sidang tugas akhir -...

SIDANG TUGAS

AKHIR

PRAYOGI ADISTA P | MECHANICAL ENGINEERING

27 November 2015

TUGAS AKHIR

Oleh :

Prayogi Adista P

21 11 100 116

Pembimbing :

Dr. Wiwiek Hendrowati, ST, MT

Latar Belakang

Tinjauan Pustaka

Rumusan Masalah

Batasan Masalah

Tujuan

Metodologi

Hasil dan Pembahasan

Kesimpulan

OUTLINE

LATAR BELAKANG

TINJAUAN PUSTAKA

Calibration of Response-Type Road

Roughness Measurement System

(Gillespie et al, 1980)

Pengaruh profil kekasaran pavement dan model

seperempat kendaraan terhadap respon kendaraan

Simulasi model seperempat kendaraan sensitif terhadap

eksitasi dengan frekuensi 1-10 Hz.

Digunakan ARV (average rectified velocity) sebagai referensi

kalibrasi. ARV sesuai untuk mengakumulasi perpindahan

secara vertikal antara sprung dan unsprung masses yang

kompatibel dengan pembacaan alat ukur konvensional.

Heavy Vehicle Ride and Endurance –

Modelling and Model Validation

(Anders Forsen, 1999)

Simulasi dilakukan dengan menggunakan beberapa model yaitu

model seperempat kendaraan (2 DOF), model dua dimensi

setengah kendaraan yang mempunyai 5 bodi rigid (15 DOF) dan

model tiga dimensi dengan 23 bodi rigid (74 DOF)

Heavy Vehicle Ride and Endurance –

Modelling and Model Validation

(Anders Forsen, 1999)

Hasil yang didapat dari eksperimen dan

simulasi berbeda. Performa yang dihasilkan

dari studi numerik dan eksperimen

mengindikasikan kenyamanan dan endurance.

Model 3D tidak selalu lebih bagus daripada

model 2D. Model 3D lebih susah untuk

diselesaikan

(a)Signal DFAH (b) Signal FzH

Calibration of Response-Type Road

Roughness Measurement System

(Willem-Jan Evers et al, 2010)

Studi eksperimen pada model seperempat kendaraan untuk truk

menggunakan pengukuran asynchronous dengan signal-to-noise

rasio

Menginvestigasi kualitas dari model kendaraan, percepatan

vertikal dan sebagai pertimbangan dalam mendesain sistem

suspensi kabin

variasi kecepatan 60 – 80 km/jam

Hasil yang didapat dari studi eksperimen ini

adalah akurasi lebih baik pada frekuensi 2-10

Hz.

Noise dan nonlinearities kecil pada frekuensi

tersebut.

Kabin beresonansi pada frekuensi 1.2 Hz

• Model matematis dari kendaraan (truk).

• Respon dinamis (perpindahan, kecepatan, percepatan) dari kabin truk dengan model setengah kendaraan (half-car) plus getaran engine

• Analisa Respon dinamis (perpindahan, kecepatan, percepatan) ditinjau dari standar kenyamanan.

Rumusan

Masalah

• Model kendaraan yang digunakan dalam perancangan dan pemodelan suspensi adalah model half car

• Beban dinamis hanya diambil saat kendaraan bergerak lurus

• Konstanta pegas dan damper dianggap linier

• Sistem yang dianalisa berjumlah 7 DOF

• Gaya engine ke arah vertikal

• Analisa kenyamanan berdasarkan standar kenyamanan ISO 2631

Batasan

Masalah

• Membangun pemodelan matematis dari kendaraan truk dengan menggunakan model setengah kendaraan (half-car)

• Menganalisa respon dinamis dari massa kabin terhadap eksitasi yang diberikan berupa harmonik dan impuls (profil jalan) serta getaran engine

• Menganalisa hasil simulasi berupa respon dinamis (perpindahan, kecepatan, percepatan) ditinjau dari standar kenyamanan ISO 2631

Tujuan

• Menjadi pertimbangan untuk mengembangkan sistem suspensi truk sehingga dapat dicapai kondisi kenyamanan dan keamanan yang optimal

• Digunakan sebagai referensi perancangan suspensi pasif untuk truk

Manfaat

METODOLOGI

Roda depan

𝑚𝑎𝑓 𝑥𝑎𝑓 + 𝑐𝑝𝑓 + 𝑐𝑎𝑟 𝑥𝑎𝑓 + 𝑘𝑝𝑓 + 𝑘𝑎𝑓 𝑥𝑎𝑓 − 𝑐𝑝𝑓 𝑥𝑓 +𝑙𝑓 𝜃

− 𝑘𝑝𝑓 𝑥𝑓 + 𝑙𝑓𝜃 = 𝑘𝑎𝑓𝑦𝑓 + 𝑐𝑎𝑓 𝑦𝑓

𝑥𝑎𝑓

=1

𝑚𝑎𝑓 − 𝑘𝑝𝑓 + 𝑘𝑎𝑓 𝑥𝑎𝑓 − 𝑐𝑝𝑓 + 𝑐𝑎𝑓) 𝑥𝑎𝑓 + 𝑘𝑝𝑓𝑥𝑓 + 𝑐𝑝𝑓 𝑥𝑓 + 𝑘𝑝𝑓𝑙𝑓𝜃 + 𝑐𝑝𝑓𝑙𝑓 𝜃

PERSAMAAN GERAK

Roda Belakang

PERSAMAAN GERAK

𝑚𝑎𝑟 𝑥𝑎𝑟 + 𝑐𝑝𝑟 + 𝑐𝑎𝑟 𝑥𝑎𝑟 + 𝑘𝑝𝑟 + 𝑘𝑎𝑟 𝑥𝑎𝑟 − 𝑐𝑝𝑟 𝑥𝑓 −𝑙𝑟 𝜃

− 𝑘𝑝𝑟 𝑥𝑓 − 𝑙𝑟𝜃 = 𝑘𝑎𝑟𝑦𝑟 + 𝑐𝑎𝑟 𝑦𝑟

𝑥𝑎𝑟

=1

𝑚𝑎𝑟 − 𝑘𝑝𝑟 + 𝑘𝑎𝑟 𝑥𝑎𝑟 − 𝑐𝑝𝑟 + 𝑐𝑎𝑟 𝑥𝑎𝑟 + 𝑘𝑝𝑟𝑥𝑓 + 𝑐𝑝𝑟 𝑥𝑓

Engine

PERSAMAAN GERAK

𝑚𝑒 𝑥𝑒 + 𝑐𝑒 𝑥𝑒 + 𝑘𝑒𝑥𝑒 = 𝑐𝑒

𝑥𝑓 + 𝑙𝑒 𝜃) + 𝑘𝑒 𝑥𝑓 + 𝑙𝑒𝜃

𝑥𝑒 =1

𝑚𝑒−𝑘𝑒𝑥𝑒 − 𝑐𝑒 𝑥𝑒 + 𝑘𝑒𝑥𝑓 + 𝑐𝑒 𝑥𝑓 +𝑘𝑒 𝑙𝑒𝜃 + 𝑐𝑒𝑙𝑒 𝜃

Frame

PERSAMAAN GERAK

Pitching

PERSAMAAN GERAK

Kontainer

PERSAMAAN GERAK

𝑚𝑘 𝑥𝑘 + 𝑐𝑘 𝑥𝑘 + 𝑘𝑘𝑥𝑘 = 𝑐𝑘

𝑥𝑓 − 𝑙𝑘 𝜃) + 𝑘𝑘 𝑥𝑓 − 𝑙𝑘𝜃

𝑥𝑘 =1

𝑚𝑘−𝑘𝑘𝑥𝑘 − 𝑐𝑘 𝑥𝑘 + 𝑘𝑘𝑥𝑓 + 𝑐𝑘 𝑥𝑓 −𝑘𝑘 𝑙𝑘𝜃 − 𝑐𝑘𝑙𝑘 𝜃

Kabin

PERSAMAAN GERAK

𝑚𝑐 𝑥𝑐 + 𝑐𝑠 𝑥𝑐 + 𝑘𝑠𝑥𝑐 = 𝑐𝑠 𝑥𝑓 + 𝑙𝑓 𝜃) + 𝑘𝑠 𝑥𝑓 + 𝑙𝑓𝜃

𝑥𝑐 =1

𝑚𝑐−𝑘𝑠𝑥𝑐 − 𝑐𝑠 𝑥𝑐 + 𝑘𝑠𝑥𝑓 + 𝑐𝑠 𝑥𝑓 +𝑘𝑠 𝑙𝑓𝜃 + 𝑐𝑠𝑙𝑓 𝜃

Blok Simulasi

Hasil & Pembahasan

Perhitungan Gaya Engine

𝜔𝑒𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 =𝑣𝑡𝑟𝑢𝑘𝑅1𝑅2

𝑟Where :

vtruk = Truck Velocity (m/s)

R1 = Transmission Gear Ratio (0,739)

R2 = Rear End Ratio (4,875)

r = Loaded Tire Radius (0,3925 m)

vtruk (km/jam)

𝜔𝑒𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒

(rad/s) RPM

40 102 974

60 153 1461

80 204 1948

Perhitungan Gaya Engine

0.6 0.62 0.64 0.66 0.68 0.7 0.72 0.74 0.76 0.78 0.8

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

Perc

ep

ata

n (

m/d

eti

k2

)

Waktu (detik)

Percepatan Getaran Arah Y (Vertikal)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

𝜔𝑒𝑛𝑔𝑖𝑛𝑒 (RPM) Percepatan

engine (m/s2)

Fengine (N)

974 24,87 3979

1461 27,3 4369

1948 29,7 4759

Gambar 4.1 Percepatan Getaran Blok Mesin Arah Y (Vertikal)

[8]

Mesin Sinjai LJ276M

Input Step

Tanpa Kontainer

(Unladen)

Dengan Kontainer (Laden)

Dengan Kontainer (Laden)

Tanpa Getaran Engine

Perbandingan

Tanpa Kontainer

Perpindahan Kecepatan Percepatan

Max Max Max

0.19803 1.247167 16.38953

0.19803 1.247127 16.37194

0.19803 1.247081 16.38694

Dengan Kontainer


Max Max Max

0.189324 1.202188 16.15859

0.189324 1.202221 16.14107

0.189324 1.202188 16.15602

Dengan Kontainer Tanpa Engine


Max Max Max

0.1893 1.2022 16.1514

0.1893 1.2022 16.1514

0.1893 1.2022 16.1514

Grafik

0.184

0.186

0.188

0.19

0.192

0.194

0.196

0.198

0.2

40 60 80

Dis

pla

cem

ent

(m)

Truck Velocity (m/s)

Cabin Displacement

Tanpa Kontainer

DenganKontainer

DenganKontainer TanpaEngine

1.17

1.18

1.19

1.2

1.21

1.22

1.23

1.24

1.25

1.26

40 60 80

Velo

city

(m/s

)


Cabin Velocity

Tanpa Kontainer

DenganKontainer

DenganKontainer TanpaEngine

16

16.05

16.1

16.15

16.2

16.25

16.3

16.35

16.4

16.45

40 60 80

Accele

ration (

m/s

²)


Cabin Acceleration

Tanpa Kontainer

Dengan Kontainer

Dengan KontainerTanpa Engine

Input

Sinusoidal

40 km/jam

Tanpa Kontainer

(Unladen)

Dengan Kontainer

(Laden)

Dengan Kontainer

Tanpa Getaran Engine

Truk Tanpa Kontainer

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

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

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

40 60 80

Velo

city (

m/s

)


Cabin Velocity

0,05 m

0,1 m

0,15 m

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

40 60 80

Accele

ration (

m/s

²)


Cabin Acceleration

0,05 m

0,1 m

0,15 m

Truk Dengan Kontainer

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

40 60 80

Dis

pla

cem

ent

(m)


Cabin Displacement

0,05 m

0,1 m

0,15 m

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

40 60 80

Velo

city

(m/s

)


Cabin Velocity

0,05 m

0,1 m

0,15 m

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

40 60 80

Accele

ration (

m/s

²)


Cabin Acceleration

0,05 m

0,1 m

0,15 m

Truk Dengan Kontainer Tanpa

Engine

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

40 60 80

Dis

pla

cem

ent

(m)


Cabin Displacement

0,05 m

0,1 m

0,15 m

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

40 60 80

Velo

city

(m/s

)


Cabin Velocity

0,05 m

0,1 m

0,15 m

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

40 60 80

Accele

ration (

m/s

²)


Cabin Acceleration

0,05 m

0,1 m

0,15 m

Standar

Kenyamanan ISO

2631

Amplitudo Jalan 0,05 m

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

40 60 80

Accele

ration (

m/s

²)


Percepatan rms Kabin (Amplitudo Jalan 0,05 m)

Tanpa Kontainer

Dengan Kontainer

Dengan Kontainer TanpaEngine


0

1

2

3

4

5

6

7

40 60 80

Accele

ration (

m/s

²)



Tanpa Kontainer

Dengan Kontainer



0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

40 60 80

Accele

ration (

m/s

²)



Tanpa Kontainer

Dengan Kontainer


Kecepatan truk

tanpa kontainer dengan kontainer dengan kontainer tanpa engine

rms Status Ketahanan pengemudi rms Status Ketahanan pengemudi rms Status ketahanan pengemudi

40 0.82466 Agak Tidak Nyaman 8 jam 0.7 Agak Tidak Nyaman 12 jam 0.6217 Sedikit Tidak Nyaman 16 jam

60 1.47764 Tidak Nyaman 2.5 jam 1.398391 Tidak Nyaman 3.25 jam 1.3 Tidak Nyaman 4 jam

80 2.9 Amat Sangat Tidak Nyaman 42,5 menit 2.865939 Amat Sangat Tidak Nyaman 50 menit 2.5 Sangat Tidak Nyaman 1 jam

Kecepatan truk



40 1.65 Sangat Tidak Nyaman 3 jam 1.28 Tidak Nyaman 5 jam 1.22 Tidak Nyaman 6 jam

60 2.95464 Amat Sangat Tidak Nyaman 1 jam 2.798098 Amat Sangat Tidak Nyaman 1,5 jam 2.6 Sangat Tidak Nyaman 1,4 jam

80 5.8 Amat Sangat Tidak Nyaman 1 menit 5.731915 Amat Sangat Tidak Nyaman 10 menit 5.49 Amat Sangat Tidak Nyaman 7 menit

Kecepatan truk



40 2.47431 Amat Sangat Tidak Nyaman 1.75 jam 1.864348 Sangat Tidak Nyaman 2,5 jam 1.8645 Sangat Tidak Nyaman 2,6 jam

60 4.43197 Amat Sangat Tidak Nyaman 25 menit 4.197169 Amat Sangat Tidak Nyaman 30 menit 4.1963 Amat Sangat Tidak Nyaman 32 menit

80 8.8 Amat Sangat Tidak Nyaman dibawah 1 menit 8.597881 Amat Sangat Tidak Nyaman dibawah 1 menit 8.4 Amat Sangat Tidak Nyaman dibawah 1 menit




0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0.05 0.1 0.15

Perc

epatn

rm

s (

m/s

2)

Amplitudo

Kecepatan 40 km/jam

Tanpa Kontainer

Dengan Kontainer

Dengan Kontainertanpa engine

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0.05 0.1 0.15

Perc

epatn

rm

s (

m/s

2)

Amplitudo

Kecepatan 60 km/jam

Tanpa Kontainer

Dengan Kontainer


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.05 0.1 0.15

Perc

epatn

rm

s (

m/s

2)

Amplitudo

Kecepatan 80 km/jam

Tanpa Kontainer

Dengan Kontainer


Frekuensi Respon

Frekuensi Respon

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

Kesimpulan

Kesimpulan

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 dan amplitudo jalan, nilai

respon dinamis (percepatan, kecepatan, dan percepatan) maksimum 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

Kesimpulan

4. Adanya kontainer (laden) menurunkan nilai respon dinamis (perpindahan, kecepatan, dan

percepatan) maksimum dari kabin truk dan mempercepat kestabilan.

5. Semakin besar kecepatan truk, semakin besar pula percepatan rms yang dihasilkan sehingga

berdasarkan standar kenyamanan ISO 2631 akan menurunkan ketahanan pengemudi. Pada saat

truk dalam kondisi unladen percepatan rms nya tinggi sehingga kenyaman dan ketahanan

pengemudi menurun. Adanya eksitasi getaran engine juga meningkatkan nilai percepatan rms

sehingga menurunkan kenyamanan dan ketahanan pengemudi.

sidang tugas akhir -...

Documents