Laporan Kp Print Mimin

8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin

1/42

Kerja Praktek PT. INKA | i

LEMBAR PENGESAHAN PERUSAHAAN

LAPORAN KERJA PRAKTEKdi

PT (PERSERO) INDUSTRI KERETA API

DIVISI TEKNOLOGI

dengan judul

“ANALISIS PENGARUH BEBAN KERETA DAN BEBAN

PANAS

AKIBAT PENGEREMAN

TERHADAP KEKUATAN RODA TRACK MOTOR CAR (TMC)

MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA”

disusun oleh :

Nama : Miccho Van Febry Nanta Kusuma

NIM : 13611050

Program Studi : Aeronotika dan Astronotika

Universitas : INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

Waktu Kerja Praktek : 11 Juni 2015 – 23 Desember 2015

Telah diperiksa pada tanggal :

………………………………

Mengetahui :

SENIOR MANAGER

LITBANG DAN REKAYASA

Ir. Tri Hardono

PEMBIMBING

Hedi Purnomo, S.T.


2/42

Kerja Praktek PT. INKA | ii

KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahiim.

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas rahmat-Nya,

penulis dapat menyelesaikan kegiatan Kerja Praktek di PT Industri Kereta Api (PT.

INKA) selama dua bulan serta dapat menyelesaikan laporan yang berjudul “ANALISIS

PENGARUH BEBAN KERETA DAN BEBAN PANAS AKIBAT PENGEREMAN

TERHADAP KEKUATAN RODA TRACK MOTOR CAR (TMC) MENGGUNAKAN

METODE ELEMEN HINGGA”. Laporan ini ditulis sebagai syarat pemenuhan tugas

kerja praktek sekaligus sebagai syarat kelulusan mata kuliah AE4090 Kerja Praktek di

program studi Aeronotika dan Astronotika, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara

Institut Teknologi Bandung (FTMD ITB).

Penulisan laporan ini bertujuan untuk melengkapi dan melaporkan hasil kerja

praktek di PT Industri Kereta Api (PT. INKA). Laporan ini diharapkan dapat

mendeskripsikan dan menjelaskan aktivitas yang dilakukan selama proses kerja praktek

dan dapat dimanfaatkan oleh pembaca. Dengan dibuatnya laporan ini, penulis berharap

agar suatu saat industri di dalam negeri ini terus berkembang untuk menjawab

tantangan yang ada serta industri kereta api di Indonesia terus berkembang menjadi

industri kereta api terbaik di dunia.

Penulis telah mendapat pengalaman dan pengetahuan baru mengenai salah satu

industri di indonesia yang bergerak dalam bidang desain dan manufaktur kereta apiselama melakanakan kerja praktek. Semoga hal ini bisa memberikan gambaran kerja di

hari depan serta bisa memotivasi penulis untuk belajar dan mencari ilmu lebih baik lagi.

Dalam penyelesaian kerja praktek ini terdapat beberapa hambatan seperti

kurangnya pemahaman penulis tentang kendaraan rel serta penggunaan perangkat

lunak yang tergolong baru bagi penulis. Namun semua hambatan tersebut dapat penulis

lalui berkat adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada

kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah

membantu selama masa pelaksanaan kerja praktek ini antara lain :

1.

PT. INKA khususnya Divisi Teknologi bagian Litbang dan Rekayasa yang telahmemberikan kesempatan dan fasilitas bagi penulis untuk melakukan kerja

praktek. 2.

Mama dan Papa yang selalu mendoakan dan memberi dukungan baik secara

materi maupun non-materi.

3. Istri penulis, Ria Puji Pangestuti, S. Ked , yang selalu memberikan motivasi

yang sangat membantu penyelesaian laporan ini.

4. Dr. Sri Raharno, M.T , selaku koordinator Magang Fakultas Teknik Mesin dan

Dirgantara ITB.


3/42

Kerja Praktek PT. INKA | iii

5. Dr. Ir. Toto Indriyanto M. Sc , selaku ketua program studi Aeronotika dan

Astronotika Institut Teknologi Bandung.

6.

Ir. Tri Hardono, selaku Senior Manager bagian Litbang dan Rekayasa tempat

penulis melakukan kerja praktek.

7. Hedi Purnomo, S. T selaku pembimbing penulis yang telah membimbing serta

menemani penulis selama pelaksanaan kerja praktek.

8. Jajang, Siti Qomariyah, Oliv, dan Bella rekan kerja praktek penulis dari

Program Studi Teknik Material dan Metalurgi ITS yang telah menjadi teman

yang baik bagi penulis selama berada di Madiun.

9. Rekan-rekan pegawai PT. INKA yang selalu mendukung serta memberi

masukan dalam melakukan pekerjaan di PT. INKA.

Dalam penulisan laporan ini penulis menyadari adanya kekurangan dan

kesalahan . Oleh karena itu penulis menerima saran dan kritik dari pembaca dengan

sangat terbuka. Penulis berharap laporan kerja praktek ini dapat berguna bagi

perkembangan industri kereta api di Indonesia maupun untuk menambah wawasan

pembaca mengenai bidang struktur dan kendaraan rel.

Madiun , Januari 2016

Penulis


4/42

Kerja Praktek PT. INKA | iv

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN PERUSAHAAN ............................................................................ i

KATA PENGANTAR ............................................................................................................... ii

DAFTAR ISI ............................................................................................................................. iv

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ vi

DAFTAR TABEL .................................................................................................................... vii

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................................... 1

1.3 Ruang Lingkup Kajian ................................................................................................ 2

1.4 Tujuan.......................................................................................................................... 2

1.5 Acuan Regulasi yang digunakan ................................................................................. 3

1.6 Asumsi yang digunakan .............................................................................................. 3

1.7 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kerja Praktek .......................................................... 3

1.8 Metode dan Teknik Pengumpulan Data ...................................................................... 3

1.9 Sistematika Penulisan .................................................................................................. 4

BAB II PROFIL PERUSAHAAN PT INDUSTRI KERETA API (PT. INKA) ....................... 5

2.1 Gambaran Umum Perusahaan ..................................................................................... 5

2.1.1 Sejarah Singkat PT Industri Kereta Api (PT. INKA) .......................................... 5

2.1.2 Struktur Organisasi .............................................................................................. 6

2.1.3 Visi, Misi, Sasaran dan Strategi ........................................................................... 6

2.2 Proses Produksi ........................................................................................................... 7

2.2.1 Bahan Baku Produksi ........................................................................................... 7

2.2.2 Sarana Pendukung ................................................................................................ 8

2.2.3 Tahapan Produksi................................................................................................. 8

2.2.4 Produk PT. INKA .............................................................................................. 13

BAB III LANDASAN TEORI................................................................................................. 15

3.1 Umum ........................................................................................................................ 15

3.1.1 Tujuan ................................................................................................................ 15

3.1.2 Latar Belakang ................................................................................................... 15

3.1.3 Batasan ............................................................................................................... 16


5/42

Kerja Praktek PT. INKA | v

3.1.4 Hasil ................................................................................................................... 16

3.2 Dasar Perhitungan ..................................................................................................... 16

3.3 Konfigurasi Roda ...................................................................................................... 19

3.4 Properti Material ....................................................................................................... 193.5 Perangkat Roda dan Sistem Pengereman Kereta TMC ............................................. 20

3.6 Metode Elemen Hingga ............................................................................................. 21

3.6.1 Langkah Dasar dalam Metode Elemen Hingga ................................................. 22

BAB IV HASIL DAN ANALISIS .......................................................................................... 24

4.1 Proses Pemodelan dengan Perangkat Lunak ANSYS ............................................... 24

4.2 Simulasi ..................................................................................................................... 25

4.2.1 Sistem Koordinat ............................................................................................... 254.2.2 Meshing.............................................................................................................. 25

4.2.3 Kondisi Batas dan Skema Pembebanan ............................................................. 25

4.2.4 Hasil Simulasi Steady State Thermal ................................................................. 28

4.2.5 Hasil Simulasi Thermal Stress ........................................................................... 28

4.2.6 Hasil Simulasi Beban Vertikal V1 dan Beban Lateral L1 ................................ 28

4.2.7 Hasil Simulasi Beban Vertikal V2 dan Beban Termal ..................................... 29

4.2.8 Hasil Simulasi Beban Vertikal V1, Beban Lateral L1 dan Beban Termal ....... 29BAB V PENUTUP .................................................................................................................. 30

5.1 Kesimpulan................................................................................................................ 30

5.2 Saran .......................................................................................................................... 30

LAMPIRAN ............................................................................................................................. 31

Lampiran A Tampilan Hasil Simulasi .................................................................................. 31

Lampiran B Bagan Struktur Organisasi Perusahaan ............................................................ 34

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 35


6/42

Kerja Praktek PT. INKA | vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Logo PT Industri Kereta Api (PT. INKA) ......................................................5

Gambar 2.2. Kereta penumpang kelas eksekutif (Argo)........................................................13

Gambar 2.3. Kereta Rel Listrik (KRL) ..................................................................................13

Gambar 2.4. Kereta Rel Diesel (KRDI) ................................................................................13

Gambar 2.5. Gerbong Terbuka Curah Putar (KKBW) .........................................................13

Gambar 2.6. BOGIE TB.398 ................................................................................................13

Gambar 2.7. Track Motor Car ..............................................................................................13

Gambar 2.8. Articulated Bus ................................................................................................14

Gambar 2.9. Automated People Mover ................................................................................14

Gambar 3.1. Lokasi dari beban yang diasumsikan untuk roda dengan flange lebar, baja,

kereta angkutan (tidak skala ) Paragraf a dan b .....................................................................18

Gambar 3.2. Meshing pada plate. Sumber: A First Course in Finite Elements. Jacob Fish &

Ted Belytschko .....................................................................................................................22

Gambar 4.1. Wheel Profile ....................................................................................................24

Gambar 4.2. penampang simetri Solid Wheel ......................................................................24

Gambar 4.3. Tampilan Meshing Roda TMC ........................................................................25

Gambar 4.4. Kondisi batas konveksi panas pada permukaan roda ......................................26

Gambar 4.5. Kondisi batas heat flow pada permukaan tapak roda .....................................26

Gambar 4.6. Kondisi batas beban termal pengereman .........................................................27

Gambar 4.7. Kondisi batas beban vertikal V1 dan beban lateral L1 ....................................27

Gambar 4.8. Kondisi batas beban vertikal V2 ......................................................................27


7/42

Kerja Praktek PT. INKA | vii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Wheel Loads Parameters ......................................................................................17

Tabel 4.1. Pembebanan Pada Roda Kereta ............................................................................26


8/42

Kerja Praktek PT. INKA | 1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam proses perkuliahan, mahasiswa telah banyak menerima dan mengolah

teori – teori yang diperoleh dari materi kuliah. Ilmu dalam proses pembelajaran di

bangku kuliah sebagian besar diperoleh melalui ajaran dosen, buku atau literatur

lainnya saja. Namun, penulis memahami bahwa teori dalam perkuliahan tidak banyak

dipraktekkan. Oleh karena itu diadakan kerja praktek sebagai salah satu mata kuliah

wajib di jurusan Aeronotika dan Astronotika Institut Teknologi Bandung untuk

memberi pengalaman kepada mahasiswa mengenai dunia kerja nyata agar dapat

melatih diri dan mengaplikasikan ilmu – ilmu yang diperoleh ke dunia kerja.

Kereta api adalah sebuah produk teknologi moda transportasi yang ekonomis

dan mampu menjangkau jarak yang jauh dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan

moda transportasi darat lainnya. Rancang bangun kereta api menggabungkan berbagai

disiplin ilmu dan memerlukan keakuratan, baik dalam tahap desain maupun dalam

tahap manufaktur, sehingga produk kereta api dapat menjadi produk yang dapat

diandalkan keamanan , kenyamanan serta fungsi setiap jenisnya.

Berdasarkan minat penulis terhadap dunia kerja dibidang rekayasa teknologi,

penulis memilih untuk menjalankan kerja praktek bersamaan dengan kegiatan magang

selama enam bulan di PT Industri Kereta Api (PT. INKA). Perusahaan tersebut

merupakan satu-satunya perusahaan di Indonesia yang memproduksi berbagai jenis

kereta api, mulai dari gerbong penumpang, lokomotif, gerbong barang, hingga kereta-

kereta khusus untuk memenuhi kebutuhan transportasi di dalam negeri maupun di Luar Negeri.

1.2 Rumusan Masalah

Dalam proses pembuatan kereta api TMC, diperlukan data dan informasi yang

lebih detail mengenai spesifikasi kereta api yang akan dibuat sesuai dengan permintaan

konsumen. Spesifikasi kereta api meliputi dimensi, kekuatan struktur, daya kereta api

dan lain-lain. Penentuan spesifikasi ini dapat dilakukan dengan cara memodelkan kereta

api tersebut dengan komputer kemudian menganalisa parameter – parameter yang

menentukan spesifikasi kereta tersebut. Salah satunya adalah menentukan spesifikasi


9/42


roda untuk kereta TMC . Oleh karena itu rumusan masalah dalam laporan ini adalah

sebagai berikut :

1. Data apa saja yang dibutuhkan untuk melakukan analisis ?

2.

Asumsi apa saja yang digunakan dalam melakukan analisis ?

3. Bagaimana pemodelan roda TMC untuk melakukan analisis menggunakan

Software?

4.

Properti apa saja yang digunakan untuk melakukan proses analisis ?Bagaimana

distribusi beban yang terjadi pada roda TMC ?

5. Bagaimana perbandingan distribusi tegangan pada roda TMC akibat beban

vertical dan beban lateral kereta dengan distribusi beban gabungan akibat beban

vertical, beban lateral dan beban panas pengereman ?

1.3 Ruang Lingkup Kajian

Dalam pelaksanaan kerja praktik ini, penulis hanya melingkupi kajian pada roda

kereta TMC yang dibuat untuk pengoperasian PT. KAI di Provinsi Aceh. Analisis

dilakukan menggunakan perangkat lunak ANSYS 14.0. jenis beban yang dianalisis

dibatasi pada beban statik akibat beban kereta dan kombinasi beban statik dengan beban

termal akibat pengereman.

1.4 Tujuan

Tujuan dilakukannya kerja praktek ini serta penulisannya adalah

1. Mengaplikasikan ilmu – ilmu yang diperoleh dalam kuliah ke dalam dunia

kerja.

2.

Memperoleh pengalaman dan gambaran mengenai dunia kerja yang

berhubungan dengan lingkup keilmuan Aeronotika dan Astronotika khususnya

mengenai struktur.

3. Memperoleh pengetahuan dan gambaran mengenai lingkup kerja dan kegiatan

di PT Industri Kereta Api (PT. INKA).

4. Memenuhi mata kuliah wajib Kerja Praktek yang disyaratkan pada Mahasiswa

jurusan Aeronotika dan Astronotika Institut Teknologi Bandung.

5.

Memberikan penjelasan mengenai profil PT Industri Kereta Api (PT. INKA).


10/42


6. Memodelkan roda TMC sesuai data spesifikasi.

7. Menganalisa distribusi beban roda TMC menggunakan perangkat lunak

ANSYS

1.5 Acuan Regulasi yang digunakan

Acuan regulasi yang digunakan dalam proses analisis distribusi beban ini adalah

standard dari Association of American Railroads(AAR) Manual of Standard and

Recommended Practices - Section G Wheel and Axle dan standard DIN EN 13979-1

Railway applications – Wheelsets and bogies - Monobloc wheels - Technical approval

procedure.

1.6 Asumsi yang digunakan

Analisis dalam laporan ini menggunakan beberapa penyederhaan,berikut

asumsi-asumsi umum yang digunakan dalam laporan ini :

1.

Komponen struktur merupakan suatu material solid dengan distribusi massa

yang homogen.

2.

Perambatan panas akibat pengereman terdistribusi merata di permukaan kontak

roda dengan sepatu rem secara homogen.

3. Bidang kontak gaya disederhanakan dengan pendekatan bentuk garis.

4.

1.7 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kerja Praktek

Kegiatan kerja praktek ini dilaksanakan bersamaan dengan kegiatan Magang di

PT Industri Kereta Api Madiun pada tanggal 11 Juni 2015 sampai tanggal 23 Desember

2015. Dinas yang ditempati adalah Divisi Teknologi bagian Litbang dan Rekayasa.

1.8 Metode dan Teknik Pengumpulan Data

Dalam proses penyusunan laporan kerja praktek ini penulis menggunakan

metode deskriptif analitis . Terlebih dahulu akan di- generate data yang diberikan untuk

membentuk parameter dan konstanta yang diperlukan. Kemudian penulis menyajikan

hasil simulasi dan memberikan analisis terhadap hasil tersebut.. Dalam pengumpulandata yang diperlukan, penulis menggunakan beberapa metode, diantaranya:


11/42


1. Diskusi

Merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara melakukan

diskusi dan tanya-jawab dengan pembimbing maupun petugas – petugas yang bekerja.2. Studi Literatur

Merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara mempelajari

dokumen, literatur, dan informasi yang berhubungan dengan permasalahan yang dikaji.

3. Pemodelan dan simulasi

Merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara

memodelkan permasalahan yang terjadi dan mensimulasikan dalam komputer dengan

mengatur parameter-parameter yang ada semirip mungkin dengan kondisi aslinya.

1.9 Sistematika Penulisan

Laporan kerja praktek ini disusun berdasarkan sistematika penulisan berikut:

1.

BAB I PENDAHULUAN memperkenalkan garis besar isi laporan berikut

batasan-batasan yang dilakukan dalam analisa laporan.

2. BAB II PROFIL PERUSAHAAN PT INDUSTRI KERETA API (PT. INKA)

berisi tentang profil perusahaan yaitu PT Industri Kereta Api (PT. INKA).

3. BAB III LANDASAN TEORI menunjukkan data-data yang digunakan untuk

analisa beserta landasan teori yang digunakan.

4.

BAB IV HASIL DAN ANALISIS membahas hasil simulasi menggunakan

perangkat lunak ANSYS beserta analisisnya.

5. BAB V PENUTUP berisikan kesimpulan dari penulisan laporan ini beserta

saran penulis untuk kegiatan kerja praktek.


12/42


BAB II

PROFIL PERUSAHAAN

PT INDUSTRI KERETA API (PT. INKA)

2.1 Gambaran Umum Perusahaan

2.1.1 Sejarah Singkat PT Industri Kereta Api (PT. INKA)

PT. Industri Kereta Api (INKA) merupakan Badan Usaha Milik Negara Industri

Strategis (BUMN-IS) yang bergerak dalam bidang manufaktur dan jasa perkeretaapian.

PT. INKA (Persero) didirikan dengan Akta Notaris Imas Fatimah, SH nomor 51 tanggal

18 Mei 1981 oleh Menristek dan Menhub dengan luas area 225.000 m2 dan luas

bangunan 93.634 m2. PT. INKA (Persero) berlokasi di Jalan Yos Sudarso No 71

Madiun Lor, Kecamatan Mangunharjo, Kota Madiun. Pemilihan letak lokasi tersebut

berdasarkan hasil studi tahun 1977 yang dilakukan oleh Nippon Sharyo Seizo Kaisha

Ltd. Jepang.

Kondisi awal pada pendirian PT. INKA (Persero) adalah penggunaan atau

pengalihan segala fasilitas dan aset yang ada di Balai Yasa Perusahaan Jasa Kereta Api

(PJKA) Madiun yang didirikan tahun 1884 (bertugas dalam pemeliharaan lokomotif

uap) dan gudang PJKA Madiun sebagai fasilitas dasar untuk kegiatannya. Kegiatan

utama PT. INKA (Persero) adalah :

1. Pembuatan kereta api (gerbong barang, gerbong ballast , gerbong batubara,

gerbong tangki, kereta penumpang, kereta rel diesel, kereta rel listrik)

2. Jasa perawatan besar (overhaul ) perkeretaapian

3.

Perdagangan lokal, impor dan ekspor barang dan jasa yang berhubungan dengan

perkeretaapian

4. Jasa konsultasi dan rekayasa bidang perkeretaapian

Gambar 2.1. Logo PT Industri Kereta Api (PT. INKA)


13/42


5. Pembuatan barang-barang dalam rangka program diversifikasi produk antara

lain : Aerobridge/ Boarding car, Grandby car, Container office, Track

motorcar, Airport trolley, Automotive product dan Toilet module

6. Pelayanan purna jual perkeretaapian

2.1.2 Struktur Organisasi

Struktur organisasi PT. INKA (Persero) yang ditetapkan dengan SK Direksi

Nomor 03/ SK/ INKA/ 2008 pada tanggal 6 Februari 2008. PT. INKA (Persero)

dipimpin oleh seorang Direktur Utama yang secara garis besar membawahi Satuan

Pengawasan Intern, Sekretaris Perusahaan, Sistem Manajemen Kualitas dan

Produktivitas, Direktorat Administrasi dan Keuangan, Direktorat Produksi dan

Teknologi, Direktorat Komersial dan beberapa divisi yaitu: Divisi Keuangan, Divisi

Sumber Daya Manusia, Divisi Pemasaran Produk dan Jasa KA, Divisi Pengembangan

Bisnis, Divisi Logistik dan Rendal Produksi,Divisi Teknologi dan Divisi Produksi.

Adapun bagan struktur organisasi PT. INKA (Persero) dapat dilihat pada lampiran 1.

2.1.3 Visi, Misi, Sasaran dan Strategi

1. Visi

Visi dari PT. INKA (Persero) adalah menjadi perusahaan manufaktur sarana

kereta api kelas dunia di Indonesia. Berlandaskan visi tersebut PT. INKA (Persero)

dalam pengoperasiannya berpandangan untuk selalu menampilkan citra sebuah

perusahaan semaksimal mungkin untuk hasil yang terbaik.

2. Misi

Misi yang diemban oleh PT. INKA (Persero) adalah menciptakan daya saing

bisnis dan teknologi perkeretaapian untuk mendominasi pasar domestik danmemenangkan persaingan di pasar regional ASEAN dan Negara-negara yang sedang

berkembang.

3. Sasaran/ Obyektif

Adapun sasaran yang ingin dicapai PT. INKA (Persero) adalah:

a. Menguasai sepenuhnya pasar domestik yaitu PT. Kereta Api Indonesia(KAI)

dalam hal kereta baru dan kereta retrofit, gerbong baru serta angkutan darat.


14/42


b. Menembus pasar regional dan pasar negara sedang berkembang (kalau perlu

bersama mitra luar negeri) dalam hal kereta, gerbong, Kereta Rel Listrik (KRL),

Kereta Rel Diesel (KRD), untuk manufakturing dan rancang bangun.

c. Menjadi badan terdepan terhadap calon pesaing di dalam negeri dan regional.

d. Menjadi perusahaan yang tumbuh dan berkembang (Viable Company)

4. Strategi Perusahaan

Strategi Perusahaan yang digunakan PT. INKA (Persero) adalah :

a.

Menutup semua ketertinggalan yang selama ini belum tertangani dalam

pengelolaan.

b.

Mengusahakan peningkatan pelayanan terhadap pelanggan (PT. KAI) terutama

dalam hal waktu penyerahan.

c. Menyiapkan diri untuk mempunyai daya saing yang tinggi.

d. Mengusahakan selalu berada di depan dalam hal bidang usaha transportasi darat

terhadap pesaing dalam negeri dan regional.

2.2 Proses Produksi

2.2.1 Bahan Baku Produksi

PT. INKA (Persero) dalam menjalankan proses produksinya menggunakan

bahan baku antara lain:

1. Bahan Baku Utama

Bahan baku utama yang digunakan dalam proses produksi terdiri dari berbagai

macam plate antara lain : Plate SS 400, Plate Corten A, Plate SSHC ,Channal Steel SS 41

A, Wire Rope SWRM , Round bar S 45 C , Plate S 45 304 Ornamen, Plate keystone, Plate

SGP , GALV dan Medium.

2.

Bahan Baku Pembantu

Bahan baku pembantu yang digunakan dalam proses produksi terdiri dari:

Alkohol, Bensin, Gas CO2 cair, Isolasi Kertas, Steel GMT, Gas Argon, Gas Zvertop dan

Kertas Gosok Besi.

3. Bahan Baku Tambahan

Bahan baku pembantu yang digunakan dalam proses produksi terdiri dari :Cat

Coppon Mastic Primer and Hard, Cobalt Free Kote, Chopped Strand Mat 11450,


15/42


Pigmen Light Green, Belt Coat 2141-T (Ex), Oil Putty, Katalis Mekpor,Resin-157 BQ

TN Ex Yukalac dan Thinner Cat Nax Indus PU Nex.

2.2.2 Sarana Pendukung

Selain penggunaan bahan baku guna memperlancar jalannya proses produksi

maka dibutuhkan pula sarana-sarana pendukung untuk menunjang kelancaran proses

produksi. Sarana pendukung tersebut antara lain berupa :

1. Penyediaan Air

Kebutuhan air bersih PT. INKA (Persero) dipenuhi dari sumur artesis atau air

bawah tanah dan PDAM. Selain digunakan pada proses produksi, air bersih tersebut

juga dimanfaatkan untuk keperluan dapur, mandi dan lain sebagainya.

2. Penyediaan Udara

PT. INKA (Persero) menggunakan tenaga disel guna memenuhi kebutuhan

udara untuk kompresor, berbagai mesin dan peralatan produksi.

3. Listrik dari PLN

Kebutuhan listrik PT. INKA (Persero) dipenuhi oleh PLN dengan daya20.000

KVA yang terbagi menjadi 5 sentral. Tenaga listrik dimanfaatkan untuk proses

produksi, penerangan, pemompaan air dan lain sebagainya.

4. Bahan Bakar

Untuk mendukung proses produksi, terutama dalam hal kelancaran kegiatan

angkat-angkut dan transportasi, PT. INKA (Persero) memanfaatkan alat-alat antara lain

: forklift, crane, pick-up, trailler, truk dan berbagai mobil dinas yang menggunakan

bahan bakar jenis cair berupa bensin atau solar.

2.2.3 Tahapan Produksi

Proses produksi di PT. INKA (Persero) dilakukan secara bertahap oleh bagian

pengerjaan plat, bagian perakitan, bagian pengecatan, bagian pemasangan komponen,

bagian permesinan, bagian interior dan didukung oleh bagian quality control , bagian

perencanaan dan pengendalian produksi serta bagian quality assurance.

1. Bagian Pengerjaan Plat (PPL)

Bagian ini merupakan awal pengadaan dari seluruh proses yang akan

dikerjakan. Pada bagian ini dikerjakan proses- proses sebagai berikut :


16/42


a. Pemotongan Plat.

b. Pengelasan.

c.

Minor Assembling I yang merupakan bagian dari kebutuhan car body.

d. Minor Assembling II yang merupakan bagian dari kebutuhan interior.

Pekerjaan di bagian pengerjaan plat ini dilakukan melalui proses welding ,

grinding, reforming, drilling, laser cutting , sawing, punching dan bending.

2. Bagian Perakitan (PRK)

Bagian ini dibagi menjadi 6 unit kerja dengan pembagian kerja sebagai berikut:

a. Perakitan 1, melaksanakan perakitan Under Frame dan Side Wall .

b.

Perakitan 2, melaksanakan perakitan end wall dan root. c. Perakitan 3, melaksanakan perakitan car body.

d. Perakitan 4, melakukan reforming minor assembling yang telah jadi.

e.

Perakitan 5, melakukan partisi dan sealing.

f. Perakitan 6, melakukan perakitan bogie

3.

Bagian Pengecatan

Pada tahapan pengecatan ini terdapat beberapa proses pekerjaan yaitu :a.

Grid Blasting

Grid blasting berfungsi untuk membersihkan gerbong dari karat dengan

menyemprotkan pasir besi menggunakan kompresor dengan tekanan 5-6 Kg/ Cm²

pada permukaan benda yang dilakukan di ruang tertutup dengan lokal exhaustion

b. Pengecatan Awal

Pengecatan dilakukan dengan penyemprotan meni dengan sprayer bertekanan

udara dari kompresor. Fungsinya untuk mencegah tejadinya karat dan untuk

melindungi atau menahan beban dari cat-cat berikutnya.

c.

Bitominous

Pemberian Bituminouos Under Seal Nipsea yang berfungsi sebagai peredam

getaran, peredam kebisingan dan mencegah timbulnya karat.Bentuknya seperti aspal

dengan tebal rata-rata 3 mm dan dilindungi dengan cat warna hitam. Jenis cat yang

digunakan adalah epoksi dan polyceton


17/42


d. Pendempulan

Merupakan proses penghalusan permukaan bagian dari gerbong yang akan dicat

dasar II

e.

Cat Dasar II

Pengecatan dasar II dilakukan untuk mendapat hasil pengecatan yang sempurna

yaitu dilakukan dengan menutup dempul atau pori-pori dempul

f. Top Coat I dan Top Coat II

Merupakan akhir dari proses pengecatan yang dilakukan denganlebih cermat

dan teliti.

4.

Bagian Pemasangan Komponen (PMK)

Bagian ini melaksanakan proses pekerjaan pemasangan komponen-komponen

kereta dan juga produk diversifikasi antara lain :

a.

Memasang komponen listrik pada gerbong terutama pada gerbong penumpang.

b. Melakukan pemasangan antara underframe dengan bogie (bogiemounting ).

c. Melakukan pemasangan sistem pengereman.

d.

Melakukan pengerjaan perpipaan aliran udara dan kompresor serta sistem aliran

air.

e.

Melakukan pemasangan sarana pendukung lain

5. Bagian Permesinan (PMS)

Bagian ini mengerjakan proses-proses machining seperti bubut

(milling ), scraping, drilling dan sebagainya untuk menyiapkan single part dan

pemilihan yang sesuai dengan benda kerja yang diinginkan seperti melakukan

pembuatan barang berbentuk center sill, pen dan silindris.

6. Bagian Interior

Bagian ini mengerjakan proses akhir dari produksi. Dalam unit ini dilakukan

pemasangan dinding, instalasi listrik, lampu, kursi, tempat barang,pintu, jendela dan

lavatory.

7. Quality Control

Bagian Quality Control melakukan tugas-tugas sebagai berikut:

a. Menerima daftar spesifikasi rancang produk dan mengevaluasinya.


18/42


19/42


a) Uji Beban

Uji beban dilakukan untuk menguji kekuatan produk kereta api terhadap

besarnya beban maksimal yang diberikan, misalnya uji beban bogie (bogie load test )

untuk menguji beban maksimal yang dapat diterima bogie. b) Uji Kelayakan Las

Uji ini untuk mengetahui kekuatan pengelasan, apakah telah sesuai dengan

standar yang telah ditetapkan.

c) Uji Kualitas Desain Interior

Desain interior yang telah dipasang harus diuji untuk mengetahui apakah telah

layak pakai dan sesuai dengan yang direncanakan.

d)

Water Test

Merupakan tes uji yang digunakan untuk mengetahui kelayakan gerbong api

mengenai daya tahannya terhadap air hujan dengan menganalisa efek timbul setelah

diberi hujan buatan. Apakah terjadi kebocoran, cat mengelupas dan lain sebagainya.

e) Tes Kelistrikan

Tes kelistrikan ini dimaksudkan guna memeriksa dan memastikan pemasangan

komponen kelistrikan pada kereta api tersebut dalam kondisi dapat berfungsi dengan

baik.

f) Tes Pengereman

Tujuan dari tes ini adalah untuk memastikan sistem pengereman telah terpasang

sesuai dengan standar yang digunakan. Tes ini meliputi pemeriksaan kebocoran brake

pipe, pemeriksaan langkah brake cylinder dan fungsi pengereman, serta pemeriksaan

langkah piston pada brake cylinder .

b.

Tes Dinamik

Tes ini terdiri dari rangkaian tes sebagai berikut :

a) Tes Kelengkungan (Curve Test)

Tes ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan gerbong kereta api saat lintasan

rel yang melengkung. Dilakukan dengan cara menempatkan separuh bagian gerbong

kereta api pada tambangan dan separuhnya lagipada lintasan di atas rel kemudian

tambangan digeser ke depan dan kebelakang dengan jarak sesuai standar yang


20/42


ditetapkan. Gerbong kereta api dinyatakan lulus uji jika komponen bagian bawah

gerbong tidak ada yang menyentuh roda kereta.

b)

Tes Jalan ( Run Test )

Tes ini adalah tahap akhir dari uji kualitas produksi yang dilakukan denganmenjalankan rangkaian gerbong dan lokomotif kereta api dilintasan kereta api untuk

mengetahui kelayakan jalan dari kereta api.

2.2.4 Produk PT. INKA

Gambar 2.4. Kereta Rel Diesel

(KRDI)

Gambar 2.5. Gerbong Terbuka Curah

Putar (KKBW)

Gambar 2.6. BOGIE TB.398 Gambar 2.7. Track Motor Car

Gambar 2.2. Kereta Penumpang

Kelas Eksekutif (Argo)Gambar 2.3. Kereta Rel Listrik (KRL)


21/42


Gambar 2.8. Articulated Bus Gambar 2.9. Automated People Mover


22/42


BAB III

LANDASAN TEORI

3.1 Umum

Pada bab ini akan dijelaskan dasar teori dalam keseluruhan tahap analisis ,

seperti dasar pemilihan roda, metode elemen hingga, teori tegangan termal, metode

desain gambar dan metode simulasi menggunakan perangkat lunak ANSYS.

3.1.1 TujuanTujuan utama dari prosedur ini adalah untuk memberikan metode tambahan

untuk membantu mengevaluasi desain roda yang diberikan agar dapat memenuhi

kebutuhan di bawah kondisi layanan operasi kereta api normal. Database berisi desain

roda menunjukkan apakah kinerja lapangan telah memuaskan atau tidak memuaskan

dengan tingkat kegagalan yang tinggi .

Langkah pertama adalah untuk memastikan bahwa perhitungan memiliki cukup

akurasi dan reproduktifitas , terlepas dari mana dan oleh siapa mereka dibuat. Prosedur

ini memungkinkan penggunaan semua teknik Perhitungan yang dapat ditunjukkan

untuk memberikan hasil yang akurat dan diizinkan. Analisis yang akan dilakukan di

bawah beberapa standar asumsi ( yaitu , data properti material dan pemuatan kondisi )

.

3.1.2 Latar BelakangBeberapa perangkat lunak komputer dapat menghitung tekanan roda , dan hasil

ini dapat membantu dalam evaluasi kesesuaian desain roda . Jika perbandingan

tegangan dibuat antara desain roda yang berbeda , maka besaran dan cara aplikasi beban

desain untuk roda , serta persyaratan akurasi untuk teknik komputasi harus ditentukan

jika ingin mendapatkan hasil yang konsisten.

Beban mekanik dan termal yang dihitung tidak dimaksudkan untuk

menunjukkan beban maksimum yang mungkin terjadi dalam kondisi layanan normal,

juga tidak selalu mewakili kondisi layanan tertentu . Nilai-nilai yang dipilih mewakili

tingkat yang akan diharapkan melebihi persentase yang sangat kecil. Tingkat

pembebanan ini dapat terjadi di bawah kondisi khusus tertentu dan belum tentu

menyebabkan kegagalan roda .


23/42


3.1.3 Batasan

Perhitungan stres terbatas pada analisis elastis . Hasil analisis elastis akan

memberikan beberapa indikasi kualitas desain roda . Input termal ( sebagaimana

didefinisikan kemudian ) terbatas , yang memungkinkan penggunaan persamaan

sederhana untuk menggambarkan sifat mekanik dan fisik .

3.1.4 HasilHasil perhitungan suhu akan ditampilkan di sebidang kontur . Suhu maksimum

harus ditunjukkan . Hasil perhitungan stres akan dinyatakan dalam tegangan efektif .

tegangan Efektif , atau tegangan von Mises dihitung dari tegangan utama oleh

persamaan berikut :

= 1√2 ( − ) + ( − 3) + (3 − )

dimana σ1, σ2 dan σ3 adalah tengangan utama.

Meskipun diakui bahwa beban panas tidak bisa muncul sendirian , tidak

dianjurkan mengkombinasikan beban mekanik ( vertikal dan / atau lateral) dan thermal

dalam perhitungan tegangan tapak roda karena ada kompleksitas analitik dalam

menghitung tekanan dekat titik aplikasi beban. Hal ini membawa pada sejumlah

informasi yang diinginkan :

1. Sebuah tegangan efektif maksimum pada permukaan roda , yang dihasilkan dari

aksi individu atau Aksi gabungan dari beban vertikal , lateral, dan termal .

2. Tegangan efektif maksimum pada titik-titik yang ditunjuk pada permukaan

roda, yang dihasilkan dari hanya beban termal .

Tegangan maksimum akan ditemukan , tanpa memandang orientasi roda . Jika

tegangan maksimum terjadi pada orientasi selain 0º , orientasi harus ditentukan dalam

tabulasi hasil . Data harus disediakan di kedua tabel dan grafik (kontur). Kontur

tegangan konstan harus diberi label , dan jarak mereka harus dipilih untuk kejelasan.

3.2 Dasar Perhitungan

Besar beban merupakan fungsi dari beban statik maksimum dari roda. Besar

beban mekanik adalah dua kali dari beban statik maksimum roda untuk beban vertical

dan beban statik maksimum roda untuk beban lateral. Beban termal juga proporsional


24/42


dengan beban statik maksimum roda. Contoh dari beban yang telah distandarkan

diberikan pada tabel 3.1

Wheel TypesVertical

Load (kg)

Lateral Load

(kg)

Thermal Load( (Watts)

20 % into Wheel)

125 ton : 965.2 mm diameter 35720.40 17860.20 6251.95

110 ton : 914.4 mm diameter 32431.85 16215.93 5667.32

100 ton : 711.2 mm, 762 mm, 838.2

mm diameter30277.30 14911.85 5219.9

70 ton : 838.2 mm diameter 24947.60 12473.80 4366.82

One Wear 711.2 mm diameter 22112.63 11056.30 3870.2

Locomotive : 1016 mm diameter andover

31751.47 15875.73 5518.2

Tabel 3.1. Wheel Loads Parameters

1.

Contoh Posisi Beban Vertikal ( 32431.85 kg untuk roda berdiameter 914.4

mm)

Dua posisi yang berbeda untuk garis aksi beban vertikal harus dipertimbangkan.

Sebuah beban V1 harus dikenakan di flange throat , sehingga garis aksi beban melewati

titik 1/8 inch secara horisontal dari titik pengukuran pada flange . ( Persyaratan ini

menjadi 1 1/2 inch dari tepi sisi belakang untuk roda dengan flange lebar dan 1 9/32

inch Untuk roda dengan flange sempit). Sebuah beban tepi , V2 , akan memiliki garis

aksi 1 inch dari tepi roda bagian depan.

2. Contoh Posisi Beban Lateral ( 16215.93 untuk roda berdiameter 914.4 mm)

Garis aksi beban lateral, L1 , dikenakan pada titik yang sama dengan V1 ,

dijelaskan dalam bagian a ( lihat Gambar x )

3. Beban Thermal (5667.32 Watts (20 %) selama 20 menit pada roda dengan

diameter 914.4 mm)

Beban termal , Th , akan diletakkan secara aksissimetri pada sekitar tapak roda.

Beban harus diterapkan secara merata di daerah 1 11/16 inch di kedua sisi garis berpusat

3 7/16 inch dari muka belakang roda dengan flange lebar dan 1 11/16 inch di kedua sisi

garis berpusat 3 7/32 inch untuk roda dengan flange sempit, seperti ditunjukkan pada


25/42


Gambar 10. Beban konvektif akan diterapkan untuk masing-masing elemen di daerah

atas .

Brake power yang dihasilkan oleh rem adalah 30 kW. Panas yang timbul

akibat adanya proses pengereman didapatkan dengan mengalikan brake power dengan

koefisien gesek material sebesar 0.581 dan heat generation akibat gesekan sebesar

25% dari total brake power .

4.

Kombinasi Pembebanan

Kombinasi beban yang kemungkinan terjadi diberikan untuk pertimbangan

terpisah dari tekanan piringan dan tapak roda . salah satunya harus membatasi jumlah

kombinasi beban untuk menjaga total waktu perhitungan dalam batas yang wajar .

Pengalaman menunjukkan kombinasi yang menyebabkan tegangan yang kritis.

5.

Hasil tegangan Piringan Roda

Hasil didapatkan dari perhitungan tegangan permukaan efektif maksimum pada

kombinasi berikut :

Beban Vertikal V1 + Beban Lateral L1 , Beban Vertikal V2 , Beban ThermalTh, V2 + Th , dan V1 + L1 + Th .

Gambar 3.1. Lokasi dari beban yang diasumsikan untuk roda

dengan flange lebar, baja , kereta angkutan (tidak skala )

Paragraf a dan b


26/42


6.

Hasil Tegangan Rims (termal)

Hasil tegangan rims didapat dari perhitungan tekanan permukaan efektif

maksimum pada tapak , muka depan dan belakang rims ( termasuk sudut ) , dan flange.

hasil ditampilkan pada plot kontur.

3.3 Konfigurasi Roda

1. Kondisi Baru

Konfigurasi roda yang digunakan dalam analisis harus sesuai dengan

persyaratan yang tercantum dalam M - 107 / M - 208 . Ketebalan rim minimum dan

lebar rim normal yang diberikan dalam spesifikasi AAR untuk roda baru harus

digunakan . Jika perlu , itu harus diperoleh dengan menerjemahkan tapak roda baru dan

geometri radial flange ke dalam untuk memposisikan garis tanda ke tepi posisi

ketebalan minimum. Kontur piringan dan fillet rim dan lokasinya harus disimpan.

Dalam ringkasan data, sumber profil roda (gambar atau pengukuran roda) akan

dinyatakan . Ketebalan plat ( N ) dinyatakan . Diameter tepat di garis penanda sebelum

dan setelah translasi dan besar translasi geometri tapak - flange ( untuk meletakkan

garis penanda pada posisi ketebalan rim minimum yang ditentukan ) juga harus

dinyatakan jika perlu mengurangi ketebalan rim untuk tujuan perhitungan.

2. Kondisi Ketebalan Batas

Konfigurasi roda (pada ketebalan batas) cukup sensitif terhadap perkembangan

tegangan termal besar . Asumsi konfigurasi roda terpakai harus diperoleh dengan

menerjemahkan geometri tapak - flange roda baru secara radial ke dalam untuk

memposisikan garis tanda untuk ketebalan rim yang ditentukan sebagai kondisi

ketebalan batas (AAR Field Manual of Interchange Rules,

Rule 41, Section A.1.h ) . Kontur piring dan rim asli dan lokasinya harus direkam.

3.4 Properti Material

1. Data Perhitungan Temperatur

Initial Temperature : 22 oC

Density : 7,85 Kg / mm2

Specific Heat : 434 J/ Kg oC

Thermal Conductivity : 60.5 W / m oC


27/42


Convection Coefficient : 2.2713 x 10-5W / mm2 oC

2.

Data Perhitungan Tegangan

Modulus of Elasticity : 200 GPa

Poisson’s Ratio : 0.3Coefficient of Thermal Expansion : 1.2 x 10-5 / oC

Yield strength : 530 MPa

3.5 Perangkat Roda dan Sistem Pengereman Kereta TMC

TMC merupakan kendaraan yang dilengkapi dengan 2 (dua) set perangkat roda

penggerak. Setiap perangkat roda penggerak terdiri dari roda, gandar, journal bearing

dan gearbox. Bracket penopang dilas pada rangka utama dengan fungsi untuk

menopang baut penahan gearbox pada motor bogie. Perangkat roda dan sistem suspensi

terdiri dari :

1.

Roda

Roda terbuat dari solid forged type sesuai standard JIS E 5402 dengan ketirusan

profil tread 1/40. Diameter roda pada kondisi baru adalah 860 +3/-0 mm dengan

ketebalan tire roda adalah 130 mm dengan kekerasan roda lebih rendah dari kekerasan

jalan rel.

2. Gandar

Gandar terbuat dari baja tempa pejal SFA 60 B sesuai JIS E 4502

3. Journal Bearing

Journal bearing yang digunakan adalah jenis Cartridge Type Tapperred Roller

Bearing standard AAR kelas C tanpa pelumasan lapangan ( Non Field Lubrication /

NFL).

4. Penerus Gaya Traksi / Batang Traksi

Perangkat roda dilengkapi dengan penerus gaya traksi sebagai peralatan penerus

gaya tarik / tekan. Batang traksi mempunyai karet peredam getar dan impak dikedua

ujungnya. Salah satu ujungnya dihubungkan dengan rangka dasar.

5. Sistem Suspensi

Suspensi primer menggunakan pegas ulir baja ( Coil Spring ) dilengkapi dengan

karet peredam getar ( Rubber Pad ). System suspense dirancang agar TMC berjalan


28/42


stabil dan memiliki kualitas pengendaraan yang baik, dengan ride index sebesar 3 pada

jalan rel dengan bantalan beton.

Vertical oil damper dipasang antara rangka utama dengan rumah journal

bearing pada gandar.

6.

Sistem Pengereman

Sistem pengereman menggunakan sistem pengereman pneumatik yang

digunakan untuk pengereman pelayanan, pengereman darurat dan rem parkir. Sistem

engereman didesain agar mampu menghentikan TMC pada kecepatan maksimum dan

dikontrol melalui tuas kendali pada kabin masinis. Peralatan pengereman mampu

memberikan perlambatan minimal 0.8 m/det2 dan dapat bekerja otomatis pada keadaan

sistem gagal bekerja.

Rem pelayanan dioperasikan untuk mengendalikan kecepatan atau

menghentikan peralatan khusus dan rangkaiannya sesuai tingkat kecepatan. Rem

darurat merupakan sistem yang dapat berfungsi otomatis untuk mengaktifkan

pengereman darurat. Rem parker harus mampu menahan beban TMC pada kelandaian

17o.

TMC dilengkapi air reservoir dengan kapasitas sebesar 600 liter yang berfungsi

untuk melayani suplai tekanan udara untuk system pengereman.

3.6 Metode Elemen Hingga

Metode Elemen Hingga (MEH), Finite Element Method (FEM) atau biasanya

disebut Finite Element Analysis (FEA), adalah prosedur numeris yang dapat dipakai

untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam bidang rekayasa (engineering ), seperti

analisa tegangan pada struktur, frekuensi pribadi dan mode shape-nya, perpindahaan

panas, elektromagnetik dan aliran fluida (Moaveni).

Metode ini digunakan pada masalah-masalah rekayasa dimana exact

solution/analytical solution tidak dapat menyelesaikannya. Inti dari FEM adalah

membagi suatu benda yang akan dianalisa, menjadi beberapa bagian dengan jumlah

hingga ( finite). Bagian-bagian ini disebut elemen yang tiap elemen satu dengan elemen

lainnya dihubungkan dengan nodal (node). Kemudian dibangun persamaan matematika

yang menjadi reprensentasi benda tersebut. Proses pembagian benda menjadi beberapa

bagian disebut meshing .

https://mechanicalbrothers.wordpress.com/2011/01/08/frekuensi-pribadi-natural-frequency-dan-putaran-kritis-critical-speed/https://mechanicalbrothers.wordpress.com/2011/01/08/frekuensi-pribadi-natural-frequency-dan-putaran-kritis-critical-speed/https://mechanicalbrothers.wordpress.com/2011/01/08/frekuensi-pribadi-natural-frequency-dan-putaran-kritis-critical-speed/https://mechanicalbrothers.wordpress.com/2011/01/08/frekuensi-pribadi-natural-frequency-dan-putaran-kritis-critical-speed/


29/42


Untuk menggambarkan dasar pendekatan FEM perhatikan gambar 1. Gambar 1

adalah gambar sebuah plate yang akan dicari distribusi temperaturnya. Bentuk geometri

plate di ”meshing” menjadi bagian-bagian kecil bentuk segitiga untuk mencari solusi

yang berupa distribusi temperatur plate. Sebenarnya kasus ini dapat diselsaikan dengan

cara langsung yaitu dengan persamaan kesetimbangan panas (heat balance equation).

Namun untuk geomtri yang rumit seperti engine block diperlukan FEM untuk mencari

distribusi temperatur.

.

3.6.1 Langkah Dasar dalam Metode Elemen Hingga

Langkah-langkah dasar dalam finite element analysis adalah sebagai berikut:

1. Processing Phase

a. Membuat dan menentukan daerah yang akan diselesaikan menggunakan elemen

hingga, kemudian menguraikan masalah menjadi nodal-nodal dan elemen-elemen.

b. Mengasumsikan bentuk fungsi untuk menggambarkan sifat fisik dari sebuah

elemen, yang merupakan pendekatan fungsi kontinyu yang diasumsikan untuk

menggambarkan solusi dari sebuah elemen.

c. Menyelesaikan persamaan untuk sebuah elemen.

d. Menyatukan elemen-elemen untuk menghadirkan keseluruhan masalah.

Membentuk matrik kekakuan global discretize.

Gambar 3.2. Meshing pada plate. Sumber: A First Course in Finite Elements.

Jacob Fish & Ted Belytschko

https://mechanicalbrothers.files.wordpress.com/2011/01/gambar-1mesh.jpg


30/42


e. Terapkan kondisi batas, kondisi awal dan pembebanan.

2. Solution Phase

Memecahkan satu set persamaan aljabar linier atau non linier secara cepat untuk

mendapatkan hasil nodal seperti nilai perpindahan pada nodal-nodal yang berbeda atau

nilai temperatur pada nodal-nodal yang berbeda dalam masalah perpindahan panas

3. Postprocesssing Phase

Pada sesi ini kita akan mendapatkan informasi penting lainnya. Seperti nilai

tegangan (stress) dalam analisa statik, distribusi kecepatan meknika fluida, distribusi

temperatur dan lain-lain.


31/42


BAB IV

HASIL DAN ANALISIS

4.1 Proses Pemodelan dengan Perangkat Lunak ANSYS

Geometri roda sesuai spesifikasi yang diminta digambar dengan ukuran skala

1:1. Model roda TMC digambar mendekati bentuk aslinya agar data simulasi yang

diperoleh adalah hasil yang akurat. Langkah pertama dalam memodelkan roda adalah

dengan membuat sketsa Wheel Profile. setelah sketsa dibuat, selanjutnya adalah

membangun solid Wheel dengan menggunakan menu Revolve pada penampang Wheel

Profile sehingga menjadi bentuk roda utuh. Kemudian untuk memudahkan simulasi

bentuk roda utuh di bagi menjadi dua dengan menu Symmetry.

Gambar 4.1. Wheel Profile

Gambar 4.2. penampang simetri Solid Wheel


32/42


4.2 Simulasi

4.2.1 Sistem Koordinat

Sistem koordinat yang digunakan dalam simulasi adalah sebagai berikut

X = arah vertikal

Y = arah lateral

Z = arah longitudinal

4.2.2 Meshing

Meshing dilakukan dengan metode sweep dengan cara membagi bagian-bagian

roda menjadi potongan secara manual dengan tujuan memperbaiki bentuk mesh yang

diinginkan.

4.2.3 Kondisi Batas dan Skema Pembebanan

Beban yang diterapkan pada roda kereta TMC merupakan beban statis dan beban termal yang besarannya telah diperoleh dari standar dan spesifikasi teknis yang

telah ditentukan. Kondisi batas dan skema pembebanan untuk masing-masing simulasi

adalah sebagai berikut:

JENIS BEBAN BESAR BEBAN

Beban Vertikal 1 110362.5 N

Beban Vertikal 2 110362.5 N

Beban Lateral 55181.25 N

Gambar 4.3. Tampilan Meshing Roda TMC


33/42


Beban Termal akibat Pengereman 4366.8 Watt

Beban Termal akibat Konveksi 22.713 W/m2.oC

Tabel 4.1. Pembebanan Pada Roda Kereta

berikut adalah kondisi batas yang digunakan dalam simulasi:

Gambar 4.4. Kondisi batas konveksi panas pada permukaan roda

Gambar 4.5. Kondisi batas heat flow pada permukaan tapak roda


34/42


Gambar 4.6. Kondisi batas beban termal pengereman

Gambar 4.7. Kondisi batas beban vertikal V1 dan beban lateral L1

Gambar 4.8. Kondisi batas beban vertikal V2


35/42


4.2.4 Hasil Simulasi Steady State Thermal

Simulasi steady state thermal dilakukan untuk mengolah input berupa

temperatur udara sekitar, koefisien konveksi udara dan panas yang ditimbulkan akibat

pengereman.

Data yang dimasukkan adalah sebagai berikut :

Ambient Temperature : 22 oC

Film Coefficient : 2.2713 x 10-5 W/mm2 oC

Heat Flow : 4366.8 W

Pada simulasi steadystate thermal diketahui bahwa temperatur maksimum

terletak pada bagian thread roda. Pada saat pengereman dilakukan, timbul gaya gesek

antara brake pad dengan thread sehingga menimbulkan heatflow pada bagiantersebut. Nilai temperatur maksimum pada roda adalah sebesar 117.008 oC

4.2.5 Hasil Simulasi Thermal Stress

Setelah hasil simulasi steady state thermal didapatkan, hasilnya digunakan

untuk menjadi data input untuk menentukan tegangan termal yang terjadi akibat

pengereman. Hasil simulasi tegangan termal ditinjau pada beberapa lokasi yaitu

berupa equivalent stress (Von Mises) pada flange roda, permukaan plate roda bagian

dalam dan permukaan plate roda bagian luar.

Dari hasil simulasi dapat dilihat bahwa beban maksimum pada bagian thread

roda adalah sebesar 84.7 MPa. Pada permukaan plate roda bagian dalam didapatkan

beban termal maksimum sebesar 185.32 MPa. Pada permukaan plate roda bagian luar

didapatkan beban termal maksimum sebesar 183.33 MPa. tegangan yang terdistribusi

dipengaruhi oleh bentuk geometri plate roda serta pemuaian material roda.

4.2.6 Hasil Simulasi Beban Vertikal V1 dan Beban Lateral L1

Hasil simulasi tegangan V1 + L1 ditinjau pada beberapa lokasi yaitu berupa

equivalent stress (Von Mises) pada permukaan plate roda bagian dalam dan

permukaan plate roda bagian luar. Dari hasil simulasi didapatkan tegangan

maksimum V1 + L1 pada permukaan plate roda bagian dalam sebesar 247.75 MPa

dan tegangan maksimum V1 + L1 pada plate roda bagian luar sebesar 212.3 MPa.

Tegangan maksimum terjadi pada bagian plate yang dekat dengan titik sentuh beban

V1 + L1.


36/42


37/42


BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kriteria kekuatan yang digunakan sebagai batasan nilai tegangan maksimum

yang diperbolehkan adalah tegangan yang dihasilkan akibat pembebanan pada

struktur roda kereta TMC Provinsi Aceh tidak boleh melebihi yield strength material

roda yaitu sebesar 530 MPa. Sedangkan factor keamanan untuk struktur roda kereta

TMC adalah sebesar 75% dari yield strength material atau sebesar 397.5 MPa.

Dari hasil analisis tegangan pada struktur roda kereta TMC Provinsi Aceh

dengan menggunakan alat bantu software ANSYS 14.0 dapat disimpulkan bahwa

tegangan maksimum pada masing masing kombinasi pembebanan berada dibawah

batas nilai yang diizinkan sehingga profil dan material struktur roda kereta TMC

provinsi Aceh dapat digunakan. Tegangan maksimum terjadi pada kombinasi

pembebanan V1 + L1 + Termal yaitu sebesar 317.89 MPa sedangkan tegangan

maksimum yang diizinkan adalah sebesar 397 MPa

5.2 Saran

Selama proses kerja praktek penulis mendapatkan banyak pengalaman bekerja

pada lingkungan kerja yang sebenarnya. Untuk kegiatan kerja praktek di masa yang

akan dating penulis menyarankan agar disediakan perangkat keras dan perangkat

lunak pendukung kerja praktek yang lebih memadai sehingga peserta kegiatan praktek

tidak mengganggu kegiatan utama dalam perusahaan. Selain itu perlu adanya

kurikulum yang standar yang dapat digunakan untuk mengatur jadwal dan jenis

kegiatan kerja praktek. Akhirnya, penulis berharap semoga kegiatan kerja praktek

dapat digunakan sebagai bekal untuk memasuki dunia industri bagi pesertanya.


38/42


LAMPIRAN

Lampiran A

Tampilan Hasil Simulasi

Tampilan tegangan termal pada thread dan flange roda

Tampilan tegangan termal pada plate roda sisi luar

Tampilan tegangan termal pada plate roda sisi dalam


39/42


Tampilan tegangan V1 + L1 pada plate roda sisi dalam

Tampilan tegangan V1 + L1 pada plate roda sisi luar

Tampilan tegangan V2 + Termal pada plate roda sisi dalam


40/42


Tampilan tegangan V2 + Termal pada plate roda sisi luar

Tampilan tegangan V1 + L1 + termal pada plate roda sisi dalam

Tampilan tegangan V1 + L1 + Termal pada plate roda sisi dalam


41/42


Lampiran B

Bagan Struktur Organisasi Perusahaan


42/42

DAFTAR PUSTAKA

[1] http : //inka.co.id//

[2] https://id.wikipedia.org/wiki/Kereta_api

[3] The Association of American Railroad. 2009. Safety and Operation - Manual of Standard

and Recommended Practice Section G : Wheel and Axle . Washington DC : Association of

American Railroad

[4] International Union of Railways (UIC). May 2007. Technical Approval of Monobloc

Wheels : Application Document for Standard EN 13979-1. Paris : International Union of

Railways

Laporan Kp Print Mimin

Documents

Transcript of Laporan Kp Print Mimin