LAPORAN TEKNIK KENDARAAN PERANCANGAN SIS
LAPORAN TEKNIK KENDARAAN
PERANCANGAN SISTEM SUSPENSI RANTIS KOMODO 4X4
Tugas Kuliah
Disusun sebagai salah satu syarat untuk lulus kuliah MS 4011 Teknik Kendaraan
Oleh :
Heri Indriana W.
13111070
M. Yusuf
13111073
Eka Nazarudin
13111076
FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2014
ABSTRAK
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala karena atas
rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan Laporan Desain Sistem Suspensi
Rantis Komodo 4x4 ini. Kami pun mengucapkan terima kasih kepada dosen mata
kuliah Teknik Kendaraan, yaitu Dr. Ir. Ignatus Pulung atas ilmu dan wawasan yang
beliau berikan kepada kami.
Kami menyadari penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu, saran dan kritik yang membangun sangat kami harapkan demi kesempurnaan
laporan ini. Terakhir, kami berharap semoga laporan ini memberikan manfaat bagi
pembacanya. Terima kasih.
Bandung, 3 Desember 2014
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK..................................................................................................................................2
KATA PENGANTAR....................................................................................................................3
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................................................5
DAFTAR TABEL..........................................................................................................................5
BAB I PENDAHULUAN...............................................................................................................6
1.1
Latar Belakang..........................................................................................................6
1.2
Tujuan.......................................................................................................................6
BAB II STUDI PUSTAKA..............................................................................................................7
2.1 Bounce & Pitch Motion..................................................................................................7
2.2 Frekuensi Bounce & Pitch...............................................................................................8
2.3
Kenyamanan Berkendara dan Kendali....................................................................10
BAB III DATA............................................................................................................................12
3.1 Kendaraan Rantis Komodo 4x4.....................................................................................12
3.2 Spresifikasi Rantis Komodo 4x4....................................................................................12
BAB IV ANALISA......................................................................................................................14
4.1 Penentuan Besar fn pitch dan bounce..........................................................................14
4.2 Perhitungan nilai Kf......................................................................................................14
4.3 Penentuan batas atas dan bawah Kr............................................................................14
4.4 Penentuan nilai Kr........................................................................................................15
4.5 Penentuan nilai α, β, dan γ...........................................................................................15
4.6 Penentuan frekuensi pribadi modus getar pitch dan bounce.......................................16
4.7 Penentuan jenis freuensi..............................................................................................16
4.8 Penentuan perbandingan
fbouncefpitch ..............................................................17
4.9 Pengecekan Target Desain............................................................................................17
5.0 Penentuan nilai konstanta redaman.............................................................................17
5.1 Perhitungan gaya peredaman pada kondisi linear dan modifikasi................................18
5.2 Rangkuman hasil perhitungan......................................................................................19
BAB V KESIMPULAN...............................................................................................................20
PUSTAKA.................................................................................................................................22
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Skema Gerak Bounce dan Pitch...................................................................7
Gambar 2 Efek dari "Wheelbase Filtering"...................................................................8
Gambar 3 Pitch plane model for a car...........................................................................9
Gambar 4 Ride vs Handling Quality parameter..........................................................11
Gambar 5 Ride vs Handling Quality parameter..........................................................11
Gambar 6 Rantis Komodo...........................................................................................12
Gambar 7 Spesifikasi Rantis Komodo.........................................................................13
Gambar 8 Dimensi Rantis Komodo.............................................................................13
Gambar 9 Grafik gaya peredaman pada gandar depan................................................18
Gambar 10 Grafik gaya peredaman pada gandar belakang.........................................19
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Kr....................................................................................................................11
Tabel 2 Nilai alpa, beta dan gama................................................................................12
Tabel 3 f pitch dan f bounce........................................................................................12
Tabel 4 perbandingan f bounce dan f pitch..................................................................13
Tabel 5 Gaya Peredaman.............................................................................................14
Tabel 6 Rangkuman parameter perhitungan................................................................15
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ketika seseorang mengendarai suatu kendaraan, maka yang pertama kali
dirasakan adalah kenyamanan dalam berkendara. Tidak sedikit orang yang berani
mengeluarkan kocek hanya untuk membuat kendaraan yang ia miliki nyaman
dikendarai.
Nyaman berarti segala efek goncangan yang diakibatkan jalan yang rusak
bisa diminimalisir rambatan getarannya sehingga yang dirasakan pengendara kecil.
Untuk meminimalisir goncangan tersebut, suatu kendaraan harus memiliki system
suspensi yang sesuai dengan kriteria kendaraan. Untuk itulah diperlukan pemilihan
system suspensi terutama bagian pegas dan peredam getaran agar tercipta
kenyamanan dalam berkendara.
Pada percobaan ini akan menentukan system pegas, pegas depan (front
suspension) dan pegas belakang (rear suspension) sesuai dengan kriteria Olley.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dari percobaan ini adalah :
a) Menentukan besar koefisien pegas depan (front suspension), koefisien
pegas belakang (rear suspension), koefisien redaman depan dan koefisien
redaman belakang sesuai kriteria Olley.
b) Menentukan gaya peredaman pada gandar depan dan belakang
BAB II
STUDI PUSTAKA
2.1 Bounce & Pitch Motion
Akibat dari kondisi jalan dan kecepatan kendaraan, maka akan timbul
beberapa gerak pada kendaraan itu sendiri. Di antaranya adalah gerak bounce dan
pitch. Gerak bounce di definisikan sebagai gerak vertical dari kendaraan. Sedangkan
gerak pitch merupakan gerak rotasi kendaraan terhadap pusat massa jika dilihat
secara longitudinal.
Gambar 1 Skema Gerak Bounce dan Pitch
Pemahaman akan dua jenis gerak ini sangatlah esensial karena kombinasi dari
keduanya akan menentukan getaran vertical dan longitudinal pada setiap titik dalam
kendaraan. Ketika kendaraan melintasi jalanan, eksitasi pada axle depan maupun
belakang tidaklah independen, melainkan hanya tertunda selama beberapa saat.
Waktu tunda ini sama dengan panjang wheelbase dibagi kecepatan kendaraan. Waktu
tunda ini akan bertindak sebagai filter dari amplitude eksitasi gerak bounce dan
pitch, biasa disebut “wheelbase filtering”.
Gambar 2 Efek dari "Wheelbase Filtering"
2.2 Frekuensi Bounce & Pitch
Gerak bounce dan pitch akan sangat memengaruhi kenyamanan berkendara.
Pada hamper semua kendaraan, tidak ada gerak bounce atau pitch murni yang bekerja
sendiri. Mereka biasanya bekerja bersama dalam memengaruhi getaran pada
kendaraan. Sifat getaran tersebut, biasanya didefinisikan dalam bentuk frekuensi
pribadi dan pusat gerak (pusat massa). Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar
berikut:
Gambar 3 Pitch plane model for a car
Untuk kemudahan analisis, didefinisikan parameter-parameter berikut:
Didefinisikan pula bahwa gerak bounce, Z dan gerak pitch, θ, maka dapat
dituliskan sebagai berikut:
Kemudian, dengan penurunan secara matematis (lihat buku Gilespie hal. 173175) didapatkan kesimpulan bahwa:
1. Z/θ bernilai positif maka merupakan jenis frekuensi bounce.
2. Z/θ bernilai negatif maka merupakan jenis frekuensi pitch.
Sedangkan nilai frekuensi pribadi bounce dan pitch dapat dicari dengan
persamaan berikut:
Dengan f= ω/2π
2.3 Kenyamanan Berkendara dan Kendali
Kenyamanan dan keterkendalian kendaraan sangat dipengaruhi hal-hal berikut:
1. Damping ratio (0.2-0.4 untuk kendaraan penumpang)
2. Frekuensi pribadi pitch dan bounce ( < 1.3 Hz)
3. Fb/Fp < 1.2
4. Kf/Kr ≅ 0.7
Untuk memberikan gambaran lebih jelas perhatikan grafik berikut:
Gambar 4 Ride vs Handling Quality parameter
Gambar 5 Ride vs Handling Quality parameter
BAB III
DATA
3.1 Kendaraan Rantis Komodo 4x4
Gambar 6 Rantis Komodo
3.2 Spresifikasi Rantis Komodo 4x4
Rantis Komodo memliki spesifikasi sebagai berikut.
Gambar 7 Spesifikasi Rantis Komodo
Gambar 8 Dimensi Rantis Komodo
Data dari PINDAD :
Jarak gandar depan ke pusat massa (a) = 1,5 m
Jarak gandar belakang dari pusat massa (b) = 2,1 m
Jarak wheel base (L) = 3,6 m
BAB IV
ANALISA
Nilai frekuensi bounce dan frekuensi pitch yang ingin dicapai adalah 1,1 Hz dan 1,3
Hz. Nilai tersebut merupakan nilai frekuensi yang memenuhi kriteria Olley dan
Human Body Limitation.
Sebelum menentukan besar koefisien pegas, pertama adalah menentukan kondisi
kendaraan. Kondisi kendaraan yang dipilih adalah kendaraan saat empty load, yaitu
kendaraan yang memiliki massa m=9500 kg.
Dalam menentukan besar koefisien suspense, perlu mengikuti beberapa tahap berikut.
4.1 Penentuan Besar fn pitch dan bounce
Supaya getaran yng dirasakan pengendara nyaman, maka perlu memilih fn pitch dan
bounce diantara 1 Hz sampai 1,3 Hz. Fn yang dipilih adalah 1,2 Hz.
4.2 Perhitungan nilai Kf
Untuk menentukan besar Kf, perlu menggunakan rumus berikut.
2
2
kf = 4 π ( f pitch ) mf
mf =
( aL m)
Didapat mf = 3958,3333 kg
Kf = 225,027 kN/m
4.3 Penentuan batas atas dan bawah Kr
Untuk mendapatkannya, perlu menggunakan rumus berikut.
kr 1=
kf
L
−1
0,065 L+a
kr 2=
kf
0,7
Dengan L = 3,6 m, a=1,5 m
Didapat, Kr1 = 209.1086731 kN/m
Kr2 = 321.4671148 kN/m
4.4 Penentuan nilai Kr
Setelah batas atas dan bawah Kr di dapat, maka bisa dipilih nilai Kr diantara nilai
maksimum dan minimumnya. Disini kita mencoba memilih beberapa nilai Kr supaya
didapat grafik antara Kr dengan frekuensi pitch dan bouncenya, dan dengan
fbounce
fpitch
Kr
(kN/m
209,11
210
219
229
250
)
Tabel 1 Kr
4.5 Penentuan nilai α, β, dan γ
Rumusnya :
α=
Kr + Kf
m
β=
Krb−Kfa
m
γ=
Kf a + Kr b
2
mK
2
2
K2=a b DI
dengan DI=1,1 Gilespi P. 173 seterusnya
290
300
310
321,5
didapat K2 = 3,465 m2
Kr
(kN/m)
α (s-2)
β (m/s2)
γ (s-2)
209,11
210
45,7
10,7
43,4
45,8
10,9
43,52
219
229
250
290
46,74
47,8
50
54,21
12,88
15,09
19,73
28,57
44,72
46,06
48,87
54,23
Tabel 2 Nilai alpa, beta dan gama
300
310
321,5
55,27
30,78
55,57
56,32
32,995
56,91
57,53
35,53
58,45
4.6 Penentuan frekuensi pribadi modus getar pitch dan bounce
f 1,2 =
1
2π
√ √
( α−γ )2 β 2
α+γ
±
− 2
2
4
K
Didapat,
Kr
209,1
(kN/m)
α (s-2)
β (m/s2)
γ (s-2)
f1 (Hz)
f2 (Hz)
1
45,7
10,7
43,4
1,100
1,022
fbounce
1,077
fpitch
210
219
229
250
290
300
310
321,5
45,8
10,9
43,52
1,102
1,0225
46,74
12,88
44,72
1,12
1,0295
47,8
15,09
46,06
1,14
1,04
50
19,73
48,87
1,18
1,052
54,21
28,57
54,23
1,26
1,078
55,27
30,78
55,57
1,26
1,085
56,32
32,995
56,91
1,294
1,092
57,53
35,53
58,45
1,314
1,099
1,078
1,088
1,099
1,123
1,165
1,176
1,185
1,196
Tabel 3 f pitch dan f bounce
4.7 Penentuan jenis freuensi
Ambil satu data f1 dan f2, misal f1 = 1,1 Hz ; f2 = 1,022 Hz
Z
−β
=
θ 1 α −( 2 πf 1 )2
Z
−β
=
θ 2 α −( 2 πf 2 )2
Didapat untuk f1,
Untuk f2,
Z
=5 karena nilainya positif, maka jenis f1 adalah frekuensi bounce.
θ1
Z
=−2,4 karena nilainya negatif, maka jenis f2 adalah frekuensi pitch.
θ2
4.8 Penentuan perbandingan
Jika
fbounce
fpitch
fbounce
< 1,2 maka desain sesuai kriteria Olley, didapat kenyamanan dalam
fpitch
berkendara.
f1 (Hz)
f2 (Hz)
fbounce
fpitch
1,100
1,022
1,102
1,0225
1,12
1,0295
1,14
1,04
1,18
1,052
1,26
1,078
1,26
1,085
1,294
1,092
1,314
1,099
1,077
1,078
1,088
1,099
1,123
1,165
1,176
1,185
1,196
Tabel 4 perbandingan f bounce dan f pitch
4.9 Pengecekan Target Desain
Dari hasil perhitungan frekuensi pitch dan frekuensi bounce di atas, maka nilai Kr
yang memenuhi kriteria Olley adalah 310 kN/m.
5.0 Penentuan nilai konstanta redaman
Nilai Kr dan Kf yang telah didapat di subbab sebelumnya, digunakan untuk
menentukan nilai koefisien redaman.
Nilai rasio redaman dipilih nilai 0,4 ≤ ζ ≤1,0
karena nilai tersebut memenuhi
kualitas kenyamanan dan keterkendalian yang baik.
ζ=
cr + cf
2 √ ( Kr+Kf ) m
cr +cf =2 ζ √ ( Kr + Kf ) m
Dengan nilai ζ = 0,4 yang dipilih, maka
cr +cf =2 x 0,4 x √ (310+ 225,027 ) x 9,5=57,035 kNs/m
b
2,1
cf = ( cf +cr )=
x 57,027=33,27 kNs/m
L
3,6
a
1,5
cr = ( cr+ cf )=
x 57,027=23,76 kNs/m
L
3,6
5.1 Perhitungan gaya peredaman pada kondisi linear dan modifikasi
Rumus gaya peredaman linear
Gaya
Tekan
Tarik
Kecepatan
(m/s)
-0.6
-0.3
-0.1
-0.05
0.05
0.1
0.3
0.6
F=ζ √ km V
Gandar Depan
Linear (N)
Modifikasi (N)
-11096.61094
-4438.64438
-5548.305471
-3328.98328
-1849.435157
-1479.54813
-924.7175785
-924.717579
924.7175785 924.7175785
1849.435157 2219.322188
5548.305471 7767.627659
11096.61094 17754.57751
Gandar Belakang
Linear (N)
Modifikasi (N)
-13024.28501 -5209.714004
-6512.142505 -3907.285503
-2170.714168 -1736.571335
-1085.357084 -1085.357084
1085.357084 1085.357084
2170.714168 2604.857002
6512.142505 9116.999506
13024.28501 20838.85601
Tabel 5 Gaya Peredaman
Gandar Depan
20000
15000
Gaya (N)
10000
5000
-0.8
-0.6
-0.4
0
-0.2
-5000
0
0.2
0.4
0.6
-10000
-15000
Kececpatan (m/s)
Linear
Modifikasi
Gambar 9 Grafik gaya peredaman pada gandar depan
0.8
Gandar Belakang
25000
20000
15000
Gaya (N)
10000
Linear
Modifikasi
5000
-0.8
-0.6
-0.4
0
-0.2
0
-5000
0.2
0.4
0.6
0.8
-10000
-15000
Kecepatan (m/s)
Gambar 10 Grafik gaya peredaman pada gandar belakang
5.2 Rangkuman hasil perhitungan
Ini merupakan parameter yang sesuai kriteria Olley
Parameter
Kf
Kr
Kf/kr
cf
Cr
fn pitch
fn bounce
Fn bounce/fn pitch
ζ
Olley 1
Olley 2
Olley 3
Human Body
Nilai
225,027
310
0,72
33,027
23,76
1,1
1,3
1,0833
0,4
v
v
v
v
Satuan
kN/m
kN/m
Keterangan
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
kNs/m
kNs/m
Hz
Hz
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
-
Kf/Kr ≈ 0,7
fn bounce/fn pitch < 1,2 Hz
Fn bounce dan fn pitch ≤1,3 Hz
Fn bounce dan fn pitch sebesar 0,75 Hz
sampai 3 Hz
Tabel 6 Rangkuman parameter perhitungan
BAB V
KESIMPULAN
Hasil perhitungan parameter
Parameter
Kf
Kr
cf
Cr
fn pitch
fn bounce
ζ
Olley 1
Olley 2
Olley 3
Human Body
Nilai
225,027
310
33,027
23,76
1,1
1,3
0,4
v
v
v
v
Satuan
kN/m
kN/m
kNs/m
kNs/m
Hz
Hz
-
Keterangan
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
Kf/Kr ≈ 0,7
fn bounce/fn pitch < 1,2 Hz
Fn bounce dan fn pitch ≤1,3 Hz
Fn bounce dan fn pitch sebesar 0,75 Hz
sampai 3 Hz
Gaya Peredaman
Gaya
Tekan
Tarik
Kecepatan
(m/s)
-0.6
-0.3
-0.1
-0.05
0.05
0.1
0.3
0.6
Gandar Depan
Linear (N)
Modifikasi (N)
-11096.61094
-4438.64438
-5548.305471
-3328.98328
-1849.435157
-1479.54813
-924.7175785
-924.717579
924.7175785 924.7175785
1849.435157 2219.322188
5548.305471 7767.627659
11096.61094 17754.57751
Gandar Belakang
Linear (N)
Modifikasi (N)
-13024.28501 -5209.714004
-6512.142505 -3907.285503
-2170.714168 -1736.571335
-1085.357084 -1085.357084
1085.357084 1085.357084
2170.714168 2604.857002
6512.142505 9116.999506
13024.28501 20838.85601
Gandar Depan
20000
15000
Gaya (N)
10000
5000
-0.8
-0.6
-0.4
0
-0.2
-5000
0
0.2
0.4
0.6
0.8
-10000
-15000
Kececpatan (m/s)
Linear
Modifikasi
Gandar Belakang
25000
20000
15000
Gaya (N)
10000
Linear
Modifikasi
5000
-0.8
-0.6
-0.4
0
-0.2
0
-5000
0.2
-10000
-15000
Kecepatan (m/s)
0.4
0.6
0.8
PUSTAKA
Gillespie, Thomas D. Fundamentals of Vehicle Dynamics. SAE. 1992.
PERANCANGAN SISTEM SUSPENSI RANTIS KOMODO 4X4
Tugas Kuliah
Disusun sebagai salah satu syarat untuk lulus kuliah MS 4011 Teknik Kendaraan
Oleh :
Heri Indriana W.
13111070
M. Yusuf
13111073
Eka Nazarudin
13111076
FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA
INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
2014
ABSTRAK
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Allah Subhanahu wa Ta’ala karena atas
rahmat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan Laporan Desain Sistem Suspensi
Rantis Komodo 4x4 ini. Kami pun mengucapkan terima kasih kepada dosen mata
kuliah Teknik Kendaraan, yaitu Dr. Ir. Ignatus Pulung atas ilmu dan wawasan yang
beliau berikan kepada kami.
Kami menyadari penulisan laporan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu, saran dan kritik yang membangun sangat kami harapkan demi kesempurnaan
laporan ini. Terakhir, kami berharap semoga laporan ini memberikan manfaat bagi
pembacanya. Terima kasih.
Bandung, 3 Desember 2014
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK..................................................................................................................................2
KATA PENGANTAR....................................................................................................................3
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................................................5
DAFTAR TABEL..........................................................................................................................5
BAB I PENDAHULUAN...............................................................................................................6
1.1
Latar Belakang..........................................................................................................6
1.2
Tujuan.......................................................................................................................6
BAB II STUDI PUSTAKA..............................................................................................................7
2.1 Bounce & Pitch Motion..................................................................................................7
2.2 Frekuensi Bounce & Pitch...............................................................................................8
2.3
Kenyamanan Berkendara dan Kendali....................................................................10
BAB III DATA............................................................................................................................12
3.1 Kendaraan Rantis Komodo 4x4.....................................................................................12
3.2 Spresifikasi Rantis Komodo 4x4....................................................................................12
BAB IV ANALISA......................................................................................................................14
4.1 Penentuan Besar fn pitch dan bounce..........................................................................14
4.2 Perhitungan nilai Kf......................................................................................................14
4.3 Penentuan batas atas dan bawah Kr............................................................................14
4.4 Penentuan nilai Kr........................................................................................................15
4.5 Penentuan nilai α, β, dan γ...........................................................................................15
4.6 Penentuan frekuensi pribadi modus getar pitch dan bounce.......................................16
4.7 Penentuan jenis freuensi..............................................................................................16
4.8 Penentuan perbandingan
fbouncefpitch ..............................................................17
4.9 Pengecekan Target Desain............................................................................................17
5.0 Penentuan nilai konstanta redaman.............................................................................17
5.1 Perhitungan gaya peredaman pada kondisi linear dan modifikasi................................18
5.2 Rangkuman hasil perhitungan......................................................................................19
BAB V KESIMPULAN...............................................................................................................20
PUSTAKA.................................................................................................................................22
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Skema Gerak Bounce dan Pitch...................................................................7
Gambar 2 Efek dari "Wheelbase Filtering"...................................................................8
Gambar 3 Pitch plane model for a car...........................................................................9
Gambar 4 Ride vs Handling Quality parameter..........................................................11
Gambar 5 Ride vs Handling Quality parameter..........................................................11
Gambar 6 Rantis Komodo...........................................................................................12
Gambar 7 Spesifikasi Rantis Komodo.........................................................................13
Gambar 8 Dimensi Rantis Komodo.............................................................................13
Gambar 9 Grafik gaya peredaman pada gandar depan................................................18
Gambar 10 Grafik gaya peredaman pada gandar belakang.........................................19
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Kr....................................................................................................................11
Tabel 2 Nilai alpa, beta dan gama................................................................................12
Tabel 3 f pitch dan f bounce........................................................................................12
Tabel 4 perbandingan f bounce dan f pitch..................................................................13
Tabel 5 Gaya Peredaman.............................................................................................14
Tabel 6 Rangkuman parameter perhitungan................................................................15
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ketika seseorang mengendarai suatu kendaraan, maka yang pertama kali
dirasakan adalah kenyamanan dalam berkendara. Tidak sedikit orang yang berani
mengeluarkan kocek hanya untuk membuat kendaraan yang ia miliki nyaman
dikendarai.
Nyaman berarti segala efek goncangan yang diakibatkan jalan yang rusak
bisa diminimalisir rambatan getarannya sehingga yang dirasakan pengendara kecil.
Untuk meminimalisir goncangan tersebut, suatu kendaraan harus memiliki system
suspensi yang sesuai dengan kriteria kendaraan. Untuk itulah diperlukan pemilihan
system suspensi terutama bagian pegas dan peredam getaran agar tercipta
kenyamanan dalam berkendara.
Pada percobaan ini akan menentukan system pegas, pegas depan (front
suspension) dan pegas belakang (rear suspension) sesuai dengan kriteria Olley.
1.2 Tujuan
Adapun tujuan dari percobaan ini adalah :
a) Menentukan besar koefisien pegas depan (front suspension), koefisien
pegas belakang (rear suspension), koefisien redaman depan dan koefisien
redaman belakang sesuai kriteria Olley.
b) Menentukan gaya peredaman pada gandar depan dan belakang
BAB II
STUDI PUSTAKA
2.1 Bounce & Pitch Motion
Akibat dari kondisi jalan dan kecepatan kendaraan, maka akan timbul
beberapa gerak pada kendaraan itu sendiri. Di antaranya adalah gerak bounce dan
pitch. Gerak bounce di definisikan sebagai gerak vertical dari kendaraan. Sedangkan
gerak pitch merupakan gerak rotasi kendaraan terhadap pusat massa jika dilihat
secara longitudinal.
Gambar 1 Skema Gerak Bounce dan Pitch
Pemahaman akan dua jenis gerak ini sangatlah esensial karena kombinasi dari
keduanya akan menentukan getaran vertical dan longitudinal pada setiap titik dalam
kendaraan. Ketika kendaraan melintasi jalanan, eksitasi pada axle depan maupun
belakang tidaklah independen, melainkan hanya tertunda selama beberapa saat.
Waktu tunda ini sama dengan panjang wheelbase dibagi kecepatan kendaraan. Waktu
tunda ini akan bertindak sebagai filter dari amplitude eksitasi gerak bounce dan
pitch, biasa disebut “wheelbase filtering”.
Gambar 2 Efek dari "Wheelbase Filtering"
2.2 Frekuensi Bounce & Pitch
Gerak bounce dan pitch akan sangat memengaruhi kenyamanan berkendara.
Pada hamper semua kendaraan, tidak ada gerak bounce atau pitch murni yang bekerja
sendiri. Mereka biasanya bekerja bersama dalam memengaruhi getaran pada
kendaraan. Sifat getaran tersebut, biasanya didefinisikan dalam bentuk frekuensi
pribadi dan pusat gerak (pusat massa). Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar
berikut:
Gambar 3 Pitch plane model for a car
Untuk kemudahan analisis, didefinisikan parameter-parameter berikut:
Didefinisikan pula bahwa gerak bounce, Z dan gerak pitch, θ, maka dapat
dituliskan sebagai berikut:
Kemudian, dengan penurunan secara matematis (lihat buku Gilespie hal. 173175) didapatkan kesimpulan bahwa:
1. Z/θ bernilai positif maka merupakan jenis frekuensi bounce.
2. Z/θ bernilai negatif maka merupakan jenis frekuensi pitch.
Sedangkan nilai frekuensi pribadi bounce dan pitch dapat dicari dengan
persamaan berikut:
Dengan f= ω/2π
2.3 Kenyamanan Berkendara dan Kendali
Kenyamanan dan keterkendalian kendaraan sangat dipengaruhi hal-hal berikut:
1. Damping ratio (0.2-0.4 untuk kendaraan penumpang)
2. Frekuensi pribadi pitch dan bounce ( < 1.3 Hz)
3. Fb/Fp < 1.2
4. Kf/Kr ≅ 0.7
Untuk memberikan gambaran lebih jelas perhatikan grafik berikut:
Gambar 4 Ride vs Handling Quality parameter
Gambar 5 Ride vs Handling Quality parameter
BAB III
DATA
3.1 Kendaraan Rantis Komodo 4x4
Gambar 6 Rantis Komodo
3.2 Spresifikasi Rantis Komodo 4x4
Rantis Komodo memliki spesifikasi sebagai berikut.
Gambar 7 Spesifikasi Rantis Komodo
Gambar 8 Dimensi Rantis Komodo
Data dari PINDAD :
Jarak gandar depan ke pusat massa (a) = 1,5 m
Jarak gandar belakang dari pusat massa (b) = 2,1 m
Jarak wheel base (L) = 3,6 m
BAB IV
ANALISA
Nilai frekuensi bounce dan frekuensi pitch yang ingin dicapai adalah 1,1 Hz dan 1,3
Hz. Nilai tersebut merupakan nilai frekuensi yang memenuhi kriteria Olley dan
Human Body Limitation.
Sebelum menentukan besar koefisien pegas, pertama adalah menentukan kondisi
kendaraan. Kondisi kendaraan yang dipilih adalah kendaraan saat empty load, yaitu
kendaraan yang memiliki massa m=9500 kg.
Dalam menentukan besar koefisien suspense, perlu mengikuti beberapa tahap berikut.
4.1 Penentuan Besar fn pitch dan bounce
Supaya getaran yng dirasakan pengendara nyaman, maka perlu memilih fn pitch dan
bounce diantara 1 Hz sampai 1,3 Hz. Fn yang dipilih adalah 1,2 Hz.
4.2 Perhitungan nilai Kf
Untuk menentukan besar Kf, perlu menggunakan rumus berikut.
2
2
kf = 4 π ( f pitch ) mf
mf =
( aL m)
Didapat mf = 3958,3333 kg
Kf = 225,027 kN/m
4.3 Penentuan batas atas dan bawah Kr
Untuk mendapatkannya, perlu menggunakan rumus berikut.
kr 1=
kf
L
−1
0,065 L+a
kr 2=
kf
0,7
Dengan L = 3,6 m, a=1,5 m
Didapat, Kr1 = 209.1086731 kN/m
Kr2 = 321.4671148 kN/m
4.4 Penentuan nilai Kr
Setelah batas atas dan bawah Kr di dapat, maka bisa dipilih nilai Kr diantara nilai
maksimum dan minimumnya. Disini kita mencoba memilih beberapa nilai Kr supaya
didapat grafik antara Kr dengan frekuensi pitch dan bouncenya, dan dengan
fbounce
fpitch
Kr
(kN/m
209,11
210
219
229
250
)
Tabel 1 Kr
4.5 Penentuan nilai α, β, dan γ
Rumusnya :
α=
Kr + Kf
m
β=
Krb−Kfa
m
γ=
Kf a + Kr b
2
mK
2
2
K2=a b DI
dengan DI=1,1 Gilespi P. 173 seterusnya
290
300
310
321,5
didapat K2 = 3,465 m2
Kr
(kN/m)
α (s-2)
β (m/s2)
γ (s-2)
209,11
210
45,7
10,7
43,4
45,8
10,9
43,52
219
229
250
290
46,74
47,8
50
54,21
12,88
15,09
19,73
28,57
44,72
46,06
48,87
54,23
Tabel 2 Nilai alpa, beta dan gama
300
310
321,5
55,27
30,78
55,57
56,32
32,995
56,91
57,53
35,53
58,45
4.6 Penentuan frekuensi pribadi modus getar pitch dan bounce
f 1,2 =
1
2π
√ √
( α−γ )2 β 2
α+γ
±
− 2
2
4
K
Didapat,
Kr
209,1
(kN/m)
α (s-2)
β (m/s2)
γ (s-2)
f1 (Hz)
f2 (Hz)
1
45,7
10,7
43,4
1,100
1,022
fbounce
1,077
fpitch
210
219
229
250
290
300
310
321,5
45,8
10,9
43,52
1,102
1,0225
46,74
12,88
44,72
1,12
1,0295
47,8
15,09
46,06
1,14
1,04
50
19,73
48,87
1,18
1,052
54,21
28,57
54,23
1,26
1,078
55,27
30,78
55,57
1,26
1,085
56,32
32,995
56,91
1,294
1,092
57,53
35,53
58,45
1,314
1,099
1,078
1,088
1,099
1,123
1,165
1,176
1,185
1,196
Tabel 3 f pitch dan f bounce
4.7 Penentuan jenis freuensi
Ambil satu data f1 dan f2, misal f1 = 1,1 Hz ; f2 = 1,022 Hz
Z
−β
=
θ 1 α −( 2 πf 1 )2
Z
−β
=
θ 2 α −( 2 πf 2 )2
Didapat untuk f1,
Untuk f2,
Z
=5 karena nilainya positif, maka jenis f1 adalah frekuensi bounce.
θ1
Z
=−2,4 karena nilainya negatif, maka jenis f2 adalah frekuensi pitch.
θ2
4.8 Penentuan perbandingan
Jika
fbounce
fpitch
fbounce
< 1,2 maka desain sesuai kriteria Olley, didapat kenyamanan dalam
fpitch
berkendara.
f1 (Hz)
f2 (Hz)
fbounce
fpitch
1,100
1,022
1,102
1,0225
1,12
1,0295
1,14
1,04
1,18
1,052
1,26
1,078
1,26
1,085
1,294
1,092
1,314
1,099
1,077
1,078
1,088
1,099
1,123
1,165
1,176
1,185
1,196
Tabel 4 perbandingan f bounce dan f pitch
4.9 Pengecekan Target Desain
Dari hasil perhitungan frekuensi pitch dan frekuensi bounce di atas, maka nilai Kr
yang memenuhi kriteria Olley adalah 310 kN/m.
5.0 Penentuan nilai konstanta redaman
Nilai Kr dan Kf yang telah didapat di subbab sebelumnya, digunakan untuk
menentukan nilai koefisien redaman.
Nilai rasio redaman dipilih nilai 0,4 ≤ ζ ≤1,0
karena nilai tersebut memenuhi
kualitas kenyamanan dan keterkendalian yang baik.
ζ=
cr + cf
2 √ ( Kr+Kf ) m
cr +cf =2 ζ √ ( Kr + Kf ) m
Dengan nilai ζ = 0,4 yang dipilih, maka
cr +cf =2 x 0,4 x √ (310+ 225,027 ) x 9,5=57,035 kNs/m
b
2,1
cf = ( cf +cr )=
x 57,027=33,27 kNs/m
L
3,6
a
1,5
cr = ( cr+ cf )=
x 57,027=23,76 kNs/m
L
3,6
5.1 Perhitungan gaya peredaman pada kondisi linear dan modifikasi
Rumus gaya peredaman linear
Gaya
Tekan
Tarik
Kecepatan
(m/s)
-0.6
-0.3
-0.1
-0.05
0.05
0.1
0.3
0.6
F=ζ √ km V
Gandar Depan
Linear (N)
Modifikasi (N)
-11096.61094
-4438.64438
-5548.305471
-3328.98328
-1849.435157
-1479.54813
-924.7175785
-924.717579
924.7175785 924.7175785
1849.435157 2219.322188
5548.305471 7767.627659
11096.61094 17754.57751
Gandar Belakang
Linear (N)
Modifikasi (N)
-13024.28501 -5209.714004
-6512.142505 -3907.285503
-2170.714168 -1736.571335
-1085.357084 -1085.357084
1085.357084 1085.357084
2170.714168 2604.857002
6512.142505 9116.999506
13024.28501 20838.85601
Tabel 5 Gaya Peredaman
Gandar Depan
20000
15000
Gaya (N)
10000
5000
-0.8
-0.6
-0.4
0
-0.2
-5000
0
0.2
0.4
0.6
-10000
-15000
Kececpatan (m/s)
Linear
Modifikasi
Gambar 9 Grafik gaya peredaman pada gandar depan
0.8
Gandar Belakang
25000
20000
15000
Gaya (N)
10000
Linear
Modifikasi
5000
-0.8
-0.6
-0.4
0
-0.2
0
-5000
0.2
0.4
0.6
0.8
-10000
-15000
Kecepatan (m/s)
Gambar 10 Grafik gaya peredaman pada gandar belakang
5.2 Rangkuman hasil perhitungan
Ini merupakan parameter yang sesuai kriteria Olley
Parameter
Kf
Kr
Kf/kr
cf
Cr
fn pitch
fn bounce
Fn bounce/fn pitch
ζ
Olley 1
Olley 2
Olley 3
Human Body
Nilai
225,027
310
0,72
33,027
23,76
1,1
1,3
1,0833
0,4
v
v
v
v
Satuan
kN/m
kN/m
Keterangan
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
kNs/m
kNs/m
Hz
Hz
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
-
Kf/Kr ≈ 0,7
fn bounce/fn pitch < 1,2 Hz
Fn bounce dan fn pitch ≤1,3 Hz
Fn bounce dan fn pitch sebesar 0,75 Hz
sampai 3 Hz
Tabel 6 Rangkuman parameter perhitungan
BAB V
KESIMPULAN
Hasil perhitungan parameter
Parameter
Kf
Kr
cf
Cr
fn pitch
fn bounce
ζ
Olley 1
Olley 2
Olley 3
Human Body
Nilai
225,027
310
33,027
23,76
1,1
1,3
0,4
v
v
v
v
Satuan
kN/m
kN/m
kNs/m
kNs/m
Hz
Hz
-
Keterangan
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
Total roda kiri dan kanan
Kf/Kr ≈ 0,7
fn bounce/fn pitch < 1,2 Hz
Fn bounce dan fn pitch ≤1,3 Hz
Fn bounce dan fn pitch sebesar 0,75 Hz
sampai 3 Hz
Gaya Peredaman
Gaya
Tekan
Tarik
Kecepatan
(m/s)
-0.6
-0.3
-0.1
-0.05
0.05
0.1
0.3
0.6
Gandar Depan
Linear (N)
Modifikasi (N)
-11096.61094
-4438.64438
-5548.305471
-3328.98328
-1849.435157
-1479.54813
-924.7175785
-924.717579
924.7175785 924.7175785
1849.435157 2219.322188
5548.305471 7767.627659
11096.61094 17754.57751
Gandar Belakang
Linear (N)
Modifikasi (N)
-13024.28501 -5209.714004
-6512.142505 -3907.285503
-2170.714168 -1736.571335
-1085.357084 -1085.357084
1085.357084 1085.357084
2170.714168 2604.857002
6512.142505 9116.999506
13024.28501 20838.85601
Gandar Depan
20000
15000
Gaya (N)
10000
5000
-0.8
-0.6
-0.4
0
-0.2
-5000
0
0.2
0.4
0.6
0.8
-10000
-15000
Kececpatan (m/s)
Linear
Modifikasi
Gandar Belakang
25000
20000
15000
Gaya (N)
10000
Linear
Modifikasi
5000
-0.8
-0.6
-0.4
0
-0.2
0
-5000
0.2
-10000
-15000
Kecepatan (m/s)
0.4
0.6
0.8
PUSTAKA
Gillespie, Thomas D. Fundamentals of Vehicle Dynamics. SAE. 1992.