SIMULASI LIFE-TIME PREDICTION PADA BEARING RODA BELAKANG HONDA SUPRA X 125 TERHADAP BEBAN STATIK DENGAN MENGGUNAKAN ANSYS 16 STATIC

STRUCTURAL

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh:

TRI ANANTA MUSTIKA ALAM NIM. I0412050

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2017

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Tri Ananta Mustika Alam

Nim : I0412050

Program Studi : S1 Teknik Mesin

Dengan ini menyatakan bahwa skripsi dengan judul “Simulasi Life-time

Prediction pada Bearing Roda Belakang Honda Supra X 125 terhadap Beban Statik

dengan Menggunakan Ansys 16 Static Structural” adalah hasil pekerjaan saya dan

seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dengan cara penulisan

referensi yang sesuai.

Pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya dan jika pernyataan ini tidak

sesuai dengan kenyataan, maka saya bersedia menanggung sanksi sesuai dengan

peraturan yang telah diterapkan

Surakarta, Juli 2017

Tri Ananta Mustika Alam

PERSEMBAHAN

Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan syukur kehadirat Allah

SWT, kupersembahkan tulisan ini kepada:

1. Allah Subhanahu wa ta’ala, tuhan semesta alam yang selalu memberikan nikmat,

rahmat, dan hidayah-Nya.

2. Baginda Nabi besar Muhammad SAW, suri tauladan yang baik. Sholawat serta

salam semoga selalu tercurahkan kepada beliau yang kita nanti-nantikan

syafaatnya di yaumil akhir kelak.

3. Bapak, Ibu, dan Kakak serta keluarga besar tercinta yang telah memberikan kasih

saying, cinta, dan doa yang tak pernah putus. Kasih sayang kalian takkan pernah

terlupakan sepanjang hidupku.

4. Bapak Purwadi Joko Widodo dan Bapak Heru Sukanto, selalu dosen pembimbing

tugas akhir yang tak pernah lelah untuk membimbing tugas akhir saya.

5. Rekan-rekan mahasiswa teknik mesin yang memberikan saya pelajaran berupa arti

sebuah solidaritas.

HALAMAN MOTTO

“Raihlah ilmu, dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar.” (Khalifah ‘Umar)

“Pendidikan mempunyai akar yang pahit, tapi buahnya manis.” (Aristoteles)

“Dunia adalah komedi bagi mereka yan memikirkannya, atau tragedi bagi mereka yang merasakannya.”

(Harace Walpole)

“Tuhan sering mengunjungi kita, tetapi kebanyakan kita sedang tidak ada di rumah.” (Joseph Roux)

“.Kebahagian hidup yang sebenarnya adalah hidup dengan rendah hati. ” (W.M. Thancheray)

“Sabar memiliki dua sisi, sisi yang satu adalah sabar, sisi yang lain adalah bersyukur kepada Allah.” (Ibnu Mas’ud)

SIMULASI LIFE-TIME PREDICTION PADA BEARING RODA BELAKANG HONDA SUPRA X 125 TERHADAP BEBAN STATIK DENGAN MENGGUNAKAN ANSYS 16 STATIC

STRUCTURAL

Tri Ananta Mustika Alam

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia

ananta.alam93@gmail.com

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil simulasi life-time prediction pada

bearing roda belakang Honda Supra X 125 terhadap beban statik dengan menggunakan

Ansys 16 Static Structural. Bearing yang digunakan sebagai sampel penelitian yaitu

bearing SKF 6201. Beban radial diterapkan pada inner race dan masing-masing

diberikan beban sebesar 588,6 N. Simulasi tegangan von-mises memberikan hasil

tegangan minimum dan maksimum dengan range antara 2269,7 – 1,1778 x 109 Pa.

Hasil dari tegangan von-mises digunakan untuk mengetahui life-time bearing dengan

menggunakan simulasi fatigue. Hasil minimum life-time bearing sebesar 23.187 hours

yang letaknya antara ball bearing dan inner race.

Kata kunci :bearing SKF 6201, ANSYS static structural, von-mises, fatigue, life-time prediction, ball bearing, inner race

SIMULATION OF LIFE-TIME PREDICTION ON REAR WHEEL BEARING HONDA SUPRA X 125 ON STATIC LOADS USING ANSYS 16 STATIC

STRUCTURAL

Tri Ananta Mustika Alam

Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta, Indonesia

ananta.alam93@gmail.com

ABSTRACT

The main objective of this research was to find the results of life-time prediction

simulations on rear wheel bearing Honda Supra X 125 on static load by using Ansys

16 Static Structural. Bearing as research sample is bearing SKF 6201. Radial load

applied at inner race and each given load equal to 588,6 N. Simulation of von-mises

stress gives result of minimum and maximum stress with range between 2269,7 –

1.1778 X 109 Pa. The result of the von-mises stress is used to know the life-time bearing

by using fatigue simulation. Minimum life-time bearing result is 23,187 hours which is

between ball bearing and inner race.

Keywords : bearing SKF 6201, ANSYS static structural, von-mises, fatigue, life-time prediction, ball bearing, inner race

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah yang maha pengasih lagi maha penyayang.

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Subhanahu wa ta’ala, karena

berkat limpahan rahmat, berkah, dan hidayah-Nya penulis dapat menyusun dan

menyelesaikan laporan skripsi ini dengan baik. Skripsi ini disusun guna memenuhi

persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Dalam penyelesaian skripsi ini tidak mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan

dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, pada

kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada

semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, terutama kepada:

1. Allah Subhanahu wa ta’ala, tuhan semesta alam yang selalu memberikan nikmat,

rahmat, dan hidayah-Nya.

2. Nabi Muhammad SAW yang telah membawa umat manusia dari zaman jahiliyyah

ke zaman yang terang benderang.

3. Ayah dan ibu penulis yang selalu mencurahkan segala doa, daya dan

kemampuannya untuk penulis sehingga penulis mampu menjadi seperti sekarang

ini.

4. Bapak Purwadi Joko Widodo, S.T., M.Kom selaku Pembimbing I yang senantiasa

memberikan ilmu, nasehat, arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan tugas akhir

ini.

5. Bapak Heru Sukanto, S.T. M.T., selaku Pembimbing II yang telah

turut serta memberikan bimbingan yang berharga bagi penulis.

6. Bapak Dr. Joko Triyono S.T., M.T., dan Bapak R. Lulus Lambang, S.T., M.T.

selaku dosen penguji tugas akhir saya yang telah memberi saran yang membangun.

7. Bapak Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto S.T., M.T. selaku pembimbing

akademik yang telah berperan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan

studi di Universitas Sebelas Maret ini.

8. Seluruh Dosen serta Staff di Program Studi Teknik Mesin UNS, yang telah

turut mendidik, memberikan ilmu dan membantu penulis hingga

menyelesaikan studi S1.

9. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2012 “CAMRO” yang memberikan

dukungan dengan saling mengisi satu sama lain baik suka maupun duka selama

5 tahun menjalani perkuliahan.

10. KMTM UNS dan Bengawan Team UNS, terima kasih sudah memberikan

wadah organisasi serta mengasah hard skill dan soft skill penulis.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih jauh dari kata

sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat

membangun laporan ini agar menjadi lebih baik. Akhir kata semoga laporan ini dapat

memberikan manfaat dan berguna bagi kita semua. Amin.

Surakarta, Juli 2017

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

SURAT PENUGASAN

HALAMAN PENGESAHAN

HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN

PERSEMBAHAN

HALAMAN MOTTO

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

ABSTRACT .......................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix

DAFTAR ISI .......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv

DAFTAR RUMUS ............................................................................................... xv

DAFTAR NOTASI .............................................................................................. xvi

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvii

BAB I PENDAHULUAN

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

1.2. Rumusan Masalah................................................................................ 2

1.3. Batasan Masalah .................................................................................. 2

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

1.5. Manfaat Penelitian ............................................................................... 3

1.6. Sistematika Penulisan .......................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka.................................................................................. 4

2.2. Dasar Teori .......................................................................................... 6

2.2.1. Distribusi beban untuk cylindrical rolling elements ............... 10

2.2.2. Teori Persamaan Hertz ............................................................ 12

2.2.3. Kriteria Von-mises ................................................................... 14

2.2.4. Metode Goodman .................................................................... 15

2.2.5. Persaman rating life dari ball atau roller bearing .................... 15

2.2.6. Metode elemen hingga ............................................................ 16

BAB III METODE PENELITIAN

3.1. Lokasi Penelitian .............................................................................. 18

3.2. Sampel Penelitian ............................................................................. 18

3.3. Alat Penelitian .................................................................................. 18

3.4. Parameter Penelitian ......................................................................... 19

3.5. Pelaksanaan Penelitian ..................................................................... 19

3.6. Diagram Alir Penelitian .................................................................... 20

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1. Validasi Penelitian .......................................................................... 21

4.1.1. Validasi life-time bearing ..................................................... 23

4.1.2. Validasi tegangan maksimum von-mises ............................. 24

4.2. Meshing ........................................................................................... 27

4.3. Simulasi pembebanan pada bearing SKF 6201 .............................. 28

4.3.1. Simulasi tegangan maksimum von-mises bearing

SKF 6201 ............................................................................. 28

4.3.2. Simulasi life-time bearing SKF 6201 ................................... 30

BAB V KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan .................................................................................. 32

5.2. Saran ............................................................................................. 32

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 33

LAMPIRAN .......................................................................................................... 35

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Spesifikasi bearing SKF 6201 .............................................................. 18

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Hasil simulasi Ansys ............................................................................ 5

Gambar 2.2 Komponen pada bearing ..................................................................... 6

Gambar 2.3 Ball dan Roller Bearing....................................................................... 8

Gambar 2.4 Radial dan Thrust Ball Bearing .......................................................... 8

Gambar 2.5 Kontak outer cylinder disebabkan oleh multiple

rolling elements ................................................................................. 10

Gambar 2.6 Profil tekanan kontak disebabkan oleh multiple

Cylinders ............................................................................................ 11

Gambar 2.7 Kontak antara silinder dan permukaan datar ..................................... 12

Gambar 2.8 Metode Goodman .............................................................................. 14

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .................................................................... 20

Gambar 4.1 Diagram Benda Bebas Sepeda Motor .............................................. 21

Gambar 4.2 Meshing ............................................................................................ 27

Gambar 4.3 Meshing pada bagian perpotongan ................................................... 27

Gambar 4.4 Pembebanan pada bearing ............................................................... 28

Gambar 4.5 Tegangan Von-Mises ........................................................................ 29

Gambar 4.6 Tegangan Maksimum Von-Mises ..................................................... 29

Gambar 4.7 Tegangan Minimum Von-Mises ...................................................... 30

Gambar 4.8 Simulasi life-time bearing ................................................................ 31

Gambar 4.9 Hasil minimum life-time bearing ..................................................... 31

DAFTAR RUMUS Rumus 2.1 Tekanan kontak maksimum terbesar .................................................. 11

Rumus 2.2 Perbandingan tekanan kontak maksimum .......................................... 11

Rumus 2.3 hubungan antara beban per satuan panjang dan

lebar kontak setengah .......................................................................... 12

Rumus 2.4 kedalaman dari subsurface.................................................................. 13

Rumus 2.5 modulus elastisitas .............................................................................. 13

Rumus 2.6 Tekanan kontak maksimum silinder dan permukaan ......................... 13

Rumus 2.7 Tegangan pada sumbu x ..................................................................... 14

Rumus 2.8 Tegangan pada sumbu z ...................................................................... 14

Rumus 2.9 Tegangan pada sumbu y ..................................................................... 14

Rumus 2.10 kriteria von-mises .............................................................................. 14

Rumus 2.11 Persamaan rating life ball bearing ................................................... 15

Rumus 2.12 Hubungan antara life in revolutions dan life working hours ............. 16

Rumus 2.13 life working hours ............................................................................. 16

Rumus 4.1 Panjang total sepeda motor ................................................................. 21

Rumus 4.2 Kesetimbangan momen....................................................................... 22

Rumus 4.3 Kecepatan sudut .................................................................................. 22

DAFTAR NOTASI

� = Beban N

a = lebar kontak setengah mm

� = Jari-jari mm

� = kedalaman dari subsurface mm

� = Modulus elastisitas MPa

� = Poisson’s Ratio

� = Tekanan kontak MPa

� = Tegangan MPa

�� = Life working hours hours

C = Beban dinamis N

k = Konstanta m/s

N = Kecepatan putaran rpm

� = Kecepatan sudut rad/s

� = Kecepatan m/s

� = Panjang m

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Data Hasil Simulasi Mesh Bearing ................................................... 35

Lampiran 2. Data Hasil Simulasi Pembebanan Bearing ....................................... 36

Lampiran 3. Data Hasil Simulasi Tegangan Von-mises ....................................... 36

Lampiran 4. Data Hasil Simulasi Life-time Bearing ............................................ 38

Lampiran 5. Data Material Bearing ...................................................................... 39

Lampiran 6. Data Bearing SKF 6201 .................................................................... 40