jurusan teknik mesin

TUGAS AKHIR – RM1522

ANALISA DOUBLE LANE CHANGE MANUVER PADA TRACTOR-SEMITRAILER JENIS MITSUBISHI FUSO FP350G5 DENGAN KONDISI MUATAN MAKSIMUM

ABDUL ROHMAN FARID NRP. 2103 100 090

Dosen Pembimbing / Penguji Utama, Ir. Yusuf Kaelani, M.Sc.E..

JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2008

TUGAS AKHIR – RM1522 ANALISA DOUBLE LANE CHANGE MANUVER PADA TRACTOR-SEMITRAILER JENIS MITSUBISHI FUSO FP350G5 DENGAN KONDISI MUATAN MAKSIMUM ABDUL ROHMAN FARID NRP. 2103 100 090 Dosen Pembimbing / Penguji Utama, Ir. Yusuf Kaelani, M.Sc.E. JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2008

ANALISA DOUBLE LANE CHANGE MANUVER PADA TRACTOR-SEMI TRAILER JENIS MITSUBISHI FUSO FP350G5 DENGAN KONDISI MUATAN MAKSIMUM

Nama Mahasiswa : ABDUL ROHMAN FARID NRP : 2103 100 090 Jurusan : Teknik Mesin FTI-ITS Dosen Pembimbing : Ir. Yusuf Kaelani, Msc.Eng

Abstrak

Perilaku double lane change dimana kendaraan melakukan belok 2 kali bisa memberikan respon tak terduga yang bisa menimbulkan kecelakaan.Kondisi kritis yang perlu diwaspadai pada saat kendaraan melakukan double lane change manuver ini salah satunya adalah kondisi understeer maupun oversteer. Pada tugas akhir ini dilakukan analisa stabilitas pada kendaraan dalam hal ini adalah tractor semi-trailer dengan memvariasikan kecepatan kendaraan dan sudut steer depan rata-rata.Analisa dititik beratkan pada saat kendaraan mengalami perilaku double lane change manuver. Dari hasil analisa yang dilakukan telah didapatkan besarnya sudut slip pada masing-masing roda sehingga dapat diketahui apakah kendaraan mengalami perilaku netral,understeer maupun oversteer serta didapatkan pula radius belok nyata kritis, sudut belok kritis serta kecepatan kritis kendaraan. Kata Kunci : Radius ackerman, Radius nyata, Sudut slip,Kus,Perilaku gerak,understeer,netral,oversteer.

ANALYSE OF DOUBLE LANE CHANGE MANUVER IN MITSUBISHI FUSO FP350G5 SEMI-TRAILER WITH

MAXIMUM LOAD CONDITION.

Name : ABDUL ROHMAN FARID NRP : 2103 100 090 Department : Mechanical Engineering FTI-ITS Academic Supervisor : Ir. Yusuf Kaelani, Msc.Eng

Abstrak

Behavior of double lane change where the vehicle doing double turn it give unpredicted response that can create an accident.. One of critical condition that must be given attention when the vehicle doing double lane change maneuver is understeer or oversteer. The final project analyse of vehicle stability in this case is tractor semi-trailer with variation speed and mean of front steering angle. The analysis focus in double lane change maneuver condition. Dari hasil analisa yang dilakukan telah didapatkan besarnya sudut slip pada masing-masing roda kendaraan truk semi-trailer serta perilaku kendaraan pada saat mengalami double lane change manuver.

KATA PENGANTAR

Assalammu’alaikum Wr. Wb,

Beribu rasa syukur penulis panjatkan bagi Allah SWT atas segala ridlo,karunia serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan lancar. Sholawat dan salam semoga tetap tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, sebagai uswah yang telah menghantarkan manusia menuju jalan yang diridhoi Nya.

Penulis menyadari bahwa keberhasilan dalam penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak baik langsung maupun tidak langsung. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:

1. Ayahanda Mahmud dan Ibunda Nur Indahsah atas doa, dukungan dan kasih sayang yang diberikan.

2. Bapak Dr. Ing. Herman Sasongko selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya.

3. Bapak Ir. Yusuf Kaelani, MSc.E selaku dosen pembimbing Tugas Akhir atas bimbingan, motivasi, dan saran yang telah diberikan.

4. Ir. Arie Joewono, Wiwiek Hendrowati, ST. MT, Unggul Wasiwitono, ST. M.Sc.E selaku dosen penguji atas semua kritik, saran dan masukan demi kesempurnaan tugas akhir ini.

5. Kepada Mbak Lutfah dan Mas Lili,terima kasih atas doa dan semangatnya,semoga kalian berdua bisa menjadi keluarga yang sakinah,mawaddah dan warrohmah.

6. Mas Yunus,Mas Gandoz,Saudara Budi serta seluruh penghuni kos FC26 Crew yang telah membantu dan memberikan motivasi demi lancarnya tugas akhir ini.

7. Seluruh teman-teman penghuni lab. desain dan teman-teman M-46 atas dukungan dan bantuan.

iv

8. Buat waroeng ”Mc.D” terima kasih juga atas penyediaan makanan yang enak dan murah meriah demi perbaikan gizi.

9. Buat ”SOE” alias suhartoni yang telah memberi semangat dan bantuan baik secara tunai maupun kredit,kalau suka sama si”M12N” mbok ya langsung diungkapin ajah gak usah malu-malu.

10. Buat si nophel teman seperjuanganku si ”BOYO” yang telah memberikan dukungan secara moral,semoga cepet dapat jodoh.

11. Buat si korntaft, terima kasih atas dukungannya semoga tambah ganteng aja.

12. Buat nenek rizka terima kasih atas supportnya.

Semoga Allah SWT membalas semua bantuan dan dukungan yang telah diberikan dengan balasan yang jauh lebih baik. Besar harapan buku Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan mahsiswa teknik Mesin ITS pada khususnya. Wassalammu’alaikum Wr, Wb.

Surabaya, 7 Agustus 2008

Penulis

v

DAFTAR ISI JUDUL i ABSTRAK ii LEMBAR PENGESAHAN iii KATA PENGANTAR iv DAFTAR ISI v DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR TABEL xi DAFTAR NOTASI xii Bab I PENDAHULUAN………………………………… 1.1 Latar Belakang………………………………………. 1 1.2 Perumusan Masalah…………………………………. 2 1.3 Batasan Masalah…………………………………….. 3 1.4 Tujuan Penulisan.......................................................... 3 1.5 Manfaat dari Penulisan Tugas Akhir........................... 4 Bab II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI.. 2.1 Tinjauan Pustaka.......................................................... 5 2.2 Dasar Teori………………………………………….. 6 2.2.1 Jenis Kendaraan Muatan Berat …………………... 6 2.2.2 Konsep Stabilitas…………………………………. 8 2.2.3 Kondisi Operasi Tractor Semitrailer……………… 9 2.2.4 Titik Berat………………………………………… 12 2.2.5 Titik Berat Tractor Head…………………………. 12 2.2.6 Titik Berat Semitrailer……………………………. 14 2.2.7 Kombinasi Tractor Semitrailer………………........ 14 2.2.8 Sumbu Rolling……………………………………. 16 2.2.9 Hubungan Sudut Steer pada Tractor dengan Sudut

Steer pada Semitrailer……………………………. 17 2.2.10 Radius Belok……………………………………... 19 2.2.11 Gaya-gaya pada Kendaraan.................................... 23

v

2.2.12 Gaya Sentrifugal pada Sprung Mass....................... 24 2.2.13 Gaya Normal Statis………………………………. 25 2.2.14 Gaya Normal Dinamis…………………………… 25 2.2.15 Gaya Lateral pada Ban…………………………… 26 2.2.16 Gaya Longitudinal pada Ban…………………….. 27 2.2.17 Gaya-gaya pada Artikulasi………………………. 27 2.2.18 Gaya-gaya Aerodinamik…………………………. 27 2.2.19 Rolling Resistance……………………………….. 28 2.2.20 Perilaku Kendaraan………………………………. 30 2.2.21 Perlambatan Kendaraan………………………….. 33 2.2.22 Perumusan Umum Sudut Slip................................. 34 2.2.23 Mengukur Perilaku Kendaraan………………….. 36 Bab III METODOLOGI PENELITIAN........................ 37 3.1 Prosedur Penelitian………………………………… 37 3.2 Tahap Perhitungan....................................................... 37 3.3 Flowchart Penelitian.................................................... 38 3.4 Flowchart Perhitungan................................................. 39 Bab IV PERHITUNGAN DAN ANALISA..................... 41 4.1 Data Kendaraan……………………………………… 41 4.1.1 Data Tractor……………………………………….. 41 4.1.2 Data Semitrailer…………………………………… 43

4.2 Contoh Perhitungan………………………………. 45 KONDIS I ………………………………………………. 47

4.2.1 Perhitungan Sudut Side Slip ………...................... 48 4.2.2 Perhitungan Gaya Drag dan Momen Pitching........ 48

4.2.3 Perhitungan Gaya-gaya pada Kendaraan................ 50 4.2.4 Perhitungan Sudut Slip pada masing-masing Roda 55 4.2.5 Perhitungan Kus dari masing-masing Body........... 62 KONDISI II……………………………………………… 64 4.2.6 Perhitungan Radius Nyata pada masing-masing

Body........................................................................ 64

vi

4.2.7 Perhitungan Sudut Side Slip................................... 65 4.2.8 Perhitungan Gaya Drag dan Momen Pitching........ 65 4.2.9 Perhitungan Gaya-gaya pada Kendaraan................ 67 4.2.10 Perhitungan Sudut Slip pada masing-masing Roda 72 4.2.11 Perhitungan Kus dari masing-masing Body........... 79 4.3 Analisa Grafik.......................................................... 81 4.3.1 Grafik Hubungan Sudut Slip terhadap Sudut

Steering................................................................... 81 4.3.1.1 Pada kecepatan 10 km/jam................................... 81 4.3.1.2 Pada kecepatan 20 km/jam.................................... 82 4.3.1.3 Pada kecepatan 30 km/jam.................................... 84 4.3.1.4 Pada kecepatan 40 km/jam.................................... 86 4.3.1.5 Pada kecepatan 50 km/jam.................................... 88 4.3.2 Grafik Perbandingan Sudut Slip Roda pada

Kondisi I dengan Kondisi II terhadap Sudut Steering................................................................ 90

4.3.2.1 Pada kecepatan 10 km/jam.................................... 90 4.3.2.2 Pada kecepatan 20 km/jam.................................... 93 4.3.2.3 Pada kecepatan 30 km/jam.................................... 96 4.3.2.4 Pada kecepatan 40 km/jam.................................... 99 4.3.2.5 Pada kecepatan 50 km/jam.................................... 102 Bab V PENUTUP............................................................... 105 5.1 Kesimpulan.................................................................. 105 5.2 Saran............................................................................ 106 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C LAMPIRAN D

vii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Truk Jenis Single Unit.................................... 6 Gambar 2.2 Truk Jenis Tractor - Semitrailer…………… 6 Gambar 2.3 Truk Jenis Tractor - Trailer............................ 7 Gambar 2.4 CCV dan LCV................................................ 7 Gambar 2.5 Pengukuran SRT dengan penambahan radius

belok 2° /sec.................................................. 9 Gambar 2.6 Low Speed Offtracking…………………… 10 Gambar 2.7 High Speed Offtracking…………………… 10 Gambar 2.8 Jackknifing..................................................... 11 Gambar 2.9 Swingout depan dan belakang pada

semitrailer..................................................... 12 Gambar 2.10 Pengukuran berat sumbu roda Tractor Head. 12 Gambar 2.11 Pengukuran ketinggian Titik Berat Tractor

Head……………………………………….. 13 Gambar 2.12 Kombinasi Tractor Semitrailer…………….. 14 Gambar 2.13 Posisi TB Tractor dengan kombinasi………. 14 Gambar 2.14 Posisi TB sprung mass Tractor dengan

kombinasi..................................................... 15 Gambar 2.15 Sumbu Rolling............................................... 16 Gambar 2.16 Kondisi berbelok ideal tractor-semitrailer…. 17 Gambar 2.17 Sudut steer semitrailer.................................... 18 Gambar 2.18 Radius Belok Ackerman Semitrailer………. 19 Gambar 2.19 Kondisi Ackerman Tractor-Semitrailer......... 20 Gambar 2.20 Radius Belok Nyata Tractor-Semitrailer…... 21 Gambar 2.21 Kondisi nyata Tractor – Semitrailer............... 22 Gambar 2.22 FBD gaya-gaya pada masing-masing body... 23 Gambar 2.23 Gaya Setrifugal Kendaraan............................ 24 Gambar 2.24 Momen dan gaya tahanan rolling................... 28 Gambar 2.25 Pengaruh tekanan ban pada fo dan fs............. 29 Gambar 2.26 Perilaku Netral Pada Saat Kendaraan

Bergerak Lurus.............................................. 31 Gambar 2.27 Perilaku Understeer Kendaraan Pada Track 31

viii

Lurus............................................................. Gambar 2.28 Perilaku Understeer Kendaraan Pada Saat

Berbelok........................................................ 32 Gambar 2.29 Perilaku Oversteer Kendaraan Pada Track

Lurus............................................................. 32 Gambar 2.30 Perilaku Oversteer Kendaraan Pada Saat

Berbelok........................................................ 33 Gambar 4.1 Dimensi Semi-Trailer..................................... 45 Gambar 4.2 Analisa Kondisi I........................................... 47 Gambar 4.3 FBD gaya-gaya pada masing-masing body

kondisi I........................................................ 50

Gambar 4.4 Analisa kondisi II........................................... 64 Gambar 4.5 FBD gaya-gaya pada masing-masing body

kondisi II....................................................... 68 Gambar 4.6 Grafik hubungan antara sudut slip terhadap

sudut steering pada kondisi I dan kecepatan 10 km/jam..................................................... 81

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara sudut slip terhadap sudut steering pada kondisi II dan kecepatan 10 km/jam.................................................... 81

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara sudut slip terhadap sudut steering pada kondisi I dan kecepatan 20 km/jam..................................................... 82

Gambar 4.9 Grafik hubungan antara sudut slip terhadap sudut steering pada kondisi II dan kecepatan 20 km/jam.................................... 83


Gambar 4.11 Grafik hubungan antara sudut slip terhadap sudut steering pada kondisi II dan kecepatan 30 km/jam.................................... 85


ix

Gambar 4.13 Grafik hubungan antara sudut slip terhadap sudut steering pada kondisi II dan kecepatan 40 km/jam..................................................... 87


Gambar 4.15 Grafik hubungan antara sudut slip terhadap sudut steering pada kondisi II dan kecepatan 50 km/jam..................................................... 89

Gambar 4.16 Grafik perbandingan sudut slip roda depan terhadap sudut steering pada kecepatan 10 km/jam.......................................................... 90

Gambar 4.17 Grafik perbandingan sudut slip roda tengah terhadap sudut steering pada kecepatan 10 km/jam.......................................................... 91

Gambar 4.18 Grafik perbandingan sudut slip roda belakang terhadap sudut steering pada kecepatan 10 km/jam................................. 92



Gambar 4.21 Grafik perbandingan sudut slip roda belakang terhadap sudut steering pada kecepatan 20 km/jam.......................................................... 95



Gambar 4.24 Grafik perbandingan sudut slip roda 98

x

belakang terhadap sudut steering pada kecepatan 30 km/jam...................................



Gambar 4.27 Grafik perbandingan sudut slip roda belakang terhadap sudut steering pada kecepatan 40 km/jam.................................... 101

Gambar 4.28 Grafik perbandingan sudut slip roda depan terhadap sudut steering pada kecepatan 50 km/jam......................................................... 102


Gambar 4.30 Grafik perbandingan sudut slip roda belakang terhadap sudut steering pada kecepatan 50 km/jam................................... 104

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Koefisien adhesi ban pada bermacam jenis jalan 30 Tabel 2.2 Perilaku belok semi-trailer................................... 36 Tabel 4.1 Data Tractor......................................................... 41 Tabel 4.2 Data Semitrailer................................................... 43

xi

DAFTAR NOTASI a = Jarak damper terhadap poros depan (m) b = Jarak titik berat bodi depan terhadap poros depan (m) c = Jarak titik berat bodi depan terhadap poros tengah

(m)

d = Jarak titik berat bodi belakang terhadap artikulasi (m)

e = Jarak titik berat bodi belakang terhadap poros belakang (m)

f = Jarak poros belakang terhadap damper belakang (m) L1 = Lebar body depan (m) L2 = Lebar body belakang (m) m1 = Massa body depan (kg) m2 = Massa body belakang (kg) m3 = Massa muatan (kg) W1 = Berat body depan (N) W2 = Berat body belakang (N) W3 = Berat muatan (N) δf = Sudut steer (deg) δf* = Sudut artikulasi (deg) h1 = Tinggi titik berat body 1 dari permukaan tanah (m) h2 = Tinggi titik berat body 2 dari permukaan tanah (m) h3 = Tinggi artikulasi dari permukaan tanah (m) Af1 = Luasan frontal body depan (m2) Af2 = Luasan frontal body belakang (m2) g = Percepatan gravitasi (m/s2) Cd1 = Koefisien hambat angin body depan Cd2 = Koefisien hambat angin body belakang ρ = Massa jenis udara (kg/m3) θ = Rata-rata kemiringan jalan (deg) V = Kecepatan kendaraan (m/s) Ra1 = Radius ackerman body depan (m) Ra2 = Radius ackerman body belakang (m)

xii

β 1 = Sudut side slip body depan (deg) β 2 = Sudut side slip body belakang (deg) Fd1 = Gaya hambat angin body depan (N) Fd2 = Gaya hambat angin body belakang (N) Mp1 = Momen angguk body depan (N.m) Mp2 = Momen angguk body belakang (N.m) Cp1 = Konstanta momen angguk body depan Cp2 = Konstanta momen angguk body belakang a = Percepatan/perlambatan kendaraan (m/s2) Fs1 = Gaya sentrifugal body depan (N) Fs2 = Gaya sentrifugal body belakang (N) Fsx1 = Gaya sentrifugal bodi depan yang kearah - x (N) Fsx2 = Gaya sentrifugal bodi belakang yang kearah - x (N) Fsy1 = Gaya sentrifugal bodi depan yang kearah - y (N) Fsy1 = Gaya sentrifugal bodi belakang yang kearah - x (N) Fx = Gaya pada artikulasi yang kearah – x (N) Fy = Gaya pada artikulasi yang kearah – y (N) Fz = Gaya pada artikulasi yang kearah – z (N) Fzf = Gaya normal pada roda depan (N) Fzm = Gaya normal pada roda tengah (N) Fzr = Gaya normal pada roda belakang (N) Fyf = Gaya lateral pada roda depan (N) Fym = Gaya lateral pada roda tengah (N) Fyr = Gaya lateral pada roda belakang (N) Fxf = Gaya longitudinal pada roda depan (N) Fxm = Gaya longitudinal pada roda tengah (N) Fxr = Gaya longitudinal pada roda belakang (N) Rrf = Hambatan rolling pada roda depan (N) Rrm = Hambatan rolling pada roda tengah (N) Rrr = Hambatan rolling pada roda belakang (N) Fz1 = Gaya normal roda depan 1 (Lbf) Fz2 = Gaya normal roda depan 2 (Lbf) Fz3 = Gaya normal roda tengah 1 (Lbf)

xiii

Fz4 = Gaya normal roda tengah 2 (Lbf) Fz5 = Gaya normal roda belakang 1 (Lbf) Fz6 = Gaya normal roda belakang 2 (Lbf) Fy1 = Gaya lateral roda depan 1(Lbf) Fy2 = Gaya lateral roda depan 2(Lbf) Fy3 = Gaya lateral roda tengah 1(Lbf) Fy4 = Gaya lateral roda tengah 2(Lbf) Fy5 = Gaya lateral roda belakang 1(Lbf) Fy6 = Gaya lateral roda belakang 2(Lbf) Fx1 = Gaya longitudinal roda depan 1(Lbf) Fx2 = Gaya longitudinal roda depan 2(Lbf) Fx3 = Gaya longitudinal roda tengah 1(Lbf) Fx4 = Gaya longitudinal roda tengah 2(Lbf) Fx5 = Gaya longitudinal roda belakang 1(Lbf) Fx6 = Gaya longitudinal roda belakang 2(Lbf) Ps = Tekanan ban standar (psi) P = Tekanan ban saat beroperasi (psi) α rb = Sudut slip ban radial baru (deg) αf = Sudut slip roda depan (deg) αm = Sudut slip roda depan (deg) αr = Sudut slip roda depan (deg) Rn1 = Radius nyata body depan kondisi I (m) Rn2 = Radius nyata body belakang kondisi I (m) Rn1* = Radius nyata body depan kondisi II (m) Rn2* = Radius nyata body belakang kondisi II (m) Kus1 = Koefisien understeer body depan kondisi I Kus2 = Koefisien understeer body belakang kondisi I Kus1* = Koefisien understeer body depan kondisi II Kus2* = Koefisien understeer body belakang kondisi II

xiv

jurusan teknik mesin

Documents