jurnal teknik its vol. 4, no. 1, (2015) issn: 2301-9271...
TRANSCRIPT
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271
1
Abstrak— Truk merupakan kendaraan yang digunakan
untuk mengangkut barang-barang logistik lintas kota.
Kecelakaan lalu lintas yang diakibatkan truk merupakan
hal yang sering dijumpai di banyak negara, tak terkecuali
di Indonesia. Salah satu faktor yang memengaruhinya
ialah kelelahan pengemudi. Salah satu penyebab
kelelahan pengemudi ialah ketidaknyamanan sistem
suspensi. Ketidaknyamanan yang terjadi dapat
disebabkan oleh profil jalan. Selama ini pemodelan
setengah kendaraan (half-car) hanya dilakukan dengan
input pada roda depan dan belakang. Padahal pada
kenyataannya, getaran engine yang berlebihan juga
dapat memengaruhi ketidaknyamanan pengemudi. Pada
penelitian ini disimulasikan dan dianalisa model setengah
kendaraan dari truk dengan menambahkan input
getaran engine pada sistem. Getaran engine yang
dimodelkan berupa input harmonik. Sedangkan, profil
jalan yang dimodelkan berupa impuls dan sinusoidal.
Kecepatan truk divariasikan dari 40, 60, hingga 80
km/jam, Sedangkan amplitudo jalan divariasikan sebesar
0,05 m, 0,01 m, dan 0,15 m. Hasil dari penelitian ini
menunjukkan pada input step, besar kecepatan truk
tidak memengaruhi nilai respon perpindahan maksimum
dari kabin. Semakin besar kecepatan truk, nilai respon
kecepatan maksimum dari kabin menunjukkan tren yang
menurun, begitu pula dengan nilai respon percepatan
maksimumnya. Sedangkan, pada input harmonik,
semakin besar kecepatan truk dan amplitudo jalan, nilai
respon dinamis (percepatan, kecepatan, dan percepatan)
maksimum dan percepatan rms mengalami kenaikan.
Adanya getaran engine meningkatkan nilai respon
dinamis maksimum kabin. Percepatan rms rata-rata dari
kabin truk juga meningkat sebesar 6 %. Sehingga
berdasarkan standar kenyamanan ISO 2631
menurunkan ketahanan pengemudi. Hal tersebut
menunjukkan bahwa getaran engine menyebabkan
kelelahan pada pengemudi. Kabin beresonansi pada
frekuensi 1,1706 Hz.
Kata kunci : pemodelan sistem dinamis, dinamika truk,
getaran engine, kontainer, kenyamanan berkendara.
I. PENDAHULUAN
ECELAKAAN lalu lintas merupakan masalah yang
sering ditemui di banyak negara, terlebih untuk negara-
negara berkembang. Data yang dikeluarkan World Health
Organization (WHO) menunjukkan, India menempati urutan
pertama negara dengan jumlah kematian terbanyak akibat
kecelakaan lalu lintas. Sementara, Indonesia menempati
urutan kelima. Bedasarkan data yang didapat dari Badan
Pusat Statistik (BPS), terdapat 100.106 kasus kecelakaan lalu
lintas di tahun 2013 baik dari sepeda motor, bus, truk, mobil,
dan angkutan umum.
Salah satu faktor yang mempengaruhi kecelakaan ialah
kelelahan pengemudi. Pengemudi wajib mengemudikan
kendaraannya dengan wajar dan penuh konsentrasi (UU 22
Th 2009). Hal ini dikarenakan pengemudi bertanggung jawab
terhadap keselamatan dirinya, penumpang, dan muatan yang
dibawa maupun pengguna jalan lain. Berdasarkan National
Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) setidaknya
terdapat 100.000 kasus kecelakaan setiap tahun di Amerika
akibat kelelahan pengemudi. Kecelakaan pengemudi truk
akibat kelelahan merupakan salah satu penyebab dimana
menempati peringkat keenam di antara faktor-faktor
penyebab kecelakaan pengemudi truk dengan persentase 13
% (FMCSA, 2006). Salah satu penyebab kelelahan yang
terjadi pada pengemudi ialah ketidaknyamanan sistem
suspensi.
Sistem suspensi ialah salah satu komponen utama
dalam kendaraan, yang erat kaitannya dengan kenyamanan,
stabilitas dan parameter keamanan. Tujuan utama dari sistem
ini adalah untuk meningkatkan kenyamanan pengguna (sopir
dan penumpang), untuk menjaga kontak antara tyre dengan
permukaan jalan, dan untuk meminimalisasi gaya-gaya
dinamik yang bekerja pada bearing ketika kendaraan melaju.
Kondisi ideal yang ingin diperoleh dari kenyamanan adalah
kemampuan pengendara untuk menahan getaran akibat
eksitasi jalan tanpa mengalami kelelahan. Selain profil jalan,
mesin kendaraan yang menyala juga menimbulkan getaran.
Getaran tersebut dapat menyebabkan ketidaknyamanan saat
berkendara, bahkan dapat menyebabkan kelelahan pada
pengemudi.
Dalam penelitian ini, dilakukan analisa sistem suspensi
yang didasarkan pada pemodelan half car untuk mengetahui
respon dari nilai kekakuan pegas, konstanta peredam
berdasarkan variasi kondisi pembebanan pada profil jalan dan
eksitasi getaran engine. Sehingga dengan standar
kenyamanan ISO 2631, penelitian ini dapat digunakan
sebagai pertimbangan sistem suspensi yang sesuai untuk truk.
II. URAIAN PENELITIAN
Pemodelan yang digunakan pada penelitian ini adalah
pemodelan setengah kendaraan (half car) dengan 7 derajat
kebebasan (DOF). Model fisik dan dinamis kendaraan truk
ditunjukaan pada gambar 1 & 2 berikut ini.
Pemodelan dan Analisis Respon Dinamis
Kendaraan Truk Akibat Pengaruh Profil Jalan
dan Getaran Engine Prayogi Adista P. dan Wiwiek Hendrowati
Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail: [email protected]
K
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271
2
Berdasarkan gambar 2 didapatkan persamaan gerak
sebagai berikut:
𝑥𝑎𝑓̈ =1
𝑚𝑎𝑓(−(𝑘𝑝𝑓 + 𝑘𝑎𝑓)𝑥𝑎𝑓 − (𝑐𝑝𝑓 + 𝑐𝑎𝑓)𝑥𝑎𝑓̇ + 𝑘𝑝𝑓𝑥𝑓 +
𝑐𝑝𝑓𝑥�̇� + 𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓𝜃 + 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓�̇� + 𝑘𝑎𝑓𝑦𝑓 + 𝑐𝑎𝑓𝑦�̇�) .................. (1)
𝑥𝑎𝑟̈ =1
𝑚𝑎𝑟(−(𝑘𝑝𝑟 + 𝑘𝑎𝑟)𝑥𝑎𝑟 − (𝑐𝑝𝑟 + 𝑐𝑎𝑟)𝑥𝑎𝑟̇ + 𝑘𝑝𝑟𝑥𝑓 +
𝑐𝑝𝑟𝑥�̇� − 𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟𝜃 − 𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟�̇� + 𝑘𝑎𝑟𝑦𝑟 + 𝑐𝑎𝑟𝑦�̇�) ................... (2)
𝑥�̈� =1
𝑚𝑐(−𝑘𝑠𝑥𝑐 − 𝑐𝑠𝑥�̇� + 𝑘𝑠𝑥𝑓 + 𝑐𝑠𝑥�̇�+𝑘𝑠𝑙𝑓𝜃 + 𝑐𝑠𝑙𝑓�̇�) (3)
𝑥�̈� =1
𝑚𝑘(−𝑘𝑘𝑥𝑘 − 𝑐𝑘𝑥�̇� + 𝑘𝑘𝑥𝑓 + 𝑐𝑘𝑥�̇�−𝑘𝑘𝑙𝑘𝜃 − 𝑐𝑘𝑙𝑘�̇�)
.......................................................................................... (4)
𝑥�̈� =1
𝑚𝑒(−𝑘𝑒𝑥𝑒 − 𝑐𝑒𝑥�̇� + 𝑘𝑒𝑥𝑓 + 𝑐𝑒𝑥�̇�+𝑘𝑒𝑙𝑒𝜃 + 𝑐𝑒𝑙𝑒�̇�) (5)
𝑥�̈� =1
𝑚𝑓(−(𝑘𝑠 + 𝑘𝑘 + 𝑘𝑝𝑓 + 𝑘𝑒 + 𝑘𝑝𝑟)𝑥𝑓 − (𝑐𝑠 + 𝑐𝑘 +
𝑐𝑝𝑓 + 𝑐𝑒 + 𝑐𝑝𝑟)𝑥�̇� + 𝑘𝑠𝑥𝑐 + 𝑐𝑠𝑥�̇� + 𝑘𝑘𝑥𝑘 + 𝑐𝑘𝑥�̇�+𝑘𝑒𝑥𝑒 +
𝑐𝑒𝑥�̇� + 𝑘𝑝𝑓𝑥𝑎𝑓 + 𝑐𝑝𝑓𝑥𝑎𝑓̇ + 𝑘𝑝𝑟𝑥𝑎𝑟 + 𝑐𝑝𝑟�̇�𝑎𝑟 + (𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟 +
𝑘𝑘𝑙𝑘 − 𝑘𝑠𝑙𝑓 − 𝑘𝑒𝑙𝑒 − 𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓)𝜃 + (𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟 + 𝑐𝑘𝑙𝑘 − 𝑐𝑠𝑙𝑓 −
𝑐𝑒𝑙𝑒 − 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓)�̇�) ............................................................... (6)
�̈� =1
𝐽(−𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓
2 − 𝑘𝑒𝑙𝑒2 − 𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟
2 − 𝑘𝑠𝑙𝑓2 − 𝑘𝑘𝑙𝑘
2)𝜃 +
(−𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓2 − 𝑐𝑒𝑙𝑒
2 − 𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟2 − 𝑐𝑠𝑙𝑓
2 − 𝑐𝑘𝑙𝑘2)�̇� + 𝑘𝑠𝑙𝑓𝑥𝑐 +
𝑐𝑠𝑙𝑓𝑥�̇� − 𝑘𝑘𝑙𝑘𝑥𝑘 − 𝑐𝑘𝑙𝑘𝑥�̇�+𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓𝑥𝑎𝑓 + 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓𝑥𝑎𝑓̇ +
𝑘𝑒𝑙𝑒𝑥𝑒 + 𝑐𝑒𝑙𝑒𝑥�̇� − 𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟𝑥𝑎𝑟 − 𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟�̇�𝑎𝑟 + (𝑘𝑘𝑙𝑘 − 𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓 −
𝑘𝑒𝑙𝑒 + 𝑘𝑝𝑟𝑙𝑟 − 𝑘𝑠𝑙𝑓)𝑥𝑓 + (𝑐𝑘𝑙𝑘 − 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓 − 𝑐𝑒𝑙𝑒 + 𝑐𝑝𝑟𝑙𝑟 −
𝑐𝑠𝑙𝑓)𝑥�̇� ............................................................................ (7)
Pemodelannya meliputi maf (massa roda depan), mar
(massa roda belakang), mf (massa frame), me (massa engine),
mc (massa kabin), dan mk (massa kontainer). Sedangkan kaf
dan kar merupakan kekakuan dari roda depan dan roda
belakang. kpf dan cpf merupakan kekakuan dan redaman dari
suspension yaitu yang terdapat diantara frame dan roda
depan. kpr dan cpr merupakan kekakuan dan redaman dari
suspension yang terdapat diantara frame dan roda belakang.
ke dan ce merupakan engine stiffness dan engine damper. ks
dan cs merupakan suspension yang terletak diantara frame
dan kabin. kk dan ck merupaka konstanta pegas dan redaman
ekuivalen dari kontainer. lf, le, lr, dan lk merupakan jarak
antara roda depan, engine, roda belakang, dan kontainer
terhadap CG. Pada model ini terdapat tiga input yaitu yf
(profil jalan pada roda depan), yr (profil jalan pada roda
belakang), dan ye (merepresentasikan getaran pada engine).
Data yang dimasukkan dalam simulasi berada pada tabel 1.
Tabel 1. Parameter kendaraan truk
Keterangan Komponen Simbol Nilai Satuan
Massa Ban Depan maf 350 kg
Massa Ban Belakang mar 350 kg
Massa Engine me 160 kg
Massa Frame mf 1405/2 kg
Massa Cabin mc 650 kg
Massa Kontainer mk 1000 kg
Inersia Kendaraan J 2242,08 kg.m2
Konstanta Kekakuan Ban
Depan
kaf 500000 N/m
Konstanta Kekakuan Ban
Belakang
kar 500000 N/m
Konstanta Kekakuan Suspensi Depan
kpf 1000000 N/m
Konstanta Kekakuan Suspensi
Belakang
kpr 1000000 N/m
Konstanta Kekakuan Engine ke 3500000 N/m
Konstanta Kekakuan kabin ks 40000 N/m
Konstanta Kekakuan kontainer ks 40000 N/m
Konstanta Peredam Ban Depan caf 3,43 N/m
Konstanta Peredam Ban
Belakang
car 3,43 N/m
Konstanta Peredam Suspensi Depan
cpf 10000 N.s/m
Konstanta Peredam Suspensi
Belakang
cpr 10000 N.s/m
Konstanta Peredam Engine ce 8000 N.s/m
Konstanta Peredam Kabin cs 13300 N.s/m
Konstanta Peredam Kontainer ck 13300 N.s/m
Jarak Ban Depan ke center of
gravity
lf 1,173 m
Jarak Ban Belakang ke center of gravity
lr 2,237 m
Jarak Kontainer ke center of
gravity
lk 1,84 m
Jarak Engine ke center of gravity
le 1,15 m
Sedangan untuk input yang diberikan ada tiga yaitu
input step dan harmonik (sinusoidal) yang merepresentasikan
profil jalan serta getaran engine yang dimodelkan berupa
input sinusoidal ke arah vertikal.
Gambar 3. Input Step
Pada gambar 3. Karakteristik input step yang diberikan ialah
pada detik ke-1 tinggi jalan naik hingga 0,1 m kemudian
Gambar 1. Model fisik truk [11]
Gambar 2. Model dinamis truk
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271
3
konstan.
Gambar 4. Input sinusoidal saat kecepatan 40 km/jam saat amplitudo jalan
0,05 m
Input sinusoidal yang diberikan terlihat pada gambar
4 dimana input roda depan dan belakang memiliki beda fase
sebesar 90° yang dinyatakan oleh persamaan di bawah ini :
𝑦𝑓 = 𝑌 𝑠𝑖𝑛 𝜔𝑡 ................................................................. (8)
𝑦𝑟 = 𝑌 sin ( 𝜔𝑡 + ∅) ....................................................... (9)
Dengan perhitungan frekuensi () input 𝜔 = 2𝜋𝑓
dimana 𝑓 = 𝑣/𝜆, sehingga didapatkan frekuensi input untuk
kecepatan kendaraan 40 km/jam adalah 𝜔 = 3,49 rad/s,
kecepatan kendaraan 60 km/jam adalah 𝜔 = 5,23 rad/s, dan
untuk kecepatan kendaraan 80 km/jam adalah 𝜔 = 6.98 rad/s
Sedangkan untuk input getaran engine diasumsikan
berupa gaya vertikal dimana frekuensinya didapatkan dari
persamaan:
𝜔𝑒𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 =𝑣𝑡𝑟𝑢𝑘𝑅1𝑅2
𝑟 ..................................................... (10)
Dimana :
vtruk = kecepatan kendaraan truk (m/s)
R1 = Transmission Gear Ratio (0,739)
R2 = Rear End Ratio (4,875)
r = Loaded Tire Radius (0,3925 m)
Berdasarkan persamaan (10) didapatkan frekuensi engine
seperti pada tabel 2.
Tabel 2. Frekuensi engine berdasarkan kecepatan truk
Gaya engine yang didapatkan mengacu pada eksperimen [8]
didapatkan data seperti pada tabel 3.
Tabel 3. Frekuensi engine berdasarkan kecepatan truk
Sehingga ketika disimulasikan didapatkan grafik input
seperti pada gambar 5
Gambar 5. Getaran engine saat kecepatan 40 km/jam
III. HASIL DAN ANALISA
Pada penelitian ini didapatkan respon dinamis
(perpindahan, kecepatan dan percepatan) dan kenyamanan
dari kendaraan akibat input profil jalan dan getaran engine.
Grafik dalam domain frekuensi juga didapatkan untuk
mengetahui frekuensi natural dari sistem. Pengaruh dari
adanya getaran engine dan profil jalan selanjutnya akan
dianalisa.
A. Perbandingan Respon Dinamis Kabin Truk dengan dan
tanpa getaran Engine dengan Input Step
Berikut ini merupakan respon dinamis (percepatan)
kabin truk saat kecepatan truk 40 km/jam akibat input step.
(a)
(b)
Gambar 6. Perbandingan respon dinamis (percepatan) kabin truk (a) tanpa getaran engine dan (b) dengan getaran engine akibat input step saat kecepatan
truk 40 km/jam
Grafik respon percepatan yang dimiliki kabin truk
ketika diberi input step memiliki tren meningkat drastis di
awal, kemudian menurun seiring berjalannya waktu. Pada
detik ke 0–1 sekon, respon yang didapatkan berupa garis
lurus. Nilai maksimum dari respon dinamis terjadi saat detik
ke-1. Kemudian, berangsur-angsur stabil berupa garis lurus.
Respon dinamis maksimum kabin truk ditunjukkan pada tabel
vtruk (km/jam) 𝝎𝒆𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆
(rad/s) RPM
40 102 974
60 153 1461
80 204 1948
𝝎𝒆𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆 (RPM) Percepatan
engine (m/s2)
𝑭𝒆𝒏𝒈𝒊𝒏𝒆(N)
974 24,87 3979
1461 27,3 4369
1948 29,7 4759
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271
4
4 & 5.
Tabel 4. Respon dinamis maksimum dari kabin truk tanpa getaran engine
Kecepatan (km/jam) Kabin
Perpindahan Kecepatan Percepatan
40 0.189324 1.2020 16.1514
60 0.189324 1.2020 16.1514
80 0.189324 1.2020 16.1514
Tabel 5. Respon dinamis maksimum dari kabin truk dengan getaran engine
Kecepatan (km/jam) Kabin
Perpindahan Kecepatan Percepatan
40 0.189324 1.202188 16.15859
60 0.189324 1.202221 16.15207
80 0.189324 1.202188 16.15602
Tidak seperti nilai perpindahan maksimum, nilai
respon kecepatan dan percepatan maksimum dari kabin truk
dengan getaran engine ialah bervariasi berdasarkan kecepatan
dari truk. Hal ini dikarenakan adanya variasi kecepatan truk
yang mempengaruhi besar gaya eksitasi engine, sehingga
nilai respon yang dihasilkan juga bervariasi. Sedangkan
respon dinamis truk tanpa getaran engine ialah sama. Hal ini
dikarenakan tidak adanya pengaruh gaya engine terhadap
truk, sehingga variasi kecepatan truk tidak mempengaruhi
nilai respon dinamis sistem. Adanya getaran engine
menaikkan respon dinamis dari kabin truk. Semakin besar
kecepatan truk, nilai respon kecepatan maksimum dari kabin
menunjukkan tren yang menurun, begitu pula dengan nilai
respon percepatan maksimumnya.
B. Perbandingan Respon Dinamis Kendaraan Truk dengan
dan tanpa getaran Engine dengan Input Harmonik
Berikut ini merupakan respon dinamis (percepatan)
kabin truk saat kecepatan truk 40 km/jam akibat profil jalan
sinusoidal saat amplitudo jalan 5 cm.
(a)
(b)
Gambar 7. Perbandingan respon dinamis (percepatan) kabin truk (a) tanpa getaran engine dan (b) dengan getaran engine akibat profil jalan sinusoidal
saat kecepatan truk 40 km/jam dan amplitudo jalan 5 cm
Grafik respon yang dimiliki kabin truk ketika diberi
input harmonik memiliki tren sinusiodal yang tidak stabil di
awal, kemudian stabil seiring berjalannya waktu. Respon
dinamis maksimum kabin truk ditunjukkan pada gambar 8 &
9.
Gambar 8. Perbandingan respon dinamis maksimum kabin truk tanpa getaran engine terhadap variasi kecepatan truk dan amplitudo jalan
Gambar 8 merupakan grafik respon dinamis dari kabin truk
dengan kontainer tanpa getaran engine akibat pengaruh
amplitudo jalan dan kecepatan. Amplitudo jalan yang
diberikan ialah sebesar 0,05, 0,1, dan 0,15 m untuk variasi
kecepatan 40, 60, dan 80 km/jam. Terlihat pada gambar
tersebut semakin besar kecepatan truk semakin besar pula
respon dinamis (perpindahan, kecepatan dan percepatan)
maksimumnya. Hal yang sama terjadi bila amplitudo jalan
dinaikkan maka, respon dinamis maksimumya juga
meningkat.
0
0.1
0.2
0.3
40 60 80
Dis
pla
cem
ent
(m)
Truck Velocity (km/jam)
Cabin Displacement
0,05 m 0,1 m
0,15 m
0
0.5
1
1.5
2
40 60 80
Ve
loci
ty (
m/s
)
Truck Velocity (km/jam)
Cabin Velocity
0,05 m 0,1 m
0,15 m
0
10
20
40 60 80Acc
eler
atio
n (
m/s
²)
Truck Velocity (km/jam)
Cabin Acceleration
0,05 m 0,1 m
0,15 m
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271
5
Gambar 9. Perbandingan respon dinamis maksimum kabin truk dengan
getaran engine terhadap variasi kecepatan truk dan amplitudo jalan
Tren grafik respon dinamis yang dihasilkan oleh kabin truk
dengan getaran engine sama dengan tanpa engine. Tetapi nilai
respon dinamis maksimum yang dihasilkan berbeda. Dimana
dengan adanya getaran engine, nilai respon dinamis
maksimum yang dihasilkan mengalami kenaikan.
C. Kenyamanan & Ketahanan Pengemudi
Pada pembahasan kenyamanan ini, kenyamanan yang
ditinjau hanya kenyamanan untuk input harmonik, analisa
kenyamanannya menggunakan standar ISO-2631. Parameter
yang dibandingkan untuk menentukan kondisi kenyamanan
dan ketahanan pengemudi ialah percepatan rms. Percepatan
rms yang dihasilkan dengan variasi amplitudo jalan dan
kecepatan ditunjukkan pada gambar 10.
Gambar 10.Perbandingan percepatan rms kabin truk dengan dan tanpa engine terhadap variasi kecepatan dan amplitudo jalan
Pada gambar 10 terlihat tren grafik dari percepatan
rms kabin truk. Semakin besar amplitudo jalan, semakin
besar pula percepatan rms yang dihasilkan. Adanya getaran
engine menaikkan percepatan rms. Besar penambahan rata-
rata percepatan rms yang dihasilkan ialah 6 %. Berdasarkan
tabel percepatan dan standar ISO-2631 didapatkan kondisi
ketahanan pengemudi dan kondisi kenyamanan sebagai
berikut.
Tabel 6. Kondisi dan ketahanan pengemudi terhadap variasi kecepatan dan
amplitudo jalan
Amplitudo 0.05 m
Kecepatan truk
Dengan engine Tanpa engine
Keterangan Ketahanan pengemudi
Keterangan ketahanan pengemudi
40 Agak Tidak Nyaman
12 jam Sedikit Tidak Nyaman
16 jam
60 Tidak Nyaman
3.25 jam Tidak Nyaman
4 jam
80 Amat Sangat Tidak Nyaman
50 menit Sangat Tidak Nyaman
1 jam
Amplitudo 0.1 m Kecepatan
truk Dengan engine Tanpa engine
Keterangan Ketahanan pengemudi
Keterangan ketahanan pengemudi
40 Tidak Nyaman
5 jam Tidak Nyaman 6 jam
60 Amat Sangat Tidak Nyaman
1,5 jam Sangat Tidak Nyaman
1,4 jam
80 Amat Sangat Tidak Nyaman
10 menit Amat Sangat Tidak Nyaman
7 menit
Amplitudo 0.15 m
Kecepatan truk
Dengan engine Tanpa engine
Keterangan Ketahanan pengemudi
Keterangan ketahanan pengemudi
40 Sangat Tidak Nyaman
2,5 jam Sangat Tidak Nyaman
2,6 jam
60 Amat Sangat Tidak Nyaman
30 menit Amat Sangat Tidak Nyaman
32 menit
80 Amat Sangat Tidak Nyaman
dibawah 1 menit
Amat Sangat Tidak Nyaman
dibawah 1 menit
Berdasarkan tabel 6. Semakin besar kecepatan truk
maka semakin menurunkan kenyamanan dan ketahanan
pengemudi. Hal yang sama terjadi bila amplitudo jalan juga
dinaikkan.
D.Frekuensi Respon
Persamaan gerak sistem dengan mengabaikan pengaruh
redaman dapat ditulis dalam bentuk matriks sebagai berikut :
[𝑚]�̈⃗� +[𝑘]�⃗� = �⃗� .............................................................(11)
Nilai frekuensi natural dari sistem didapatkan dengan meng-
akar kuadratkan eigen value sehingga didapatkan besar
frekuensi natural dalam (Hz) sebagai berikut
0
0.1
0.2
0.3
40 60 80Dis
pla
cem
ent
(m)
Truck Velocity (km/jam)
Cabin Displacement
0,05 m 0,1 m
0,15 m
0
1
2
40 60 80
Vel
oci
ty (
m/s
)
Truck Velocity (km/jam)
Cabin Velocity
0,05 m 0,1 m
0,15 m
0
10
20
40 60 80
Acc
eler
atio
n (
m/s
²)
Truck Velocity (km/jam)
Cabin Acceleration
0,05 m 0,1 m
0,15 m
0
0.5
1
1.5
2
0.05 0.1 0.15
Pe
rcep
atn
rm
s (m
/s2)
Amplitudo
Kecepatan 40 km/jam
Dengan engine
Tanpa engine
0
2
4
6
0.05 0.1 0.15Pe
rcep
atn
rm
s (m
/s2)
Amplitudo
Kecepatan 60 km/jam
Dengan engine
Tanpa engine
0
5
10
0.05 0.1 0.15
Per
cep
atn
rm
s (m
/s2)
Amplitudo
Kecepatan 80 km/jam
Dengan engine
Tanpa engine
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 4, No. 1, (2015) ISSN: 2301-9271
6
Plot respon steady state normalized amplitudo fungsi
frekuensi :
Gambar 11 Grafik Normalized Frequency
Berdasarkan perhitungan, sistem tersebut memiliki 7
frekuensi natural yang besarnya 0.9596, 1.1706, 3.3949,
3.462888, 4.4774, 11.6231, 13.5706, dan 27.3568 Hz. Bila
frekuensi yang bekerja pada sistem mendekati frekuensi
natural dari sistem tersebut, maka akan terjadi getaran dengan
amplitudo yang besar. Fenomena ini disebut dengan
resonansi. Secara teoritis, besar amplitudo nya saat frekuensi
kerja sama dengan frekuensi natural ialah infinite. Tanda
negatif pada amplitudo mengindikasikan bahwa massa
tersebut bergetar out of phase dengan gaya.
Pada penelitian ini salah satu frekuensi natural dari
sistem ialah 1,1706 Hz. Berdasarkan studi eksperimen yang
dilakukan oleh Willem-Jan Evers et al[3], kabin beresonansi
pada frekuensi 1,2 Hz. Nilai error yang dihasilkan sebesar
2,04 %. Hal tersebut mengindikasikan bahwa baik studi
numerik maupun eksperimen, kabin mengalami getaran yang
berlebih saat bekerja pada rentang frekuensi tersebut.
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil simulasi dan analisis respon dinamis
(perpindahan, kecepatan, dan percepatan) untuk kendaraan
truk pada saat kecepatan truk 40, 60, dan 80 km/jam, maka
dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada input step, besar kecepatan truk tidak memengaruhi
nilai respon perpindahan maksimum dari kabin. Semakin
besar kecepatan truk, nilai respon kecepatan maksimum
dari kabin menunjukkan tren yang menurun, begitu pula
dengan nilai respon percepatan maksimumnya.
2. Pada input harmonik (sinusoidal), semakin besar
kecepatan truk, nilai respon dinamis (percepatan,
kecepatan, dan percepatan) maksimum mengalami
kenaikan. Pada variasi amplitudo jalan 0,05, 0,1, dan
0,15 m, semakin besar amplitudo jalan, nilai respon
dinamis (percepatan, kecepatan, dan percepatan)
maksimum yang dihasilkan semakin meningkat.
3. Penambahan gaya eksitasi engine memberikan pengaruh
terhadap karakteristik dari respon yang dihasilkan.
Pengaruh tersebut dapat diamati melalui fenomena
berikut :
a. Terjadi peningkatan nilai respon dinamis
(perpindahan, kecepatan, dan percepatan)
maksimum dari kabin truk.
b. Variasi kecepatan truk pada input step hanya dapat
dilakukan bila terdapat input getaran engine.
c. Terjadi peningkatan nilai percepatan rms rata-rata
dari kabin truk sebesar 6 %.
4. Semakin besar kecepatan truk dan amplitudo jalan,
semakin besar pula percepatan rms yang dihasilkan
sehingga berdasarkan standar kenyamanan ISO 2631
akan menurunkan ketahanan pengemudi.
5. Kabin beresonansi pada frekuensi 1,1706 Hz.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapakan terima kasih kepada Ibu Dr.
Wiwiek Hendrowati, S.T., M.T. yang telah membantu penulis
dalam melakukan penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Gillespie et al. 1980. “Calibration of Response-Type Road
Roughness Measurement System”. Washington DC: National Research Council.
[2] Forsén, Anders. 1999. “Heavy Vehicle Ride and Endurance –
Modelling and Model Validation.” Stockholm: KTH Högskoletryckeriet.
[3] Evers, Willem-Jan et al. 2010. “Experimental Validation of a
Quarter Truck Model Using Asynchronous Measurements with Low Signal-to-Noise Ratios”. Eindhoven: Eindhoven University of
Technology.
[4] Rao, Singiresu S. 2011. “Mechanical Vibrations Fifth Editon.”. Miami: Pearson Education.
[5] Kristanto, Aris. 2013. “Kajian Faktor-faktor Resiko yang
Berhubungan dengan Kelelahan Pengemudi Truk Trailer di PT AMI Th 2012”. Depok: Universitas Indonesia.
[6] Sutrantra, I Nyoman & Bambang Sampurno. 2010. “Teknologi
Otomotif: Edisi Kedua”. Surabaya: Guna Widya. [7] ”Federal Motor Carrier Safety Administration (FCMSA) LTCCS
Database”. diakses 20 Maret 2015.http://www.fmcsa.dot.gov/facts-
research/research-technology/report/ltccs-2006.htm. [8] Hendry. 2014. “Pemodelan dan Analisa Getaran Mesin Bensin
Sinjai LJ276M dengan Kapasitas 650 cc Dua Silinder Segaris
Empat Langkah.”. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember. [9] Jazar, Reza N. 2008. “Vehicle Dynamics: Theory and Applications”.
New York: Springer.
[10] Amalia, Nava. 2014. “Analisa Kenyamanan Kendaraan Angkut Massal dengan Pemodelan Pengemudi Sebagai Sistem Multi-DOF”.
Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[11] ”Misubhisi Fuso”. diakses 20 Maret 2015.http://www.ktb.co.id
0.9596 0 0 0 0 0 0
0 1.1706 0 0 0 0 0
0 0 3.3949 0 0 0 0
0 0 0 4.4774 0 0 0
0 0 0 0 11.6231 0 0
0 0 0 0 0 13.5706 0
0 0 0 0 0 0 27.3568