cover depan gokart fix

1

RANCANG BANGUN GOKART

DENGAN PENGGERAK MOTOR BAKAR BENSIN 5.5 HP

TUGAS AKHIR

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Syarat Akhir Studi

dan Memperoleh Sebutan Ahli Madya

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh:

Adjie Wahyu Sasongko NIM 3.21.05.2.02

Chatur Aji Siswoyo NIM 3.21.05.2.07

Gita Purna Sarjana NIM 3.21.05.2.09

Risky Wijaya Yoga Pratama NIM 3.21.05.2.19

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2008

2

HALAMAN PERSETUJUAN



Oleh:





Menyetujui

Pembimbing

1. Joko Widodo,ST Pembimbing I (..)

NIP 131 411 018

2. R.Suharto,ST Pembimbing II (..)

NIP 131 406 228

3

HALAMAN PENGESAHAN



Oleh:





Tugas Akhir ini diuji dan disahkan oleh penguji pada:

Hari :

Tanggal : September 2008

1. Ketua Penguji Joko Widodo,ST

NIP : 131 411 018

(.)

2. Sekretaris Penguji Sugeng Iriyanto, Drs,M.Pd

NIP : 130 938 140

(.)

3. Penguji I Bambang Kuswanto, Drs,SST

NIP : 131 411 026

(.)

4. Penguji II Amrul,Drs

NIP : 131 683 333

(.)

4. Penguji III Sugeng Haryono, Drs

NIP : 131 621 383

(.)

Semarang, September 2008

Mengetahui,

Ketua Jurusan Tenik Mesin

Politeknik Negeri Semarang

Adhy Purnomo, ST NIP. 131 789 339

4

PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR

Tugas akhir Ahli Madya yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia

di perpustakaan Politeknik Negeri Semarang adalah terbuka untuk umum dengan

ketentuan bahwa hak cipta ada pada penulis. Referensi kepustakaan

diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau ringkasan hanya dapat dilakukan

dengan seijin penulis dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk

menyebutkan sumbernya.

Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh isi tugas akhir ini

harus seizin Pimpinan Politeknik Negeri Semarang.

Perpustakaan yang meminjamkan tugas akhir ini untuk keperluan

anggotanya diharapkan mengisi nama dan tanda tangan peminjam dan tanggal

pinjam.

Team

5

HALAMAN MOTTO

A Satu hentakan nafas orang tuamu takkan sanggup engkau balas dengan segala usahamu

(Imam safei)

A .Dan Kami ciptakan besi yang padanya terdapat kekuatan yang hebat dan berbagai manfaat bagi manusia, (supaya mereka mempergunakan besi

itu) dan supaya Allah mengetahui siapa yang menolong (agama) Nya dan

rasul-rasul-Nya padahal Allah tidak dilihatnya.

(Q.S. Al Hadid: 25)

A Jika kau mencintai seseorang jangan pernah berharap bahwa orang tersebut akan mencintaimu sebesar apa yang tlah kau berikan pada dirinya

(Pujangga)

A Satu Detik yang lalu tak akan pernah Kembali dan jangan pernah putus asa karena beberapa kegagalan, sebab dalan hidup anda hanya butuh satu

keberhasilan

(Aristoteles)

A Sesungguhnya barang siapa yang bertaqwa dan bersabar, maka sesungguhnya Allah tidak menyia yiakan pahala orang yang berbuat

baik

(Qs. Yusuf : 90)

A Ya Allah, sesungguhnya ibadahku, belajar/bekerjaku, doa serta taubatku hanyalah untuk-Mu untuk itu mohon bimbingan darimu

(Sebuah Doa)

A Datang bersama sama adalah permulaan, tetap bersama sama adalah kemajuan dan berkerja bersama sama adalah kesuksesan

(Aristoteles)

6

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan segala karunia yang telah Allah SWT berikan, Laporan Tugas

Akhir ini dapat terselesaikan dan akhirnya dengan segala ungkapan terima kasih

kami persembahkan kepada :

Adjie Wahyu Sasongko

Tugas akhir ini kami persembahkan untuk :

1. Allah SWT atas karunia dan anugrahNYA

2. Ayah dan Ibunda serta adik tercinta atas doa dan pengorbanannya selama ini

3. Dosen Pembimbing Bpk. Joko Widodo, ST dan Bpk.R.Suharto, ST serta staf

dosen dosen pengajar yang senantiasa memberikan ilmu dan bimbingannya

dalam mengerjakan tugas akhir ini.

4. Bapak Mudjoko and all crew bengkel ACW Klipang Semarang.

5. Teman-teman seperjuangan ex Me 1C,2C,3D dan teman-teman seperjuangan

TA Gita, Chatur, dan Risky.

6. Buat kekasihku ( Ratih ) yang memberi Support kepadaku.

7. Buat teman-teman yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu.

Chatur Aji Siswoyo



9. Ayah dan Ibunda tercinta atas doa dan pengorbanannya selama ini





12. Teman-teman seperjuangan ex Me 1C,2C,3A dan teman-teman seperjuangan

TA Adjie, Gita dan Risky.

13. Buat kekasihku ( Tiwie ) yang telah menemaniku setiap suka dan duka.


7

Gita Purna Sarjana


1. Allah SWT karena rahmat dan inayah-Nya kami dapat menyelesaikan TA ini





4. All my brother and sister makasih atas segala bantuannya.


6. Teman-teman seperjuangan Adjie, Chatur dan Risky.

7. Teman teman seperjuangan kelas ex ME 1C, 2C, 3A. Yang senantiasa

memberikan dukungan dalam membantu tugas akhir ini.

8. Buat Istriku tercinta ( Oneng ) yang selalu membahagiakan diriku.

9. Buat anakku (Ratu ) tercinta yang selalu di hatiku.


Risky Wijaya Yoga Pratama







18. Buat Istriku Tercinta ( Roro ) dan Anakku ( Nasya )


20. Teman-teman seperjuangan ex Me 1C,2C,3D dan teman-teman seperjuangan

TA Adjie, Gita, dan Chatur.

21. Buat teman-teman yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu

8

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh sebutan keahlian di sebuah

perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan kami tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara

tertulis diacu dalam naskah / karya Tugas Akhir ini dan disebutkan dalam daftar

pustaka


Yang Menyatakan,

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Adjie Wahyu Sasongko Chatur Aji Siswoyo

NIM. 3.21.05.2.02 NIM. 3.21.05.2.07

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Gita Purna Sarjana Risky Wijaya Yoga Pratama

NIM. 3.21.05.2.09 NIM. 3.21.05.2.19

9

ABSTRAK

Gokart dibuat untuk olahraga otomotif bagi mahasiswa Jurusan Teknik Mesin

khususnya dan mahasiswa Politeknik Negeri Semarang pada umumnya. Mesin

gokart yang digunakan adalah mesin statik berkapasitas 160 cc dan berdaya

maksimum 5,5 HP dengan sistem kopling sentrifugal, ketinggian rangka 5 cm dari

tanah. Kinerja gokart telah diuji dengan parameter operasi sebagai berikut :

Kecepatan rata rata dan percepatan yang diperlukan untuk menempuh jarak

100 m dengan kecepatan awal 0 ( nol ) adalah sebesar :Vrata rata = 15,883 m/s =

57,1788 km/jam, arata rata = 1,254 m/s2. Jarak pengereman rata- rata dan

perlambatan rata rata yang diperlukan untuk pengereman dengan kecepatan

awal 11,111 m/s adalah sebesar : Srata rata = 23,13 m , arata rata = - 7,05 m/s2

dan hasil pengujian perilaku belok diketahui bahwa gokart mengalami oversteer,

hasil pengujian kekuatan rangka diketahui gokart mengalami defleksi pada

rangka, disarankan bobot pengemudi maksimum 75 kg.

KATA KUNCI

Gokart, mesin statik 5,5 HP, kopling sentrifugal

10

ABSTRACT

Gokart in production for automotive sport divide university student Technical

Engineering majors specially and university student at Polytechnic of Semarang

generally. Machine of Gokart which is used in this final duty is static engine with

capacities 160 cc and maximal energy is 5.5 HP with centrifugal coupling system,

high frame 5 cm for ground. Performance of Gokart have been tested with the

following operation parameter : Average speed and needed to acceleration pass

through over 100 m with initial velocity 0 is equal to : Vrata rata : 15,883 m/s =

57,1788 km/jam, arata rata : 1,254 m/s2. The average distance of braking and

average deceleration is : Srata-rata : 23,13 m, arata rata : - 7,05 m/s2 and result of

examination pulley is found out is oversteer, the result examination of frame

strength is found out a deflection in the frame, on suggestion weight driver

maximal 75 kg.

KEYWORD

Gokart, static machine 5,5 HP, centrifugal coupling

11

PRAKATA

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan

rahmat serta hidayah-NYA, sehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir

dengan judul RANCANG BANGUN GOKART DENGAN PENGGERAK

MOTOR BAKAR BENSIN 5.5 HP

Tugas akhir ini disusun sebagai syarat akhir studi dan memperoleh sebutan

Ahli Madya Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin.

Dalam penyusunan tugas akhir ini, kami banyak bantuan dari berbagai

pihak

Oleh karena itu, pada kesmpatan ini kami ingin menyampaikan ucapan terima

kasih yang tulus kepada :

1. Bapak Joko Widodo, ST selaku pembimbing I yang telah meluangkan waktu

dan pikirannya dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

2. Bapak R.Suharto, ST selaku pembimbing II yang telah meluangkan waktu dan

pikirannya dalam penyusunan Tugas Akhir ini.

3. Bapak dosen Tim penguji, yang telah menguji Tugas Akhir ini.

4. Orang tua dan saudara tercinta kami, yang senantiasa memanjatkan doa untuk

anaknya supaya berhasil dalam menempuh pendidikan.

5. Teman-Teman seperjuangan kelas ME3A, 3B, 3C, 3D dan rekan-rekan

dilingkungan kampus Politeknik Negeri Semarang khususnya Program Studi

Teknik Mesin angkatan 2005.

6. Pihak-pihak lain yang tidak sempat kami sebutkan satu persatu yang telah

membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir kami.

Kami menyadari bahwa penyusunan Tugas Akhir ini masih banyak

kekurangan, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat kami

harapkan. Semoga tugas akhir ini dapat berguna bagi kami khususnya dan bagi

pembaca pada umumnya untuk menambah wawasan.


Team

12

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .. i

HALAMAN PERSETUJUAN ..... ii

HALAMAN PENGESAHAN .... iii

HALAMAN PEDOMAN PENGGUNAAN TUGAS AKHIR ..... iv

HALAMAN MOTTO ........v

HALAMAN PERSEMBAHAN .......... vi

HALAMAN PERNYATAAN ........ ix

ABSTRAK ..... x

ABSTRACT ....... xi

PRAKATA .... xii

DAFTAR ISI ....... xii

DAFTAR LAMPIRAN ..... xvii

DAFTAR GAMBAR .............. xix

DAFTAR TABEL ... xxi

13

BAB I PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah ..................................................................................... 1

Perumusan Masalah. 2

Alasan Pemilihan Judul 2

Penegasan Judul... 2

Tujuan Penulisan.. 3

Pembatasan Masalah 3

Sumber Data / Metodologi... 4

Sistematika Penulisan 5

BAB II DASAR TEORI

2.1 Teori Dasar Analisis Perancangan Frame ChassisGokart............................. 7

2.1.1 Distribusi Beban Statis pada Frame Chassis Gokart. 8

Beban Mesin didistrbusikan ke sisi Kanan dan Kiri Rangka...................... 8

Beban Chassis didistribusikan ke sebelah Kanan dan Kiri

Rangka..................... 9

Beban Pengemudi didistribusikan ke samping Kanan dan Kiri

Rangka..................... 9

2.1.2 Kriteria Kegagalan Material. 11

2.2 Performa Gokart... 11

2.2.1 Kinerja Traksi Kendaraan.... 12

2.2.1.1 Penentuan Posisi Titik Berat ............12

2.2.1.2 Gaya Traksi Kendaraan.............. 14

2.2.1.3 Kopling Sentrifugal................ 17

2.2.1.4 Karakterristik Kinerja Laju Kendaraan. ............. 21

2.2.2 Pengereman. 22

2.2.2.1 Limit Pengereman.............. 23

14

2.2.3 Sistem Kemudi pada Kendaraan 23

2.2.4 Perilaku perilaku Belok pada Kendaraan......... 24

2.2.4.1 Perilaku Ackerman. ............ 24

2.2.4.2 Perilaku Netral............. 25

2.2.4.3 Perilaku Understeer............. 25

2.3. Poros..... 27

2.3.1 Perhitungan Diameter Poros... 27

2.3.2 Menghitung Diameter Poros.... 27

2.3.3 Koreksi Kekuatan Poros... 28

2.4. Pasak........ 28

2.5. Bantalan.......... 30

2.5.1 Klasifikasi Bantalan Gelinding.. 30

2.5.2 Rumus Perhitungan 32

2.5.3 Mur dan Baut. 33

a. Rumus Perhitungan Mur 33

2.5.4 Rumus Perhitungan baut 34

2.6 Rantai dan Sproket..... 35

2.6.1 Rumus Perhitungan Sproket dan Rantai.......... ..35

BAB III PERANCANGAN RANGKA DAN PERFORMA GOKART

3.1 Data dan Spesifikasi Gokart. 37

3.2 Analisa Rangka. 37

3.2.1 Distribusi Beban Statis.. 38

15

a. Beban Mesin didistribusikan ke Sisi Kanan dan Kiri Rangka

sebesar.............. 38

b. Beban Chasis diditribusikan ke Sebelah Kanan dan Kiri

Rangka................... 39

c. Beban Pengemudi didistribusikan ke Samping Kanan dan Kiri

Rangka.................. 40

3.3 Perhitungan Reaksi Tumpuan pada Sumbu Roda Depan dan Belakang. 40

3.4 Analisa Titik Berat Gokart.. 45

3.5 Perhitungan Pada Kendaraan Berdasarkan Kapasitas Gesek.. 48

3.5.1 Gaya Traksi Kendaraan...... 48

3.5.2 Limit percepatan.. ...49

3.6 Analisa Perancangan Rantai & Sproket......... 52

3.7 Pemilihan rantai no.40 dengan spesifikasi....... 53

3.8 Analisa Perancangan Rem.... 54

3.9 Analisa Perencanaan Poros....... 55

3.10 Pasak. 58

3.11 Perencanaan Kopling Sentrifugal. 59

3.12 Perilaku Belok pada Kendaraan 62

3.13 Analisa Bantalan.. 64

3.13.1 Analisa Bantalan Roda Depan... 64

3.13.2 Analisa Bantalan Roda Belakang.. 67

16

BAB IV PROSES PEMBUATAN KOMPONEN KOMPONEN

PENDUKUNG UTAMA DAN PERHITUNGAN BIAYA

4.1 Proses Pembuatan.................................................................................... 70

4.1.1 Pengerjaan Dudukkan disc Brake 73

4.1.2 Pengerjaan Dudukkan Kursi Pengemudi. 74

4.1.3 Pengerjaan Dudukkan Pillow block ( bantalan ). 75

4.1.4 Pengerjaan Kaliper Rem. 75

4.2 Perakitan Mesin....................................................................................... 76

1. Rangka Gokart........ 77

2. Dudukan poros belakang ( pillow block )...................................... 78

3. Poros king pin, spindel cradle, spindel arm, dan poros................. 79

4. Batang kemudi dan penyangga batang pengemudi........................ 80

5. Bhusing poros pedal rem dan poros pedal gas............................... 80

6. Poros belakang, sproket dan piringan cakram................................ 81

7. Linkage ( terot ).............................................................................. 82

4.3 Perhitungan Biaya..................................................................................... 82

4.3.1 Perhitungan Biaya Bahan Baku 83

4.3.2 Perhitungan Waktu Pemesinan. 85

4.3.2.1 Proses Bubut (Turning)..... 85

4.3.2.2 Proses Gurdi (Drilling)...................................................... 88

4.3.3 Perhitungan Lamanya Pemakaian Mesin. 91

4.3.4 Perhitungan Biaya Operator Pemesinan..................................... 92

4.3.5 Perhitungan Biaya Perakitan dan Pengecatan............................... 92

4.3.6 Perhitungan Total Biaya Pembuatan Mesin.................................. 93

17

BAB V PENGUJIAN DAN PERAWATAN

5.1 Pengujian akselerasi. 94

5.2 Pengujian Deselerasi 96

5.3 Pengujian Perilaku Arah Kendaraan Terhadap Belokkan 98

5.4 Pengujian Kekuatan Rangka 100

5.5 Perawatan Mesin.. 101

5.5.1 Teori Perawatan.... 101

5.5.2 Perawatan Terencana... 101

5.5.3 Perawatan Tidak Terencana............................................................. 103

5.6 Perawatan Terencana Beberapa Komponen............................................. 103

5.6.1 Perawatan Bantalan.. 104

5.6.2 Perawatan Sproket............................................................................ 105

5.6.3 Perawatan Rantai.............................................................................. 106

5.6.4 Perawatan Rangka Gokart.. 107

5.7 Penggantian Komponen............................................................................. 108

5.7.1 Penggantian Mur dan Baut. 108

5.7.2 Penggantian Bantalan..... 108

5.7.3 Pengantian Pasak.. 109

5.8 Mesin Hasil Rancang Bangun................................................................... 110

18

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan 111

6.2 Saran. 112

19

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 01. Tabel toleransi basis lubang

Lampiran 02. Tabel toleransi basis poros

Lampiran 03. Jenis suaian

Lampiran 04. Tingkat kekasaran

Lampiran 05. Kecepatan potong mata bor

Lampiran 06. Kekuatan bahan

Lampiran 07. Baja karbon dan paduan

Lampiran 08. Baja karbon

Lampiran 09. Besi Cor

Lampiran 10. Bronze

Lampiran 11. ISO

Lampiran 12. Toleransi umum

Lampiran 13. Ulir metris

Lampiran 14. Ulir metrik

Lampiran 15. Ulir metrik halus

Lampiran 16. Diameter bor untuk membuat ulir

Lampiran 17. Ulir dalam

Lampiran 18. Nuts, Rings, Spring, Washer

Lampiran 19. Center drill

Lampiran 20. Transmisi ratio calculation

Lampiran 21. Tabel permesinan




20

Lampiran 25. Standart bearing

Lampiran 26. Spesifikasi elektroda terbungkus dari baja lunak

Lampiran 27. Rumus rumus sambungan las

Lampiran 28. Rumus rumus sambungan las

21

DAFTAR GAMBAR

2.1 Diagram Benda Bebas Bobot Mati.......................................................... 8

2.2 DBB bagian C1 C2............................................................................... 8

2.3 DBB bagian A1 A2............................................................................... 9

2.4 DBB bagian B1 B2............................................................................... 9

2.5 Pemodelan sederhana Rangka dudukan Mesin, Penumpang, dan

Tangki............................................................................................................ 10

2.6 Diagram Benda Bebas pada Pemodelan 2.5........................................... 11

2.7 Diagram Benda Bebas kendaraan........................................................... 12

2.8 Titik Berat Kendaraan............................................................................ 13

2.9 Tinggi Titik Berat.................................................................................... 13

2.10 Gaya gaya Beraksi pada Kendaraan dua Gandar............................... 14

2.11 Kopling Sentrifugal............................................................................... 18

2.12 Sepatu Kopling Sentrifugal................................................................... 19

2.13 DBB Gaya Pengereman Kendaraan....................................................... 22

2.14 Geometri Kemudi Ackerman................................................................ 24

2.15 Geometri Kemudi Netral....................................................................... 25

2.16 Geometri Kemudi Understeer................................................................ 26

2.17 Pasak Benam......................................................................................... 29

2.19 Macam-macam Bantalan Gelinding....... 31

3.1 Diagram Benda Bebas Bobot Mati. 38

3.2 DBB bagian C1 C2..... 38

3.3 Analisa Titik Berat Rangka Utama Gokart dengan Program Catia 39

22

3.4 DBB bagian A1 A2 39

3.5 DBB bagian B1 B2. 40

3.6 DBB Pada Rangka Sebelah Kanan 41

3.7 Diagram Bidang Gaya Geser dan Bidang Momen. 42

3.8 Diagram Bidang Momen pada Batang 1......... 43

3.9 Gambar Luasan Penampang............ 43

3.10 DBB Defleksi Batang Rangka....... 44

3.11 Titik Berat Gokart............. 45

3.12 Analisa Titik Berat Gokart dari Samping................ 46

3.13 Analisa Titik Berat Gokart dari Belakang.... 47

3.14 Diagram Benda Bebas Hubungan Momen pada Poros output Mesin

dengan Poros Belakang............... 50

3.15 Diagram Benda bebas Gokart saat Pengereman........... 54

3.16 Diagram Bidang Gaya Geser dan Bidang Momen... 56

3.17 Gaya Geser Pada Pasak......... 58

3.18 Sepatu Kopling Sentrifugal.......... 60

3.19 Geometri Ackerman.......... 62

3.20 Susunan Diferensial Steer dari Trapezoidal Tie Rod... 63

3.21 Jarak Bagi antara Titik Beban dan Tumpuan.... 65

3.22 Diagram Benda Bebas Pada Poros Belakang 68

4.1 Rangka Utama Gokart................................................................................. 77

4.2. Dudukan Bantalan (pillow block)............................................................... 78

4.3. Perakitan Poros depan pada Rangka.......................................................... 79

4.4. Perakitan Dudukan sistem Kemudi............................................................ 80

23

4.5. Perakitan Poros Pedal Gas dan Rem pada Bumper depan.......................... 80

4.6. Perakitan Poros belakang, Gear, Bantalan dan Piringan Cakram .............. 81

4.7 Linkage........................................................................................................ 82

4.8 Proses Bubut Melintang.............................................................................. 86

4.9 Proses Bubut Memanjang............................................................................ 86

4.10 Proses Gurdi............................................................................................... 90

5.1 Bantalan pada Poros Belakang Gokart................. 104

5.2 Sproket.................. 105

5.3 Rantai................ 106

5.4 Rangka Gokart.................. 107

5.5 Gokart Hasil Rancang Bangun................................................................. 110

24

DAFTAR TABEL

3.1 Tabel Koefisien Adhesi Jalan........................................................................ 48

3.2 Tabel Koefisien Tahanan Rolling................................................................. 49

4.1 Harga Bahan Baku......... 83

4.2 Harga Bahan Baku Standar............................................................................ 84

4.3 Waktu Proses Pemesinan (menit)...... 90

4.4 Tarif Sewa Mesin........................................................................................... 91

5.1. Data Hasil Pengujian Akselerasi... 94

5.2. Data Hasil Analisa Pengujian Akselerasi.. 95

5.3. Data Hasil Pengujian Deselerasi 96

5.4. Data Hasil Analisa Pengujian Deselerasi... 97

5.5 Data Hasil Pengujian Belok Pada R Tetap. 99

5.6 Data Hasil Pengujian Kekuatan Rangka... 100

25

DAFTAR LAMBANG

SIMBOL SATUAN

a : Percepatan m/s2

A : Luas m2

C : Konstanta elastisitas kN/m

Cd : Koefisen drag -

fr : Koefisien hambatan gelinding -

F : Gaya traksi N

Fi : Gaya tarik pada baut N

Fb : Limit pengereman N

Fy : Gaya cornering N

g : Gravitasi m/s2

G : Modulus geser n/m2

H :Tinggi pesat massa m

I0 : Momen onersia kgm2

Ig : Momen inersia massa kgm2

k : Konstanta kekakuan kN/m2

Kus : Koefisien understeer -

L : Panjang m

Lf : Panjang dari titik pusat massa ke poros depan m

Lr : Panjang dari titik pusat massa ke poros belakang m

m : Massa kg

mf : Massa pada roda depan kg

mr : Massa pada roda belakang kg

mki : Massa gokart bagian kiri kg

mka : Massa gokart bagian kanan kg

M : Momen Nm

r : jari jari m

Ra : Hambatan angin N

Rr : Hambatan rolling N

26

v : Kecepatan m/s

Vkr : Kecepatan kritis m/s

W : Berat N

Wf : Berat bagian depan N

Wr : Berat bagian belakang N

: Sudut selip 0

f : Sudut belok 0

: Tegangan geser N/m2

: Kecepatan sudut (rad/det) : Percepatan sudut (rad/det2) P : Daya (watt)

: Sudut kontak (rad) fc : Faktor koreksi

Pd : Daya rencana (HP)

d : Diameter elektroda (mm) L : Panjang pembubutan (mm)

a : Kecepatan pemakanan

putmm

n : Putaran mesin (rpm)

d : Diameter benda kerja (mm)

l : Panjang benda kerja (mm)

la : Kelebihan gerakan awal (mm)

lu : Kelebihan gerakan akhir (mm)

Vc : Kecepatan potong (mm)

at : Pemakanan per gigi (mm)

tn : Kelonggaran waktu permesisan (menit)

Tt : Total waktu permesinan (menit)

L : Panjang langkah (mm)

Z : Jumlah gigi pisau / cutter

Va : Kecepatan pemakanan

menitmm

27

n : Kecepatan putar cutter (rpm)

d : Diameter cutter (mm)

L : Panjang penggurdian (mm)

I : Kedalaman lubang (mm)

n : Kecepatan putar bor (rpm)

d : Diameter bor (mm)

a : Kecepatan pemakanan penggurdian

putmm

T : Torsi (momen puntir) (Nm)

n : Lintasan belok netral m

Rn : Radius belok netral 0

: Koefisien ahdesi roda dengan jalan -

Oa : Pusat belok netral -

Oo : Pusat belok oversteer -

u : Simpangan oversteer 0 0 : Sudut body kendaraan oversteer 0

p : Tekanan permukaan kg/mm2

pa : Tekanan permukaan yang dijinkan kg/mm2

Pr : Beban ekuivalen dinamis kg

X : Faktor beban radial -

Y : Faktor beban aksial -

Fr : Beban radial kg

Fa : Beban aksial kg

V : Faktor putaran -

fh : Faktor umur -

C : Kapasitas nominal dinamis spesifik kg

z : Jumlah lilitan ulir -

d2 : Diameter efektif ulir luar mm

W : Gaya tarik pada baut kg

P : jarak bagi -

H : Tinggi mur mm

28

b : Tegangan geser kg/mm2

g ijin : Tegangan geser ijin N/mm2

t : Tegangan tarik N/mm2

dp : Diameter jarak bagi sproket mm

dk : Diameter luar sproket mm

v : Kecepatan rantai m/s

Sf : Faktor keamanan -

L : Panjang rantai mata rantai

maks : Tegangan maks kg/mm2

b : Tegangan bengkok N/mm2

ya : Defleksi yang diijinkan mm

maks : Defleksi maksimum mm

Lf : Jarak titik berat dari poros roda depan m

Lr : Jarak titik berat dari poros roda belakang m

Lka : Jarak titik berat dari sisi kanan mm

Lki : Jarak titik berat dari sisi kiri mm

H : Tinggi titik berat m

fr : Koefisien tahanan rolling -

fc : Faktor koreksi -

maks : Tegangan geser maksimum kg/mm2

Ds : Diameter poros mm

c : Celah radial mm

n : Jumlah sepatu -

Pc : Gaya sentrifugal tiap sepatu N

Ps : Gaya ke dalam tiap sepatu yang digeserkan oleh per N/mm2

29

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Gokart adalah salah satu jenis olahraga otomotif beroda empat seperti

halnya Formula, NASCAR, Speed Car, Rally, Offroad dan lain sebagainya.

Bentuk fisiknya yang kecil, memiliki kapasitas daya mesin yang kecil pula

sehingga gokart hanya membutuhkan lintasan yang pendek saja. Dalam hal

ini gokart dapat digunakan di lapangan, area parkir atau bahkan sirkuit

resmi.

Gokart pertama kali dirancang oleh Art Ingels pada tahun 1956 di

California bagian selatan. Dia menguji cobanya di area parkir Rose Bowl.

Dia membuat gokart dari sisa-sisa potongan besi dan menggunakan mesin 2

langkah. Ketika itu dia adalah seorang perancang mobil balap di perusahaan

Kurtis Kraft. Sampai-sampai dia dijuluki Father of Karting oleh para

penggemarnya.(www.wikipedia.com/go-kart)

Saat ini olahraga gokart telah cepat menyebar ke berbagai negara, dan

berkembang pesat di benua Eropa. Gokart pertama kali diperkenalkan di

Indonesia pada akhir tahun 60-an oleh almarhum Hengky Irawan. Di Jakarta

mulai menjadi pusat olah raga karting pada tahun 80-an. Pada tahun 2001, di

Jakarta telah mulai banyak berdiri arena penyewaan karting. Salah satunya

adalah Speedy Karting yang sampai saat ini masih tetap berdiri.

Pemiliknya adalah Djembar Kartasasmita anak dari almarhum Hengky

Irawan mantan seorang pembalap karting. Selain itu di Indonesia juga sering

digelar Kejurnas Karting di sirkuit Sentul. Kejurnas terakhir yang diadakan

adalah Kejurnas gokart seri V tanggal 25-26 November 2006. Selain itu

Dustin Sofyan telah mengharumkan bangsa Indonesia dengan mengibarkan

Merah Putih pada Mei 2007 silam di Parma, Italia, setelah menjuarai

Kejuaraan Gokart Eropa melawan sejumlah jago-jago dari Eropa dan

Amerika.

30

1.2 Perumusan Masalah Masalah-masalah yang muncul pada Rancang Bangun Gokart Dengan

Penggerak Motor Bensin 5,5 HP meliputi:

a. Perhitungan kekuatan konstruksi berdasarkan beban statik maupun

dinamik.

b. Daya mesin yang dibutuhkan.

c. Bahan yang cocok dipakai.

d. Komponen standar yang digunakan.

1.3 Alasan Pemilihan Judul Pemilihan judul "Rancang Bangun Gokart Dengan Penggerak Motor

Bensin 5,5 HP " mempertimbangkan hal hal :

1. Penyusun merasa tertarik dan ingin mendalami tentang Gokart karena

Gokart merupakan teknologi yang mempunyai perkembangan pesat.

2. Diharapkan dari hasil pembuatan produk atau tugas akhir ini dapat

melengkapi sarana olahraga di Politeknik, khususnya di jurusan teknik mesin.

1.4 Penegasan Judul Judul tugas akhir kami buat adalah " Rancang Bangun Gokart Dengan

Penggerak Motor Bensin 5,5 HP ".

Agar tidak terjadi salah pengertian dalam menafsirkan judul, di bawah ini

dijelaskan beberapa istilah yang dianggap perlu :

1. Rancang bangun adalah rancangan yang diwujudkan dalam sebuah

benda.

( W.J.S Purwadarminta, 1987 )

2. Gokart adalah merupakan sebuah mobil yang terbilang mini, karena

mempunyai ukuran yang kecil, dengan rangka yang ceper (rendah), namun

dengan mesin yang mayoritas berkecepatan tinggi.

(www.thefreedictionary.com/go-kart)

31

3. Motor bensin 5,5 HP adalah mesin penggerak mula primemover yang

merubah energi panas menjadi energi mekanik; berbahan bakar bensin dan

daya maksimal yang dihasilkan sebesar 5,5 HP( Horse Power ).

1.5 Tujuan Penulisan Tugas akhir disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan

mahasiswa Politeknik Negeri Semarang, khususnya jurusan teknik mesin yang

diwujudkan dalam bentuk:

1. Merancang dalam bentuk tulisan.

2. Gambar kerja.

3. Pembuatan alat.

4. Pengujian alat.

5. Fenomena yang tidak terduga.

1.6 Pembatasan Masalah Agar dalam penyusunan ini tidak terjadi kesalahpahaman dan pelebaran

permasalahan, maka dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut:

1. Mesin untuk gokart ini adalah mesin 4 tak Yamamoto 160 cc dengan

bahan bakar bensin.

2. Kemampuan angkut gokart ini diambil 50 75 kg.

3. Beban statis yang diterima adalah pengemudi, mesin dengan kopling

sentrifugal, serta tangki bahan bakar.

4. Dalam perencanaan ini, gokart diasumsikan berjalan pada permukaan jalan

yang datar, rata dengan tikungan tikungan yang berjarak pendek dengan

radius tertentu.

5. Kondisi roda yang menapak ke permukaan jalan diasumsikan tidak

mengalami slip ( normal ).

6. Perancangan ini dibuat sedekat mungkin dengan gokart yang sudah ada di

pasaran.

32

1.7 Sumber Data / Metodologi Metodologi yang digunakan dalam Rancang Bangun Gokart

dengan Penggerak Motor Bensin 5,5 HP adalah sebagai berikut :

1. Observasi atau Survei Lapangan

Merupakan langkah awal yang bertujuan untuk mengetahui

permasalahan di lapangan dengan cara melihat langsung proses

perakitan gokart serta melakukan tanya jawab langsung atau wawancara

dengan narasumber (pemilik MBG Racing Team dan 1 orang karyawan).

Adapun daerah yang menjadi obyek survei adalah Desa Trihanggo,

Kecamatan Gamping, Daerah Istimewa Yogyakarta.

2. Data hasil studi pustaka

Berupa teori-teori hasil pembelajaran literatur ataupun buku-buku yang

ada di perpustakaan. Selain itu berupa teori-teori yang didapat dari

internet.

3. Perancangan

Setelah melakukan studi pustaka dan studi lapangan, dilanjutkan dengan

perancangan desain yang diinginkan. Desain yang dibuat sudah melalui

pertimbangan desain-desain lain yang diluar dalam laporan Tugas Akhir

ini.

4. Pembuatan komponen

Setelah melakukan proses perancangan dilanjutkan dengan pembuatan

komponen-komponen mesin sesuai hasil perencanaan serta fungsi dan

tujuan yang hendak dicapai.

5. Perakitan

Setelah komponen selesai dibuat selanjutnya dilakukan perakitan.

Perakitan adalah masalah yang pelik karena sangat dipengaruhi oleh

kualitas pengerjaan komponen. Dalam proses perakitan dapat dilakukan

perubahan-perubahan.

33

6. Pengujian

Untuk mengetahui kinerja gokart maka dilakukan beberapa pengujian

meliputi :

a. Kecepatan.

b. Daya dorong gokart.

c. Pengereman.

d. Kekuatan rangka.

e. Stabilitas.

Pengujian tersebut dilakukan untuk mengakomodasi gokart agar aman,

kuat, stabil, nyaman, mudah dikendarai, linkage dan manuver bekerja

dengan baik.

7. Modifikasi

Setelah dilakukan pengujian gokart, jika tidak sesuai dengan konsep

perencanaan yang sudah ada maka dilakukan langkah-langkah perbaikan

dan perubahan.

1.8 Sistematika Penulisan

Untuk memperoleh gambaran tentang isi dari tugas akhir ini maka akan

dikemukakan sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang pemilihan masalah, perumusan

masalah, alasan pemilihan judul, penegasan judul, tujuan

penulisan, pembatasan masalah, metodologi / sumber data,

sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

Berisi tentang teori dasar kendaraan gokart dan klasifikasinya, teori

dasar mengenai analisa perancangan rangka, performa kendaraan,

dan teori teori pendukung lainnya.

BAB III PERANCANGAN RANGKA DAN PERFORMA GOKART

Berisi speksifikasi motor yang dipakai, analisa performa gokart,

analisa perancangan rangka, dan dinamika dari gokart.

34

BAB IV PROSES PEMBUATAN KOMPONEN KOMPONEN

PENDUKUNG UTAMA DAN PERHITUNGAN BIAYA

Berisi tentang proses pengerjaan pembuatan gokart dan biaya yang

dikeluarkan untuk membuat gokart.

BAB V PENGUJIAN DAN PERAWATAN

Berisi hasil pengujian dari Gokart yang telah jadi mengenai

akselerasi, deselerasi, perilaku belok, kekuatan rangka dan sistem

perawatan.

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi kesimpulan yang didapat dari hasil analisa dan saran saran

dari penyusun.

35

BAB II

DASAR TEORI

Kendaraan merupakan salah satu produk yang padat dengan teknologi dan

perkembangan, dimana jumlah komponen sangat banyak. Namun secara garis

besar tersusun atas empat komponen utama, yaitu :

1. Rangka

2. Bodi

3. Rangkaian penghasil tenaga

4. Rangkaian penerus tenaga

Demikian juga dengan gokart, secara garis besar sama hanya tanpa bodi

dan sebagian besar komponennya berupa frame 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 sebauh

gokart adalah akselerasi yang ditentukan oleh rangkaian penghasil tenaga dan

rangkaian penerus tenaga, serta kekuatan atau keamanan dari frame chasis gokart

tersebut.

2.1 Teori Dasar Analisis Perancangan Frame Chassis Gokart

Frame chassis terbuat dari baja profil kotak yang dirancang sedemikian

rupa sehingga mampu untuk menahan sebagian besar beban yang ada dalam

sebuah kendaraan. Fungsi utama dari frame chassis gokart adalah :

1. Untuk mendukung gaya berat dari kendaraan berpenumpang.

2. Untuk menahan torsi dari mesin, kopling sentrifugal, aksi percepatan dan

perlambatan, dan juga untuk menahan gaya torsi yang diakibatkan dari

bentuk permukaan jalan.

3. Untuk menahan beban kejut yang diakibatkan benturan dengan benda lain.

4. Sebagai landasan untuk meletakkan bodi kendaraan, mesin serta kopling

sentrifugal, tangki bahan bakar, tempat duduk penumpang.

5. Untuk menahan getaran dari mesin dan getaran yang timbulkan karena

efek bentuk permukaan jalan.

36

2.1.1 Distribusi Beban Statis pada Frame Chassis Gokart

Gambar 2.1 Diagram Benda bebas Bobot Mati

a. Beban Mesin didistribusikan ke Sisi Kanan dan Kiri Rangka Bagian C1 C2

Wm

Z1 Z2

C1 C2

Gambar 2.2 DBB bagian C1 C2

M C1 = 0

Wm .( Z1 + Z2 ) C2 . Z1 = 0

C2 = ......kg

M C2 = 0

Wm. Z2 + C1. Z1 = 0

C1 = ......kg

37

b. Beban Chasis didistribusikan ke Sebelah Kanan dan Kiri Rangka Bagian A1 A2

A1 Wr

X1 X2

A2

Gambar 2.3 DBB bagian A1 A2

M A1 = 0

Wr. X1 A2 . ( X1 + X2 ) = 0

A2 =.......kg

M A2 = 0

A1. ( X1 + X2 ) Wr. X2 = 0

A1 =..........kg

c. Beban Pengemudi didistribusikan ke Samping Kanan dan Kiri Rangka

Bagian B1 B2

Wp

Y1 Y2

B1 B2

Gambar 2.4 DBB bagian B1 B2

38

M B1 = 0

Wp . Y1 B2 . ( Y1 + Y2 ) = 0

B2 =..........kg

B1 = B2 =.........kg , karena jarak tumpuan sama

Analisis terhadap beban statik yang bekerja pada gokart adalah untuk

mengetahui kekuatan Frame Chassis gokart terhadap pembebanan stasik yang

diterima. Untuk pendeskripsian beban beban statik yang ditanggung oleh gokart,

maka beban statisnya hanya meliputi berat mesin dan berat pengemudi.

Gambar 2.5 Pemodelan sederhana Rangka dudukan Mesin, Penumpang, dan

Tangki

Sebuah kotak massa M1 mesin, kotak massa M2 adalah penumpang, dan

M3 adalah tangki diletakkan diatas beam ( rangka gokart ) yang bertumpu pada rol

di kedua ujungnya. Gaya gaya yang diberikan oleh M1,M2,dan M3 kepada beam

dimodelkan sebagai gaya gaya yang terdisribusikan secara merata sepanjang

garis kontak antara massa dengan beam karena perbandingan antara panjang garis

kontak dengan panjang garis yang dikenai gaya gaya tersebut tidak terlalu kecil

maka pemodelan gaya- gayanya dilihat pada gambar 2.6 dibawah ini.

M2

M1

M3

39

M

Fy1 Fy2

Gambar 2.6 Diagram Benda bebas pada Pemodelan 2.5

2.1.2 Kriteria Kegagalan Material

Dalam suatu rekayasa teknik, merupakan hal yang sangat penting untuk

menentukan batasan tegangan yang menyebabkan kegagalan material tersebut.

Untuk material yang ulet( ductile ), kegagalan biasanya ditandai dengan terjadinya

luluh( yielding ) dan jika material getas ( brittle ), di tandai dengan terjadinya

patahan [ fracture adalah menentukan tegangan utama( principal stress ) dan

tegangan geser( shear stress ) ].

2.2 Performa Gokart

Dalam dinamika kendaraan khususnya gokart, amatlah rumit untuk

mengambarkan perilaku gerak kendaraan, arah dan stabilitas kendaraan, serta

kenyamanan dan keamanan kendaraan pada saat jalan. Untuk menghindari

kompleksitas pemahaman, maka disini kendaraan dimodelkan sebagai suatu

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 2.7 berikut menunjukan diagram benda bebas kendaraan yang

menggambarkan gaya dorong dan hambatan meliputi angin dan rolling.

40

Gambar 2.7 Diagram Benda bebas Kendaraan

keterangan :

Ff , Fr = gaya dorong roda depan dan belakang

Rrr , Rrf = gaya hambat rolling roda belakang dan depan

Fa = gaya hambat angin

a = percepatan kendaraan

= sudut tanjakan jalan

2.2.1 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. ( www.wiipedia.com )

2.2.1.1 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 2.8

41

Gambar 2.8 Titik Berat Kendaraan

Dari penimbangan tersebut didapat :

1. Wf = berat kendaraan roda depan / gaya reaksi roda depan

2. Wr = berat kendaraan roda belakang / gaya reaksi belakang

Dimana L = a + b ; adalah jarak antara kedua sumbu roda depan dan belakang,

dan Wt = Wf + Wr ; merupakan berat total.

Dengan menggunakan rumus M = 0, didapat :

( i ) Wr . L = a . W a = Wr . L / W

( ii ) Wr . L = a . W b = Wf . L / W

Untuk menentukan tinggi titik berat kendaraan maka dapat dilakukan

dengan cara percobaan seperti gambar 2.9

Gambar 2.9 Tinggi Titik Berat

42

Dalam keadaan statis, dengan rumus MA = 0

MA = 0

W. tan . Hf = Wr.L W.a

tan...

WaWLW

h rf=

Tinggi titik berat dari permukaan jalan :

H = hf + r

Dimana r = jari jari roda

2.2.1.2 Gaya Traksi Kendaraan Gaya traksi juga umum disebut gaya dorong kendaraan untuk 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. Dimana

gaya gaya yang bekerja pada kendaraan ditunjukkan pada gambar 2.10

( Thomas D, Gillespie , 1994 : 11 )

Gambar 2.10 Gaya gaya Beraksi pada Kendaraan dua Gandar

43

Persamaan gerak sepanjang sumbu longitudinal dari kendaraan dinyatakan

dengan hukum Newton II :

ag

WtdxdmF .

... 2

2

==

ag

WtdxdmRRRRFF gdrrarf ..

.. 22

=+


Melalui konsep gaya inersia persamaan diatas dapat ditulis sebagai berikut :

0).( =+++++ ag

WRRRRFF grrrfarf

atau

ag

WRRRRRF gdrrrfa .+++++=

Dimana F adalah gaya traksi total, dan Rf adalah tahanan gelinding total dari

kendaraan.

Untuk menentukan gaya traksi maksimum yang dapat ditumpu oleh

kontak antara ban dan jalan, beban normal pada gandar harus ditentukan. Ini dapat

dihitung melalui momen titik A dan B, seperti gambar 2.7

Melalui asumsi momen terhadap titik A, beban normal pada gandar depan Wf dapat ditentukan :

L

hWhRgaWhhRIWW ddaarf

sin.../..cos.. .. = ( Thomas D, Gillespie , 1994 : 15 )

Dimana Lr adalah jarak gandar belakang ke pusat massa kendaraan. Saat

kendaraan menanjak maka digunakan tanda ( - ) pada W.h.sin .

Hal serupa, beban normal pada gandar belakang dapat ditentukan melalui asumsi

momen titik B ; ( Thomas D, Gillespie , 1994 : 15 )

44

L

hWhRgaWhhRIWW ddaaff

sin.../..cos.. .. = Dimana If adalah jarak antara gandar depan ke pusat massa kendaraan.

Pada saat kendaraan menanjak digunakan tanda ( + ) pada W.h.sin .

Untuk kemiringan yang kecil, cos 1. untuk kendaraan penumpang ha

dan dapat dianggap mendekati h. Sehingga persamaannya dapat ditulis sebagai

berikut :

++= sin.... WR

gaWR

Lh

LlWW darf

++= sin.... WR

gaWR

Lh

Ll

WW daf

r

Subsitusikan persamaan diatas ke persamaan diatas, didapatkan :

( )rrf RFLh

LlWW = .

( )rrr RFLh

LlWW = .

Perlu diingat bahwa suku pertama pada sebelah kanan dari masing masing

persamaan mewakili beban statik pada gandar ketika kendaraan berada pada

permukaan datar. Suku kedua pada sebelah kanan dari masing masing

persamaan mewakili komponen dinamik dari beban normal.

Gaya traksi maksimum yang dapat ditahan oleh kontak ban dengan jalan

dapat ditentukan dari koefisien adhesi jalan dan parameter kendaraan. Untuk

kendaraan rear weel drive ( Thomas D, Gillespie , 1994 : 39 )

( ) == rmaksrfmaks RFLhLlWWF /. dan

( )

Lh

LhflWF rrmaks .1

//.. .

++=

45

Perlu diperhatikan bahwa dalam penurunan persamaan diatas, Pemindah beban

transversal akibat dari engine diabaikan, dan karakteristik ban pada kedua sisi

baik kiri dan kanan dianggap memiliki unjuk kerja yang sama.


2.2.1.3 Kopling Sentrifugal

Kopling sentrifugal biasanya diaplikasikan pada sebuah mesin bermotor.

Ia terdiri atas beberapa sepatu yang berada diatas dalam dari sebuah bingkai

sebuah puley, sebagaimana terlihat pada gambar 2.11. Permukaan luar dari sepatu

dilingkupi dengan materi gesek. Sepatu sepatu ini, yang dapat bergerak secara

radial, dihubungkan melawan boss ( atau spider ) dalam mengendalikan shaft

menggunakan per. Per ini bergeser secara radial menuju gaya ke dalam dengan

anggapan dalam kondisi konstan. Beban dari sepatu, ketika diputar, menyebabkan

geseran sepatu ke arah luar gaya sentrifugal. ( J.K Gupta & S.Khurmi.1988 : 300)

46

Gambar 2.11 Kopling Sentrifugal

Magnitudo dari gaya sentrifugal tergantung dari kecepatan saat mana sepatu

diputar. Pertimbangan kecil akan menunjukkan bahwa ketika gaya sentrifugal

kurang dari gaya per nya, sepatu masih dalam posisi yang sama sebagaimana

ketika pengemudian shaft secara stasioner, tetapi ketika gaya sentrifugal adalah

sama dengan gaya per, sepatu bergerak keluar dan masuk ke dalam kontak

pengemudian dan menekan lawannya. Gaya yang mana sepatu bergerak melawan

kelompok yang dikemudikan berbeda dengan gaya sentrifugal dan gaya pegas.

Peningkatan dari kecepatan menyebabkan sepatu tertekan lebih keras dan

membuat torsi dapat ditransmisikan. Dalam rangka untuk mendefinisikan beban

dan ukuran dari sepatu, prosedur yang ada dibawah ini dapat diadopsi :

1. Beban dari sepatu

Anggaplah bahwa gaya dari salah satu kopling sentrifugal dalam gambar

2.12 :

47

Gambar 2.12 Sepatu Kopling Sentrifugal

dimana :

W = Beban tiap sepatu

m = Massa tiap sepatu

n = Angka dari sepatu

r = Jarak dari pusat dari gravitasi sepatu dari pusat spider

R = Didalam radius dari bingkai takal / puli

N = Kecepatan dari puley dalam rpm

2 ikradN det/60/ = Kecepatan anguler dari puley dalam rad / detik

1 = Kecepatan anguler pada saat mana posisi mula dimulai

= Koefisien friksi antara sepatu dan rim / pelingkup

kita tahu bahwa gaya sentrifugal bekerja pada saat tiap sepatu dengan kecepatan

berlari sebesar : ( J.K Gupta & S.Khurmi.1988 : 302)

Pc = ( gW ) . 2 r = 2 . r

Dan gaya ke dalam tiap sepatu yang digeserkan oleh per pada kecepatan tertentu

yang dimulai pada titik tertentu , pada tempat tertentu :

48

( J.K Gupta & S.Khurmi.1988 : 302)

Ps = ( gW ) . 2 r = 2 . r

Jadi gaya bersih dari gaya radial keluar ( sentrifugal ) dengan mana sepatu

menekan rim pada kecepatan tertentu adalah :


F = Pc Ps

dan gaya friksi yang bergerak secara tangensial dalam tiap sepatu adalah :


F = ( Pc Ps ) Jadi total friksi yang terjadi pada tiap sepatu adalah : ( J.K Gupta & S.Khurmi.1988 : 303)

F . R = ( Pc Ps ) R Dan total torsi yang ditransmisikan adalah: ( J.K Gupta & S.Khurmi.1988 : 303)

T = ( Pc Ps ) R . n = n F . R

dan ekspresi ini, beban dari sepatu ( W ) dapat dievaluasi :

2. Ukuran dari sepatu

l = Jarak kontak dengan sepatu

b = Lebar sepatu

R = Jarak kontak dengan sepatu, ini sama dengan radius di dalam rim

dari pulley / pelingkup

= Sudut yang terbentuk antara sepatu yang ada di pusat dengan

spider dalam radian

P = Intensitas tekanan di atas sepatu, dalam rangka untuk

memastikan alasan yang masuk akal dalam aplikasi nyata, intensitas tekan dapat

ditentukan sebesar 1 kg / cm2

49

Jadi area kontak dari sepatu adalah : ( J.K Gupta & S.Khurmi.1988 : 304)

A = l .b

dan gaya antar sepatu menekan rim adalah : ( J.K Gupta & S.Khurmi.1988 : 304)

A . p = l . b . p

Ketika gaya sepatu menekan melawan rim pada kecepatan adalah

( Pc - Ps ), dimana : ( J.K Gupta & S.Khurmi.1988 : 304)

l . b . p = Pc - Ps

2.2.1.4 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. ( www.wikipedia.com )

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 ( V1 ) ke kecepatan yang lebih tinggi ( V2 ).

c) Jarak tempuh ( s ) yang diperlukan untuk menaikkan kecepatan dari V1 ke

V2.

d) Besar sudut tanjakkan jalan yang mampu dilalui oleh kendaraan.

50

2.2.2 Pengereman

Untuk memperjelas proses perhitungan digunakan diagram benda bebas

yang memuat gaya gaya berlaku pada saat proses pengereman.

Gambar 2.13 DBB Gaya Pengereman Kendaraan

Analisa pendekatan terhadap limit pengereman dipakai rumus perhitungan

sebagai berikut : ( Thomas D, Gillespie , 1994 : 61 )

+= sin1 WRa

gWhWl

LW arf

+= sin1 WRa

gWhWl

LW afr

Fb + frW = fbf + Fbr +frW = g

W a Ra

( )[ ]WfFhWlL

W rbrf ++= 1

( )[ ]WfFhWlL

W rbfr ++= 1

( )rfrr

maksbr

maksbf

br

bf

fhlfhl

FF

KK

++==

)(

51

Dimana :

A = Perlambatan ( deselerasi )

Wf = Beban normal pada poros roda depan

Wr = Beban normal pada poros roda belakang

br

bf

KK

= Perbandingan gaya pengereman

2.2.2.1 Limit Pengereman

Limit pengereman adalah harga maksimum gaya pengereman roda dimana

kontak antara roda dengan jalan tersebut masih dalam kondisi rolling. Dengan

diketahuinya limit gaya pengereman maka dapat dicari harga limit perlambatan.


( )[ ]

LfhlW

WF rrfmaksbf++== .

( )[ ]

LfhlW

WF rfrmaksbr++== .

dimana :

: koefisien ahdesi roda dengan jalan

Fbf maks : gaya pengereman pada poros roda depan

Fbr maks : gaya pengereman pada poros roda belakang

Kbf / K br : perbandingan gaya pengereman depan belakang

2.2.3 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.

52

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 susupensi 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.

2.2.4 Perilaku Perilaku Belok pada Kendaraan

2.2.4.1 Perilaku Ackerman

Perilaku Ackerman merupakan perilaku belok kendaraan yang ideal,

kendaraan akan berbelok mengikuti gerakan Ackerman dimana tidak terjadi sudut

slip pada setiap roda. Pada kecepatan yang rendah roda tidak memerlukan gaya

lateral sehingga pada saat membelok belum menimbulkan sudut slip. Pusat belok

dari kendaraan merupakan perpotongan garis yang berhimpit dengan poros

belakang dengan garis tegak lurus terhadap sudut belok roda depan ( 0 dan i ).

Bila digambarkan gerakan Ackerman akan terlihat pada gambar berikut :


Gambar 2.14 Geometri Kemudi Ackerman

53

2.2.4.2 Perilaku Netral

Pada kenyataan setiap kendaraan selalu terjadi gaya sentrifugal yang

cukup untuk menimbulkan sudut slip pada setiap roda. Jika besar rata- rata sudut

slip roda depan ( f ) sama dengan rata rata sudut slip roda belakang ( r ) maka kondisi ini dinamakan kondisi belok netral. Pada kondisi ini, koefisien

understeer, Kus = 0, dan besar radius kendaraan ( Ra ) hanya dipengaruhi oleh

sudut belok roda depan. ( Thomas D, Gillespie , 1994 : 203 )

Gambar 2.15 Geometri Kemudi Netral Sudut kemudi yamg terjadi pada saat kendaraan netral steer sebesar :

nR

L= Rn adalah jari jari kelengkungan yang terjadi pada saat netral steer.

2.2.4.3 Perilaku Understeer

Perilaku understeer adalah seperti perilaku belok netral yaitu

memperhitungkan arah dari sudut slip rata rata roda belakang ( r ) dan roda depan ( )f . Perilaku understeer dapat terjadi bila Kus > 0, sehingga ; ( Thomas D, Gillespie , 1994 : 203 )

rfr

r

f

f danCW

CW

>=

54

Perilaku understeer dapat ditunjukkan oleh gambar dibawah ini :

Gambar 2.16 Geometri Kemudi Understeer Titik pusat belok ( Ou ) dan lintasan belok ( u ) kendaraan understeer

berbeda dengan kendaraan pada perilaku nertal. Kendaraan understeer adalah

kendaraan yang sulit untuk berbelok sehingga umumnya memerlukan sudut belok

( )f yang lebih besar untuk belokan tertentu. kendaraan dengan perilaku understeer memiliki radius belok yang lebih

besar dibandingkan dengan perilaku netral, dan sudut slip roda depan ( )f lebih besar daripada sudut slip roda belakang ( )r . Untuk kendaraan understeer, kecepatan karakteristiknya Vkar dapat

diidentifikasikan sebagai kecepatan maju kendaraan dimana sudut kemudi yang

diperlukan untuk mengatasi suatu belokan adalah

us

kar KLgV .=

55

2.3 Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin.

Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran.

Peranan utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.

2.3.1 Perhitungan Diameter Poros

Torsi yang terjadi

T = n

xp24500. ( Nm )

Momen lentur akibat tegangan sabuk

M = (T1 + T2 ) x l ( Nm )

Momen puntir

Te = 22 MT + dengan menghubungkan

Te = 16 fe d3

d3 = ef

xT

216 ( mm )

2.3.2 Menghitung Diameter Poros

Tegangan geser maksimum :

)(/ 21 SfxSfB = ( Sularso, 1997 : 8 )

Diameter poros :

( Sularso, 1997 : 8 )

Defleksi puntiran :

( Sularso, 1997 : 18 )

31

1,5

= tbtmaks

p TCKd

4...584

s

t

dGlT=

56

Kelenturan poros dari pembebanan :

Ld

llmy r

.

...10.23,3 4

4

22

214= ( Sularso, 1997 : 8 )

2.3.3 Koreksi Kekuatan Poros

max = 223 )()(1,5 xTKxMK

d tm+

( Sularso, 1983 : 18 )

Jika tegangan geser maksimum yang terjadi pada poros lebih kecil dari

tegangan ijin bahan poros jadi poros aman.

2.4 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.

57

Gambar 2.17 Pasak Benam

Sumber : Stolk dan Kros, Elemen Mesin 1993, halaman 134

F

Gambar 2.18 Gaya Geser pada Pasak

1blF

ka

ka = tegangan geser yang diijinkan (kg/mm2) l1 = panjang pasak (mm)

21. kk

Bka SfSf

= Dimana : Sfk1 6

Sfk2 1 1,5 (beban perlahan - lahan)

1,5 2 (tumbukan ringan)

2 5 (secara tiba-tiba dan tumbukan berat)

( )21. atauttlFp =

( )21. atauttlFpa

Dimana : p = tekanan permukaan (kg/mm2)

58

pa = tekanan permukaan yang dijinkan

8 kg/mm2 poros diameter kecil

10 kg/mm2 poros diameter besar

dari di atas poros putaran tinggi

Lebar pasak 25 35 (%) dari diameter poros

Panjang pasak 0,75 1,5 ds

Sumber :

(Sularso, Dasar-dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, halaman

25 -27)

2.5 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.

2.5.1 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

59

Bantalan ini dapat menumpu beban yang arahnya sejajar dan tegak lurus

sumbu poros.

b. Atas dasar elemen gelinding

Roll Ball

Bantalan gelinding mempunyai keuntungan dati 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 2.19 Macam-macam Bantalan Gelinding

60

Sumber : (Sularso dan Kiyokatsu,1997 Dasar Perencanaan dan

Pemilihan Elemen Mesin, halaman 106)

2.5.2 Rumus perhitungan

Mencari beban ekuivalen dinamis bantalan

Pr = X . V . Fr + Y . Fa ( Sularso, 1997 )

Keterangan:

Pr = Beban ekuivalen dinamis ( kg )

X = Faktor beban radial

Y = Faktor beban aksial

Fr = Beban radial ( kg )

Fa = Beban aksial ( kg )

V = Faktor putaran

Menentukan faktor faktor:

Faktor putaran V = 1, untuk cincin dalam berputar Faktor beban radial dan aksial

o

a

CF

oC = Kapasitas nominal dinamis statik (kg)

Dari tabel faktor beban radial dan aksial didapat;

Faktor beban radial X

Faktor beban aksial Y

Maka beban ekuivalen bantalan:

Pr = X . V . Fr + Y . Fa

Menghitung faktor kecepatan ( fn )

Untuk bantalan bola

fn = 31

3,33

n

61

Menghitung umur bantalan bola ( ball bearing )

fh = fn . rP

C fh = Faktor umur

C = Kapasitas nominal dinamis spesifik ( kg )

Lh = 500 . fh3( Jam )

2.5.3 Mur dan Baut

Baut dan mur merupakan alat pengikat yang sangat penting.Untuk

mencegah kecelakaan atau kerusaskan pada mesin pemilihan baut dan mur

sebagai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan

ukuran yang sesuai.Untuk menentukan ukuran baut dan mur, berbagai faktor

harus diperhatikan seperti sifat gaya yang bekerja pada baut, syarat kerja,

kekuatan bahan dan kelas ketelitian.

a. Rumus Perhitungan Mur

aqhzdWq =

2

ahqdWz2=

H = Z.P

Dimana : h = tinggi profil yang bekerja menahan gaya (mm)

z = jumlah lilitan ulir

d2 = diameter efektif ulir luar (mm)

W = gaya tarik pada baut (kg)

P = jarak bagi

H = tinggi mur (mm)

Menurut standar H = (0,8 1,0)d

kpzdW

b1 = ; 84,0k

62

DjpzW

n = ; j = 0,75

Dimana b dan n < a b = tegangan geser (kg/mm2)

Sumber : (Sularso dan Kiyokatsu,1997 Dasar Perencanaan dan Pemilihan

Elemen Mesin, hal 297)

2.5.4 Rumus perhitungan baut

g ijin = ( 0,5 0,75 ) t ( N/mm2 ) ( Sularso, 1983 ) Keterangan :

g ijin = tegangan geser ijin ( N/mm2 ) t = tegangan tarik ( N/mm2 )

Gaya geser yang terjadi pada tiap-tiap baut :

g ijin = 11 nnbd

F ( N/mm

2 ) ( Khurmi, 1980 )

Dengan :

g ijin = tegangan mulur pada tiap-tiap baut ( N ) F = gaya pada pengencangan baut ( N )

d1 = diameter baut

b = tebal ulir ( mm )

n = jumlah lilitan ulir

n1 = jumlah baut

Gaya tarik pada baut :

Fi = 1420d ( N ) ( Khurmi, 1980 ) Dengan :

Fi = gaya tarik baut ( N )

D = diameter luar baut ( mm )

63

Tegangan mulur tiap-tiap baut :

b = 224,0 dFi ( N/mm

2 ) ( Khurmi, 1980 )

Dengan :

b = tegangan mulur tiap-tiap baut ( N/mm2 ) Fi = gaya tarik pada baut ( N )

d = diameter baut ( mm )

2.6 Rantai dan Sproket Untuk perancangan rantai dan sproket, digunakan adalah sproket dengan

jumlah 14 gigi pada sproket depan ( Z1 ) dan 50 gigi pada sproket belakang

( Z2 ).

2.6.1 Rumus Perhitungan Sproket Dan Rantai

Diameter jarak bagi sproket ( dp ) :

)/180(sin 2Zpd p =

( G.Niemann, 1979 hal 238 )

Diameter luar sproket ( dk ) :

+=

20 /180(1cot6,0

Zdk


64

Kecepatan rantai ( v )

6.1000.. 2 pnZpV =


Beban pada rantai ( F )

VpF .102=


Faktor keamanan ( Sf )

FFS bf =


Panjang rantai ( L )

[ ]pC

ZZpCZZL

/28,6/)(

.22

21221 +++=


65

BAB III

PERANCANGAN RANGKA DAN PERFORMA GOKART

3.1 Data dan spesifikasi Gokart

Perancangan Gokart ini menggunakan mesin bensin 4 langkah 5,5 Hp.

: Spesifikasi Gokart : Panjang : 1580 (mm) Lebar : 1210 (mm) Tinggi : 660 (mm) Jarak antara sumbu roda :1050 (mm) Berat kosong : 92 (kg)

: Mesin: Jenis : Air Cooled , 4 Langkah Daya maksimum : 5,5 Hp

: Sistem Transmisi: Kopling : Kering , Sentrifugal Transmisi : Otomatis

3.2 Analisa Rangka

Rancangan dibuat seperti pada gambar dibawah. Dalam perkembangannya,

rangka dibuat lebih rumit dan kaku. Jika analisa kekuatan ini terbukti lebih kuat

maka rancangan riil bisa lebih kuat. Tinjauan yang sesuai keadaan riil sulit

dilakukan secara manual dan perlu perangkat lunak.

66

Gambar 3.1 Diagram Benda Bebas Bobot Mati

Pada analisis rangka gokart ini, data dari rangka gokart dan beban statis

utamanya adalah :

: Bahan ( pipa kotak ) = Baja karbon, ST 42 : Rangka ( Wr) = 58 kg : Mesin ( Wm ) = 18 kg : Pengemudi ( Wp ) = 70 kg Karena beban masing masing diatas posisinya berbeda maka secara riil

tiap tiap roda menerima beban yang berbeda pula.

3.2.1 Distribusi beban statis. a. Beban Mesin didistribusikan ke Sisi Kanan dan Kiri Rangka sebesar :

Bagian C1 C2

Wm =18 kg

520 mm 90 mm

C1 C2

Gambar 3.2 DBB Bagian C1 C2

67

M C1 = 0

18 . 610 C2 . 520 = 0

C2 = 21 kg

M C2 = 0

18 . 90 + C1 . 520 = 0

C1 = 3,1 kg

b. Beban Chasis diditribusikan ke Sebelah Kanan dan Kiri Rangka Analisis titik berat dibantu menggunakan program bantu yaitu catia dan

diperoleh:

Gambar 3.3 Analisa Titik Berat Rangka Utama Gokart dengan Program Catia

Bagian A1 A2

Wr =58 kg

A1

250 mm 230 mm

A2

Gambar 3.4 DBB Bagian A1 A2

68

M A1= 0

58 . 250 A2 . 480 = 0

A2 = 30 kg

M A2 = 0

A1 . 480 58 . 230 = 0

A1 = 27, 7 kg

c. Beban Pengemudi didistribusikan ke Samping Kanan dan Kiri Rangka Bagian B1 B2

Wp = 70 kg

140 mm 140 mm

B1 B2

Gambar 3.5 DBB bagian B1 B2

M B1 = 0

70 . 140 B2 . 280 = 0

B2 = 35 kg

B1 = B2 = 35 kg, karena jarak tumpuan sama.

3.3 Perhitungan Reaksi Tumpuan pada Sumbu Roda Depan dan Belakang

Karena beban yang paling besar terdapat pada A2 ,B2, dan C2, maka digunakan

sebagai perhitungan .

Beban yang diterima pada sumbu depan dan belakang digambarkan seperti

gambar di bawah ini :

69

Dibawah ini merupakan jarak pendekatan yang sebenarnya :

jarak Rdpn sampai C2 = 465 mm jarak Rdpn sampai A2 = 403 mm jarak Rdpn sampai B2 = 453 mm jarak Rdpn dan Rblk = 1050 mm

30kg 35kg 21kg

a b c d

Rdpn Rblk

Gambar 3.6 DBB pada Rangka sebelah Kanan

MR blk = 0

(Rdpn.1050) (30 . 467) (35.597) (21.585) = 0

R dpn = 45 kg

Rblk = (30+35+21) 45 = 41 kg

Dalam perhitungan kekuatan chasis ini dihitung berdasarkan anggapan sumbu

depan dan belakang sebagai tumpuan sederhana ( simple beam / tumpuan

engsel-rol), batang rangka lurus :

70

Gambar 3.7 Diagram Bidang Gaya Geser dan Bidang Momen

MA2 = 45 kg . 403 = 18135 kgmm

MB2 = ( 45 kg . 453 ) ( 30.(453-403)) = 18885 kgmm

MC2 = (45.465) (30.(465-403)) (35.(465-453)) = 19695 kgmm

M dpn dan M blk = 0 karena tumpuan sendi dan rol.

Bidang Gaya Geser

Bidang Momen

71

0

Gambar 3.8 Diagram Bidang Momen pada Batang 1

Kekuatan bagian sumbu depan dan belakang diperhitungkan terhadap gaya

geser dan momen. Untuk perhitungannya, beban F diambil yang terbesar yaitu

B2 = 35 Kg.

Ditinjau dari tegangan geser : Bahan yang digunakan ST-42, maka = 42 kg / mm2

Angka keamanan = 8 , = = 5,25 kg/mm2

geser ijin bahan, = 0,8 . ( Sularso,2002)

= 0,8 . 5,25 = 4,2 kg /mm2 = 42 N /mm2

Gambar 3.9 Gambar Luasan Penampang

72

= < ijin

=

= 1562500 N/m2 = 1,5625 N/mm2 42 N/mm2 ( aman )

Ditinjau dari tegangan bengkok :

b = ; dimana Wb = {( )-( )}/ e

Wb = { (20. 403)/12 (18.383)/12 }/20

= {106666,67 82308} / 20

= 1217,93 mm3

b = = 16,17 N/mm2 (52,5 N /mm2) ; aman.

Defleksi yang terjadi: Dalam perhitungan defleksi ini, digunakan beban yang menimbulkan momen

lenturan terbesar yaitu dari Pengemudi (B2 ) sebesar 35 Kg, g = 10 m/s2.

Defleksi yang diijinkan, ya = 5 mm Defleksi sebesar :

P = B2=35 kg

Depan(fr) belakang(r)

465mm 585 mm

a b

L

Gambar 3.10 DBB Defleksi Batang Rangka

73

( Timoshenko,1997 )

= 1,38 . m = 1,38 mm ya (aman).

Kesimpulan : Rangka terbukti aman terhadap tegangan geser, tegangan bengkok

dan defleksi.

terjadi = 1,5625 N/mm2 ijin

b terjadi = 16,17 N/mm2

ya maks = 1,38 mm ya

3.4 Analisa Titik Berat Gokart

Gambar 3.11 Titik Berat Gokart

Berat gokart kosong = 92 kg

Berat pengemudi = 70 kg

Pada pengukuran / penimbangan Gokart yang telah jadi dengan berat

pengemudinya, datanya sebagai berikut :

74

Massa total (m) : 162 (kg) Massa gandar depan ( mf ) : 66 (kg) Massa gandar belakang ( mr ) : 96 (kg) Massa gokart bagian kiri ( mki ) : 62 (kg) Massa gokart bagian kanan (mka) : 100 (kg)

Gambar 3.12 Analisa Titik Berat Gokart dari Samping

Dari data tersebut didapatkan jarak titik berat dari poros roda depan,

( lihat gambar 3.12) :

Lf =m

Lmr .

=1621050.96

75

= 0,62 [m]

Jarak titik berat dari poros roda belakang ,(lihat gambar 3.12) :

Lr =m

Lm f .

=1621050.66

= 0,427 [m]

W2 W1

mki mka

Gambar 3.13 Analisa Titik Berat Gokart dari Belakang

Jarak titik berat dari sisi kanan, ( lihat gambar 3.13):

Lka =m

Lmki .

=162

950.62

= 363,58 [mm]

Jarak titik berat dari sisi kiri , ( lihat gambar 3.13):

Lki =m

Lmka .

=162

950.100

= 586,4 [mm]

76

Tinggi titik berat :

H = r + f ; dimana hf = tan.)..(

mLmLm rf

Sin = r/L = 0,11/1,050 = 0,105 = 6,01 ,sehingga hf = tan.

)..(m

LmLm rf

= 01,6tan162

)42,0.16205,1.66(

= 0,07 [ m]

H = r + hf

= 0,11 + 0,07

= 0,18 [m]

3.5 Perhitungan Pada Kendaraan Berdasarkan Kapasitas Gesek

3.5.1 Gaya Traksi Kendaraan

Dalam menentukan gaya traksi maksimum oleh tumpuan ban dengan jalan dapat

ditentukan dari koefisien adhesi jalan dan parameter berat kendaraan.

Tabel 3.1 Tabel Koefisien Adhesi Jalan

Surface Peak Value Sliding Value ( ) Asphalt and Concrete ( dry ) 0,8 0,9 0,75

Asphalt ( wet ) 0,5 0,7 0,45 0,6

Concrete ( wet ) 0,8 0,7

Gravel 0,6 0,55

Earth Road ( dry ) 0,68 0,65

Earth Road ( wet ) 0,55 0,4 0,5

Snow ( hard packed ) 0,2 0,15

Ice 0,1 0,07

77

Tabel 3.2 Tabel Koefisien Tahanan Rolling

Jenis Jalan f ( nilai rata rata )

Kondisi bagus 0,014 0,018 Asphalt hotmix dan

beton cor Kondisi halus 0,018 0,020

Jalan paving blok 0,023 0,030

Jalan berbatu 0,020 0,025

kering 0,025 0,035 Jalan tanah

becek 0,050 0,15

Jalan berpasir 0,10 0,30

Jalan bersalju 0,07 0,10

Fx maks =

LH

LHfrLfW.1

/)..(.

;( diambil = 0,75 dan fr = 0,014 )

=

05,118,0.75,01

05,1/)18,0.014,062,0.(81,9.162.75,0

= 804,155 N

3.5.2 Limit Percepatan

Dalam memperhitungkan percepatan maksimum yang dapat dicapai dalam

kondisi roda masih rolling adalah dengan rumus sebagai berikut:

Fmaks = m.amaks

amaks = mFxmaks

= 162

155,804 = 4,96 m /s2

78

Besar gaya tahanan kendaraan pada roda belakang searah sumbu x:

( lihat Gambar 3.12 )

Fx = M . a maks = 162 kg . 4, 96 m/s2

= 803,52 N

Gambar 3.14 Diagram Benda Bebas Hubungan Momen pada Poros output Mesin

dengan Poros Belakang

Torsi Roda Belakang:

Torsi roda = Fx . r roda = 803,52 N . 0.11 m

= 88,3872 Nm

Dengan sproket yang ditentukan dahulu:

Untuk Z gear = 14

Untuk Z pinion = 50

Maka:

Diameter luar sproket belakang

dk = {0,6 + cot (50

180)2 x 12,7

= 209,5 [mm]

79

Diameter luar sproket depan

dk = {0,6 + cot (14180

)2 x 12,7

= 63,3 [mm]

Gaya yang terjadi pada sproket belakang :

F sproket blk = blksproketR

RodaTorsi

= m

Nm10475,03872,88

= 843,79 N

Gaya pada sproket blk = gaya pada sproket dpn.

Torsi mesin = F sproket dpn x R sproket dpn

= 843,79 x 0,03165

= 26,7 Nm

Dimisalkan putaran mesin = 1400 rpm

Kecepatan sudut = = 60

2 xnx = 6014002 xx = 146,53 rad/sec

Daya mesin yang dibutuhkan = T . = 26,7 Nm . 146,53 rad/sec

= 3912,351 watt

Mesin yang digunakan = 5,5 hp = 5,5 x 746 = 4103 watt

Jadi mesin dengan daya 5,5 hp mampu untuk menjalankan gokart.

80

3.6 Analisa Perancangan Rantai & Sproket

Daya yang ditransmisikan = 5,5 Hp = 4,103 Kw

Putaran mesin = 1467,44 rpm

Jarak antar sproket = 350 [mm]

Fc = 1,2

Putaran poros sproket depan = putaran mesin = 1467,44[rpm]

Sproket yang digunakan no 40

- Depan Z 14

- Belakang Z 50

Diameter luar sproket belakang

dk = {0,6 + cot (50

180) x 12,7

= 209,5 [mm]

Diameter luar sproket depan

dk = {0,6 + cot (14180

) x 12,7

= 63,3 [mm]

Beban pada rantai = Gaya yang terjadi pada sproket belakang :

F sproket blk = blksproketR

RodaTorsi

= m

Nm10475,03872,88

= 843,79 N

Gaya pada rantai = gaya pada sproket. Maka dipilih rantai yang memiliki beban

yang diijinkan harus > 84,379 kg

81

3.7 Pemilihan rantai no.40 dengan spesifikasi :

Jarak bagi ( P ) = 12,7 [mm]

Batas kekuatan tarik rata-rata ( Fb ) = 1950 [Kg]

Beban maksimum yang diijinkan ( FU ) = 300 [Kg]

Kecepatan rantai

V = 60.1000

. .1 npzP

= 60.1000

44,1467.14.7.12

= 4,34 [m/s]

Daerah kecepatan rantai rol : 4 10 m/s ( Sularso,195)

Jadi kecepatan rantai masih dalam daerah aman.

Sf = 3799,84

1950 = 23,11 > 6

84,379 kg < 300 [Kg] = baik

Panjang rantai:

Lp = + 2Cp +

= + 2 +

= 88,3 = 83 mata rantai

82

Cp = {(L- ) + }

= { ( 88 - ) +

= 27,4

Jarak antar poros yaitu 27,4 x 12,7 = 347,9 [mm]

3.8 Analisa Perancangan Rem

Persamaan umum untuk sistem pengereman menurut Hukum Newton II

untuk sumbu x. Persamaannya dapat dilihat di bawah ini :

F = m . a

Frem- Fx = m . a

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa Fb adalah gaya dorong dari gokart.

Frem = Fx + m.a

V = V0 - a.t

Gambar 3.15 Diagram Benda bebas Gokart saat Pengereman

Dimana :

a = perlambatan linier (m/s 2 )

V0 = kecepatan awal (m/s)

V = kecepatan akhir (m/s)

t = waktu perlambatan (s)

Frem= gaya pengereman gokart (N)

83

Sehingga jika V0 = 15,8 (m/s) = 57,2 km/jam

V = 0 (m/s)

t = 2 (s)

V = V0 - a.t

a = t

VV 0

a = 2

08,15

a = 7,9 (m/s 2 )

Frem = Fx + m.a = 803,52 N + (162).7,9

= 2083,32 (N)

3.9 Analisa perencanaan poros

Daya yang diteruskan = 5,5 Hp = 4,103 Kw

Putaran = 1467,44 [rpm]

i = 1450

Massa blk = 96 [kg]

panjang poros = 410 [mm]

faktor koreksi ( fc ) = 1,2 ( Elemen Mesin Sularso )

putaran poros = 410,8 [rpm]

Torsi Roda Belakang:

Torsi roda = Fx . r roda = 803,52 N . 0.11 m

= 88,3872 Nm

84

Gaya yang terjadi pada permukaan poros :

Jadi torsi pada roda = torsi pada poros, yang membedakan yaitu gaya yang terjadi

pada permukaan poros yang lebih besar dibanding gaya pada roda

Bahan poros

Baja ST 60 dengan kekuatan tarik, t = 60 [Kg/mm2] Faktor keamanan untuk bahan baja paduan, Sf1 = 5,6

Faktor keamanan karena bentuk poros, Sf2 = 1,3 s/d 3,0 (diambil 1,3)

Faktor koreksi untuk kejutan atau tumbukan yang cukup besar, Kt = 1,5 s/d 3

(diambil 2) Faktor Koreksi untuk momen lentur, Km ( untuk poros berputar Km = 1,5)

Besarnya tegangan geser maksimum:

maks = t / ( Sf1 . Sf2 ) = 60 / ( 5,6 . 1.3 )

=8,24 [Kg/mm2]

Rb

245 165

Ra C = 65 [Kg]

43

Diagram bidang gaya geser

65

26631,5

Diagram bidang momen

Gambar 3.16 Diagram Bidang Gaya Geser dan Bidang Momen

85

0=mRa ( Rb . 245 ) ( 65 . 410 ) = 0

Rb = 108,7 [Kg]

Ra+ C = Rb

Ra = Rb- C

= 43 [Kg]

M terbesar = Rb. 245 = 108,7 . 245 = 26631,5 [Kgmm]

Diameter Poros:

Ds = [(g1,5 ) . ( 22 )5,1()5.1( TM + )]1/3 (Sularso,2002;18)

= [(24,81,5 ) . ( 22 )009,9.5,1()5,26631.5.1( + )]1/3

= 29,13[mm] diambil =30 [mm]

Defleksi puntiran :G = 8,3 x 103 kg/mm2

= 584 . 4..

DsGLTtot

(Sularso,2002;18)

= 584 . 43 30.10.3,8410.009,9

= 0,00032

Kelenturan poros dari pembebanan :

ya = ditentukan 3 mm

Y = 3,23 .10-4 (Sularso ,2002;18)

Keterangan :

F = beban ( poros belakang terpisah)

86

L1 = jarak tumpuan 1 dengan titik beban

L2 = jarak tumpuan 2 dengan titik beban

L = jarak antar tumpuan

Ya = 4 mm

Y = 3,23. 10-4.245.30

165.410.654

22

= 2,9 mm ya ( aman )

3.10 Pasak

F

Gambar 3.17 Gaya Geser pada Pasak

Ukuran nominal pasak b x l = 8 x 7

Diameter poros = 30 [mm]

t1 = 4,0

t2 = 2,4

Torsi pada poros = 9,7 . 105. 11209236,4

= 4264,19 [Kgmm]

Gaya tangensial pada permukaan poros

F = 2/)(( dsDkDk

T

= 2/))30209(209(

19,4264

= 284,3 [Kg]

87

Bahan S 45 C dicelup dingin dan dilunakkan

Sfk1 = 6

Sfk2 = 3

Sfk1. Sfk2 = 6 . 3

= 18

b = 70 [Kg/mm2] ka = 70/18

= 3,9 [Kg/mm2]

ka = 1.83,284

l 3,9 [Kg/mm2] = 9,11 [mm]

Tekanan permukaan ( P )

P = ).( 212 atauttl

F

= 4.3,284

2l 8 = 8,8 [mm]

Lka = l1 + l2

= 9,11 + 8,8

= 17,91 [mm]

b/ds = 8/30 = 0,27 jadi 0,25 < 0,27 < 0,35 baik

lk/ds = 20/30 = 1,11 jadi 0,75 < 0,11 < 1,5 baik

Ukuran pasak = 8 x 7 (standart)

Panjang pasak = 20 [mm]

Bahan pasak = S 45 C, dicelup dingin dan dilunakkan

3.11 Perencanaan Kopling Sentrifugal

Tenaga yang ingin ditranmisikan = 5,5 Hp

= 4103 W

Kecepatan = 2000 (rpm)

Celah radial, c = 3 (mm)

88

Jumlah sepatu, n = 3

Massa tiap sepatu, m = 0,25 (kg)

Dorongan oleh geseran per, S = 300 (N)

Koefisien gesek sepatu dengan drum, = 0,3 Diameter internal drum, D = 170 (mm) ; R = 0,085 (m)

Jarak dari pusat gravitasi, r = 0,08 (m)

Keterangan:

Pc = Gaya sentrifugal tiap sepatu

Ps = Gaya ke dalam tiap sepatu yang

digeserkan oleh per pada kecepatan

tertentu.

F = Gaya Friksi yang bergerak secara

tangensial pada tiap sepatu.

R = Radius drum

cover depan gokart fix

Documents