TUGAS TEKNIK KENDARAAN OTOMATIS

RODA DAN BAN

DISUSUN OLEH

AGUNG WIBOWO 14.10.002.21201.018

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SUMATERA BARAT

2015

1

RODA DAN BAN

Sejarah Singkat

Roda adalah obyek berbentuk lingkaran, yang bersama dengan sumbu, dapat

menghasilkan suatu gerakan dengan gesekan kecil dengan cara bergulir. Contoh umum

ditemukan dalam penerapan dalam transportasi. Istilah roda juga sering digunakan untuk

obyek-obyek berbentuk lingkaran lainnya yang berputar seperti kincir air.

Roda sebagai bagian vital kendaraan atau mesin, mula pertama ditemukan oleh orang

Sumeria pada 3.500 tahun SM. Di Mesopotamia, ditemukan pula sebuah benda bulat dengan

poros di bagian tengahnya, diperkirakan sebuah tatakan untuk membuat tembikar dari masa

yang sama. Ini membuktikan bahwa pada saat itu orang mulai tahu prinsip kerja gerak

lingkaran.

Selanjutnya, pada 3000 SM, kereta dorong mulai dikenal di Asiria, kemudian berlanjut

di Lembah Indus. Sedangkan masyarakat Eropa Daratan dan Tengah baru mengenal kereta

dorong sekitar 1000 SM, malah Inggris baru pada tahun 500 SM.

Pada tahun 1515 orang menemukan wheel-lock, roda yang bisa diputar dan berhenti oleh

sebuah benda pengganjal. Prinsip ini kemudian dikembangkan menjadi roda gerigi pemantik

bom-dan korek api.

2

Misalnya ban berkode 215/65R15 89H. Angka '215' adalah lebar telapak ban dalam satuan

ukuran milimeter. '65' (Aspek Rasio), adalah rasio/perbandingan antara ketebalan profil ban

dengan lebar telapak ban. Angka 65 di sini mengisyaratkan tinggi/tebal ban adalah 65% dari

lebar telapak ban.

'R' (konstruksi), adalah pola jalinan benang/kawat yang memperkuat konstruksi ban. 'R' di sini

berarti ban tersebut memiliki pola jalinan berpola radial. Jika 'B' berarti ban tersebut

mempunyai konstruksi sabuk bias (bias belted). Untuk 'D' maka berarti konstruksinya adalah

bias diagonal (diagonal bias).

Angka 15 berikutnya adalah ukuran diameter rim/pelek dalam satuan inci dan angka '89'

mengisyaratkan beban maksimal (load index) yang diizinkan pada ban bersangkutan. Sesuai

dengan standar industri ban maka kode tersebut memiliki kapasitas beban maksimal sebesar

580 kilogram di tiap ban. Huruf "H' terakhir merupakan indikator kecepatan maksimal.

Jadi ban berkode 215/65R15 89H adalah ban dengan lebar telapak 215mm, ketebalan ban

dengan aspek rasio 65% x 215(mm) =129(mm), berjenis radial untuk rim atau pelek

berdiameter 15 inci, mampu dibebani seberat 580 kg dengan batas kecepatan aman maksimal

210 km.

Fungsi

1. Menahan seluruh berat kendaraan

2. Memindahkan tenaga ke permukaan jalan

3. Memindahkan gaya pengereman ke permukaan jalan

4. Menjadikan sistem kemudi dapat bekerja

5. Mengurangi kejutan yang disebabkan oleh permukaan jalan yang tidak rat

3

1. Menahan beban

Dalam hal menahan beban, yang paling

berpengaruh adalah tekanan angin,

karena angin dalam ban berfungsi

untuk menopang berat kendaraan dan

muatan.

2. Meredam guncangan

Tekanan angin dan type ban (radial/

bias) sangat berpengaruh dalam

meredam guncangan awal sebelum

diredam lagi oleh suspensi. Ban tipe

radial mampu meredam guncangan

lebih baik daripada ban tipe bias.

3. Meneruskan tenaga dari mesin

Ban berfungsi untuk meneruskan gaya

gerak dan pengeraman ke permukaan

jalan, hal ini berkaitan dengan kinerja

traksi dan pengereman. Yang

berpengaruh dalam hal ini adalah

pattern atau kembangan dari ban.

4. Meneruskan fungsi kemudi

Ban sangat penting dalam mengontrol

arah kendaraan, hal ini akan

menentukan kemampuan bermanuver

dan kestabilan dalam berkendara.

4

Ban mempunyai ‘bahasa’ sendiri untuk berkomunikasi dengan penggunanya. Bahasa ban yang

berupa serangkaian angka dan huruf menunjukkan data-data spesifikasi, merek dan tipe, yang

universal dan sudah disepakati oleh semua produsen ban di seluruh dunia.

Berikut adalah arti dari kode tersebut:

1. Lebar ban (dalam mm)

2. Aspek rasio (%) tinggi sidewall terhadap lebar ban

3. Diameter ban / velg (dalam inch)

4. Indeks beban / Load Index

5. Simbol kecepatan / Speed Index

Karakteristik telapak Ban

Pada dasarnya, pola telapak ban hanya terbagi menjadi tiga golongan utama, yakni

Searah(Directional),Simetris (Symmetric), dan Asimetris (Asymmetric).

Ketiga golongan tersebut memiliki karakteristik yang berbeda untuk memenuhi kebutuhan

pengemudi yang berbeda-beda.

Searah

(Directional)

Ban searah memiliki ciri telapak searah yang menyerupai anak

panah atau pola kembangannya berbentuk huruf "v".

Fitur:

• Menepis air dengan sempurna untuk pengendalian yang lebih

baik di permukaan basah maupun kering

• Performa dan pengereman yang lebih baik

• Biasanya tersedia dalam ukuran besar (15" keatas) dan

memiliki indeks kecepatan yang tinggi

Cocok untuk:

Pengemudi yang menyukai performa dan kecepatan tinggi.

5

Simetris

(Symmetric)

Ban simetris biasanya memiliki telapak dengan desain rib yang

berkesinambungan atau blok. Kedua sisinya, baik sisi dalam

maupun luar memiliki fitur dan kegunaan yang sama. Pada

umumnya ban dengan pola simetris memiliki alur yang

menyerupai gelombang.

Fitur:

• Nyaman dan sangat hening

• Alur utama untuk menepis air

Cocok untuk:

Pengemudi yang menyukai kenyamanan dan keheningan

dalam berkendara.

Asimetris

(Asymmetric)

Ban asimetris memiliki pola yang unik untuk membedakan kedua

bagian sisinya. Bagian luar ban biasanya memiliki desain alur

yang lebih besar untuk menepis air dan meningkatkan

pengendalian pada jalan basah. Sedangkan bagian dalam ban

memiliki alur yang lebih kecil guna memperluas bidang yang

berhentuhan dengan jalan sehingga ban lebih stabil.

Fitur:

• Pengendalian yang baik di jalan basah maupun kering

• Pengendalian yang baik pada saat membelok pada

kecepatan tinggi

Cocok untuk:

Pengemudi yang menyukai performa tinggi.

6

Kontruksi Ban

1. Tapak (Tread)

2. Belt (rigid breaker)

3. Carcass

4. Garis dalam (Inner Liner)

5. Bead wire

Tread berfungsi untuk melindungi carcass terhadap keausan dan kerusakan yang dsebabkan oleh

permukaan jalan

Breaker terletak antara carcass dan tread yang memperkuat daya rekat keduanya, dan meredam

kejutan yang timbul dari permukaan jalan ke carcass

Carcass merupakan rangka ban yang keras, berfungsi untuk menahan udara yang bertekanan tinggi,

tetapi harus cukup flexibel untuk meredam perubahan beban dan benturan

Sidewall adalah lapisan karet yang menutup bagian samping ban dan melindungi carcass terhadap

kerusakan dari luar

Bead berfungsi untuk mencegah robeknya ban dari rim oleh oleh karena berbagai gaya yang bekerja

Karakteristik Ban Bias dan Radial

Ban Bias

a. Kenyamanan cukup baik

b. Umur dan kemampuan lebih rendah

Ban Radial

a. Umur pemakaian lebih lama

b. Peningkatan panas kecil

c. Stabilitas pengendalian baik

d. Daya pengereman lebih baik

e. Rolling resistance (hambatan gesekan) kecil

f. Kenyamanan kurang dan pengemudian terasa lebih berat

7

Keuntungan Ban Tubeless

a. Jika ban tertusuk paku atau benda tajam lainnya, ban tidak menjadi kempes secara sekaligus,

karena lapisan dalamnya menghasilkan efek merapatkan sendiri. Sehingga pengemudi tidak

kehilangan kontrol kendaraan

b. Transfer radiasi panas akan lebih baik, karena udara dalam ban berhubungan langsung dengan

pelek

Tipe Tapak Ban

Rib > Jalan rata, kecepatan tinggi> berbagai jenis mobil

a. Tahanan putar (rolling resistance) lebih kecil

b. Kendaraan mudah dikendalikan

c. Suara yang ditimbulkan kecil

d. Tenaga tariknya kurang baik

Lug >jalan tidak rata, dan lunak > truk dan industri

a. Tenaga tarik baik

b. Rolling resistance cukup tinggi

c. Tread lebih mudah aus tidak merata

d. Suara lebih besar

Rib and lug > jalan rata maupun tidak rata> sedan, truk kecil bus

a. Kendaraan lebih stabil

b. Kemampuan pengendaraan dan pengereman lebih baik

Block > jalan berlumpur dan bersalju

a. Kemampuan pengendaraan dan pengereman lebih baik

b. Mengurangi slip pada jalan berlumpur/ bersalju

c. Lebih cepat aus

d. Rolling resistance lebih besar

8

Mengenal Balancing, Spooring, Chamber & Caster

Balancing

Keausan ban sangat dipengaruhi oleh fungsi dari suspensi, steering dan penyetelan front wheel

alignment. Sehingga ban dan pelek menjadi komponen yang mempunyai fungsi vital dalam kendaraan.

Kondisi ban juga sangat mempengaruhi kenyamanan dan safety pengendara. Ban dan pelek akan

mengalami perubahan kualitas dalam jangka waktu tertentu sesuai dengan medan dan cara

penggunaan kendaraan. Roda dan ban harus balance (seimbang) agar tidak terjadi getaran. Saat roda

berputar, terjadi gaya sentrifugal pada tiap bagian roda dan ban dimana sejumlah gaya tertarik keluar

dari ban. Gaya ini semakin menguat saat rotasi roda semakin cepat. Jika massa sudah merata ke seluruh

roda dan ban (tidak ada titik berat), gaya akan seimbang maka gaya sentrifugal tidak akan memiliki efek

hambatan. Jika ban memiliki titik berat maka ban akan tidak seimbang (unbalance) dimana gaya

sentrifugal lebih besar pada salah satu titik ban yang akan menarik gaya yang kuat saat ban berputar.

Ini akan membuat roda dan ban bergerak ke atas dan ke bawah atau dari sisi satu ke sisi yang lainnya

(oblak). Sehingga pengendara akan merasakan goncangan atau getaran akibat roda yang tidak balance.

Jadi balancing berfungsi untuk membuat roda depan dan belakang menjadi parallel. Seiring

dengan waktu pemakaian, untuk menjaga agar roda dalam keadaan seimbang membutuhkan

perawatan balancing supaya dalam berkendara lebih nyaman dan pengemudi tidak mengalami

kelelahan. Roda akan dipasang pada alat wheel balancer kemudian akan diketahui titik-titik berat pada

roda yang mengakibatkan roda tidak balance. Kemudian alat akan menunjukkan seberapa besar beban

yang harus diberikan pada roda agar roda kembali menjadi balance. Selanjutnya roda akan diberikan

pemberat (weight balance) sesuai dengan beban yang dibutuhkan, weight balance dipasang pada pelek

roda.

9

Spooring

Spooring merupakan pekerjaan penyetelan front wheel alignment (penyetelan roda depan)

yang meliputi: chamber, caster, toe angle (toe-in/toe-out), dan turning radius. Fungsi spooring sendiri

adalah untuk menjaga stabilitas kendaraan meliputi: kemudi yang ringan, menghasilkan gaya putar

kembali setelah belok dan mencegah kendaraan belok sendiri setelah dilepas. Selain itu, apabila

perawatan yang rutin akan mengurangi keausan pada komponen-komponen ball-joint dan ban/roda.

Untuk syarat kedaraan dilakukan pekerjaan spooring diantaranya harus keadaan kaki-kaki kendaraan

dalam kondisi yang normal. Untuk keterangan lebih lanjut dapat dilihat gambar berikut:

1. Chamber merupakan kemiringan roda bila dilihat dari depan, chamber (+) bila roda miring keluar,

chamber(-) bila roda miring ke dalam.

2. Caster merupakan kemiringan poros putar roda (steering axis) dilihat dari samping. Ada dua jenis

caster:

10

a. Caster Positif

Kemiringan poros putar roda (steering axis) dilihat dari samping ke arah belakang

b. Caster Negatif

Kemiringan poros putar roda (steering axis) dilihat dari samping ke arah depan

3. Toe angle

a. Toe-In

Panjang roda bagian depan (A) lebih pendek dibanding pajang roda bagian belakang (B)

b. Toe-Out

Panjang roda bagian depan (A) lebih panjang dibanding pajang roda bagian belakang (B)

4. Turning Radius

Turning radius merupakan sudut belok roda dalam harus lebih besar dibanding roda luar

dan titik sumbuh radius belok harus satu titik.

11

Ada tiga gaya yang bekerja pada roda yaitu:

(a) Gaya normal atau vertikal (FZ), yang diakibatkan oleh gaya berat kendaraan, dan gaya

inertia yang mengarah ke arah vertikal,

(b) Gaya longitudinal (Fx), yang umumnya akibat gaya inersia percepatan atau pengereman

dan juga mungkin diakibatkan oleh komponen longitudinal dari gaya centrifugal kendaraan,

(c) Gaya samping atau gaya lateral, yang disebabkan oleh gaya sentrifugal kendaraan.

a.Analisa Dinamika Gaya Roda Penggerak Pada Sumbu-X (Fx)

Gambar Dinamika Roda Penggerak

Roda yang mengalami rolling, stress yang terjadi pada roda bukanlah dalam kondisi

steady state, sehingga menimbulkan slip kontak (κ′) dan deformasi (u) yang juga besarnya

tidak konstan. Pada model ini, u and κ′ cendrung kecil. Sehinga hubungan antara Fx dan u

serta u terhadap κ′ menjadi merupakan fungsi linear:

Data di atas diperoleh berdasarkan pendekatan empris data roda penggerak kendaraan.

Sehingga deformasi (u) dinyatakan menurut persamaan sebagai berikut ini:

(1)

(2)

(3)

12

Slip κ′ mengikuti σκ dan u, sehingga roda penggerak memiliki damping rate sebesar:

|Vx|/σκ.

b.Deformasi Roda Penggerak Pada Sumbu-Z ,Vertikal Load (Fz)

Bila roda penggerak tersebut rigid dan tidak mengalami slip, maka akan mengalami

roll dan translasi sebesar Vx = reΩ. Pada kenyataannya, roda penggerak yang rigid memiliki

gaya longitudinal Fx ketika mengalami respon slip. Wheel slip velocity Vsx = Vx – reΩ ≠ 0.

Dimana, wheel slip κ = –Vsx/|Vx| . Untuk kondisi lock, sliding tire, κ = –1. Untuk perfect

rolling, κ = 0.

Roda penggerak juga merupakan roda yang fleksibel. Karena mengalami deformasi,

contact pointnya berubah menjadi angular velocity Ω′ roda. Contact point slip κ′ = –V′sx/|Vx|,

dimana V′sx = Vx – reΩ′.

Deformasi (u) pada roda penggerak secara langsung, mengukur perbedaan diantara roda

penggerak dan contact point slip.

Roda penggerak selalu memiliki gaya longitudinal Fx yang besarnya dipengaruhi oleh:

Gaya vertical (Fz )

Contact slip (κ′)

Karakteristik roda penggerak merupakan fungsi spesifik hubungan pada kondisi steady

state: Fx = f(κ′, Fz). Contact slip (κ′) pada saat bergerak tergantung pada besarnya deformasi

(u). Gaya longitudinal Fx secara pendekatan merupakan relasi yang proporsional terhadap gaya

vertical, oleh karena Fx diperoleh dari contact friction dan gaya normal Fz. (Hubungannya

menjadi nonlinear disebabkan oleh tire deformation dan slip). Relasi Fx terhadap κ′ menjadi

lebih kompleks tentunya. Effective rolling radius adalah re. Load normalizes dari tire

characteristic sebagai fungsi f(κ′, Fz), dan peak force, slip pada peak force, dan relaxation

length fields menentukan peak dan slope dari f(κ′, Fz) kemudian CFx dan σκ.

(4)

13

c. Gaya Lateral (Fy)

Gaya lateral merupakan fungsi dari slip angle (α) dimana radius menjadi berubah, tetapi

masih berada pada busur path. Roda penggerak memberikan gaya untuk berbelok. Gaya ini

disebut gaya lateral atau side force. Pada skema dikombinasikan gaya lateral pada keempat

rodanya dan posisinya terlihat melalui pusat gravity (CG) kendaraan.

Gambar. Gaya Lateral (Fy)