1

SUSPENSI MOBIL

Sistem suspensi terletak di antara bodi atau rangka dan roda-roda dan berfungsi menyerap kejutan-kejutan yang ditimbulkan oleh keadaan jalan, sehingga memberikan kenyamanan pengendara.

1.Komponen suspensi

PegasPegas berfungsi menyerap kejutan dari jalan dan getaran roda-roda agar tidak diteruskan ke bodi secara langsung, juga untuk mencegah daya cengkeram ban terhadap permukaan jalan. beberapa tipe pegas

2

b. Shock Absorber Dalam menyerap kejutan-kejutan, pegas harus bekerja sama dengan Shock absorber . Tanpa shock absorber pegas akan bergetar naik turun lébih lama. Shock absorber mampu meredam getaran pegas Seketika dan membuangnya menjadi energi panas.

c. Ball jointBall joint selain berfungsi sebagai sumbu putaran roda juga menerima beban vertical maupun lateral. di dalam ball joint terdapat gemuk untuk melumasi bagian yang bergesekan. Pada setiap periode tertentu gemuk harus diganti.

Stabilizerbar

Stabilizer bar (batang penyetabil) berfungsi mengurangi kemiringan mobil akibat gaya sentrifugal pada saat mobil membelok. Disamping itu, untuk menambah daya jejak ban. Pada suspensi depan, stabllizer bar biasanya dipasang pada kedua lower arm melalui bantalan karet dan linkage, Pada bagian tengah diikat ke rangka atau bodi pada dua tempat melalui bushing.

3

Strut bar Strut bar berfungsi untuk menahan lower arm agar tidak bergerak mundur pada saat menerima kejutan dari permukaan jalan yang tidak rata atau dorongan akibat terjadi pengereman.

lateral control rodkomponen ini dipasang di antara poros penyangga (axel) dan bodi mobil. Fungsinya untuk menahan axel selalu pada posisinya bila menerima beban samping.

4

Model-model suspensiMenurut konstruksinya ada dua modal utama suspensi, yaitu suspensi poros kaku dan

suspensi bebas.

Suspensi poros kuku (suspensi rigid)Semula semua suspensi mobil menggunakan model ini, bahkan sekarang pun masih banyak digunakan pada kendaraan berat. Poros kaku (yang tunggal) dihubungkan ke rangka atau bodi dengan pegas (pagas daun atau pegas koil) dan shock absorber Jadi, tidak ada lengan-lengan suspensi seperti pada suspensi independen.

b.Suspensi bebas (suspensi independen)Biasanya suspensi independen ini digunakan pada roda mobil penumpang atau truk kecil. Tetapi sekarang suspensi bebas banyak digunakan juga pada roda belakang mobil penumpang. Pada suspensi independen roda-roda kiri dan kanan tidak dihubungkan secara langsung pada poros tunggal. Kedua roda bergerak secara bebas tanpa saling mempengaruhi.

5

Dengan demikian, gangguan terhadap sebuah roda ditanggulangi hanya roda itu saja. Salah satu model suspensi independen ditunjukkan pada

6

ANALISA UMUR PEGAS DAUN

PADA SUSPENSI KENDARAAN RODA EMPAT

DASAR TEORI

2. 1. Tinjauan Umum Pegas Daun (Leaf Spring)

Pegas daun (Leaf Spring) merupakan suatu komponen yang banyak digunakan

pada peralatan kendaraan bermotor sebagaai bagian dari system suspensi.

Komponen ini biasanya terdiri dari beberapa pelat datar yang dijepit bersama untuk

mendapatkan efisiensi dan daya lenting yang tinggi seperti yang ditunjukkan pada

gambar 3. 1.

Gambar 3.1 Pegas Daun (Leaf Spring)

Tegangan pegas daun (Leaf Spring) teerjadi pada ujung yang dijepit, pegas

daun diharapkan terdefleksi secara teratur pada saat menerima beban. Biasanya

pegas lunak (konstanta pegas kecil) diperlukan, maka dibuat dengan kekuatan

memadai.

7

TABEL BAJA PEGAS

Baja-baja Pegas menurut DIN 17223 (Maret 1964) dan pra-standar DIN 17221 Dan DIN

17222 (April 1955), DIN 17224 (1 Juli 1968) dan DIN 17225 (April 1955). Modulus

Elastisitas E :

206.000 N/mm2. Modulus geser : 82000 N/mm2.

Notasi Bahan DIN

4

Besaran rte

σBN / mm 2 δ

Jenis

PenggunaanA1

B1

1.0500

1.0600

17223 Bl. 1

17223 Bl. 1

1570…1890

40

1900…2260

40

Kawat Baja Panas

Ditarik Secara

Paten Tanpa

Paduan Dengan

0,6-1%C

Sampai ∅ 10 mm ; untuk beban

ajun

jarang dan beban statik rendah

Sampai ∅ 17 mm ; untuk beban

statikFD2 1.1230 17223 Bl. 2 1770…1960

403

Baja Pegas Tarik

Dan Ditemper

Sampai ∅ 14 mm ; pegas dengan

pembebanan dibatas kerja

Sampai ∅ 7,5 mm ; Kawat pegas 38Si6

46Si7

51Si7

1.0900

1.0902

1.0903

17221

17221

17221

1180…1370

6

1280…1470

6

Baja Bermutu yang

Dibentuk Panas

Untuk permukaan yang luas, pegas daun

dan pegas cakera untuk mobil

67SiCr5 1.7103 17221 1470…1670

5

Baja Mulia yang Pegas skrup daun dengan beban berat,

C53

C67

55Si7

1.0505

1.0603

1.0904

17222

17222

17222

1180…1370

6

1180…1370

6

Pita Baja Bermutu

yang Digiling

Dingin

Baja tanpa paduan untuk pita-pita tipis

Pegas daun untuk truck sampai Ck53

Ck67

Mk101

1.1210

1.1231

1.1274

17222

17222

17222

1180…1370

7

1370…2350

6

Pita Baja Mulia

yang Digiling

Dingin

Pita-pita tipis

Pegas daun beban

tinggi Pegas daun

beban maksimum

Pegas daun beban X12CrNi17 7 1.4310 17224 1570…17705 - Ditarik Dingin Tahan karat, tahan zat kimi. Tipe-tipe

lihat DIN 17224mulur(Creep Limit) 200 N/mm2.

Keterangan :

1 σB Untuk ∅ 1 mm ; Untuk A, B

, C pada ∅10 mm : σB x 0,6. Lihat Lembaran Standart.

8

2 Untuk ∅ 1 mm; pada ∅ 5 mm σB x 0,8. Lihat Lembaran Standart.

3 Koefisien penyempitan patah %

4 Untuk keadaan yang dikeraskan dan ditempar.

5 Untuk tebal pita 0,25…..0,5 mm.

Sehubungan dengan masing-masing standar dari batas kekuatan dan

umurnya maka tegangan yang dizinkan pada pembebanan jarang

atau pembebanan tenang (statik) harus terletak di bawah batas

pelarian atau di bawah elastisitas. Tegangan yang diizinkan

diletakkan dibawah nilai kekuatan standar :

a). Mengingat bahayanya patahnya pegas.

b). Mengingat ketidakpastiaan nilai kekuatan dari pegas

(kurangnya pengawasaan dalam pembuaatanya).

c). Mengingat kurangnya penguasaan terhadap tegangan yang diizinkan.

3. 3. Tegangan Tiga Dimensi.

Sebuah elemen tegangan akan mengalami tegangan-tegangan

normal dan geser pada semua permukaannya.2

Gambar 3.2. Komponen Tegangan Tiga Dimensi

Pada gambar diatas terlihat sebuah elemen kubus diferensial dengan tiga

komponen tegangan bidang σx, σy, σz pada sumbu x, sumbu y dan sumbu z dan tiga

9

komponen tegangan geser τxy, τyz, τzx.

Notasi tegangan geser τxy berarti tegangan geser bekerja pada bidang yang tegak

lurus sumbu x dan mempunyai arah sejajar sumbu y. Semua tegangan yang

diperlihatkan dalam gambar diatas bekerja dalam arah positifnya. Dari

kesetimbangan elemen ini dapat dibuktikan bahwa tegangan-tegangan geser yang

bekerja pada bidang-bidang tegak lurus dan diarahkan pada garis perpotongan

bidang-bidang ini besarnya sama. Oleh karena itu hubungan berikut berlaku :

τyx = τxy , τxz = τzx , τyz = τzy (3-1)

Yang terpenting adalah tegangan-tegangan utama yang merupakan tiga

akar riil dari persamaan pangkat tiga berikut :

σ3 - Aσ2 - Bσ - C = 0 (3-2)

dimana :

A = σx + σy + σz

B = σxσy + σxσz + σyσz - τ2

xy - τ2

xz - τ2

yz

C = σx σy σz + 2τyxτxzτyz - τxτ2

yz - τyτ2xz - τzτ

2xy (3-3)

Besaran-besaran A, B, dan C dikenal sebagai invariant-invarian tegangan

(stress invariant) karena harga mereka tidak berubah apabila sumbu-sumbu

dirotasikan kekedudukan yang baru.

3. 4. Konsep Kegagalan

Struktur dirancang untuk mencegah kegagalan dimana ketidakmampuan sebuah

komponen melakukan fungsinya dapat diistilahkan sebagai kegagalan. Kegagalan dapat

terjadi bila bahan pertama-tama meluluh (yield). Oleh karena itu batas luluh banyak

dipakai sebagai kriteria kegagalan.

Sejumlah teori dikembangkan dengan menghubungkan tegangan-tegangan

utama pada sebuah titik pada bahan (σ1, σ2, σ3) terhadap kekuatan luluh bahan

tersebut (σy). Tujuannya adalah untuk meramalkan kapan peluluhan pertama akan

terjadi dibawah kondisi pembebanan yang tertentu.

10

Teori kegagalan ini juga disebut teori geser (shear energy theory) dan teori von-

Misses-Hencky. Teori ini sedikit sulit pemakaiannya dari pada teori tegangan geser

maksimum, dan teori ini adalah teori yang terbaik untuk dipakai pada bahan daktil.

Seperti teori tegangan geser maksimum, teori ini dipakai hanya untuk menjelaskan

permulaaan bahan mengalah.

Untuk tujuan analisis dan perencanaan, akan lebih mudah apabila kita

menggunakan tegangan von-misses. Suatu balok sederhana pada sisi A dijepit

dengan B diberi gaya F seperti gambar dibawah ini:

Gambar 3.3 Balok Dengan Pembebanan Terpusat

• Reaksi Pada Tumpuan

Gambar 3.4. Reaksi Pada Tumpuan

∑ RV = 0 ∑ MA = 0

RV – F = 0 dan MA – FL = 0 (3-5)

• Potongan x

11

3

2

Gambar 3.5. Gaya Potongan x

∑ RV = 0 ∑ MA = 0

V – F = 0 dan M + FL – Fx = 0 (3-6)

Pada persamaan diatas maka gaya geser (V) konstan, dan dari hasil

persamaan momen lentur dan gaya geser diatas dapat dicari tegangan lentur dan

tegangan gesernya, yaitu :

σ Max =M .c

I zz

c = hdan I

= b.h

2zz

12

v ⎛ h ⎞ −τ = ⎨⎜ ⎟ y 2 ⎬ (3-7)

2.I zz⎝ 2 ⎠

dimana :

σ = tegangan lentur

M = momen lentur

C = Konstanta

Izz = momen inersia

V = gaya geser

Τ = tegangan geser

Diagram tegangan lentur dan tegangan gesernya adalah :

Gambar 3.6. Digram Tegangan Lentur dan Tegangan Geser.

3. 5. Diagram Tegangan - Regangan

Kekuatan bahan bukanlah kriteria satu-satunya yang harus diperhatikan

dalam perancangan struktur. Kekakuan bahan selalu sama pentingnya. Dengan

derajat lebih kecil, sifat seperti kekerasan, ketangguhan, dan keliatan menetapkan

pemilihan bahan. Sifat ini ditetapkan dengan membuat pengujian bahan dan

membandingkan hasilnya dengan standar yang telah ada. Karena penjelasan

lengkap pengujian ini merupakan bidang pengujian justru itu tidak diberikan di sini,

salah satu pengujian itu (pengujian tegangan baja), dan hasilnya akan

dipertimbangkan untuk membantu mengembangkan konsep dasar penting lainnya.

Apabila suatu spesimen struktur baja diikat pada jepitan mesin penguji dan beban

pertambahan panjang spesifik diamati secara serempak, kita dapat

menggambarkan pengamatan pada grafik di mana ordinatnya menyatakan beban dan

absis menyatakan pertambahan panjang.

Gambar 3.7. Diagram tegangan-regangan

3. 6. Metode Elemen Hingga

Perangkat lunak (software) ANSYS 6.0 yang menggunakan dasar prinsip

metode elemen hingga, disini akan dijelaskan sedikit mengenai metode elemen

hingga tetapi dalam analisis tegangan ini tidak dibahas mengenai metode elemen

hingga.

Bila suatu kontinum dibagi-bagi menjadi beberapa bagian yang lebih kecil.

Bagian-bagian ini disebut elemen hingga. Proses pembagian suatu kontinum

menjadi elemen hingga ini sering dikenal sebagai proses diskritisasi (pembagian).

Dinamakan elemen hingga karena ukuran elemen kecil ini berhingga (bukannya kecil

tidak berhingga) dan umumnya memiliki bentuk geometri yang lebih sederhana

dibandingkan dengan kontinumnya. Dengan menggunakan metode elemen hingga

dapat dirubah masalah yang memiliki jumlah derajat kebebasan tidak berhingga

menjadi suatu masalah dengan derajat lebih sederhana. Derajat kebebasan dapat

didefinisikan sebagai suatu perpindahan bebas (tidak diketahui) yang dapat terjadi di

suatu titik. Perpotongan antar elemen dinamakan simpul atau titik simpul dan

permukaan antar elemen-elemen disebut garis simpul dan bidang simpul.

Gambar 3.8. Istilah Perpindahan.3

langkah –langkah dalam metode elemen hingga yang diambil disini yaitu, hanya

mengenai diskritisasi (meshing) dan pemilihan jenis elemen, sedangkan untuk

langkah selanjutnya hanya sebagai urutan tinjauan mengenai metoda elemen

hingga.

1. Diskritisasi dan pemilihan jenis elemen

Merupakan pembagian benda menjadi sejumlah benda kecil yang sesuai, yang

dinamakan elemen-elemen hingga. Untuk benda-benda dua dimensi dapat

menggunakan jenis elemen segi tiga dan segi empat, sedangkan untuk benda tiga

dimensi kita dapat menggunakan suatu prisma segi enam (hexahedron).

Gambar3.9. Berbagai Jenis Element

2. Memilih model atau fungsi pendekatan

3. Menentukan hubungan regangan(gradien)-perpindahan (yang tidak di ketahui) dan tegangan regangan .

4. Menurunkan persamaan elemen-elemen

5. Perakitan persamaan elemen untuk mendapatkan persamaan global dan

mengenal syarat batas

6. Memecahkan besaran-besaran primer yang tidak diketahui

7. Memecahkan besaran-besaran penurunan sekunder

8. Interpretasi hasil-hasil

3.7. Momen-momen Pada Kendaraan

Gambar 3.10 Gaya dan Momen pada kendaraan4

3.7.1. Momen Guling ( rolling )

Momen rolling adalah momen terhadap sumbu x pada kendaraan yang

disebabkan oleh gaya-gaya yang mempunyai lengan terhadap sumbu x.

MR = FL . yp - FS . zp (3-11)

Dimana :

MR = momen rolling

FL = gaya angkat

FS = gaya samping

yp = komponen jarak terhadap sumbu y zp

= komponen jarak terhadap sumbu z

3.7.2. Momen Angguk ( pitching )

Momen pitching adalah momen terhadap sumbu y pada kendaraan akibat

gaya-gaya yang mempunyai lengan terhadap sumbu y.

Mp = FD . zp - FL . xp (3-12)

Dimana :

Mp = momen pitching

FD = gaya hambat

FS = gaya samping

zp = komponen jarak terhadap sumbu z xp

= komponen jarak terhadap sumbu x

3.7.3. Momen Putar ( yawing )

Momen yawing adalah momen terhadap sumbu z pada kendaraan akibat

gaya-gaya yang mempunyai lengan terhadap sumbu z.

MY = FS . xp - FD . yp (3-13)

Dimana :

MY = momen yawing

FS = gaya samping FD

= gaya hambat

xp = komponen jarak terhadap sumbu x yp

= komponen jarak terhadap sumbu y

Kekuatan Lelah bahan

Dalam kehidupan kita sehari – hari sering kita menjumpai suatu komponen yang

rusak walaupun tanpa menerima beban yang cukup berarti. Namun komponen

tersebut telah dipakai dalam kurun waktu tertentu dengan jam kerja kontinu yang

cukup lama. Akhirtnya walupun secara pembebanan komponen

tersebut telah menerima apa yang dikenal dengan beban lelah. Yang mana

kekuatan suatu bahan yang dikenai beban lelah ini akan menjadi berkurang atau

bahkan bisa dibawah harga kekuatan luluhnya.

Secara umum kekuatan lelah suatu bahan dapat dituliskan dalam bentuk

Sn = Cs.Cr.Cd.Kf(Syield) SE =

Sn /kf’

Sedangkan untuk mengetahui batas umur suatu komponen pada harga tegangan

tertentu dicari dari persamaan berikut :

Sn

kf 1