logo analisa kinerja sistem transmisi pada kendaraan ... · mencari pengaruh overall ratio terhadap...

LOGO

Analisa Kinerja Sistem Transmisi pada Kendaraan Multiguna Pedesaan untuk Mode Pengaturan Kecepatan

Maksimal Pada Putaran Maksimal Engine dan Daya Maksimal Engine

Mohamad Fikki Rizki

NRP. 2110105011

DOSEN PEMBIMBING

Prof. Ir Nyoman Sutantra ,Msc ,PhD

Yohanes .ST ,MSc

Jurusan Teknik Mesin - FTI

Kendaraan GEA Transmisi Off Road

Perlu adanya modifikasi untuk

memaksimalkan kinerja sistem

transmisi

Modifikasi sistem tranmsisi

HOW

Jurusan Teknik Mesin - FTI

SISTEM TRANSMISI

MULTIGUNA PEDESAAN

OFFROAD ONROAD

PERANCANGAN ULANG SISTEM

TRANSMISINYA

Jurusan Teknik Mesin - FTI

Menganalisa kinerja sistem transmisi untuk racangan mula seperti - Kinerja Traksi

- Top Speed

- Gradeability

- Konsumsi Bahan Bakar

Mencari pengaruh overall ratio terhadap kinerja sistem transmisi

Menentukan ratio final drive untuk kondisi off-road pada kendaraan

Menetukan Overall ratio sehingga diperoleh ratio final drivel dengan kondisi

optimal sehingga mobil dapat melaju dengan kecepatan maksimum yang

diharapkan dengan bahan bakar yang irit

Menganalisa dan memperbaiki sistem transmisi kendaraan sehingga kendaraan mampu berjalan pada kondisi on-road dan off-road

Pada penelitian ini hanya simulasi numerik dan belum dilakukan uji

eksperimental terhadap kendaraan

Konstanta – konstanta yang diperlukan dalam perhitungan adalah diambil dari

handbook dengan memperhatikan kemiripan bentuk kendaraan

Analisa yang dilakukan hanya pada sistem transmisi, sehingga untuk faktor –

faktor lain yang berpengaruh terhadap performa dan kestabilan kendaraan

tidak dibahas

Jurusan Teknik Mesin - FTI

sistem transmisi ini berfungsi sebagai konversi torsi dan putaran dari mesin menjadi gaya dorong dan kelajuan yang sesuai kebutuhan untuk diteruskan ke Penggerak akhir

Sistem Transmisi pada mobil

Jurusan Teknik Mesin - FTI

Ada beberapa macam sistem transmisi pada kendaraan yang telah digunakan saat ini diantaranya :

Macam – macam sistem transmisi

Trasmisi Manual

Transmisi Otomatis

CVT (Continuosly Varible Transmission)

Transmisi manual otomatis (AMT)

Tipe Transmisi Biaya Perawatan Konsumsi Bahan Bakar Konstruksi

Murah Mahal Irit Boros Mudah Sulit

Manual √ √ √

Otomatis √ √ √

CVT √ √ √

AMT √ √ √

Keunggulan Transmisi Manual

Karakteristik Passanger Car Design

Jurusan Teknik Mesin - FTI

Kinerja engine merupakan kemampuan kerja suatu kendaraan

Kinerja Traksi Kendaraan

Kinerja Arah Kestabilan kendaraan

Kinerja Pengaman kendaraan

Kinerja kendaraan

Jurusan Teknik Mesin - FTI

Kinerja kendaraan

Kinerja dari mesin kendaraan umumnya ditunjukkan dalam 3 besaran yaitu Tenaga yang dihasilkan, Torsi yang dihasilkan dan

jumlah bahan bakar yang dikonsumsi.

Karakteristik kinerja mesin bensin

Gaya Traksi

Gaya traksi umunya disebut juga gaya dorong kendaraan melawan hambatan – hambatan seperti angin, tanjakan hambatan inersia dan hambatan beban yang ditanggung oleh kendaraan. Gaya dorong disamping mampu melawan hambatan juga harus mampu menghasilkan percepatan yang diinginkan.

Perhitungan Gaya Traksi

Gaya yang bekerja pada kendaraan yang berjalan lurus

FD = Gaya Hambatan Aerodinamik FR = Gaya Hambatan Rolling FG = Grade Resistance W/g .a = Gaya Inersia

Hambatan Aerodinamik

Gaya Hambatan aerodinamik merupakan hambatanyang melawan suatu media fluida

misalnya angin atau sejenisnya

Hambatan Rolling

Gaya hambatan rolling merupakan gaya hambatan

yang terjadi karena terdefleksinya suatu ban karena material dari ban

tidak cepat kembali

Perhitungan Gaya Hambatan

Aerodinamik Perhitungan Gaya hambatan rolling

ρ = koefisien gaya hambat

Cd = density udara (kg/m3) v = kecepatan relative ( m/s )

A = luasan frontal ( m2 )

fr= koefisien rolling resistance

m= massa kendaraan (kg)

g= gravitasi ( m/s2)

Gradeability

Gradeability adalah kemampuan suatu kendaraan untuk mendaki suatu tanjakan. Jika kendaraan didesain dengan dengan gradient 30 % maka syarat kemampuan kendaraan terbesebut harut mampu menanjak dengan gradient sebesar 30% jika belum mampu maka kendaraan tersebut dianggap gagal karena tidak memenuhi kriteria gradeability yang telah diisyaratkan.

Perhitungan gaya kendaraan ketika

menanjak

Perhitungan Gradient tanjakan

dalam %

Gaya –gaya yang bekerja saat kendaraan menanjak

Gaya traksi dan daya yang diperlukan pada kendaraan

Total Driving Resistance

Total driving resistance merupakan total gabungan gaya hambatan yang yang terjadi pada kendaraan

Total Driving Resistance

Rumus penjabaran

Gaya Traksi

OVERALL RATIO

Overall Ratio merupakan ratio total perkalian dari keseluruhan ratio (rasio clutch , rasio gear box dan final ratio

Perhitungan Overall Ratio

iA = Total Rasio

iS = Rasio Clutch ( Kopling )

iG = Rasio GearBox iE = Rasio Gardan

Perhitungan Final Ratio

Sehingga over all ratio terbesar (overall ratio maksimum) dan overall ratio terkecil ( overal ratio minimum ) dapat

dirumuskan sebagai berikut

Perhitungan Overall ratio maksimum

Perhitungan Overall ratio minimum

iA,min= Overall Ratio minimum

iA,max= Overall Ratio maksimum

Fr = koefisien rolling resistance

m = massa kendaraan (kg)

g = gravitasi ( m/s2)

rdyn = radius dinamic roda (m)

T,maks= Torsi maksimum (N.m)

nreq= Putaran mesin yang dibutuhkan

Vmaks= Kecepatan Maksimum Kendaraan

Gradeability

Gradeability adalah kemampuan suatu kendaraan untuk mendaki suatu tanjakan. Jika kendaraan didesain dengan dengan gradient 30 % maka syarat kemampuan kendaraan terbesebut harut mampu menanjak dengan gradient sebesar 30% jika belum mampu maka kendaraan tersebut dianggap gagal karena tidak memenuhi kriteria gradeability yang telah diisyaratkan.

Perhitungan gaya kendaraan ketika

menanjak

Perhitungan Gradient tanjakan

dalam %

Konsumsi Bahan Bakar

Suatu parameter kinerja kendaraan yang juga amat penting karena mengandung aspek ekonomis adalah konsumsi bahan bakar. Untuk menghitung konsumsi bahan bakar tersebut pada setiap kecepatan dari suatu kendaraan diperlukan suatu data dari manufaktur yang berupa peta dari konsumsi spesifik bahan bakar. Konsumsi spesifik bahan bakar dari suatu mesin kendaraan umumnya dinyatakan dalam g/Kwh. Dengan mengetahui peta spesifik bahan bakar dapat dicari dengan menghitung torsi dari putaran mesin.

Konsumsi Bahan Bakar

Perhitungan Torsi Engine

Perhitungan Putaran Engine

Perhitungan daya engine

Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar

Jurusan Teknik Mesin - FTI

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

Jurusan Teknik Mesin - FTI

CONTOH PERHITUNGAN

Jurusan Teknik Mesin - FTI

CONTOH PERHITUNGAN

1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 60000

5

10

15

20

25

30

35

Pmax

=7.2944

iA= 6.4277 v=40 km/jam

sf =1,33 liter/25 km

v= 46.5 km/jam

sf=1,40 liter/25 km

v=60km/jam

sf=1,97 liter/25km

v=72 km/jam

sf=2,69 liter/25km

v=90km/jam

sf=4,22 liter/25 km

Top Gear PerformanceSet v

top= 90 km/h at n

max= 5500 rpm

Engine speed, n(rpm)

Pow

er,

P(k

W)

Pmax

=10.0021

v=40km/jam

sf=1,28 liter /25 km v=45 km/jam

sf= 1,46 liter/25 km

v=70 km/jam

sf=2,78 liter/25km

v= 74 km/jam

sf = 3,09 liter/25 km

iA

= 7.8

v=60 km/jam

sf=2,09 liter/25 km

Daya yang tersedia

Daya yang dibutuhkan kendaraan onroad

Akselerasi maksimum kendaraan onroad

Kecepatan dan konsumsi BB kendaraan on road

Daya yang dibutuhkan kendaraan offroad

Akselerasi maksimum kendaraan off road

Kecepatan dan konsumsi BB kendaraan off road

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

kecepatan (km/h)

Fuel C

onsum

tio

n (

L/2

5km

)KONSUMSI BAHAN BAKAR UNTUK TIAP TINGKAT TRANSMISI

SEBAGAI FUNGSI DARI KECEPATAN

iA

1

iA2

iA3

iA4

Jurusan Teknik Mesin - FTI

Kesimpulan :

•Kendaraan mode onroad memiliki kecepatan sebesar 72 km/jam dengan konsumsi bahan bakar

sebesar 2,69 liter/25 km.

•tingkat transmisi pertama masih belum mampu untuk melawan hambatan total sebesar 30%

dikarenakan beban kendaraan yang masih belum mampu melawan hambatan total pada

kendaraan.

•Pada kondisi cruise terlihat bahwa overall rasio kendaraan mode onroad lebih baik konsumsi

bahan bakarnya dibandingkan dengan overall rasio kendaraan mode offroad hal itu terlihat warna

biru yang dominan terlihat disetiap kecepatan mode onroad

•konsumsi bahan pada overall gear rasio tingkat transmisi tingkat keempat memiliki konsumsi

bahan bakar terbesar diantara tingkat transmisi lainnya hal ini dikarena putaran mesin pada

tingkat transmisi tersebut yang besar.

Jurusan Teknik Mesin - FTI

Saran : •Kebutuhan daya yang sangat besar akan mempengaruhi kinerja kendaraan sehingga perlu

adanya perancangan kembali rasio gear kendaraan sehingga akan didapatkan gear rasio terbaik

yang untuk mengurangi kerugian (losses) pada kinerja traksi kendaraan selain itu pemakaian

konsumsi bahan bakar pada kendaraan dapat diminimalisir penggunaannya.

•Dikarenakan kebutuhan konsumsi bahan bakar yang tinggi pada tingkat transmisi keempat,

seharusnya kendaraan cukup dirancang dengan tiga tingkat transmisi saja dikarenakan kebutuhan

untuk tingkat transmisi ketiga kedua dan ketiga lebih irit bahan bakar.

Dalam proses operasi mode offroad kendaraan multiguna pedesaan, seharusnya hanya dijalankan

pada tingkat transmisi pertama saja dan untuk tingkat transmisi selanjutnya sebaiknya

menggunakan mode onroad.