bab ii dasar teori 2.1.kontruksi...
TRANSCRIPT
BAB II
DASAR TEORI
2.1.Kontruksi Gookart
Kendaran menurut jumlah roda penerus daya dibagi menjadi dua jenis, yaitu
kendaraan roda dua dan kendaraan roda empat, dimana gokart termasuk jenis kendaraan
roda empat. Kendaraan roda empat mempunyai empat komponen utama, yaitu:
1. Rangka/Chasis
2. Body
3. Rangkaian Penghasil tenaga
4. Rangkaian penerus tenaga
Demikian juga dengan gokart, secara garis besar sama hanya tanpa body dan sebagian
besar komponennya berupa chasis, karena gokart merupakan kendaraan kecil yang
digunakan untuk sirkuit balap dengan lintasan yang rata dan tikungan–tikungan dengan
jarak yang dekat maka paling dibutuhkan oleh sebuah gokart adalah akselerasi yang
ditentukan oleh rangkaian penghasil tenaga dan rangkaian penerus tenaga, serta kekuatan
atau keamanan dari frame (chasis) gokart tersebut. Desain gokart yang penyusun buat
adalah seperti gambar berikut
Gambar 2.1. Desain Gokart
2.2.Komponen Utama
Gokart terdiri dari beberapa komponen utama antara lain
2.2.1. Rangka/Chasis
Chasis gokart biasa terbuat dari besi kotak 4x2 cm, dimana desain chasis gokart tidak
menggunakan suspensi, jadi chasis berfungsi juga sebagai suspensi dari gokart, jadi
bahan dari chasis harus memenuhi syarat yaitu cukup flexible atau lentur dan mempunayi
kekakuan yang cukup,dan bahan tidak mudah mengalami kegagalan patah.
2.2.2. Mesin
Penghasil tenaga yang biasa di gunakan dalam gokart ada beberapa macam yaitu,
mesin 4 langkah, dan mesin 2 langkah, dimana dijelaskan lebih lanjut:
1. Mesin 2 langkah : Pada mesin 2 tak langkah, mempunyai 2 langkah kerja, yaitu:
a. langkah ekspansi
b. langkah kompresi
a) Langkah kompresi: Torak/piston bergerak dari TMB ke TMA,saluran masuk bahan
bakar terbuka,campuran bahan bakar & udara masuk ke ruang karter& gas yang
ada di ruang bakar dimampatkan oleh piston.
b) Langkah ekspansi: Beberapa derajat sebelum TMA busi meloncatkan bunga api
listrik & gas yang ada di ruang bakar akan terbakar & timbul tekanan yang tinggi
sehingga mendorong piston ke TMB. Saluran masuk tertutup & bahan bakar di
dalam karter naik ke ruang bakar melalui saluran pembilasan sekaligus mendorong
gas sisa pembakaran keluar dari ruang bakar melalui saluran buang.
Gambar 2.2. Langkah kerja mesin 2 langkah
2. Mesin 4 langkah : mempunyai 4 langkah kerja,yaitu:
a. langkah hisap
b. langkah usaha
c. langkah kompresi
d. langkah buang
Keterangan:
a) Langkah hisap: katup hisap membuka, torak bergerak dari titik mati atas ke
titik mati bawah ,dan menghisap campuran bensin dan udara.
b) Langkah kompresi: torak bergerak dari titik mati bawah ke titik mati atas,pada
saat torak akan mencapai titik mati atas, busi meloncatkan bunga api listrik
yang membakar campuran bensin dan udara. Kemudian timbul ledakan yang
mendorong torak ke TMB.
c) Langkah usaha: torak bergerak dari TMA ke TMB karena terdorong oleh
ledakan yang timbul pada saat kompresi, pada saat ini timbul langkah
kerja/langkah usaha.
d) Langkah buang: torak bergerak dari TMB ke TMAdan membuang sisa gas
hasil pembakaran.pada saat ini katup buang membuka.
Proses tersebut terjadi berulang-ulang dimulai dari langkah hisap sampai langkah
buang dan menggerakkan mesin.
Gambar 2.3. langkah kerja mesin 4 langkah
2.2.3. Transmisi (Rangkaian penerus tenaga)
Dalam gokart tidak menggunakan gardan ini berarti kedua roda mempunyai torsi dan
kecepatan putar yang sama sehingga dalam posisi belok maka salah satu roda mengalami
pergeseran dan roda lain sedikit terangkat, ini menyebabkan saat membelok roda gokart
kehilangan cekaman terhadap lintasan. Pada gokart yang penyusun buat daya
ditransmisikan oleh belt dan pully, dan Kopling sentrifugal. Dimana perhitungan kopling
sentrifugal merupakan tugas khusus bagi penyusun
2.2.4. Roda (Tires)
Roda dan velg yang digunakan dalam gokart lebih kecil daripada yang biasa
digunakan pada mobil. Roda dan Velg digunakan dalam pembuatan gokart adalah roda
dan velg dari sepeda motor Scooter, dikarenakan roda dan velg vespa mempunyai
diameter yang sesuai dengan yang digunakan pada gokart umumnya. Ban jenis ini
termasuk kalsifikasi ban jenis Rain/WetBan, jenis ini digunakan, dimana ban ini
mempunyai alur dan terbuat dari compon yang lunak dan mempunyai permukaan cekam
yang lebih sempit dari ban jenis slick. Ban jenis ini dibuat untuk mempunyai daya cekam
yang lebih besar.
2.3.Performa Gokart
Dalam dinamika kendaraan khususnya gokart, adalah kendaraan yang merupakan
benda kaku tanpa suspensi. Untuk dapat bergerak kendaraan harus memiliki gaya dorong
yang cukup untuk melawan semua hambatan pada kendaraan. Gaya dorong ini terjadi
pada roda penggerak kendaraan, yang ditransformasikan dari torsi mesin ke roda
penggerak. Gambar 2.4 berikut menunjukan diagram benda bebas kendaraan yang
menggambarkan gaya dorong dan hambatan meliputi angin dan rolling.
Ra
Fr Rr Ff Ff
F
m
Gambar 2.4 Diagram Benda bebas Kendaraan
Keterangan :
F = gaya dorong dari mesin penggerak
Ff = gaya dorong roda depan
Fr = gaya dorong roda belakang
Rr = gaya hambat rolling roda belakang
Rf = gaya hambat rolling roda depan
Ra = gaya hambat angin
m = massa total gokart
2.3.1. Kinerja Traksi Kendaraan
Kinerja traksi kendaraan merupakan kemampuan kendaraan untuk melaju dengan
membawa suatu beban dan melawan hambatan. kemampuan tersebut sangat dipengaruhi
oleh kemampuan mesin, pemilihan tingkat dan rasio transmisi, serta jenis transmisi yang
dipakai.
2.3.2. Penentuan Posisi Titik Berat
Sebelum menganalisis dinamika kendaraan lebih lanjut, maka perlu ditentukan
terlebih dahulu dimana titik berat dari kendaraan. Untuk menentukan titik berat
kendaraan dapat menggunakan sistem eksperimen, yaitu ditimbang dengan asumsi bahwa
beban terdistribusi merata. Secara bergantian roda depan dan roda belakang ditimbang
seperti gambar 2.5 a dan 2.5 b
Penumpu L Penumpu L
Timbangan Timbangan
(a)penimbangan pada roda depan (b)penimbangan pada roda belakang
Gambar 2.5 (c)Titik Berat Kendaraan
Dari penimbangan tersebut didapat :
Wf = berat kendaraan roda depan / gaya reaksi roda depan
Wr = berat kendaraan roda belakang / gaya reaksi belakang
Dimana L = Lr + Lf ; adalah jarak antara kedua sumbu roda depan dan belakang, dan Wt
= Wf + Wr ; merupakan berat total.
Dengan menggunakan rumus Σ M = 0, didapat :
( i ) Wr . L = Lr . W Lr = Wr. L / W
( ii ) Wf L = Lf . W Lf = Wf .L / W
Untuk menentukan tinggi titik berat kendaraan maka dapat dilakukan dengan cara
percobaan seperti gambar 2.6
Gambar 2.6 Tinggi Titik Berat
Dalam keadaan statis, dengan rumus ∑ MA = 0
∑ MA = 0
W . tanθ . Hf = Wr.L – W.Lr
h = f θtan...
WaWLWr −
Tinggi titik berat dari permukaan jalan :
H = hf + r
Dimana r = jari – jari roda
2.4.Karakteristik Kinerja Laju kendaraan
Kinerja laju dari suatu kendaraan sangat erat terkait dengan karakteristik gaya dorong
yang dihasilkan oleh kendaraan dan karakteristik gaya hambatan yang dialami.
Ada empat parameter pokok yang sering dipakai untuk menunjukkan kemampuan laju
suatu kendaraan, yaitu :
a) Percepatan kendaraan ( a ) yang dapat dihasilkan pada setiap kecepatan
kendaraan.
b) Waktu yang diperlukan ( t ) untuk menaikkan kecepatan dari kecepatan awal (V0)
ke kecepatan yang lebih tinggi (Vt).
c) Jarak tempuh ( s ) yang diperlukan untuk menaikkan kecepatan dari V0 ke Vt
2.5.Sistem Kemudi Pada Kendaraan
Sistem kemudi pada kendaraan bertujuan untuk mengendalikan arah gerakan
(handling ) kendaraan. Suatu sistem kemudi dikatakan ideal jika mempunyai sifat – sifat
sebagai berikut :
1. Dapat digunakan sebagai pengendali arah kendaraan untuk segala kondisi,segala
jenis belokan, dan dalam segala kecepatan.
2. Dapat menjamin serta menjaga kestabilan kendaraan pada segala jenis gerakan
belok dan dalam segala kecepatan
3. Tidak membutuhkan tenaga yang besar dari pengemudi untuk menggerakkan dan
mengendalikan arah roda kemudi.
4. Tidak membahayakan pengemudi jika terjadi kecelakaan pada kendaraan.
Pada pembahasan handling ditujukan sebagai pengantar kaji handling kendaraan,
sehingga kendaraan dimodelkan sebagai benda kaku dimana pengaruh supensi diabaikan.
Model yang dibahas bertujuan untuk menunjukkan pengaruh dari sifat – sifat ban, letak
pusat massa, kecepatan maju kendaraan, dan mengarah pada kesimpulan praktis yang
penting pada stabilitas arah dan kontrol.
2.5.1. Klasifikasi Sistem Pengemudi
Sistem kemudi sangat penting di dalam mengendalikan sebuah kendaraan, dimana
kendaraan akan bergerak berdasarkan sistem kemudi yang digerakkan oleh sang
pengemudi.
Ada beberapa macam sistem kemudi :
A. Berdasarkan tenaga yang digunakan
berdasarkan tenaga yang digunakan sistem kemudi ada dua yaitu:
1. Manual steering
Sistem kemudi ini sering juga disebut konvensional dimana semua tenaga
yang diperlukan untuk membelokkan roda dating dari pengemudi yang
ditransmisikan melalui sistem kemudi
2. Power steering
Kendaraan yang menggunakan sistem kemudi ini memiliki sistem tenaga
untuk membantu pengemudi membelokkan roda kendaraan. Tenaga yang
diperlukan dari pengemudi hanya kecil yaitu umumnya hanya untuk
memberi signal atau menggerakkan katup pengatur sistem tenaga.
Sebagian besar sistem tenaga dari power steering pada kendaraan adalah
sistem hidraulik. Sebuah pompa hidraulik mensuply hidraulik bertekanan
tinggi jika pengemudi memutar lingkar kemudi
B. Berdasarkan jumlah roda yang bergerak
Berdasarkan jumlah roda yang bergerak ada dua sistem kemudi yaitu :
1. Kemudi penggerak dua roda
Sistem kemudi 2 roda yaitu sistem kemudi yang hanya menggunakan
belokan 2 roda (roda depan) untuk mengendalikan arah gerakan kendaraan.
Hampir semua kendaraan roda empat untuk saat ini menggunakan sistem
kemudi 2 roda yaitu sistem kemudi yang hanya menggunakan 2 roda depan
sebagai roda pengendali arah.
Kendaraan dengan sistem kemudi 2 roda pada saat belok bisa terjadi kondisi
understeer atau oversteer. Umumnya pada kecepatan tinggi atau kondisi
operasional kendaraan kurang bagus sering terjadi kondisi yang
membingungkan pengemudi karena kendaraan tak terkendali sehingga
mengakibatkan kecelakaan. Permasalahan yang sering terjadi jika berbelok
pada kecepatan tinggi adalah roda belakang skid ke sampaing sehingga terjadi
gerakan yang terlalu besar sehingga pengemudi tidak mampu mengendalikan
kendaraannya. Pada kondisi tersebut pengendalian kendaraan oleh pengemudi
dengan menggunakan belokan roda depan saja sudah tidak mampu lagi
menstabilkan kendaraan.
Gambar 2.7. Diagram Kemudi Penggerak 2 Roda
Dimana :
α : sudut slip roda belakang
α : sudut slip roda depan
δ : sudut belok roda depan dari arah normal
R : radius putar kendaraan
2. Kemudi penggerak empat roda
Sistem kemudi 4 roda yaitu sistem kemudi yang menggunakan belokan
keempat roda untuk mengendalikan arah gerakan. Belokan roda depan
berfungsi sebagai pemberi arah sedangkan belokan roda belakang
berfungsi sebagai pengendali atau penyetabil arah dari gerakan kendaraan.
Sistem kemudi 4 roda ini menggunakan belokan roda belakang untuk
menstabilkan arah gerak kendaraan serta memperkecil kemungkinan
terjadi kehilangan kendali pada kendaraan.
Gambar 2.8. Diagram Kemudi Penggerak 4 Roda
Dimana :
αr : sudut slip roda belakang
αf : sudut slip roda depan
δr : sudut belok roda belakang dari arah normal
δf : sudut belok roda depan dari arah normal
R2 : radius putar kendaraan
2.5.2. Sistem kemudi pada gokart
Sistem kemudi yang digunakan pada gokart termasuk sistem kemudi 2 roda dengan
manual stering ini dikarenakan Sistem kemudi yang penyusun gunakan dalam pembuatan
gokart hanya menggunakan belokan 2 roda (roda depan) untuk mengendalikan arah
gerakan kendaraan dan hanya memakai tenaga manual stering, Sistem kemudi ini sering
juga disebut konvensional dimana semua tenaga yang diperlukan untuk membelokkan
roda dari pengemudi yang ditransmisikan melalui sistem kemudi
2.6.Mesin Penggerak
Mesin penggerak yang digunakan untuk sumber tenaga gokart mempunyai spesifikasi
sebagai berikut:
Jenis : Air Cooled, 4 langkah
Daya Maksimum : 6,5 Hp
Putaran : 3000 rpm
CC : 160 cc
Sumber tenaga yang digunakan untuk menggerakan gokart adalah motor besin 4
langkah dengan daya maksimum 6,5 HP, dimana ditransmisikan oleh rangkaian puly dan
belt
2.6.1. Motor Bensin
Adalah suatu motor yang mengunakan bahan bakar dari bensin, sebelum bahan bakar
masuk kedalam silinder terlebih dahulu mengalami pencampuran bahan bakar dan
udara pada kaburator. Kemdian setelah tercampur masuk ruang silinder pembakaran
dan dikopresikan oleh torak, bunga api terpercik dari busi , sehingga terjadi
pembakaran yang membuat ledakan sehingga mampu medorong torak kearah TMB
(titik mati bawah), tenaga ini mendorong torak turun naik sesuai alur dari silinder,
gerak turun naik torak oleh poros engkol diubah menjadi gerak putar.
2.6.2. Siklus Motor 4 langkah
Pada motor 4 langkah siklus yang terjadi pada proses pembakaran dalam silinder
adalah:
1. Proses temperature konstan (isothermal)
Proses ini terjadi didalam silinder pada saat gas dimasukan kedalam silinder
kemudian gas berubah karena tekanan torak, suhu akan dijaga agar tetap
konstandengan jalan memanaskan dan mendinginkan silinder
2. Proses tekanan konstan (isobaris)
Proses yang terjadi dimana keadaan gas berubah dengan cara memanaskan
silinder, sedang torak bergerak bebas sehingga tekanan gas dalam silinder
konstan.
3. Proses Volume konstan
Proses yang terjadi dalam silinder dimana pada saat langkah kompresi gas
disrubah dengan cara memanaskan silinder dan torak tidak bergerak sehingga
volume gas tetap konstan.
4. Proses Isentropik
Proses kompresi gas didalam siinder dimana suhu gas sama.
5. Proses Polintropis
Proses yang terjadi didalam silinder dimana tekanan dan volume dianggap sama
Gambar 2.9. Diagram P-V dari siklus motor bensin
Dimana:
qm =jumlah kalor yang dimasukkan
qk =jumlah kalor yang dikeluarkan
Sifat ideal yang dipergunakan serta keterangan mengenai proses siklusnya dari
gambar 2.3 adalah sebagai berikut:
• kurva 0 - 1 : Langkah hisap, pada tekanan konstan
• kurva 1-2 : Lankah kompresi, pada proses isentropis
• kurva 2 - 3 : Proses pembakaran pada volume konstan, proses
pemasukan kalor pada volume konstan.
• kurva 3 - 4 : Langkah kerja pada proses ekspansi isentropis
• kurva 4 - 1- 0 : Langkah buang
2.6.3. Perhitungan kapasitas silinder
• Isi silinder
Isi silinder adalah isi yang dipindahkan oleh torak bila torak menempuh dari TMB
ke TMA dapat dijelaskan sebagai sebuah silinder dimana:
Garis tengah : garis tengah silinder (D)
Tinggi : langkah (s)
D
s
Gambar 2.10. panjang langkah dan diameter silinder
Isi langkah dinyatakan dalam cm2 dan dm2 atau liter dengan rumus:
V = n/4 D2. s. Z atau 0.785. D2. s
Jadi isi silinder dapat dicari dengan
Vt = VL + Vs
Keterangan:
Vt : Volume silinder (cm3)
VL : Volume langkah (cm3)
Vs : Volume ruang baker (cm3)
D : diameter silinder (cm3)
s : panjang langkah (cm )
Z : Jumlah silinder
Vs
• Perbandingan kompresi
Perbandingan kompresi dinyatakan dengan symbol ε yaitu perbandingan antara isi
silinder pada waktu torak pada TMB (VL + Vs) dengan isis silinder diatas torak
pada waktu torak pada TMA (Vs)
ε = Vs
VsVL +
Keterangan
ε = Perbandingan kompresi
VL = Volume langkah
Vs = Volume ruang bakar
Gambar 2.11. perbandingan kompresi
TMA
TMBVL
• Temperatur awal kompresi (Ta)
Adalah campuran bahan bakar yang berada dalam silinder saat torak mulai
melakukan langkah kompresi
Ta = r
rr xTtwTγγ
++Δ+
10
Dimana :
T0 = temperatur udara
Δtw = kenaikan temperatur didalam silinder akibat panas (0K)
γr = koefisien gas bekas
Tr = temperatur gas buang (0K)
• Tekanan Akhir kompresi
Adalah tekanan campuran bahan bakar didalam silinder pada akhir langkah
kompresi
Pc = Pa . εnl
P1 . V1nl = P2 . V2
nl
P2 = (V1/V2)nl
Dimana nl adalah eksponen politropik yaitu eksponen yang menunjukan sifat dan
bentuk dari proses adiabatik eksponen ini menunjukan perubahan tekanan pada
dan volume yang terjadi asaat bahan bakar dikompresi
• Temperatur kompresi (Tc)
Temperatur kompresi adalah temperatur campuran bahan bakar sebelum
pembakaran pada akhir langlah kompresi
Tc = Ta . εnl-1
• Perbandingan tekanan dalam silinder selama pembakaran (λ)
Adalah rasio yang menunjukan perbndingan tekanan maksimum pada
pembakaran campuran bahan bakar dengan tekanan awal pembakaran.
λ = Pz/Pc
Pc = tekanan awal pembakaran
Pz = Tekanan Akhir kompresi
• Nilai Pembakaran (Qb)
Qb = 81 x C + 200 x (H - 8O )
• Kebutuhan udara teoritis (Lo)
Yaitu jumlah udara yang dibutuhkan untuk pembakaran 1 kg bahan bakar secara
teoritis adalah
Lo = 1/0,21 (C/12 + H/4 + O2/32)
• Koefisien perubahan molekul selama pembakaran (µ0)
Adalah koefisien yang menunjukan perubahan molekul yang terjadi selama proses
pembakaran
µ0 = Mg/α. L0
Dimana:
α = koefisien udara lebih untuk motor bensin adalah ± 0,85 – 1,05
Mg = Jumlah hasil pembakaran 1 kg bahan baker
L0 = Kebutuhan udara teoritis
• Koefisien perubahan molekul setelah pembakaran
Adalah menunjukan perubahan molekul yang terjadi setelah pembakaran
r
r
γγμ
μ++
=1
00
• Tempertaur Pembakaran
T2 = cTMcp).(μ
• Perbandingan ekspansi
Adalah hasil yang menunjukan perubahan yang terjadi pada gas hasil pembakaran
campuran bahan bakar pada langkah ekspansi
TcT.. 2
λμρ =
• Perbandingan ekspansi selanjutnya
Adalah hasil perubahan pada gaspembakaran selama langkah ekspansi
ρεδ =
• Tekanan akhir ekspansi
cz
bPP .μδ
=
• Tekanan indikator rata-rata teoritis
Adalah besar rata-rata tekanan yang dihasikan olehpembakaran campuran bahan
bakar
( ) ⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
−−⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −
−+−
−= −− 11
111
1111
.11 nnt
cit nPn
PPP
Pε
λλε
• Tekanan indicator rat-rata
Adalah besar rata-rata tekanan yang dihasikan oleh pembakaran campuran bahan
bakar
Pi = Q. Pit
• Efisiensi pengisian
Adalah rasio yang menunjukan kemampuan silinder dalam menghisap campuran
bahan bakar
( ) ( )TrrtwToPToPa
ch ..1..
1 γεεη
+Δ+−=
Dimana :
Pa = tekanan campuran bahan baker dalam menghisap bahan baker saat
langkah hisap
P1 = tekanan udara luar
ε = perbandingan kompresi
• Pemakaian bahan bakar indikator
Adalah jumlah bahan nakar yang diperlukan untuk menghasilkan tekanan
indikator
00
0
....4,318
TLPPch
Fit α
η=
• Pemakaian bahan bakar efektif
Adalah jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk melakukan kerja
mFiFlη
=
Dimana
ηm = berkisar antara 0,8 – 0,85
• Daya indikator
100.75.60....4/1.. 2 ZnSDPiaNi >
=π
Ni = daya indikator (Hp)
Pi = tekanan rata-rata (kg/cm2) untuk motor 4 tak ± 6,25 – 8,75
D = diameter silinder (cm)
S = langkah (cm)
n = putaran (rpm)
Z = jumlah silinder
a = jumlah siklus perputaran untuk motor 4 langkah 0,5
• Daya efektif
Ne = Ni x mη
• Tekanan efektif
P2 = Pi . mη
• Torsi
nNeTb 2,716=
• Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan
Fh = Fe.Ne
2.7.Poros
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin yang berfungsi
meneruskan daya dari mesin penggerak, menurut pembebanan dibagi menjadi 3 yaitu
poros transmisi, poros spindle dan poros gandar. Dalam perencanaan poros sangatlah
perlu memperhatikan kekuatan dan pembebanan yang diterima poros untuk itu perlu
diperhatikan sebagai berikut:
1. Kekuatan poros
Pada poros transmisi akan mengalami pembebanan yaitu pembebanan puntir dan
lentur.
2. Kekakuan poros
Puntiran terlalu besar akan mengakibatkan ketidakstabilan getaran atau suara.
3. Putaran kritis
Putaran kritis terjadi jika putaran mesin di naikan pada putaran tertentu terjadi
getaran cukup besar.
4. Korosi
Dalam perencanaan perlu diperhatikan dalam penggunaan bahan, hal ini untuk
mencegah terjadinya korosi.
5. Bahan poros
Poros untuk mesin umumnya dibuat dari batangan yang ditarik dingin dan definisi
baja karbon kontruksi mesin (bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot yang di
deoksidasi dengan ferrosilicon dan di cor, kadar karbonya terjamin.
Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan
utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.
• Perhitungan Torsi yang terjadi
( )Nmn
xpTπ24500.
=
Momen lentur akibat tegangan sabuk
( ) (NmTTM 121 Χ+= ) Momen puntir
22 MTTe +=
Dengan menghubungkan
3
16dFT ee
π=
• Menghitung Diameter Poros
Tegangan geser maksimum :
( )21xSfSfBστ = ( Sularso, 1997 : 8 )
Diameter poros : 31
ˆ1,5
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡= tbt
maksp TCKd
ο
4..
.484s
t
dGIT
=θ
• Kelenturan porors dari pembebanan :
LdIIM
y r
...
.10.23,3 44
22
214−= ( Sularso, 1997 : 8 )
• Koreksi Kekuatan Poros
Koreksi kekuatan poros
( ) ( )223
1,5ˆ xTKxMKd tmmaks +⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=ο ( Sularso, 1997 : 8 )
Jika tegangan geser maksimum yang terjadi pada poros lebih kecil dari egangan ijin
bahan poros jadi poros aman.
2.8.Pasak
Pasak adalah suatu komponen elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-
bagian mesin seperti roda gigi, sproket, puley, kopling, dan sebagainya pada poros.
Momen diteruskan dari poros ke naf atau dari naf ke poros. Fungsi yang serupa dengan
pasak dilakukan pula oleh splain (spilne) dan gerigi yang mempunyai gigi luar pada
poros dan gigi dalam dengan jumlah gigi yang sama pada naf dan saling terkait yang satu
dengan yang lain. Gigi pada splain adalah besar-besar, sedangkan pada gerigi adalah
kecil-kecildengan jarak bagi yang kecil pula. Kedua-duanya dapat digeser secara aksial
pada waktu meneruskan daya. pasak yang kita gunakan adalah Pasak-benam rata Pasak
benam rata merupakan pasak memanjang yang paling banyak diterapkan pada konstruksi
dimana roda harus dapat digeserkan pada poros maupun pada konstruksi dimana roda
harus disanbung tak bergerak dengan poros.
Gambar 2.12 Pasak Benam
Gambar 2.13 Gaya Geser pada Pasak
1
ˆbIF
ka ≥ο
=kaο̂ tegangan geser yang di ijinkan ( )2/ mmkg
=1I panjang pasak ( mm )
21
ˆkk
Bka xSfSf
σο = ( Sularso, 1997 : 8 )
Dimana :
1kSf 6
2kSf 1 – 1,5 ( beban berlan – lahan )
1,5 – 2 ( tumbukan ringan )
2 – 5 ( secara tiba-tiba dan tumbukan berat )
( )21. atauttIFp =
( )21. atauttIFpa =
Dimana :
P = tekanan permukaan (kg/mm)
pa = tekanan permukaan yang dijinkan
8 kg/mm2 poros diameter kecil
10 kg/mm2 poros diameter besar
½ dari di atas poros putaran tinggi
Lebar pasak 25 – 35 (%) dari diameter poros
Panjang pasak 0,75 – 1,5 ds
2.9.Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau
gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur.
Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya
bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh
sistem akan menurun atau tidak bekerja secara semestinya. Dalam rancang bangun gokart
ini, bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding.
2.9.1. Klasifikasi bantalan gelinding
Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar
dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru), rol atau rol
jarum dan rol bulat.
a. Atas dasar arah beban terhadap poros
1. Bantalan radial
Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah tegak lurus sumbu poros.
2. Bantalan aksial
Arah beban yang ditumpu bantalan ini adalah sejajar sumbu poros.
3. Bantalan kombinasi
Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus
sumbu poros.
b. Atas dasar elemen gelinding
1. Roll
2. Ball
Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dari gesekan gelinding yang sangat kecil
dibandingkan dengan bantalan luncur. Elemen gelinding seperti bola atau rol, dipasang di
antara cincin luar dan cincin dalam. Dengan memutar salah satu cincin tersebut, bola atau
rol akan membuat gerakan gelinding sehingga gesekan diantaranya akan jauh lebih kecil.
Untuk bola atau rol, ketelitian tinggi dalam bentuk dan ukuran merupakan keharusan.
Karena luas bidang kontak antara bola atau rol dengan cincinnya sangat kecil maka
besarnya beban per satuan luas atau tekanannya menjadi sangat tinggi. Dengan demikian
bahan yang dipakai harus mempunyai ketahanan dan kekerasan yang tinggi.
Gambar 2.14 Macam-macam Bantalan Gelinding
Dalam pembuatan gokart bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding rol
dengan beban radial, karena beban yang bekerja adalah beban radial
2.9.2. Rumus perhitungan
Mencari beban ekuivalen dinamis bantalan
arr FYFVP ... +Χ= ( Sularso, 1997 )
Keterangan :
rP = beban ekuivalensi dinamis ( kg)
X = faktor beban radial
Y = faktor beban aksial
=rF beban radial ( kg )
=aF beban aksial ( kg )
V = faktor putaran
Menentukan faktor- faktor :
• faktor putaran V = 1, untuk cicilan dalam berputar
• faktor beban radial dan aksial
0CFa = kapasitas nominal dinamis statik ( kg ) 0C
Dari tabel beban radial dan aksial didapat ;
Faktor beban radial X
Faktor beban aksial Y
Maka beban ekuivalen bantalan :
arr FYFVXP ... +=
Menghitung faktor kecepatan ( ) nF
Untuk bantalan bola
31
3,33⎟⎠⎞
⎜⎝⎛=
nfn
Menghitung umur bantalan bola ( ball bearing )
rnh p
Cff .=
hf = faktor umur
C = kapasitas nominal dinamis spesifik ( kg )
hL = 500 . ( )jamfh3