vibration

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada umumnya getaran merupakan bentuk energi sisa dan pada berbagai

kasus tidak diinginkan. Salah satu contohnya adalah getaran pada kendaraan

akibat profil lintasan jalan. Sistem suspensi pasif maupun aktif berperan sangat

penting untuk mengontrol getaran pada kendaraan sehingga kenyamanan

pengendara dapat terjaga (Majewski, 2010). Kenyamanan dalam berkendara

merupakan salah satu topik yang sering diteliti dan dikembangkan. Untuk

mereduksi getaran akibat profil lintasan jalan yang tidak rata maka

diperlukan sistem suspensi yang terdiri dari komponen pegas dan komponen

peredam kejut (damper).

Ada dua jenis sistem suspensi pada kendaraan yaitu sistem suspensi aktif

dan pasif. Ada banyak penelitian mengenai sistem suspensi aktif seperti penelitian

Ben Creed dalam jurnalnya yang berjudul Design of an LQR Control Strategy

for Implementation on a Vehicular Active Suspension System menerapkan kontrol

LQR untuk mengisolasi bodi mobil dari getaran akibat profil lintasan jalan yang

tidak rata (Ben Creed, 2010). Tapi masih jarang terdapat penelitian mengenai

sistem suspensi pasif terutama Dynamic Vibration Absorber (DVA) yang

digunakan pada kendaraan seperti mobil.

Berdasarkan latar belakang, penelitian ini bertujuan untuk menganalisis

pengaruh Dynamic Vibration Absorber (DVA) dengan 2 tipe sebagai redaman

dinamik pada suspensi pasif pemodelan mobil penuh yang dapat meningkatkan

kenyamanan dalam berkendara.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana pengaruh Dynamic Vibration Absorber (DVA) dengan 2 tipe

sebagai redaman dinamik pada suspensi pasif pemodelan mobil penuh?

1.3 Batasan Masalah

Penentuan batasan masalah dilakukan untuk mempersempit ruang lingkup

permasalahan yang dibahas agar penelitian terarah antara lain :

2

a. Penelitian difokuskan hanya ban kanan depan saja pada sistem suspensi

mobil penuh

b. Penelitian difokuskan hanya penambahan DVA Tipe 1 dan DVA Tipe 2

1.4 Tujuan Penelitian

Untuk menganalisis pengaruh Dynamic Vibration Absorber (DVA) dengan 2

tipe sebagai redaman dinamik pada suspensi pasif pemodelan mobil penuh

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian sebagai berikut :

a. Memberikan gambaran tentang pengaruh Dynamic Vibration Absorber

(DVA) dengan 2 tipe sebagai redaman dinamik pada suspensi pasif pemodelan

mobil penuh

b. Meningkatkan kenyamanan dalam berkendara dengan adanya DVA sebagai

redaman Dinamik

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Getaran Mekanis

Adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Getaran

berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan dengan gerak

tersebut. Semua benda yang mempunyai massa dan elastisitas mampu bergetar, jadi

kebanyakan mesin dan struktur rekayasa (engineering) mengalami getaran sampai

derajat tertentu dan rancangannya biasanya memerlukan pertimbangan sifat

osilasinya (Mechanical Blog 2015).

Persamaan Getaran Mekanis dengan redaman :

Dimana ;

c = konstanta redaman (Ns/m)

k = konstanta pegas (N/m)

m = massa (kg)

Gambar 2.1 : Getaran mekanis dengan redaman dinamik

Sumber : taufiqurrokhman. 2012

2.2 Dynamic Vibration Absorber (DVA)

Suatu mesin jika mendapatkan gangguan maka akan menghasilkan getaran.

Pada mesin rotasi gangguan tersebut ditimbulkan dari rotornya. Untuk meredam

getaran ini digunakan peredam dynamic vibration absorber (DVA). Dynamic

mẍ + cẋ + kx = Fo

4

vibration absorber (DVA) adalah sebuah peredam getaran dinamik yang bergerak

secara bersama-sama dengan sistem utama guna membantu meredam getaran yang

terjadi pada sistem utama tersebut (ejurnal ITS 2013).

2.2.1 Sistem Suspensi Pasif untuk Model Mobil Penuh

Model mobil penuh tujuh derajat kebebasan merupakan pemodelan

mobil yang sering dipakai untuk keperluan analisa respon getaran mekanis terutama

jika profil lintasan jalan ban kiri dan ban kanan berbeda.

Gambar 2.2 : Gambar pemodelan mobil penuh dengan sistem supensi pasif

Sumber : Kim. 2002

2.2.2 Sistem Suspensi Pasif untuk Model Mobil Penuh dengan Tambahan

DVA

Pemodelan ke-2 adalah model mobil penuh dengan sistem suspensi

dengan penambahan DVA yang disusun seri.

Gambar 2.3 : Model mobil penuh dengan penambahan DVA

Sumber : Kim. 2002

2.2.3 DVA Tipe 1 dan DVA Tipe 2

Perbedaan kedua tipe DVA ini terletak pada posisi pegas dan damper pada

sistem suspensi pasif. Lebih jelasnya dapat dilihat pada (Gambar 2.4) dibawah ini.

5

Gambar 2.4 : DVA : (a) Tipe 1 ; (b) Tipe 2

Sumber : Kim. 2002

2.3 Software Bahasa Pemrograman Komputer Berbasis Windows

Matlab merupakan bahasa pemrograman komputer berbasis windows

dengan orientasi dasarnya adalah matrik, namun pada program ini tidak menutup

kemungkinan untuk pengerjaan permasalahan non matrik. Selain itu matlab juga

merupakan bahasa pemrograman yang berbasis pada obyek (OOP)

2.4 Hipotesis

Berdasarkan tinjauan pustaka, maka muncul hipotesis dari permasalahan

yang diamati. Pemberian DVA ke suspensi mobil penuh dapat meningkatkan

penyerapan getaran secara dinamik (redaman dinamik) guna kenyamanan dalam

berkendara.

(a) (b)

6

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimental semu yaitu metode

simulasi menggunakan software berbasis windows. Software yang digunakan

adalah MATLAB R2012a. Metode simulasi bertujuan untuk memprediksi

fenomena yang terjadi sehingga dapat digunakan sebagai acuan eksperimental

nyata. Informasi tambahan diperoleh melalui studi literatur seperti buku pustaka,

jurnal penelitian, dan internet.

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya Malang pada 9-10 Januari 2016

3.3 Variabel Penelitian

Variabel yang digunakan dalam penelitian antara lain :

a. Variabel Bebas

Variabel bebas adalah variable yang besarnya ditentukan oleh

peneliti, nilainya dapat diubah untuk mendapatkan nilai variabel terikat

dari objek penelitian sehingga dapat diperoleh hubungan antara

variabel bebas dan terikat. Variabel bebas dari penelitian ini adalah Tipe

DVA yang digunakan.

(a) (b)

Gambar 3.1 : DVA : (a) Tipe 1 ; (b) Tipe 2

Sumber : Kim. 2002

7

b. Variabel Terikat

Variabel terikat adalah variabel yang dipengaruhi oleh variabel

bebas yang nilainya telah ditentukan dan diperoleh setelah dilakukan

penelitian. Dalam penelitian ini yang menjadi variabel terikat adalah

Displacement getaran yang dihasilkan atau Dynamic vibration

absorber tercepat yang dihasilkan.

c. Variabel Terkontrol

Variabel terkontrol adalah variabel yang nilainya dijaga konstan

selama penelitian, antara lain :

Konstanta pegas pada mobil (km) 0,4 kN/m

Konstanta redaman pada mobil (cm) 2 kNs/m

Konstanta pegas DVA (kDVA) 0,7 kN/m

Konstanta redaman DVA (cDVA) 4 kNs/m

Waktu Periode 100 sekon

3.4 Pemodelan DVA dengan Simulink MATLAB R2012a

Pemodelan simulasi redaman dinamik getaran dengan menggunakan

Simulink MATLAB R2012a ditunjukkan oleh (Gambar 3.2) sebagai berikut.

Gambar 3.2 : Pemodelan DVA Tipe 1 dengan Simulink MATLAB R2012a

Sumber : Dokumen Pribadi

DVA Tipe 1

Susunan Seri

Susunan Paralel

8

3.5 Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.3 : Diagram Alir Penelitian


Mulai

SStudi Literatur:

Buku, Jurnal Penelitian, Internet

IInput Data:

Waktu Periode, Konstanta pegas,

Konstanta redaman

Pada mobil dan DVA

Pemodelan Redaman Dinamik

(Tanpa DVA, DVA Tipe 1, dan DVA Tipe 2)

Dengan Simulink MATLAB R2012a

Simulasi

HaHasil Simulasi

Berupa Grafik

Bandingkan

(Tanpa DVA, DVA Tipe 1, dan DVA Tipe 2)

Hasil Analisis dan Kesimpulan

Selesai

9

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pemodelan Redaman Dinamik dengan MATLAB R2012a

4.1.1 Tanpa DVA

Gambar 4.1 : Pemodelan tanpa DVA dengan MATLAB R2012a


4.1.2 DVA Tipe 1

Gambar 4.2 : Pemodelan DVA Tipe 1 dengan MATLAB R2012a


4.1.3 DVA Tipe 2

Gambar 4.3 : Pemodelan DVA Tipe 2 dengan MATLAB R2012a


10

4.2 Tabel Hasil Displacement (Tanpa DVA, DVA Tipe 1, dan DVA Tipe 2)

4.2.1 Tanpa DVA

Tabel 4.1 Tabel Displacement Tanpa DVA

Waktu (s) Displacement (m)

1 1

2 1.188478

3 1.714396

4 1.403084

5 0.393383

6 -0.65787

7 -1.04717

8 -0.69254

9 0.038622

10 0.571253

11 0.546031

12 0.117123

13 -0.31559

14 -0.34316

15 -0.06416

16 0.206521

17 0.179428

18 -0.02308

19 -0.13909

20 -0.05616

21 0.064081

22 0.070525

23 -0.00654

24 -0.05051

25 -0.02162

26 0.02264

27 0.026109

28 -0.0017

29 -0.01833

30 -0.0083

31 0.007982

32 0.009655

33 -0.00037

34 -0.00664

35 -0.00317

36 0.002808

37 0.003567

38 -4.13E-05


39 -0.00241

40 -0.00121

41 0.000985

42 0.001316

43 1.88E-05

44 -0.00087

45 -0.00046

46 0.000345

47 0.000485

48 1.93E-05

49 -0.00031

50 -0.00017

51 0.00012

52 0.000179

53 1.16E-05

54 -0.00011

55 -6.62E-05

56 1.72E-05

11

4.2.2 DVA Tipe 1

Tabel 4.2 Tabel Displacement DVA Tipe 1


1 1

2 1.194417535

3 1.96102649

4 2.456171997

5 1.854586612

6 0.746524759

7 -0.279895702

8 -0.861503136

9 -0.923924612

10 -0.614626555

11 -0.173723688

12 0.18782521

13 0.358778666

14 0.337010323

15 0.194338846

16 0.024851564

17 -0.098195995

18 -0.143352054

19 -0.119137997

20 -0.057629586

21 0.005499953

22 0.045723712

23 0.055307313

24 0.0407114

25 0.015455792

26 -0.00734633

27 -0.019838001

28 -0.020671398

29 -0.013373839

30 -0.003399756

31 0.004577678

32 0.008184989

33 0.007492167

34 0.00418039

35 0.000371839

36 -0.002322247

37 -0.00324545

38 -0.002630815


39 -0.001219001

40 0.000190581

41 0.001062955

42 0.001243708

43 0.00089219

44 3.18E-04

45 -0.000188364

46 -0.000455844

47 -0.000461885

48 -0.000290395

49 -6.51E-05

50 0.00011067

51 0.000186413

52 0.000166336

53 0.000139917

12

4.2.3 DVA Tipe 2

Tabel 4.3 Tabel Displacement DVA Tipe 2


1 1

2 1.194417535

3 1.958228902

4 2.372724988

5 2.456593635

6 2.260736673

7 1.856949468

8 1.326402722

9 0.749202662

10 0.195958256

11 -0.278100295

12 -0.636280977

13 -0.861020497

14 -0.952308024

15 -0.924504622

16 -0.802191689

17 -0.615671424

18 -0.396666919

19 -0.174648697

20 0.025930317

21 0.187358315

22 0.29934983

23 0.358807094

24 0.368850689

25 0.337356327

26 0.27524485

27 0.194754291

28 0.107883335

29 0.025142706

30 -0.045306898

31 -0.098107545

32 -0.130772948

33 -0.143435649

34 -0.138358025

35 -0.11930261

36 -0.090855013

37 -0.057780952

38 -0.024480435


39 0.005419732

40 0.029316318

41 0.045724438

42 0.054234718

43 0.055362419

44 5.03E-02

45 0.04078067

46 0.02857576

47 0.015506228

48 3.14E-03

49 -7.33E-03

50 -0.015108557

51 -1.99E-02

52 -0.021472491

13

4.3 Pembahasan (Tanpa DVA, DVA Tipe 1, dan DVA Tipe 2)

Gambar 4.4 : Grafik Hubungan Displacement terhadap waktu


Pada (Gambar 4.4) diatas adalah hubungan displacement terhadap waktu

(Tanpa DVA, DVA tipe 1, dan DVA tipe 2). Pada grafik diatas juga terlihat bahwa

Redaman (Tanpa DVA) mulai stabil ketika waktu 57 sekon, pada redaman (DVA

Tipe 1) mulai stabil ketika waktu 54 sekon, dan pada redaman (DVA Tipe 2) mulai

stabil ketika waktu 53 sekon. Jadi, redaman dengan DVA tipe 2 memiliki

kemampuan penyerapan getaran lebih cepat dibandingkan yang lainnya (Tanpa

DVA dan DVA tipe 1).

14

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan analisis pembahasan dari penelitian yang dilakukan maka

diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Dynamic Vibration Absorber (DVA) adalah suatu redaman dinamik

tambahan yang dipakai sebagai suspensi pasif pada mobil penuh yang dapat

meningkatkan penyerapan getaran.

2. Dynamic Vibration Absorber (DVA) tipe 2 adalah suatu Redaman dinamik

yang paling baik karena mampu menyerap getaran yang paling cepat dari

yang lainnya (DVA tipe 1).

5.2 Saran

a. Dapat dilakukan penelitian lebih lanjut menggunakan metode eksperimental

nyata agar data yang diperoleh lebih akurat dan valid.

b. Pengembangan penelitian dapat dilakukan dengan variasi susunan pegas

dan redaman yang lainnya

vibration

Documents