Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …
Transcript of Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …
![Page 1: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/1.jpg)
» Oleh : Rahmad Hidayat 2107100136
» Dosen Pembimbing : Dr.Ir.Agus Sigit Pramono,DEA
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Tugas Akhir
“ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI SPOKE BERBENTUK SQUARE BAN TANPA ANGIN TERHADAP
KEKAKUAN RADIAL DAN LATERAL”
![Page 2: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/2.jpg)
Outlines
• Latar Belakang
• Rumusan Masalah dan Tujuan • Manfaat
• Batasan Masalah
• Dasar Teori
• Metodologi
• Analisa dan Pembahasan
• Kesimpulan dan Saran
![Page 3: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/3.jpg)
Latar Belakang
Material ban lebih ramah lingkungan
Mengurangi angka kecelakaan akibat flat-tire
![Page 4: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/5.jpg)
Rumusan Masalah
• Bagaimana pengaruh tebal spoke terhadap nilai kekakuannya?
• Bagaimana memilih desain ban tanpa angin yang dapat digunakan pada mobil tertentu, sesuai karakteristik dari ban angin?
![Page 6: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/6.jpg)
Tujuan
• Mengetahui pengaruh tebal dan geometri spoke ban tanpa angin terhadap nilai kekakuannya.
• Memilih tebal dan tipe spoke berbentuk square dari ban tanpa angin sesuai dengan karakteristik ban angin kendaraan tersebut.
![Page 7: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/7.jpg)
Manfaat
1. Penelitian pada tugas akhir ini, dapat dijadikan referensi pembanding antara ban tanpa angin (airless tire) dengan ban biasa.
2. Sebagai media penelitian dan pengembangan ilmu pengetahuan dalam dunia otomotif.
![Page 8: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/8.jpg)
Batasan Masalah
1. Beban muatan 1600 kg
2. Material yang digunakan Polyurethane (sintetic rubber)
3. Spoke berbentuk square
4. Tidak terjadi slip pada ban dan Camber Angle atau sudut kemiringan ban 0o
![Page 9: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/9.jpg)
Dasar Teori
Komponen Ban
![Page 10: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/10.jpg)
KODE BAN
![Page 11: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/11.jpg)
Gaya-gaya pada ban
![Page 12: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/12.jpg)
DEFLEKSI
• Defleksi adalah Perubahan bentuk dari suatu benda dalam arah yang sesuai dengan arah pembebanan yang diberikan.
Jenis Defleksi: Defleksi Vertikal Defleksi Lateral
![Page 13: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/13.jpg)
DEFLEKSI VERTIKAL
Dimana :
P = Beban vertikal P0 = Tekanan pemompaan
Δv = Defleksi vertikal d = Diameter luar ban
w = lebar ban
![Page 14: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/14.jpg)
DEFLEKSI LATERAL
Cross section ban ideal
![Page 15: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/15.jpg)
Dimana S = Pembebanan arah lateral ∆H = Defleksi arah lateral po = tekanan pemompaan w = lebar ban H = tinggi ban f = ratio antara lebar dan tinggi ban
![Page 16: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/16.jpg)
METODOLOGI
Flowchart Penelitian
![Page 17: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/17.jpg)
Flowchart Permodelan
Pemodelan dengan ukuran ban tanpa angin dan
lintasanya
Running program
Pembebanan (pada arah Y ke bawah), Displacement, Fixed
Support, Grafitasi (pada arah Y ke bawah)
Static structur
Proses Meshing
Terdapat Defleksi dari ban tanpa angin dengan lintasan
Defleksi ban tanpa angin = ban biasa
Review hasil
Selesai
ya
tidak
Start
Proses dengan metode finite element Static struktur (Geometri)
![Page 18: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/18.jpg)
• Lebar ban : 195 mm • Diameter pelek : 406,4mm(16 x 25,4)
• Tinggiban :107,25mm( 55100
x 195)
• Diameter ban : 620,9 mm
Spesifikasi Ban Toyota Altis KODE BAN : P195/55R16
![Page 19: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/19.jpg)
Gaya yang diterima tiap ban = 12054
kg.10 m/𝑠2 = 3012,5 N
![Page 20: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/20.jpg)
• Defleksi Vertikal
dengan P = 3012,5 N
𝑃0= 30 psi = 0,21 𝑁𝑚𝑚2
Maka, ∆𝑣 = 13,08 mm
Defleksi pada ban biasa
![Page 21: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/21.jpg)
Dimana f = 0,55
Vr (km/j) Jari-Jari minimum (m)
80 210
60 110
Jari-jari minimum menurut tipe jalan Sumber : Perencanaan Geometrik Jalan Antar Kota,1997
𝑆 = 𝑚. 𝑣2
𝑟 = 708,265 N
![Page 22: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/22.jpg)
• Arah Vertikal atau Radial – Defleksi vertikal : 17,8 mm – Kekakuan vertikal : 224,7 N/mm
• Arah Lateral
– Defleksi lateral : 12,6 mm – Kekakuan lateral : 74,63 N/mm (lateral force @940,43 N)
Defleksi dan Kekakuan @4000 N
![Page 23: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/23.jpg)
GRAND DESIGN OF SQUARE AIRLESS TIRE
tread ring spoke hooke velg
Material Ring dan Velg adalah High Strength Steel , sedangkan Hooke terbuat dari Alumunium Alloy
![Page 24: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/24.jpg)
Tipe 1
Kemiringan spoke pada bagian yang tegak sebesar 85 derajat terhadap sumbu pusat ban tanpa angin dan dimensi tiap square ± 43,23 mm
![Page 25: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/25.jpg)
Tipe 2
Kemiringan spoke pada bagian yang tegak sebesar 85 derajat terhadap sumbu pusat ban tanpa angin dan dimensi tiap square ± 34,23 mm
![Page 26: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/26.jpg)
Tipe 3
Kemiringan spoke pada bagian yang tegak sebesar 85 derajat terhadap sumbu pusat ban tanpa angin dan dimensi tiap square ± 28,15 mm
![Page 27: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/27.jpg)
Material Ban Tanpa Angin Material ban airless tires : Polyurethane • Modulus Young’s : 155 MPa • Compresive yield strength : 41,368 Mpa • Poisson”s Ratio : 0,4269 • Tensile Ultimate Strength : 17,9 MPa • Density : 889,98 kg/m3
![Page 28: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/28.jpg)
Variasi Defleksi Vertikal
(mm) Defleksi Lateral
(mm) Equivalent Stress
(Mpa) Tipe Tebal Spoke (mm)
1
2 21,69 4,90 4,69
4 17,59 2,91 2,65
6 14,50 2,66 2,63
2
2 21,24 4,62 4,44
4 15,88 2,92 4,40
6 10,20 2,62 2,48
3
2 20,32 4,33 4,62
4 15,56 2,86 2,33
6 10,11 2,09 4,11
DATA HASIL PENGUJIAN
![Page 29: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/29.jpg)
Pengaruh Ketebalan dan Tipe Spoke Terhadap Nilai Defleksi Vertikal Ban Tanpa Angin
Semakin tebal spoke maka defleksi vertikal yang terjadi akan semakin kecil. Tipe spoke yang berbeda berdampak pada perubahan ke-rigid-an dari ban tanpa angin sehingga fenomena defleksi juga turut berubah.
![Page 30: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/30.jpg)
Pengaruh Penambahan Beban Terhadap Nilai Defleksi Vertikal
2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mmDefleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)1 500 5,1586 2,8133 2,3097 5,1061 2,7879 1,983 4,9654 2,7445 1,92452 1000 6,7341 3,7423 3,0189 6,6604 3,6623 2,6145 6,437 3,5957 2,53613 1500 8,1961 4,5534 3,676 8,1023 4,4516 3,1766 7,81 4,3674 3,08154 2000 14,011 5,3553 4,3248 9,5388 5,2359 3,7342 9,19 5,1353 3,61755 2500 15,102 6,1542 4,9679 15,387 6,0172 4,2889 9,235 5,9004 4,15136 3000 20,649 11,151 5,6093 16,501 10,731 4,8416 16,623 9,7217 4,68297 3500 20,673 13,83 10,082 20,787 13,055 5,3926 20,673 15,187 5,21278 4000 21,695 17,587 14,495 21,244 15,884 10,199 22,317 15,694 10,11
Tipe 2 Tipe 3Tipe 1
Step Gaya (N)
![Page 31: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/31.jpg)
GRAFIK DEFLEKSI VERTIKAL TIAP PENAMBAHAN BEBAN TERHADAP TEBAL & TIPE SPOKE
![Page 32: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/32.jpg)
Tipe Tebal2mm y = 0,0047x + 2,0328 0,0047 212,765964mm y = 0,0042x - 1,197 0,0042 238,095246mm y = 0,0035x - 0,7461 0,0035 285,714292mm y = 0,0046x + 1,4171 0,0046 217,39134mm y = 0,0037x - 0,7499 0,0037 270,270276mm y = 0,0023x + 0,4064 0,0023 434,782612mm y = 0,0055x + 0,4175 0,0055 181,818184mm y = 0,0037x - 1,0691 0,0037 270,270276mm y = 0,0023x + 0,3421 0,0023 434,78261
dy/dx Kekakuan (N/mm)
Persamaan garisVariasi
1
2
3
NILAI KEKAKUAN VERTIKAL
Nilai kekakuan vertikal yang besarnya mendekati dengan mobil Toyota Altis dengan kode ban P195/55R16 (224,7 N/mm) yaitu Ban tanpa angin berbentuk square dengan tebal spoke 2mm.
![Page 33: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/33.jpg)
Pengaruh Ketebalan dan Tipe Spoke Terhadap Nilai Defleksi Lateral Ban Tanpa Angin
Semakin tebal spoke maka defleksi lateral yang terjadi akan semakin kecil. Tipe spoke yang berbeda berdampak pada perubahan ke-rigid-an dari ban tanpa angin sehingga fenomena defleksi juga turut berubah.
![Page 34: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/34.jpg)
Pengaruh Penambahan Beban Terhadap Nilai Defleksi Lateral
2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mm 2 mm 4 mm 6 mmDefleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)Defleksi
(mm)1 500 1,2024 0,6937 0,50051 1,1532 0,68056 0,57405 1,0358 0,67299 0,446352 1000 1,5709 0,9152 0,65128 1,5014 0,88744 0,74624 1,3443 0,86769 0,578263 1500 1,9118 1,1146 0,79327 1,8287 1,0802 0,91044 1,6282 1,2883 0,702784 2000 2,4849 1,3119 0,93446 2,1548 1,2723 1,0727 1,9141 1,6019 0,826775 2500 2,8243 1,5084 1,075 3,4756 1,4636 1,2343 2,9129 1,8797 0,950386 3000 4,0979 1,8616 1,215 3,7273 1,8175 1,3953 3,3924 2,1223 1,07367 3500 4,4581 2,4664 1,3546 4,4056 2,178 2,236 3,855 2,2192 1,19668 4000 4,8965 2,9128 2,6587 4,62 2,9183 2,6195 4,325 2,3318 2,1037
Step Gaya (N)
Tipe 1 Tipe 2 Tipe 3
![Page 35: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/35.jpg)
GRAFIK DEFLEKSI LATERAL TIAP PENAMBAHAN BEBAN TERHADAP TEBAL & TIPE SPOKE
![Page 36: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/36.jpg)
Tipe Tebal2mm y = 0,0011x + 0,4027 192,064mm y = 0,0006x + 0,2198 322,866mm y = 0,0006x + 0,0748 353,722mm y = 0,001x + 0,4045 203,564mm y = 0,0006x + 0,2237 322,256mm y = 0,0006x + 0,0959 359,012mm y = 0,0009x + 0,308 217,444mm y = 0,0005x + 0,49 403,316mm y = 0,0005x + 0,1315 447,04
1
2
3
Variasi Persamaan garis Kekakuan (N/mm)
NILAI KEKAKUAN LATERAL
Nilai kekakuan lateral yang besarnya mendekati dengan mobil Toyota Altis dengan kode ban P195/55R16 (74,63 N/mm) yaitu Ban tanpa angin berbentuk square dengan tebal spoke 2mm.
![Page 37: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/37.jpg)
TEGANGAN TOTAL (VON MISES)
Tipe Tebal2mm 4,69 17,9 Aman 4mm 2,65 17,9 Aman 6mm 2,63 17,9 Aman 2mm 4,44 17,9 Aman 4mm 4,40 17,9 Aman 6mm 2,48 17,9 Aman 2mm 4,62 17,9 Aman 4mm 2,33 17,9 Aman 6mm 4,11 17,9 Aman
Variasi Spoke Tegangan (F=4kN) [Mpa]
Tegangan Maks (SF=1) [Mpa]
1
Keterangan
2
3
Semua jenis ban tanpa angin berbentuk square ini memiliki Tegangan total yang rendah jika dibandingkan dengan ban angin.
![Page 38: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/38.jpg)
KESIMPULAN
• Penambahan beban vertikal dan lateral menyebabkan semakin besar nilai defleksinya.
• Ban angin memiliki kekakuan vertikal sekitar 224,7 N/mm dan nilai yang mendekati hasil tersebut pada ban tanpa angin bentuk square yaitu spoke dengan 2 mm tipe 1 dengan kekakuan vertikal sebesar 212,77 N/m dan spoke 2 mm tipe 3 sebesar 181,81 N/mm.
• Kekakuan lateral pada ban tanpa angin lebih besar dibandingkan ban angin.
• Tegangan Total (Von Mises) pada ban tanpa angin ini, lebih kecil dari tegangan total pada ban biasa yaitu 17,9 Mpa.
![Page 39: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/39.jpg)
SARAN
• Perlu dilakukan penelitian lanjutan di kondisi yang lebih ekstrim untuk menguji kelayakan dari ban tanpa angin ini.
• Pada material termoplastik rubber (polyuretane rubber) akan didapatkan struktur material yang tipis
dan dapat di daur ulang.
![Page 40: Tugas Akhir “ANALISA PENGARUH TEBAL DAN GEOMETRI …](https://reader035.fdokumen.com/reader035/viewer/2022062321/62a995e4be6822110b2273c4/html5/thumbnails/40.jpg)