ANALISA GAYA PADA RODA KENDARAAN PADA BERBAGAI KECEPATAN KENDARAAN

Analisa gaya pada roda kendaraan Pada aneka macam kecepatan kendaraan 

                                                                Abstrak

Terjadinya kecelakaan di aneka macam kota di Indonesia akhir-akhir ini, selain faktor teknis kendaraan tersebut justru disebabkan kurangnya pemahaman para pengendara kendaraan terhadap batas-batas izin pada operasional kendaraan. Kendaraan yang seharusnya dioperasikan pada kecepatan rendah justru pada kecepatan tinggi tanpa memperhatikan rambu-rambu jalan dan kendaraan sekelilingnya baik di jalan tol maupun di jalan umum.. 

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui gaya–gaya yang terjadi pada axle aktivis roda-roda kendaraan, supaya kendaraan tersebut tidak mengalami roda terangkat. Secara sederhana idealnya besar gaya yang diberikan ke roda biar kendaraan stabil dan tetap berada pada permukaan jalan.

Metodologi penelitian yang dilakukan yaitu, menentukan model kendaraan, pemilihan profil lintasan, penetapan arah kendaraan, input kecepatan, dan analisa respon gaya-gaya (Fx,Fy, Fz) pada masing-masing axle roda-roda kendaraan, selanjutnya menarik kesimpulan besar gaya idealnya. 

Hasil penelitian menyatakan bahwa model kendaraan besar lengan berkuasa terhadap parameter tersebut di atas. Semakin meningkat kecepatan kendaraan, gaya-gaya yang terjadi pada beban roda kendaraan secara menyeluruh menjadi semakin negatif. Batas aman axle load roda kendaraan dapat dilihat pada analisa gaya-gaya yang terjadi pada normal force dengan beban positip.

Kata Kunci: Profil lintasan, axle load

Pendahuluan: 

Faktor teknis kendaraan dan faktor insan merupakan dua hal yang sangat penting untuk dipertimbangkan untuk uji kelayakan sebuah kendaraan. Secara konkret kedua faktor ini saling terintegrasi satu dengan yang lainnya. Jika salah satu dari kedua faktor tersebut tidak bersinergi dengan baik maka akan menyebabkan kecelakaan kendaraan. Kejadian menyerupai ini tentu saja tidak diinginkan terjadi pada ketika mengendarai kendaraan. 

Akhir-akhir ini kecelakaan transportasi sering terjadi tidak hanya kendaraan di darat, di laut, bahkan di udara. Beberapa pola kecelakaan yang terjadi di darat akhir-akhir ini dapat di lihat seperti: kecelakaan bis travel di Pasuruan–Jawa Timur, kecelakaan bis doa ibu, kecelakaan bis siswa/i SMP di Bandung-Jawa Barat, kecelakaan artis Taufik Savalas di Jawa Tengah, kecelakaan bis rem blong, kereta api anjlok, dan masih banyak lagi. Contoh kecelakaan di laut, seperti: Kapal Motor Levina 1, Kapal Motor Wahai Star yang karam di Perairan Pulau Tiga Maluku Tengah, sedangkan di udara menyerupai kecelakaan pesawat Adam Air, kecelakaan pesawat Garuda Boeing 737-400 GA 200 yang terjadi di Bandara Adi Sucipto Yogyakarta, jatuhnya pesawat capung Piper Pawwne 235 milik PT.Perkebunan Nusantara (PTPN) II di Perkebunan Tembakau, Deli Serdang Sumut. Kecelakaan-kecelakan menyerupai di atas bersama-sama tidak perlu terjadi apabila mempertimbangkan kedua faktor tersebut di atas. 

Komisi Nasional Keselamatan Transportasi (KNKT) harus bekerja keras menuntaskan investigasi kecelakaan tersebut dan menerapkan aturan-aturan keselamatan yang terang wacana tranportasi nasional sebelum ditetapkan di DPR. Aturan-aturan atau sanksi yang lebih tegas perlu diberikan kepada instansi transportasi maupun oknum-oknum yang terlibat di dalamnya. 

Komisi Nasional Keselamatan Transportasi sebagai sebuah lembaga independen yang dibentuk berdasarkan Keppres No. 105/1999 harus bertanggung jawab untuk melaksanakan investigasi atas kecelakaan transportasi baik darat, laut maupun udara dan menunjukkan usulan-usulan perbaikan biar kecelakaan yang sama tidak lagi terjadi di masa depan. Komisi ini berada di bawah Menteri Perhubungan dan beranggotakan lima orang yang ditunjuk oleh Presiden untuk masa lima tahun.

Adapun tujuan penelitian ini biar mengetahui batasan operasional kinerja sebuah roda kendaraan tidak terangkat yang diakibatkan tekanan yang bekerja pada adegan bawah kendaraan yang secara umum lebih besar dari tekanan yang bekerja pada adegan atas yang menyebabkan kendaraan tidak stabil. Sedangkan manfaat penelitian ini diperlukan menunjukkan konstribusi untuk teknik kontrol otomotif mengendalikan mekanisme biar kendaraan tetap berada pada permukaan kendaraan, menyerupai pemanfaatan stabilizer. 

Ada tiga gaya yang bekerja pada ban 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 akhir 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.

Ketiga gaya tersebut sebagai fokus untuk melaksanakan kajian batasan terhadap kondisi operasional sebuah kendaraan pada ketika melaksanakan gerakan.

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 mengakibatkan 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 aktivis kendaraan.

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

Slip κ′ mengikuti σκ dan u, sehingga roda aktivis memiliki damping rate sebesar: |Vx|/σκ.

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

Bila roda aktivis tersebut rigid dan tidak mengalami slip, maka akan mengalami roll dan translasi sebesar Vx = reΩ. Pada kenyataannya, roda aktivis 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 aktivis juga merupakan roda yang fleksibel. Karena mengalami deformasi, contact pointnya bermetamorfosis angular velocity Ω′ roda. Contact point slip κ′ = –V′sx/|Vx|, dimana V′sx = Vx – reΩ′.

Deformasi (u) pada roda aktivis secara langsung, mengukur perbedaan diantara roda aktivis dan contact point slip.

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

Gaya vertical (Fz ) 

Contact slip (κ′) 

Karakteristik roda aktivis merupakan fungsi spesifik hubungan pada kondisi steady state: Fx = f(κ′, Fz). Contact slip (κ′) pada ketika bergerak tergantung pada besarnya deformasi (u). Gaya longitudinal Fx secara pendekatan merupakan kekerabatan 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 yaitu 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.

c. Gaya Lateral (Fy)

Gaya lateral merupakan fungsi dari slip angle (α) dimana radius menjadi berubah, tetapi masih berada pada busur path. Roda aktivis menunjukkan gaya untuk berbelok. Gaya ini disebut gaya lateral atau side force. Pada sketsa dikombinasikan gaya lateral pada keempat rodanya dan posisinya terlihat melalui sentra gravity (CG) kendaraan. 

Gambar Gaya Lateral (Fy)

d. Analisa Dinamika Kendaraan

Dengan karakteristik roda aktivis sebagai fungsi f(κ′, Fz), gaya vertical Fz, dan perubahan u and κ′, dapat ditentukan gaya longitudinal Fx and wheel velocity (Ω). Dari persamaan gerak menentukan wheel angular motion (angular velocity Ω) dan longitudinal motion (wheel center velocity Vx):

Dimana β yaitu slope dari tanjakan sepanjang kendaraan tersebut bergerak (positive untuk uphill), dan m serta g masing-masing yaitu wheel load mass dan percepatan gravitasi. τdrive yaitu driveshaft torque yang diberikan pada sentra roda

e. Model Kendaraan

Gambar Model Kendaraan

Metodologi 

Adapun langkah-langkah yang dilakukan untuk menganalisa gaya-gaya yang terjadi pada roda-roda aktivis tersebut yaitu sebagai berikut: 

Menentukan model kendaraan yang digunakan pada pengujian, 

Menentukan kondisi profil permukaan jalan, 

Menentukan karakteristik sistem kemudi kendaraan yang sama untuk aneka macam variasi kecepatan yang diberikan, 

Memberikan beban-beban pada masing-masing roda aktivis yang sesuai, 

Memberikan variasi target kecepatan awal kendaraan pada model kendaraan pada kondisi kemungkinan roda-roda terangkat atau terguling dimana posisinya tidak berada pada permukaan lintasan dan tida stabil, 

Memberikan interval waktu pengujian selama 5 detik, 

Menampilkan gaya-gaya yang terjadi pada roda aktivis axle truck pada aneka macam kecepatan kendaraan pada sisi kiri dan sisi kanan roda penggeraknya. 

Intervensi pengereman ditiadakan pada pengujian, 

Menarik kesimpulan. 

Kesimpulan

1. Dari hasil pengujian kendaraan dengan kecepatan 100 km/jam dan 150 km/jam, kendaraan tetap berada pada permukaan lintasan dan relatif stabil. Sedangkan pada kecepatan 200 km/jam, kendaraan tidak stabil dimana roda terangkat dari permukaan lintasan.

2. Pada Kecepatan > 200 km/jam, ketiga gaya yang terjadi pada salah satu sisi roda sama-sama semuanya bernilai negatif dan hal ini menunjukkan kendaraan tersebut tidak stabil dan mengalami roda terangkat, sedangkan pada kecepatan < 200 km/jam semua gaya-gaya yang terjadi pada salah satu sisinya tidak semuanya bernilai negatif dan Fz ≥0 hal ini menunjukkan roda masih berada pada lintasan permukaan jalan dan relatif stabil.

3. Parameter Fy (lateral force), merupakan parameter kecendrungan menentukan stabil tidaknya sebuah kendaraan, sebuah kendaraan sempurna stabil pada Fy = 0. Sedangkan Fx yaitu efek gaya yang terjadi pada roda akhir gaya normal (Fz) dan deformasi (k’) pada axle roda aktivis ketika bergerak dengan kecepatan longitudinal tertentu.

4. Gaya-gaya (Fx,Fy,Fz) yang terjadi pada roda aktivis pada sebelah kiri dan kanan berbeda satu dengan yang lainnya pada kondisi kecepatan yang sama, ini menunjukkan bahwa gaya-gaya pada roda kendaraan selalu tidak sama besarnya pada setiap waktu .