 𝐴. ∆𝑇 … … … (2.8)

Dimana :

q = laju perpindahan panas (W)

U = jumlah dari rambatan konduksi dan konveksi yang terjadi (w/m2K)

A = luas permukaan benda yang mengalami konduksi dan konveksi (m2)

∆𝑇 = perubahan suhu yang terjadi pada benda yang bersuhu tinggi dengan

benda bersuhu rendah (oC)

Dimana :

𝑈. 𝐴 = 1

𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + ⋯ + 𝑅𝑛… … … (2.9)

Universitas Sumatera Utara

Sehingga didapatkan rumus sebagai berikut:

𝑞 = (1

𝑅1 + 𝑅2 + ⋯ + 𝑅𝑛) . ∆𝑇 … … … (2.10)

Dari rumus diatas ini dapat dibuat matrik analisis steady state termal:

[𝑞] = [𝑈]. [𝑇] … … … (2.11)

Untuk mendapatkan matriks dari ketiga elemen diatas maka harus dibuat dulu

gambar skets dari CAD agar lebih mudah dipahami.

Maka dari hasil skets gambar 2D maka didapat hasil numerik dalam bentuk

matriks yaitu:

[1

𝑅] . [𝑇] = [𝑞]

R1 R7 R3

R4

R5

R1 R2 R3

R4 R5

R6 R7

R1 R2 R3

R4+R5

R6 R7

R1 R2 1/R3+1/(R4+R

5)5)

R6 R7

Universitas Sumatera Utara

1/

R1 -1/R1 0 0 0 0

*

T

1

=

q

1

-

1/

R1

1/R1+1

/R2 -1/R2 0 0 0

T

2

q

2

0 -1/R2

1/R2+1/(R3+1/R

4+1/R5)

-

1/(R3+1/R4+1/R

5) 0 0

T

3

q

3

0 0

-

1/(R3+1/R4+1/R

5)

1/(R3+1/R4+1/R

5)+1/R6 -1/R6 0

T

4

q

4

0 0 0 -1/R6

1/R6+1

/R7

-

1/

R7

T

5

q

5

0 0 0 0 -1/R7

1/

R7

T

6

q

6

2.4 Perangkat Lunak yang Digunakan

Terdapat beberapa perangkat lunak yang digunakan dalam menganalisa

sistem perpindahan panas yang terjadi, yaitu sebagai berikut :

1. SolidWorks

Menurut Youzoef (2012) SolidWorks adalah salah satu CAD software

yang dibuat oleh dassault sistem digunakan untuk merancang part permesinan

atau susunan part permesinan yang berupa assembling dengan tampilan 3D untuk

merepresentasikan part sebelum dibuat atau tampilan 2D (drawing ) untuk gambar

proses permesinan. SolidWorks diperkenalkan pada tahun 1995 sebagai pesaing

untuk program CAD seperti Pro / ENGINEER, NX Siemens, I-Deas, Unigraphics,

Autodesk Inventor, Autodeks AutoCAD dan CATIA dengan harga yang lebih

murah. SolidWorks Corporation didirikan pada tahun 1993 oleh Jon

Hirschtick, dengan merekrut tim insinyur untuk membangun sebuah perusahaan

yang mengembangkan perangkat lunak CAD 3D, dengan kantor pusatnya di

Concord, Massachusetts, dan merilis produk pertama, SolidWorks 95, pada tahun

1995.

Pada tahun 1997 dassault sistem, yang terkenal dengan CATIA CAD

software, mengakuisisi perusahaan dan sekarang ini memiliki 100% dari saham

SolidWorks. SolidWorks dipimpin oleh John McEleney dari tahun 2001 hingga

Juli 2007, dan sekarang dipimpin oleh Jeff Ray. Saat ini banyak industri

Universitas Sumatera Utara

manufaktur yang sudah memakai software ini, menurut informasi

WIKI, SolidWorks saat ini digunakan oleh lebih dari 3 / 4 juta insinyur dan

desainer di lebih dari 80.000 perusahaan di seluruh dunia. Kalau dulu orang

familiar dengan AUTOCAD untuk desain perancangan gambar teknik seperti

yang penulis alami tapi sekarang dengan mengenal SOLIDWORKS maka

AUTOCAD sudah jarang dipakai. Tapi itu tentunya tergantung kebutuhan

masing-masing.

Untuk permodelan pada industri dalam hal pembuatan desain, program

program 3D seperti ini sangat membantu sebab akan memudahkan operator

desain untuk menterjemahkan gambar menjadi model dan tentunya akan

mengurangi kesalahan pembacaan gambar yang bisa mengakibatkan salah

bentuk. Untuk industri permesinan selain dihasilkan gambar kerja untuk

pengerjaan mesin manual juga hasil geometri dari SolidWorks ini bisa langsung

diproses lagi dengan CAM program semisal MASTERCAM, SOLIDCAM,

VISUALMILL, dll.

Gambar 2.4 SolidWorks

Universitas Sumatera Utara

2. Finite Element Analysis (FEA)

Proses FEA merupakan proses yang paling sering digunakan untuk

menganalisa suatu komponen. Karena pada proses ini akan diteliti lebih detail

sampai dengan elemen yang sangat kecil, sehingga hasil yang didapatkan akurat.

Untuk laporan ini, penulis menggunakan perangkat lunak yang dikenal dengan

sebutan Ansys15.0. Ansys15.0 berfungsi untuk menganalisis suhu yang terjadi

pada ruang transmisi tetapi untuk menganalisis suhu pada ruang transmisi harus

didampingi dengan statik struktur karena terdapat putaran pada sistem transmisi.

Analisis statik struktur ini dapat memasukkan beberapa gaya yang dialami

oleh suatu sistem. Sedangkan pada steady state termal hanya dapat memasukkan

suhu, koefisien konveksi dan suhu radiasi yang dialami oleh suatu sistem. Pada

analisis static structural, hasil yang ingin didapatkan adalah total deformasi yang

terjadi pada desain CAD. Sedangkan pada analisis steady state termal, hasil yang

ingin didapatkan adalah laju perpindahan panas yang terjadi pada desain CAD.

Proses ini merupakan hasil dari pekerjaan perangkat lunak.

Gambar 2.5 Ansys15.0

2.5 Parameter Kelahiran Termal pada Gearbox

Berikut ini akan dijelaskan beberapa parameter yang dapat menyebabkan

kelahiran panas pada sistem transmisi, yaitu sebagai berikut:

1. Konstruksi gearbox. Konstruksi dari gearbox berupa desain maupun jenis

material yang digunakan dapat berpengaruh terhadap panas yang dihasilkan.

Perubahan suhu dapat dilihat dari penggunaan material yang berbeda.

2. Pusat konstrain. Pusat konstrain merupakan pusat tumpuan dari konstruksi

tersebut. Pusat konstrain yang berbeda dapat menghasilkan hasil yang berbeda

Universitas Sumatera Utara

pula jika titik konstrain tidak dipasang secara keselurahan juga akan

menghasilkan total heatflux yang berbeda juga.

3. Kontak region. Kontak region merupakan tempat dimana terjadi kontak antar

roda gigi. Kontak region yang berbeda juga akan menghasilkan total heatflux

yang berbeda juga.

4. Frictionless support. Frictionless support merupakan tempat terjadinya

gesekan. Frictionless support yang berbeda juga akan menghasilkan total

heatflux yang berbeda juga.

5. Simulasi analisis termal. Simulasi dilakukan dengan Metode Elemen Hingga

dimana analisis dilakukan dengan analisa termal. Pada tahap awal dilakukan

pemodelan terlebih dahulu lalu dilakukan proses mesh dan peletakan pusat

konstrain. Lalu membangun model matematik matrik yang akan dieksekusi

perangkat lunak.

2.6 Tinjauan Peneliti Terdahulu

Pawan Kumar, dan Prof. M. Y. Patil (2013) meneliti tentang suhu pada

roda gigi ketika diberi beban dan tanpa diberi beban. Hasil penelitian adalah

bahwa suhu pada roda gigi tanpa beban adalah sebesar 45,352 ⁰C, dan suhu roda

gigi yang diberikan beban adalah sebesar 101,09 ⁰C.

P. D. Patel, dan D. S. Shah (2012) meneliti tentang analisis heatflux, dan

analisis termal stress. Hasil penelitian adalah mendapatkan tegangan ekuivalen

maksimum pada bagian atas casing dan bagian bawah casing. Serta mendapatkan

total deformasi maksimum pada casing gearbox tersebut.

Berikut ini akan dijabarkan tabel peneliti terdahulu yang dapat dilihat pada tabel

sebagai berikut:

Tabel 2.4 Peneliti Terdahulu

No Peneliti Judul Variabel Metodologi

Penelitian

Hasil

Penelitian

1 Pawan

Kumar,

dan Prof.

M. Y.

Patil

Design and

Thermal

Analysis Of

Helical

Gear

Independen:

Suhu akhir

Dependen:

Material dan

kondisi batas

Steady state

Thermal.

Desain CAD di

SolidWorks

kemudian di

Suhu akhir

pada roda gigi

tanpa diberi

beban dan

ketika diberi

Universitas Sumatera Utara

analisis di

Ansys.

beban.

2 P. D.

Patel,

dan D.

S. Shah

Steady State

Thermal

Stress

Analysis Of

Gearbox

Casing By

Finite

Element

Method

Independen:

Tegangan

ekuivalen,

total

deformasi,

suhu, heat

flux

Dependen:

Material dan

kondisi batas

Steady State

Thermal.

Proses analisis

dan

penggambaran

CAD

dilakukan di

software

Ansys.

Tegangan

ekuivalen pada

bagian atas

casing dan

pada bagian

bawah casing,

serta total

deformasi

yang terjadi

pada casing

tersebut.

2.7 Kesimpulan

Dari tinjauan penelitian terdahulu, dapat disimpulkan bahwa analisis

steady state thermal dapat digunakan untuk melakukan analisis perubahan suhu

yang terjadi pada sistem saat mesin masih hidup. Namun terdapat beberapa

kekurangan, dimana analisis yang dilakukan tidak diberikan pembebanan. Dimana

seperti yang telah diketahui bahwa jika suatu mesin diberikan beban maka suhu

akan naik, tetapi hal ini tidak dapat dilakukan karena keterbatasan perangkat lunak

yang digunakan. Alhasil, maka untuk pembuktian tentang perpindahan panas yang

terjadi digunakan perangkat lunak yang seadanya.

Sambungan Tabel 2.4

Universitas Sumatera Utara