NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH
ANALISIS
GETARAN PADA SISTEM SUSPENSI KENDARAAN RODA DUA (YAMAHA JUPITER Z
2004)MENGGUNAKAN SIMULASI SOFTWARE MATLAB6.5
Disusun oleh :
SUHANDOKO NIM :D200080001
ANALISIS GETARAN PADA SISTEM SUSPENSI KENDARAAN RODA DUA (YAMAHA JUPITER Z2004) MENGGUNAKAN SIMULASI SOFTWARE MATLAB6.5
Suhandoko, Pramuko Ilmu
Purboputro, Sunardi Wiyono Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. Ahmad Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura
Email :handoko_revolus@yahoo.co.id
ABSTRAKSI
Metode pengujian yang digunakan dalam analisis ini
adalah mencari kekakuan dan redaman suspensi system 2 DOF dari kendaraan roda
dua (Yamaha Jupiter z 2004), dimana berat kendaraan sebesar 97 kg, dan berat
penumpang sebesar 60 kg. Sehingga berat total sebesar 157 kg. Kenudian
dilakukan penimbangan kendaraanbagian depan dan belakang hingga didapat 63 kg
untuk massa body depan dan 94 kg untuk massa bodi belakang.
Dari massa yang telah diketahui, maka diperoleh
nilai kekakuan dan redaman suspensi depan, dimana untuk kekakuan suspensi depan
sebesar 4534,46 N/m dan untuk nilai redaaman suspensi depan sebesar 532,8 Ns/m
dengan nilai kekakuan roda depan sebesar 4568 N/m.
Sedangkan
untuk kekakuan dan redaman suspensi belakang didapat 9400 N/m untuk kekakuan
suspensi belakang dan 940 Ns/m untuk redaman suspensi belakang dengan kekakuan
roda belakang sebesar 10020 N/m.
Untuk hasil analisa dari data kekakuan dan redaman
yang diperoleh dapat dimpulkan bahwa, pada suspensi depan memerlukan waktu 4,3
detik untuk mencapai stedy state dengan rise time antara 0,0897 detik hingga
0,858 detik dengan rood disturbance pada body sebesar 6,64 rad/sec dan untuk
suspensi 6,4 rad/sec dengan magnitude bada body 43,8 dan 4,62 pada suspensi.
Sedangkan untuk actuator force nya sebesar 33 rad/sec untuk body dan 8,24
rad/sec untuk suspensi dengan magnitude -131 untuk body dan -155 untuk
suspensi.
Sedangkan untuk suspensi belakang memerlukan waktu
5,55 detik untuk mencapai stedy state dengan rise time antara 0,114 detik
hingga 1,02 detik dengan rood disturbance pada body sebesar 7,95 rad/sec dan
suspensi sebesar 7,93 rad/sec dengan magnitude bada body 46,6 dan pada suspense
sebesar 4,46. Sedangkan untuk actuator forcenya sebesar 40,2 rad/sec untuk body
dan 10 rad/sec untuk suspensi dengan magnitude -135 untuk body dan -162
untuksuspensi.
Kata Kunci :
Getaran, Suspensi kendaraan roda dua. Kekakuan Redaman, Software Matlab 6.5
PENDAHULUAN
Latar
Belakang
Seiring dengan kemajuan jaman,
transportasi menjadi suatu kebutuhan yang penting dalam kehidupan sehari-hari.
Salah satu alat transportasi yang sering dijumpai adalah sepeda motor dan
sesuai dengan fungsinya, sepeda motor
dapat digunakan sebagai alat transportasi sehari-hari. Sepeda motor banyak
sekali digunakan kususnya di indonesia, selain pengoperasianya yang mudah,
harganya relatif lebih murah di banding dengan transportasilainnya.
Terlepas dari fungsi dan jenis
sepeda motor, Pada sistem suspensi memegang peranan yang sangat penting, karena
sistem kerja suspensi dapat menentukan kenyamanan dan keselamatan pengendara
dalam mengendarai sepeda motor. Salah satu faktor yang mempengaruhi
ketidaknyamanan serta tidak setabilnya dalam mengendarai sepeda motor adalah
adanya getaran yang ditimbulkan oleh profil ketidakrataan medan jalan.
Sistem suspensi terdiri dari upper
arm, lower arm, pegas (spring), dan peredam kejutan (shock absorber). Dari
beberapa bagian tersebut, bagian yang terpenting untuk menahan getaran yang
berlebihan akibat permukaan jalan yang tidak rata adalah nilai kekakuan dan
redaman yang sesuai, sehinga dari kekakuan dan redaman yang sesuai, tentu
suspensi tersebut dapat meredam getaran agar tidak berpindah kebodi kendaraan
secara berlebihan, sehinnga menggurangi kenyamanan dalam berkendara. Oleh
karena itu, faktor kenyamanan berkendara tergantung pada kekakuan pegas dan
konstanta peredaman yang digunakan pada sistem suspensitersebut.
Tujuan Penelitian
1.
Menentukan besarnya nilai kekakuan
dan redaman yang mempengaruhi kerja sistem suspensi pada sepedamotor.
2.
Mendapatkan hasil analisa terhadap
nilai kekakuan dan redaman yang telah di tentukan, sehingga diperoleh respon
getaran yang terjadi pada suspensi yang digunakan dalam sepeda motor tersebut.
Tinjauan Pustaka
Sebelum analisa ini dilakukan, sudah
banyak penelitian yang dilakukan oleh pengetahuan sebelumnya diantaranya ,
Iqbal, Muhammad (2007), dengan topik “Design Of Proportional Integral
Derivative (Pid) Controller For Bus Suspension System Using Matlab Software”.
Dari penelitian tersebut disimpulkan bahwa Dalam sistem loop terbuka, waktu
yang diperlukan sebuah sistem untuk mencapai steady state adalah 34,1 detik,
dengan kata lain mobil akan mengalami beberapa osilasi besar sebelum menyatu
dan menjadi stabil. Sehingga, hal itu tidak memenuhi untuk kenyamanan
penumpang.Karena waktu yang dibutuhkan untuk sistem menjadi stabil tidak lebih
dari dari 5 detik.Sehinnga untuk memecahkan masalah ini, diperlukan kontroler
PID agar dapat diimplementasikan untuk meningkatkan respon yang hasilnya
menunjukkan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk sistem menjadi stabil telah
menurun menjadi kurang dari 5 detik dari 34.1.Dengan demikian, Kontrol PID
dapat meninkatkan kenyamanan penumpang.
Utomo, Anggoro Wahyu (2004), dengan
topic “Analisa Nilai Kekakuan Dan Redaman Sistem Suspensi Kendaraan Roda Dua
Untuk Memperoleh Respon Redaman Optimal “. Dari hasil penelitian ini telah
disimpulkan bahwa nilai frekuensi natural (ω) bergantung pada besarnya
nilaikekakuan(K),Nilaifrekuensijugadipengaruhiolehletakdarititik
berat ( CG ), sehingga waktu peluruhan dari repon atau
kerja dari suspensi untuk kembali
keposisi semula sebelum mendapat gaya eksitasi dari profil jalan. Dan besarnya
amplitude respon juga tergantung pada nilai kekakuan (K) dan redaman ( C).
Uyib Budi (2012) dengan topic “
Analisa Shockbreaker Sepeda Motor Honda Blade “ dengan kesimpulan jenis getaran
pada shock absorber Honda blade adalah jenis getaran bebas teredam karena
setelah peredaman diperhitungkan, gaya peredam juga berlaku pada massa selain gaya yang disebabkan oleh peregangan
pegas. Bila bergerak dalam fluida benda
akan mendapatkan peredaman karena kekentalan fluida. Gaya akibat kekentalan ini
sebanding dengan kecepatan benda.Konstanta akibat kekentalan (viskositas) ini
dinakan koefesienperedam.
METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan
adalah mencari nilai kekakuan dan redaman suspensi kendaraan roda dua (Yamaha
Jupiter z 2004).Setelah didapat nilai kekakuan dan redaman, Kemudian
disimulasikan menggunakan Software MATLAB 6.5 untuk mendapatkan respon getaran
yang terjadi pada suspensi sepeda motortersebut.
DIAGRAM ALIR PENELITIAN
Diagram
rancangan penelitian ini dapat dijelaskan sebagai berikut :
1.
Pencarianreferensi.
Proses untuk mencari sumber-sumber data persamaan yang
digunakan dalam menganalisa getaran dari buku, tugas akhir maupun dari
internet.
2.
Menentukan ruang lingkup dan tujuan dalam menganalisa
suspensi.
3.
Mendesain alat bantu untuk sirmulasisuspensi.
Merancang sirmulasi untuk mencari kekakuan suspensi
depan dan belakang menggunakan software solidwork 2010.
4.
Pengujian.
Untuk mencari nilai kekakuan suspensi depan dan belakang
serta nilai viskositas oli suspensi.
5.
Pengolahandata.
Menghitug nilai dari kekakuan dan redaman.
6.
Menganalisisdata.
Menggunakan software MATLAB 6.5 untuk menentukan respon
kekakuan dan redaman dari suspensi sepeda motor Yamaha Jupiter z2004.
7.
Hasil dankesimpulan.
Proses ini melakukan penarikan kesimpulan dari analisa
getaran pada suspensi sepeda motor.
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
Hasil
dan Pembahasan
Tabel data/Spesifikasi suspensi depan
Table
data/Spesifikasi suspensi belakang
Dengan menggunakan software matlab
6.5, maka Dari tabel kedua diatas akan didapat respon getaran yang dihasilkan
suspensi sepeda motor depan dan belakang serta body kendaraan menggunakan
metode state space pada sistem dua
derajat kebebasan ( 2 DOF ).
1.
Respon gangguan jalan dan gaya
terhadap bodydansuspensiBagian depankendaraan
Gambar Respon pengaruh gangguan jalan dan gaya terhadap body (ab)
dan suspensi (sd) bagian depan kendaraan.
Dari gambar Respon pengaruh gangguan
jalan dan gaya terhadap body (ab) dan suspensi (sd) bagian depan kendaraan
dapat disimpulkan bahwa perbandingan untuk respon Road disturbance (r) atau gangguan jalan pada body sepeda motor
(ab) untuk nilai frequensinya sebesar 6,64 rad/sec, dan besaran Magnetude (dB) sebesar 43,8. Sedangkan
untuk Actuator force (fs) pada body
sepeda motor didapatkan nilai frequensinya adalah 33 rad/sec dan Magnitude (dB) sebesar -131.
Sedangkan perbandingan untuk respon Road disturbance (r) atau gangguan jalan
pada suspensi depan (sd) sepeda motor didapat nilai frequensinya adalah 6,4
rad/sec, dan besaran Magnetude (dB)
sebesar 4,62. Sedangkan untuk Actuator
force (fs) pada suspensi depan sepeda motor didapatkan nilai frequensinya
adalah 8,24 rad/sec dan Magnitude (dB)
sebesar -155.
Tabel Respon Body dan suspensi depan terhadap (r) dan(fs)
Bagian
belakangkendaraan
Gambar respon pengaruh gangguan jalan dan gaya terhadap body (ab)
dan suspensi (sd) bagian belakang kendaraan.
Dari gambar respon pengaruh gangguan
jalan dan gaya terhadap body (ab) dan suspensi (sd) bagian belakang kendaraan
dapat disimpulkan bahwa perbandingan untuk respon Road disturbance (r) atau gangguan jalan pada body sepeda motor
(ab) untuk nilai frequensinya sebesar 7,95 rad/sec, dan besaran Magnetude (dB) sebesar 46,6. Sedangkan
untuk Actuator force (fs) pada body
sepeda motor didapatkan nilai frequensinya adalah 40,2 rad/sec dan Magnitude (dB) sebesar-135.
Sedangkan perbandingan untuk respon Road disturbance (r) atau gangguan jalan
pada suspensi belakang (sd) sepeda motor didapat nilai
frequensinya adalah 7,93 rad/sec, dan besaran Magnetude (dB) sebesar 4,46. Sedangkan
untuk Actuator force (fs) pada
suspensi depan sepeda motor didapatkan nilai frequensinya adalah 10 rad/sec dan
Magnitude
(dB) sebesar-162.
Tabel Respon Body dan suspensi belakang terhadap (r) dan
(fs)
2.
Respon Getaran Padasuspensi
Respon Getaran
SuspensiDepan
Gambar respon
getaran suspensi depan
Dari grafik yang ditunjukan pada
gambar Respon Getaran Suspensi Depan menjelaskan bahwa getaran yang dihasilakan
suspensi depan didapat repon yang cukup bagus, hal ini disebabkan karena waktu
yang dibutuhkan untuk mencapai situasi stady state tidak terlalu lama
yaitu 4,3
detik, sedangkan untuk rise time atau jarak gelombang getaran yang
dihasilkan antara 0.0897 detik hingga 0,858 detik.
Tabel Respon Getaran SuspensiDepan
Respon Getaran
SuspensiBelakang
Gambar respon
getaran suspense belakang
Dari grafik yang ditunjukan pada
gambar respon getaran suspensi belakang menjelaskan bahwa getaran yang
dihasilakan suspensi belakang didapat
repon yang cukup bagus, hal ini disebabkan karena waktu yang dibutuhkan untuk
mencapai situasi stady state tidak terlalu lama yaitu 5,55 sec, sedangkan untuk
rise time atau jarak gelombang getaran
yang dihasilkan antara 0.114 detik hingga 1,02detik.
Tabel Respon Getaran Suspensi Belakang
Terlepas dari suspensi yang digunakan
merupakan produk jadi dan banyak dijual dipasaran, namun dalam analisis ini,
dapat sedikit membantu dalam menganalisa
suatu suspensi kendaraan roda dua sehinnga pengguna kendaraan dapat mengetahui
berapa kekuatan maksimum dan beban yang aman digunakan untuk mendapat respon
getaran yang aman dan nyaman bagipengendara.
PENUTUP
Kesimpulan
Berdasarkan analisis dari hasil
sirmulasi untuk getaran pada sistem suspensi sepeda motor Yamaha Jupiter Z
2004, kita dapat menarik beberapa kesimpulan dari percobaan tersebut antara
lain sebagai berikut :
a. Hasil
respon Rood disturbance (r) dan Actuator Force (fs) pada body dan suspensi
bagian depan mendapatkan respon lebih kecil dibandingkan dengan bodi dan
suspensi dibagianbelakang.
b.
Karena respon Rood distrubunce (r)
dan Actuator Force (fs) pada bodi dan suspensi bagian depan mendapatkan respon
lebih kecil dibandingkan dengan bodi dan suspensi dibagian belakang, maka hal
ini bertujuan agar kemudi mudahdikendalikan.
c.
Sedangkan untuk respon getaran pada
suspensi depan, osilasi yang dihasilkan
tidak terlalu panjang dan
memiliki stabilitas yang sedang
yaitu waktu yang diperlukan untuk mencapai stedy state
yaitu 4,3 detik. Selain itu gelombang rise time yang dihasilkan dalam sirmulasi tersebut tidak terlalu besar maupun kecil
yaitu antara 0.0897 detik hingga 0,858detik.
d.
Sedangkan untuk respon yang
dihasilkan suspensi belakang ketika menerima gaya dari massa kendaraan sistem
getaran yang dihasilkan memiliki stabilitas yang cukup baik, sehingga
pengendara akan merasa nyaman dikarenakan jumlah osilasi karena waktu yang
dibutuhkan untuk mencapai menuju stady state yaitu 5,55 detik. Selain itu
gelombang rise time yang dihasilkan dalam sirmulasi tersebut tidak terlalu
besar maupun kecil yaitu antara 0.114 detik hingga 1,02detik.
Saran
Setelah melakukan
analisis terhadap getaran
suspensi sepeda
motor Yamaha Jupiter z 2004, penulis dapat memberikan
saran apabila dilakukan analisa lebih jauh lagi agar data yang yang didapat
lebih spesifik dan mendekati sempurna antara lain sebagai berikut :
1. Menentukan
sudut suspensi terhadap posisi yang sebenarnya sehingga hasil atau respon yang
dihasilkan jauh lebih bagus karena sesuai dengn posisi atau sudut
yangsesungguhnya.
2.
Mencari parameter kondisi jalan
yang bervariasi sehingga dapat diketahui kontur jalan yang tepat atau suspensi
yang tepat untuk digunakan dalam kondisi jalantersebut.
3.
Agar diketahui berapa setandar
kenyamanan berkendara hendaknya mencari nilai redaman pengendara dan
redamanroda.
4.
Menggunakan analisa control PID (Proportional, Integratif, dan Derivatif) agar diketahui suspensi jenis
dan tipe apa yang bagus digunakan pada suatu kendaraan untuk kondisi jalan dan
jenis kendaraan yangdigunakan.
DAFTAR PUSTAKA
Caesareendra, Wahyu. Mochammad Ariyanto (2011). Panduan
Belajar Mandiri MATLAB.Jakarta, Penerbit PT Elex Media Komputindo.
Devina (2009) http://devia-fisika.blogspot.com/2009/12/simpangan-getaran.html. Diaskes pada tanggal 15 januari
2014, pukul
14.22 WIB
Hutahaean,Ramses Y (2011). Getaran Mekanik Dilengkapi
pemograman Dan Simulasi Dengan MATLAB.Yogyakarta: : Penerbit Andi Offset.
Iqbal, Muhammad 2007.Design Of Proportional
Integral Derivative (Pid) Controller For
Bus Suspension System Using Matlab Software. Perpustakaan Teknik
Universitas muhammadiyahSurakarta.
Karyasa,
Bhimadi, Tungga (2010). Dasar-dasar Getaran Mekanis.
Surabaya :
Penerbit Andi Offset.
Utomo, Anggono Wahyu 2004.Analisa Rasio Kekakuan Dan
Redaman Sistem Suspensi Kendaraan Roda Dua Untuk Memperoleh Respon Redaman
Optimal.Perpustakaan Teknik Fisika Universitas Sepuluh November.
Surabaya
http://paparisa.unpatti.ac.id.
Analisa Respon Dinamik Sepeda Motor Terhadap Posisi Sudut Suspensi.Diaskes pada
tanggal 3 November 2013, pukul 21.17 WIB.
http://www.4shared.com/office/Kz9v37YT/Materi_Getaran_Mekanik.htmDiaskes pada tanggal 14 November
2013.Pukul 23.15 WIB.