13 July 10.00 Am [PDF]

Citation preview

PERENCANAAN DAN PEMBUATAN GOKART BERBASIS TEKNOLOGI SOLARCELL



Diajukan sebagai persyaratan memenuhi derajat Ahli (Amd) pada Program Studi Perawatan Dan Perbaikan Mesin Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Samarinda



TUGAS AKHIR



Oleh:



JOSHUA ADE HASAYANGAN SIREGAR NIM. 14 611 057 KEMENTRIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA JURUSAN TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI PERAWATAN DAN PERBAIKAN MESIN SAMARINDA 2017



HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING PERENCANAAN DAN PEMBUATAN GOKART BERBASIS TEKNOLOGI SOLARCELL NAMA



: JOSHUA ADE HASAYANGAN SIREGAR



NIM



: 14 611 057



JURUSAN



: TEKNIK MESIN



PROGRAM STUDI



: PERAWATAN DAN PERBAIKAN MESIN



JENJANG STUDI



: DIPLOMA III



Laporan Tugas Akhir ini telah disetujui untuk diajukan dalam Sidang Tugas Akhir pada tanggal,



Juli 2017



Menyetujui Pembimbing I



Pembimbing II



Dr. Ruspita Sihombing, ST., MT



Surianto, ST., MT



NIP. 19620822 198903 2 002



NIP. 19620421 199003 1 003



Mengesahkan Ketua Jurusan Teknik Mesin



Baso Cante, ST, MT NIP. 19691231 199512 1 001



HALAMAN PERSETUJUAN PENGUJI PERENCANAAN DAN PEMBUATAN GOKART BERBASIS TEKNOLOGI SOLARCELL NAMA



: JOSHUA ADE HASAYANGAN SIREGAR



NIM



: 14 611 057



JURUSAN



: TEKNIK MESIN



PROGRAM STUDI : PERAWATAN DAN PERBAIKAN MESIN JENJANG STUDI



: DIPLOMA III



Laporan Tugas Akhir ini telah di uji dan disetujui Pada tanggal,



2017



Dewan Penguji : Penguji I Nama : Ir. Markus Tato Mangando, MT NIP



: 19600619 199103 1 003



_____________________



Penguji II Nama : Surianto, ST, MT NIP



: 19620421 199003 1 003



_____________________



Penguji III Nama : Anni Fatmawati, ST., MT NIP



: 19630714 198903 2 003



_____________________



Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin



Ketua Program Studi Perawatan Dan Perbaikan Mesin



Baso Cante, ST, MT



Ir. Merpatih, MT



NIP. 19691231 199512 1 001



NIP. 19660403 199403 2 00



HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS



Saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama



: Joshua Ade Hasayangan Siregar



NIM



: 14 611 057



Jurusan



: Teknik Mesin



Program Studi



: Perawatan dan Perbaikan Mesin



Jenjang



: Diploma III



Judul Tugas Akhir



: Perencanaan dan Pembuatan Gokart Berbasis Teknologi Solarcell



Dengan ini menyatakan bahwa Laporan Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. Jika dikemudian hari terbukti ditemukan plagiarism dalam Laporan Tugas Akhir ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan perundang-undangan yang berlaku.



Samarinda, 2017



Joshua Ade Hasayangan Siregar 14 611 057



i



KATA PENGANTAR



Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa memberikan kemudahan bagi penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan baik, sehinnga laporan tugas akhir yang berjudul “Perencanaan dan Pembuatan Gokart Berbasis Teknologi Solarcell” ini dapat ter-selesaikan. Laporan ini disusun untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan jenjang pendidikan program Diploma III pada jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Samarinda. Dalam penulisan laporan ini penulis mengalami beberapa kendala, namun berkat bantuan dari berbagai pihak penulis dapat menyelesaikannya. Dalam kesempatan ini penulis sampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. H. Ibayasid, M.Sc, selaku Direktur Politeknik Negeri Samarinda. 2. Bapak Baso Cante, ST, MT, selaku ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Ibu Dr. Ruspita Sihombing, ST. MT, selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, saran, dan petunjuk dalam penyelesaian laporan tugas akhir ini. 4. Bapak Surianto, ST., MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran, dan petunjuk dalam penyelesaian laporan tugas akhir ini. 5. Bapak dan Ibu Dosen, Staf Teknisi serta Administrasi Jurusan Teknik Mesin. 6. Untuk Orang Tua, serta keluarga besarku yang telah banyak memberikan doa, motivasi, dukungan moril maupun material selama penulis menempuh pendidikan di Politeknik Negeri Samarinda. 7. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2014 yang senantiasa saling membantu dan memberikan semangat selama proses penyusunan laporan tugas akhir ini.



i



8. Sahabat-sahabat penulis yang selalu memberikan semangat dan masukkan dalam penulisan laporan tugas akhir ini. 9. Teman-teman satu kelompok proyek perencanaan dan pembuatan gokart Osas, Dio, Salmon, Rahmad dan Andy yang selalu semangat mengerjakan laporan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun sehingga dalam penulisan laporan tugas akhir ini dapat menjadi lebih baik. Besar harapan penulis laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang menggunakannya. Samarinda,



July 2017



Penulis



ii



DAFTAR ISI



KATA PENGANTAR ....................................................................................................... i DAFTAR ISI .................................................................................................................. iii DAFTAR TABEL ........................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR......................................................................................................vii ABSTRAK ................................................................................................................... viii BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................................ 1 1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ....................................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah ............................................................................................ 2 1.4 Tujuan Perencanaan ....................................................................................... 2 1.5 Manfaat Perencanaan ..................................................................................... 3 1.6 Metode Pengumpulan Data ............................................................................ 3 1.7 Sistematika Penulisan .................................................................................... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 5 2.1 Gokart ............................................................................................................ 5 2.2 Konstruksi Gokart .......................................................................................... 5 2.4 Rangka ........................................................................................................... 6 2.4.1 Distribusi Beban Statis pada Frame Rangka Gokart ............................ 6 2.5 Solarcell ......................................................................................................... 9 2.6 Baterai .......................................................................................................... 10 2.7 Motor Listrik ................................................................................................ 11 2.8 Kesetimbangan (Equlibrium) ....................................................................... 11 2.8.1 Mechanical System (Sistem mekanika) .............................................. 11 iii



2.8.2 Free Body Diagram (diagram benda bebas) ....................................... 11 2.8.3 Kondisi – kondisi Kesetimbangan ...................................................... 13 2.9 Poros ............................................................................................................ 15 2.9.1 Kekuatan poros ................................................................................... 15 2.9.2 Bahan Poros ........................................................................................ 16 2.9.3 Menentukan Bahan Poros Dan Kekuatan Tarik ................................. 16 2.9.4 Perhitungan Poros ............................................................................... 17 2.10 Baut Dan Mur ............................................................................................ 22 2.10.1 Rumus Menghitung Tegangan Geser Yang Terjadi ......................... 23 2.10.2 Tekanan Kontak Pada Permukaan Ulir ............................................. 23 BAB III METODOLOGI PERENCANAAN ................................................................ 25 3.1 Waktu Dan Tempat Pelaksanaan ................................................................. 25 3.2 Objek Perencanaan....................................................................................... 25 3.3 Spesifikasi Gokart ........................................................................................ 25 3.3.1 Alat : ................................................................................................... 25 3.3.2 Bahan : ................................................................................................ 26 3.4 Proses Pengerjaan ........................................................................................ 29 3.4.1 Pengerjaan Rangka Gokart ................................................................. 29 3.4.2 Pengerjaan Poros Belakang ................................................................ 30 3.4.3 Pengerjaan Dudukan Kursi Pengemudi .............................................. 31 3.4.4 Pengerjaan Dudukan Kaliper .............................................................. 32 3.5 Diagram Alir Perencanaan ........................................................................... 33 BAB IV PEMBAHASAN .............................................................................................. 34 4.1 Distribusi Beban Statis Pada Frame Rangka Gokart ................................... 34



iv



4.1.1 Beban Rangka Didistribusikan Kesisi Kanan Dan Kiri Rangka Sebesar : bagian A1=A2 .............................................................................. 34 4.1.2 Beban Pengemudi Didistribusikan Ke Samping Kanan Dan Kiri Sebesar : bagian B1=B2............................................................................... 34 4.1.3 Beban Mesin Didistribusikan Ke Kanan Dan Kiri Sebesar C1 = C2 . 35 4.1.4 Perhitungan Reaksi Tumpuan pada Sumbu Roda Depan dan Belakang ................................................................................................................................. 35 4.1.5 Tegangan Bengkok ............................................................................ 37 4.2 Analisa Titik Berat Gokart ........................................................................... 38 4.3 Poros Roda Belakang ................................................................................... 39 4.3.1 Menentukan Daya Rencana ................................................................ 39 4.3.2 Momen Puntir ..................................................................................... 39 4.3.3 Tegangan Geser Yang Terjadi ............................................................ 39 4.3.4 Menentukan Tegangan Geser Yang Di Izinkan .................................. 40 4.3.4 Menentukan Diameter Poros Yang Di Izinkan ................................... 40 4.4 Perhitungan Baut .......................................................................................... 40 4.4.1 Menghitung Tegangan Geser Yang Terjadi ....................................... 40 4.4.2 Menghitung Tekanan kontak Pada Permukaan Ulir Yang Terjadi ..... 41 BAB V PENUTUP ......................................................................................................... 43 5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 43 5.2 Saran ...................................................................................................... 43 DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................... 44 DAFTAR SIMBOL ........................................................................................................ 45



v



DAFTAR TABEL



Tabel 2.1 Contoh – contoh Free Body Diagram............................................................. 12 Tabel 2.2 Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin Dan Baja Batang ............................... 16 Tabel 2.3 Faktor-Faktor Koreksi Daya Yang Akan Ditransmisikan, fc ......................... 18 Tabel 2.4 Faktor Koreksi Momen Lentur (Km) Dan Momen Puntir (Kt)...................... 19 Tabel 2.5 Safety Factor ( 𝑆𝑓 ) ........................................................................................ 20 Tabel 2.6 Diameter Poros ............................................................................................... 21 Tabel 3.1 Komponen siap pakai ..................................................................................... 26 Tabel 3.2 Komponen pendukung gokart yang dibuat sendiri......................................... 27



vi



DAFTAR GAMBAR



Gambar 2.1 Kesetimbangan 2 gaya ................................................................................ 13 Gambar 2.2 Kesetimbangan 3 gaya atau lebih dengan arah sembarang ........................ 14 Gambar 2.3 Gaya – gaya sejajar ..................................................................................... 14 Gambar 2.4 Kesetimbangan umum ................................................................................ 15 Gambar 3.1 Proses pengerjaan rangka ........................................................................... 29 Gambar 3.2 Proses pengerjaan poros belakang ............................................................. 30 Gambar 3.3 Proses pengerjaan dudkan kursi pengemudi .............................................. 31 Gambar 3.4 Proses pengerjaan dudukan kaliper ............................................................ 32 Gambar 3.5 Diagram Alir Perencanaan.......................................................................... 33



vii



ABSTRAK Saat ini perkembangaan ilmu pengetahuan dan teknologi mencakup segala bidang dan membawa dampak yang sangat besar dalam masyarakat. Tuntutan teknologi akan membawa manusia berfikir untuk menciptakan sesuatu yang baru. Salah satu daya cipta manusia adalah sebuah kendaraan ramah lingkungan yang nyaman juga aman saat dikendarai. Salah satu kendaraan yang ramah lingkungan adalah kendaraan yang menggunakan energi matahari. Hal inilah yang melatarbelakangi penulis merancang dan membuat gokart berbasis teknologi solarcell. Tujuan Perencanaan dan Pembuatan Gokart Berbasis Teknologi Solarcell adalah untuk mengetahui bahan dan ukuran sebagian komponen dari gokart tersebut antara lain: poros, rangka dan baut. Hasil dari perencanaan dan pembuatan ini adalah tersedianya gokart berbasis teknologi solarcell dengan bahan dan ukuran : Poros roda belakang , besi ST42 dengan diameter 25,4 mm, panjang 700 mm. Rangka , besi 4x4 ST37, panjang 1900 mm, lebar 600 mm, tinggi 816 mm dan baut ST42 diameter 17 mm, panjang 70 mm. Kata kunci : Perencanaan, Pembuatan, Gokart, solarcell.



viii



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Saat ini perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi mencakup segala



bidang dan membawa dampak yang sangat besar dalam masyarakat. Tuntutan teknologi akan membawa manusia berpikir untuk menciptakan sesuatu yang baru. Salah satu daya cipta manusia yang menjadi bagian penting sejarah kehidupan umat manusia adalah kendaraan. Dengan kendaraan, segala aktivitas kehidupan umat manusia sangat terbantu. Namun demikian sangat disayangkan bahwa teknologi dalam rancang bangun kendaraan di Indonesia belum dapat sehebat negara-negara maju, meskipun saat ini telah banyak riset yang dihasilkan dalam bidang tersebut. Listrik dapat dihasilkan dari cahaya matahari menggunakan media solarcell. Ketika cahaya matahari menyentuh solarcell yang mengandung sel fotovoltaik, akan terjadi proses photoemission yang membuat cahaya matahari langsung dikonversi menjadi energi listrik. Cahaya matahari yang mengandung foton akan diubah menjadi elektron ketika dihadapkan dengan panel listrik surya yang kemudian sel elektron tersebut membentuk aliran listrik. Selanjutnya listrik dialirkan dan disimpan dibaterai untuk dapat digunakan sesuai kebutuhannya. Gokart adalah salah satu jenis olahraga otomotif beroda empat seperti halnya Formula, NASCAR, Speed Car, Rally, Offroad dan lain sebagainya. Bentuk fisiknya yang kecil, memiliki kapasitas daya mesin yang kecil pula sehingga gokart



1



hanya membutuhkan lintasan yang pendek saja. Dalam hal ini gokart dapat digunakan di lapangan, area parkir atau bahkan sirkuit resmi. Hasil tugas akhir terdahulu Danny Murtadho (2012) dengan judul



“



Perencanaan Dan Pembuatan Gokart Dengan Menggunakan Engine Kawasaki Kaze 110cc Tahun 1997 “ , Hal inilah yang melatarbelakangi penulis mengangkat judul “Perencanaan dan Pembuatan Gokart Berbasis Teknologi Solarcell”.



1.2



Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah di uraikan, terdapat permasalahan



yang akan diungkapkan dalam perencanaan dan pembuatan gokart ini, yaitu bagaimana merencanakan dan membuat gokart yang tidak hanya nyaman tetapi juga aman saat di kendarai dan juga ramah lingkungan.



1.3



Batasan Masalah Mengingat keterbatasan ilmu pengetahuan penulis, untuk menghindari



permasalahan maka penulis membatasi permasalahan sebagai berikut : 1.



Perhitungan kerangka



2.



Perhitungan poros roda belakang



3.



Perhitungan baut



1.4



Tujuan Perencanaan Tujuan perencanaan dan pembuatan gokart berbasis teknologi solarcell ini



adalah : 1.



Tersedianya gokart berbasis teknologi solarcell



2



2.



Mengetahui bahan dan ukuran poros roda belakang



3. Mengetahui bahan dan ukuran rangka 4. Mengetahui bahan dan ukuran baut



1.5



Manfaat Perencanaan Manfaat dari perencanaan ini diantaranya sebagai berikut:



1.



Pihak masyarakat khususnya pecinta otomotif untuk dapat digunakan sebagai acuan dalam memilih alat dan bahan yang digunakan.



2.



Peneliti sebagai pengembangan inovasi dan referensi bagi peneliti berikutnya.



1.6



Metode Pengumpulan Data Metode pengumpulan data yang dipakai dalam penyusunan Laporan Tugas



Akhir ini adalah : A.



Observasi lapangan, yaitu proses pengumpulan data dengan cara mengadakan pengamatan langsung.



B.



Literature yaitu proses pengumpulan data-data yang berasal dari buku-buku pendukung yang ada serta mendapatkan keterangan lain sebagai referensi.



C.



Interview yaitu, sebuah proses yang dilakukan dengan melakukan wawancara secara langsung dengan orang – orang yang ahli dibidang tersebut.



3



1.7



Sistematika Penulisan Untuk memperoleh gambaran tentang isi dari tugas akhir ini maka akan



dikemukakan sistematika penulisan sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Berisi tentang Latar belakang, rumusan masalah, Batasan Masalah, Alasan Pemilihan Judul, Tujuan Penelitian, Manfaat Perencanaan, Metode Pengumpulan Data, dan Sistematika Penulisan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Berisi tentang Gokart, Cara Kerja, Konstruksi Gokart, Rangka, Solarcell, Poros, Kesetimbangan, Baut BAB III METODOLOGI PERENCANAAN Berisi tentang Waktu dan Tempat Pelaksanaan, Objek Perencanaan, Spesifikasi Gokart, Proses Pengerjaan, Diagram Alir Perencanaan BAB IV PEMBAHASAN Berisi tentang Perhitungan Rangka, Perhitungan Poros Roda Belakang, dan Perhitungan Baut. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Berisi tentang kesimpulan dan saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN



4



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1



Gokart Gokart adalah varian dari kendaraan roda empat atap terbuka sederhana dan



kecil untuk olahraga motor. Gokart biasanya berpacu di sirkuit skala kecil. Balapan gokart biasanya dianggap sebagai batu loncatan untuk olahraga motor yang lebih tinggi dan lebih mahal. Gokart pertama kali dirancang oleh Art Ingels pada tahun 1956 di California bagian Selatan. Dia menguji coba nya di area parkir rose bowl. Dia membuat gokart dari sisa-sisa potongan besi dan menggunakan mesin 2 langkah. Ketika itu dia adalah seorang perancang mobil balap di perusahaan Kurtis Kraft. Sampai dia dijuluki father of karting oleh para penggemarnya. Saat ini olahraga gokart telah cepat menyebar ke berbagai negara, dan berkembang pesat di benua Eropa. Gokart pertama kali di perkenalkan di Indonesia pada akhir tahun 60-an oleh Alm. Hengky Irawan. Di Jakarta mulai jadi pusat olahraga karting pada tahun 80-an. Pada tahun 2001, di jakarta mulai banyak berdiri arena penyewaan karting diantaranya adalah speedy karting yang sekarang masih berdiri.



2.2



Konstruksi Gokart Kendaraan menurut jumlah roda penerus daya dibagi menjadi 2 jenis yaitu,



kendaraan roda dua dan kendaraan roda empat, dimana gokart termasuk jenis



5



kendaraan roda empat. Kendaraan roda empat mempunyai tiga komponen utama yaitu : 1.



Rangka



2.



Rangkaian penghasil tenaga



3.



Rangkaian penerus tenaga Demikian juga dengan gokart, secara garis besar sama hanya tanpa body



dan sebagian besar komponennya berupa rangka, karena gokart merupakan kendaraan kecil yang digunakan untuk sirkuit balap dengan lintasan yang rata dan tikungan-tikungan dengan jarak yang dekat maka yang dibutuhkan oleh sebuah gokart adalah akselerasi yang ditentukan oleh rangkaian penghasil tenaga dan rangkaian penerus tenaga, serta kekuatan dan keamanan dari frame chasis gokart tersebut.



2.4



Rangka Rangka gokart terbuat dari besi kotak dan dikombinasikan dengan suspensi,



jadi chasis tidak menjadi tumpuan utama gokart karena dibantu oleh suspensi, jadi bahan dari chasis dan suspensi harus memenuhi syarat yaitu cukup fleksibel atau lentur dan mempunyai kekuatan yang cukup, dan bahan tidak mudah mengalami kegagalan patah.



2.4.1



Distribusi Beban Statis pada Frame Rangka Gokart



a.



Beban rangka didistribusikan kesisi kanan dan kiri rangka sebesar : Bagian A1 = A2



6



Wr X2



X1



A1



A2



∑M A1 = 0



(2.1)



Wr . X1 – A2 . ( X1 + X2 ) = 0 A2 = … kg ∑Fy = 0 A1 – Wr + A2 = 0 A1 = ... kg



b.



Beban pengemudi didistribusikan ke samping kanan dan kiri sebesar : Bagian B1 = B2



Wp



Y2



Y1 B1



B2



∑ 𝑀 B1 = 0



(2.2)



Wp . Y1 – B2 . ( Y1+ Y2 ) = 0 B2 = …. kg ∑Fy = 0 B1 – Wp + B2 = 0



7



c.



Beban mesin di distribusikan ke kanan dan kiri sebesar C1 = C2 Wm



Z2



Z1



C1



C2



∑ M C1 = 0



(2.3)



Wm . Z1 – C2 . ( Z1 + Z2 ) = 0 C2 = … kg ∑Fy = 0 C1 – Wm + C2 = 0 C1 = … kg d.



Perhitungan reaksi tumpuan pada sumbu roda depan dan belakang Wp



Wr



a



b



Wm



c



d



Rblk



Rdpn ∑ M Rblk = 0



(2.4)



Rdpn (a+b+c+d) – Wr (b + c + d) – Wp (c + d) – Wm (d) = 0 Rdpn = …kg ∑ Fy = 0 Rdpn – Wr – Wp – Wm + Rblk = 0



8



Rblk = …kg e.



Perhitungan Tegangan Bengkok 𝑀𝑏



𝜎𝑏 = 𝑊𝑏 f.



(2.5)



Analisa Titik Berat Gokart



jarak titik berat dari poros roda depan Lf =



𝑚𝑟 . 𝐿



(2.6)



𝑚



Jarak titik berat dari poros roda belakang Lr =



𝑚𝑓 . 𝐿



(2.7)



𝑚



Jarak titik berat dari sisi kanan Lka =



𝑚𝑘𝑎 . 𝐿



(2.8)



𝑚



Jarak titik berat dari sisi kiri Lki =



2.5



𝑚𝑘𝑖 . 𝐿



(2.9)



𝑚



Solarcell Solarcell adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya



matahari menjadi energi listrik. Solarcell sering kali disebut sel fotovoltaik, fotovoltaik dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Solarcell bergantung pada efek fotovoltaik untuk menyerap energi matahari dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan. Konversi solarcell didasarkan fenomena efek fotovoltaik. Sinar matahari terdiri dari foton dengan tingkat energi berbeda tergantung spektrum dari mana mereka berasal. Ketika sinar matahari mengenai permukaan solarcell fotovoltaik itu menyemburkan elektron yang menghasilkan generasi listrik. Fenomena ini



9



dikenal sebagai efek fotovoltaik. Setelah itu energi dalam bentuk listrik disimpan di dalam baterai. Selanjutnya baterai digunakan untuk menggerakkan motor, setelah itu putaran motor di reduksi oleh speed reducer dan kemudian langsung menggerakkan poros. Spesifikasi solarcell yang digunakan ialah 50 WP. Arti dari 50 WP ialah solarcell tersebut mempunyai 50 watt peak ( pada saat matahari terik ). Peak dalam 1 hari di asumsikan 4 jam sehingga 50 x 4 = 200 watt hour/hari, itu adalah kapasitas maksimal untuk pemakaian 1 hari. ( sumber :katalognatopringsewu.blogspot.com/caramenghitungdayatenagasurya )



2.6



Baterai Baterai atau aki, atau bisa juga accu adalah sebuah sel listrik dimana di



dalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversibel (dapat berbalikan) dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel, adalah di dalam baterai dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik (proses pengosongan), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia, pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektrodaelektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah (polaritas) yang berlawanan di dalam sel. Baterai atau aki pada mobil berfungsi untuk menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia, yang akan digunakan untuk mensuplai (menyediakan) listik ke sistem starter, sistem pengapian, lampu-lampu dan komponen komponen kelistrikan lainnya.



10



2.7



Motor Listrik Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi



mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air, penyedot debu, dan lain - lain. Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron, dengan dua standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC berbasis metrik (milimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (hp) maupun kiloWatt (kW).



2.8



Kesetimbangan (Equlibrium) Topik kesetimbangan merupakan inti dari pelajaran statistika. Setimbang



pada garis besarnya dapat dikatakan dengan diam atau bergerak lurus beraturan (kecepatan konstan). Sebelum kita analisa lebih jauh tentang kesetimbangan, akan kita tinjau hal – hal yang memudahkan penganalisaan. 2.8.1



Mechanical System (Sistem mekanika) Meurut sistem mekanika, suatu benda (sistem) dapat dipisahkan dari benda



yang ada di sekitarnya. Tujuan memisahkan adalah untuk mendapatkan Free Body Diagram. 2.8.2



Free Body Diagram (diagram benda bebas) Free body diagram (F.B.D) adalah suatu bentuk penyajian secara diagram



dari benda (sistem) yang menggambarkan semua gambar yang bekerja pada benda



11



tersebut, baik yang diakibatkan benda itu sendiri maupun benda lain. Tujuan membuat Free Body Diagram adalah untuk memudahkan dalam mencari gaya – gaya yang tidak diketaui. Langkah – langkah pembuatan F.B.D tersebut adalah : 1.



Memilih benda yang akan dipisahkan.



2.



Memisahkan benda dengan menghilangkan benda – benda yang ada disekitarnya.



3.



Menggambarkan semua gaya yang bekerja pada benda tersebut dengan arah, besar dan letak yang benar.



4.



Supaya memudahkan dipakai sumbu koordinat dan digambarkan dalam diagram.



Tabel 2.1 Contoh – contoh Free Body Diagram Konstruksi



Free Body Diagram



12



2.8.3



Kondisi – kondisi Kesetimbangan



1. 2 gaya



Gambar 2.1 Kesetimbangan 2 gaya Syarat : Kedua gaya harus kolinier (segaaris kerja). Besarnya sama dan berlawanan arah.



13



∑Fx = 0 2. 3 gaya atau lebih dengan arah sembarang



Gambar 2.2 Kesetimbangan 3 gaya atau lebih dengan arah sembarang Syarat : Gaya – gaya harus bertemu pada satu titik. ∑Fx = 0 ∑Fy = 0 3. Gaya – gaya sejajar



Gambar 2.3 Gaya – gaya sejajar



Syarat : Momen (M12)



= Momen (M34)



∑Fx



=0



∑M



= M12 – M34 = 0



14



4.



Umum



Gambar 2.4 Kesetimbangan umum



Syarat : ∑Fx = 0 ∑Fy = 0 ∑M = 0



2.9



Poros Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin yang



berfungsi meneruskan daya dan mesin penggerak, menurut pembebanan dibagi menjadi 3 yaitu poros transmisi, poros spindle dan poros gandar. Dalam perencanaan poros sangat lah perlu memperhatikan kekuatan dan pembebanan yang diterima poros untuk itu perlu diperhatikan sebagai berikut: 2.9.1



Kekuatan poros Pada poros transmisi akan mengalami pembebanan yaitu pembebanan



puntir dan lentur. Atau gabungan antara puntir dan lentur. Pembebanan puntir adalah suatu kondisi yang dialami oleh suatu benda dimana terjadi akibat adanya



15



gaya yang bekerja berlawanan arah terhadap kedua ujungnya. Puntiran terjadi pada poros yang dipasang mati pada salah satu ujungnya dan pada ujung lainnya bekerja gaya yang mengakibatkan poros tersebut terpuntir. Pembebanan lentur ialah gaya lentur yang bekerja pada suatu batang/poros. Besarnya momen pada suatu titik sama dengan gaya dikali jarak terhadap titik tersebut. Momen dapat mengakitbatkan perubahan bentuk pada penampang. Batang akan mengalami perubahan bentuk menjadi melengkung dan akhirnya patah atau hancur. 2.9.2



Bahan Poros Bahan poros untuk mesin umumnya dibuat dari batang baja yang ditarik



dingin dan di finish, baja karbon (disebut bahan S-C) yang dihasilkan dari ingot yang di deoksidasi dengan ferrosilicon dan di cor, kadar karbon terjamin (JIS G 3123). Dengan penarikan dingin membuat permukaan poros menjadi keras dan kekuatannya bertambah besar. 2.9.3



Menentukan Bahan Poros Dan Kekuatan Tarik Untuk menentukan bahan poros dan kekuatan tarik dapat dipakai tabel



sebagai berikut: Tabel 2.2 Baja Karbon Untuk Konstruksi Mesin Dan Baja Batang Standar dan macam



Lambang



Perlakuan panas



16



Kekuatan tarik Keterangan (Kg/mm)



Baja Karbon



S30C



Penormalan



48



kontruksi



S35C



Penormalan



52



mesin (JIS G



S40C



Penormalan



55



4501)



S45C



Penormalan



58



S50C



Penormalan



62



S55C



Penormalan



66



Batang baja



S35C-D



-



53



Ditarik dingin,



yang difinish



S45C-D



-



60



digerinda,



dingin



S55C-D



-



72



dibubut,



atau



gabungan antara hal-hal tersebut (*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 3)



2.9.4



Perhitungan Poros Berikut ini akan dibahas rencana sebuah poros yang mendapat pembebanan



utama berupa torsi, seperti pada poros motor dengan sebuah kopling. Jika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil daripada yang dibayangkan. Meskipun demikian, jika diperkirakan akan terjadi pembebanan berupa lenturan, tarikan atau tekanan, misalnya jika sebuah sabuk, rantai atau roda gigi dipasangkan pada poros motor, maka kemungkinan adanya pembebanan tambahan tersebut perlu diperhitungkan dalam faktor keamanan yang diambil.



17



1.



Daya rencana Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, maka berbagai macam factor keamanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan, sehingga koreksi pertama dapat diambil kecil. Jika faktpr koreksi adalah fc (table 1.6) maka daya rencana Pd (kW) sebagai contoh patokan adalah: Pd = fc . P (kW)



(2.10)



Pd = Daya Rencana (hp,kW) fc = Faktor Koreksi P = Daya Motor (hp) (*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 7)



Tabel 2.3 Faktor-Faktor Koreksi Daya Yang Akan Ditransmisikan, fc Daya yang akan ditransmisikan



Fc



Daya rata-rata yang diperlukan



1,2 – 2.0



Daya maksimum yang diperlukan



0,8 – 1,2



Daya normal



1,0 – 1,5



(*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 7)



Jika daya diberikan dalam daya kuda (PS), maka harus dikalikan dengan 0,735 untuk mendapatkan daya dalam kW. 2.



Momen puntir Jika momen puntir (disebut juga momen rencana) adalah T (kg.mm) maka: T = 9,74 . 105



𝑃𝑑



(2.11)



𝑛1



T = Momen Rencana (kg/mm)



18



Pd = Daya rencana (hp,kW) n1 = Putaran (rpm) (*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 7)



Bila momen rencana T (kg.mm) dibebankan pada suatu diameter poros d s (mm), maka tegangan geser 𝞃 (kg/mm2) yang terjadi adalah



𝜏=



5,1𝑇



(2.12)



𝑑3



(*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 7)



Tegangan Geser yang di ijinkan 𝜎𝑏



𝜏a = (𝑆𝑓1



(2.13)



𝑥 𝑆𝑓2)



(*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 8)



Tabel 2.4 Faktor Koreksi Momen Lentur (Km) Dan Momen Puntir (Kt) Jenis pembebanan



Kt



Km



Poros diam Beban berangsur-angsur



1,0



1,0



Beban mendadak



1,5-2,0



1,5-2,0



Poros diam Beban berangsur-angsur



1,5



1,0



Beban tenang



1,5-2,0



1,0



Beban mendadak/kejutan



1,5-3,0



1,5-3,0



ringan



(*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 8)



19



3.



Menentukan diameter poros yang di izinkan Adapun rumus untuk menghitung diameter poros yang memperboleh beban puntir dan lentur adalah sebagai berikut: 1



5,1



𝑑𝑠 = ( 𝜏𝛼 . 𝐾𝑡 . 𝐶𝑏 . 𝑇) 3



(2.14)



ds



= Diameter poros (mm)



ta



= Tegangan geser yang diijinkan (kg/mm2)



Kt



= Faktor koreksi momen puntir



Cb



= Faktor lenturan



T



= Momen Rencana (kg/mm)



(*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 8 )



4.



Safety Factor ( 𝑆𝑓 ) Safety factor ( 𝑆𝑓 ) berdasarkan tegangan luluh adalah : Tabel 2.5 Safety Factor ( 𝑆𝑓 )



Safety Factor ( 𝑆𝑓 )



Penggunaan



1,25 – 1,5



Kondisi terkontrol dan tegangan yang bekerja dapat ditentukan dengan pasti



1,5 – 2,0



Bahan yang sudah diketahui, kondisi lingkungan beban dan tegangan yang tetap dan dapat ditentukan dengan mudah



20



2,0 – 2,5



Bahan yang beroperasi secara rata – rata dengan batasan beban yang diketahui



2,5 – 3,0



Bahan yang diketahui tanpa mengalami tes. Pada kondisi beban dan tegangan rata – rata



3,0 – 4,5



Bahan yang sudah diketahui. Kondisi beban, tegangan dan lingkungan yang tidak pasti.



(*Sumber:http://mechanical-support.blogspot.co.id/2014/01/faktor-keamanan-safetyfactor.html?m=1)



5.



Menentukan Diameter Poros Terhadap Bearing Tabel 2.6 Diameter Poros 4



10



*22.4



40



24 11



4.5



5



*5.6



25



*11,2



28



12



30



*12,5



14



42



45



*31,5



48



32



50



35



55



*35,5



56



(15) 6



16



38



60



(17) 6,3



18



100



*224



(105)



240



110



250



420



260



440



*112



280



450



120



300



460



*315



480



125



320



500



130



340



530



140



*355



560



150



360



160



380



600



170 63



180



19



190



20



200



22



400



65



21



220



630



7



70



*7,1



71 75



8



80 85



9



90 95



(*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 9)



Keterangan: - Tanda * menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standar. - Bilangan didalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang bantalan gelinding.



2.10



Baut Dan Mur Baut dan merupakan alat pengikat yang sangat penting, untuk mencegah



kecelakaan atau kerusakan pada mesin peilihan baut dan mur sebagai alat pengikat harus dilakukan dengan seksama untuk mendapatkan ukuran yang sesuai. Untuk menentukan ukuran baut, berbagai faktor harus diperhatikan seperti sifat gaya yang bekerja pada baut, syarat kerja, kekuatan bahan dan kelas ketelitian.



22



2.10.1 Rumus Menghitung Tegangan Geser Yang Terjadi a = t =



t



(2.15)



𝑆𝑓 𝑤 2.𝐴



=



𝑊 𝜋 4



( )𝑑12



< a (kg/mm2)



(2.16)



𝜏𝑔 ijin = (0,7) . a 𝜏 =



𝐹 𝜋 . 𝑑1 . 𝑏 . 𝑛 . 𝑛1



(2.17)



< 𝜏𝑔 ijin



𝜏 = tegangan geser



(2.18) ( kg/mm2 )



𝜏𝑔 ijin = tegangan geser ijin ( kg/mm2 )



a = tegangan tarik ijn



( kg/mm2 )



t = tegangan tarik



( kg/mm2 )



𝑑1 = diameter inti baut



( mm )



𝑊 = beban tarik aksial



( kg )



𝐹 = gaya pada pengencangan baut ( N ) 𝑑1 = diameter baut



( mm )



𝑏 = tebal ulir



( mm )



𝑛 = jumlah lilitan ulir 𝑛1 = jumlah baut



(*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 296)



2.10.2 Tekanan Kontak Pada Permukaan Ulir



23



𝑞=



𝑊 𝜋 𝑑2 ℎ 𝑧



≤ 𝑞a



(2.19)



𝑊 = beban tarik aksial



(kg)



𝑞a = tekanan permukaan yang dijinkan pada ulir



( kg/mm2 )



𝑞= tekanan permukaan yang terjadi



( kg/mm2 )



𝑑2



= diameter efektif ulir luar



(mm)



h



= tinggi profil yang bekerja menahan gaya



( mm )



z



= jumlah lilitan ulir



(*Sumber: Sularso, Kiyokatsu Suga, Dasar Perencnaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. 1997 hal 297)



24



BAB III METODOLOGI PERENCANAAN



3.1



Waktu Dan Tempat Pelaksanaan Proses Pembuatan tugas akhir ini dikerjakan selama kurang lebih 4 bulan



(Maret-Juni), pelaksanaannya dikerjakan dibengkel mesin Politeknik Negeri Samarinda.



3.2



Objek Perencanaan Objek Perencanaan adalah kendaraan ringan roda 4 (gokart) sederhana



dengan penggerak motor listrik. Pembuatan gokart ini akan dilakukan di bengkel mesin Politeknik Negeri Samarinda, dengan memanfaatkan fasilitas pada bengkel tersebut.



3.3



Spesifikasi Gokart



1.Dinamo listrik DC 24 V 350 watt 2.Panel surya 50 watt peak 3.Baterai 12 V 4 A @ 2 4.Speed Reducer 1:10 Adapun data pembuatan alat yang akan direncanakan adalah sebagai berikut : 3.3.1



Alat :



1.Mesin gerinda 2.Mesin bubut



25



3.Mistar siku 4.Jangka sorong 5.Meteran 6.Penitik 7.Kikir 8.Ragum 9.1 set perangkat las listrik 10.1set kunci socket 11.1set kunci ring pas 12.1set mesin bor 13.Topeng las 14.Palu besi, dll. 3.3.2



Bahan : Berikut komponen – komponen siap pakai adalah : Tabel 3.1 Komponen siap pakai



No



Jumlah



Nama Komponen



Keterangan



1



1 unit



Dinamo Listrik



Model MY1016



2



4 Unit



Bearing



FJB



3



2 Unit



Ban belakang



Vespa



4



2 Unit



Ban Depan



Troli Krisbow



5



2 unit



Sprocket gear 16



6



1 set



Sprocket dan rantai



Yamaha



7



1 unit



Front disk brake



Yamaha



8



2 unit



Selang rem



Ride it



26



9



1 unit



Kaliper



10



1 unit



Solarcell



ST solar



11



1 unit



Speed reducer 1 : 10



Sumitomo



12



2 unit



Shock absorber



Yoshimura



13



1 unit



Kursi pengemudi



Chitose



14



1 unit



Lingkar kemudi



Steer mobil dengan diameter 32 cm



15



4 unit



Tie rod end



Suzuki zebra



16



2 unit



Baterai 4 Ah



CZR



Adapun komponen – komponen yang harus di buat dan di rangkai sendiri antara lain : Tabel 3.2 Komponen pendukung gokart yang dibuat sendiri No



Jumlah



Nama bagian



Bahan



Proses



Peralatan



pembuatan



yang digunakan



1



1



Rangka Gokart



Pipa kotak



Pengukuran,



Meteran,



4cm x 4cm



pemotongan,



gerinda



ST 37



pengelasan



potong, mesin las



2



1



Poros belakang



ST 42



Pengukuran -



Jangka



pemotongan



sorong ,



–



gerinda



pembubutan



potong,



dan membuat



mesin bubut



ulir



27



3



2



Dudukan kursi



Besi siku



Pengukuran -



Meteran,



pemotongan-



gerinda



pengeboran –



potong,



pengelasan



mesin bor, mesin las



4



1



Dudukan caliper



Besi siku



Pengukuran -



Jangka



pemotongan



sorong,



- pengeboran



gerinda potong,



rem



mesin bor 5



2



Linkage (tie rod)



ST 40



Pengukuran



Meteran,



–



gerinda



pemotongan



potong,



–



mesin bubut



pembubutan



, tap ulir



– membuat ulir



28



3.4



Proses Pengerjaan



3.4.1



Pengerjaan Rangka Gokart



Gambar 3.1 Proses pengerjaan rangka



Bahan : besi kotak ukuran 4 x 4 cm Peralatan : 1. Meteran 2. Mistar baja 3. Spidol 4. Gerinda potong 5. Mesin las 6. Topeng las 7. Sarung tangan las Proses pengerjaan : 1. Menentukan ukuran bahan 2. Mempersiapkan mesin potong 3. Memotong besi kotak sesuai dengan ukuran yang telah di tentukan 4. Menghaluskan permukaan hasil pemotongan 5. Mempersiapkan mesin las dan perlengkapannya



29



6. Mengelas besi kotak sesuai gambar kerja 7. Menghaluskan permukaan hasil pengelasan 8. Memeriksa hasil akhir 3.4.2



Pengerjaan Poros Belakang



Gambar 3.2 Proses pengerjaan poros belakang



Bahan : besi as ukuran 1 inchi Peralatan : 1. Meteran 2. Gerinda potong 3. Mesin bubut Proses pengerjaan : 1. Menentukan ukuran bahan 2. Mempersiapkan mesin potong dan perlengkapannya 3. Memotong besi as sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan 4. Menghaluskan permukaan hasil pemotongan 5. Mempersiapkan mesin bubut dan perlengkapannya



30



6. Membubut kedua sisi besi as sesuai dengan diameter yang telah di tentukan 7. Membuat ulir di kedua sisinya 8. Memeriksa hasil akhir 3.4.3



Pengerjaan Dudukan Kursi Pengemudi



Gambar 3.3 Proses pengerjaan dudkan kursi pengemudi



Bahan : besi siku ukuran 4 x 4 Peralatan : gerinda potong, mesin bor, mesin las Proses pengerjaan : 1. Menentukan ukuran bahan 2. Mempersiapkan mesin potong dan perlengkapannya 3. Memotong besi siku dengan ukuran yang telah ditentukan 4. Menghaluskan permukaan hasil pemotongan 5. Mempersiapkan mesin bor 6. Mengebor dengan diameter lubang 10mm di 4 bagian 7. Mengelas besi siku pada kursi gokart 8. Memeriksa hasil akhir



31



3.4.4



Pengerjaan Dudukan Kaliper



Gambar 3.4 Proses pengerjaan dudukan kaliper



Bagian dari : rangka gokart Bahan : besi siku 4 x 4 Peralatan : gerinda potong, mesin bor koordinat, mesin las Proses pengerjaan : 1.



Mempersiapkan gerinda potong dan peralatannya



2.



Memotong besi siku sesuai ukuran



3.



Menghaluskan permukaan hasil pemotongan



4.



Mempersiapkan mesin bor koordinat



5.



Mencekam benda kerja



6.



Mengebor dengan diameter lubang 12mm



7.



Melepaskan benda kerja dan menghaluskan bagian yang tajam



8.



Mengelas besi siku pada rangka gokart



9.



Memeriksa hasil akhir



32



3.5



Diagram Alir Perencanaan



Mulai



Survei Lapangan Dan Studi Pustaka



Pemilihan Bahan



Perhitungan dan rancangan



Kerangka



Poros



Pembuatan Rangka dan Poros



Merakit Komponen



Tidak Uji Coba Ya Pembahasan Kesimpulan dan saran



Selesai Gambar 3.5 Diagram Alir Perencanaan



33



BAB IV PEMBAHASAN



4.1 Distribusi Beban Statis Pada Frame Rangka Gokart 4.1.1 Beban Rangka Didistribusikan Kesisi Kanan Dan Kiri Rangka Sebesar : bagian A1=A2 Wr = 28 kg 300



300



A1



A2



∑M A1 = 0



(2.1)



28 . 300 – A2 . 600 = 0 A2 =



8400 600



= 14 kg



∑Fy = 0 A1 – Wr + A2 = 0 A1 = 28 – 14 = 14 kg



4.1.2 Beban Pengemudi Didistribusikan Ke Samping Kanan Dan Kiri Sebesar : bagian B1=B2 Wp = 70 kg 230



230



B1



B2 34



∑ 𝑀 B1 = 0



(2.2)



70 . 230 – B2 . 460 = 0 B2 =



16.100 460



= 35 kg



∑Fy = 0 B1 – Wp + B2 = 0 B1 = 70 – 35 = 35 kg



4.1.3 Beban Mesin Didistribusikan Ke Kanan Dan Kiri Sebesar C1 = C2 Wm = 15 kg 200



400



C2



C1 ∑ M C1 = 0



(2.3)



15 . 200 – C2 . 600 = 0 C2 =



3000 600



= 5 kg



∑Fy = 0 C1 – Wm + C2 = 0 C1 = 15 – 5 = 10 kg



4.1.4 Perhitungan Reaksi Tumpuan pada Sumbu Roda Depan dan Belakang Karena beban yang paling besar terdapat pada A1, B1, dan C1 maka digunakan sebagai perhitungan. Beban yang diterima pada sumbu depan dan belakang digambarkan seperti dibawah ini :



35







Jarak Rdpn sampai C1



= 1260 mm







Jarak Rdpn sampai B1



= 760 mm







Jarak Rdpn sampai A1



= 450 mm







Jarak Rdpn dan Rblk



= 1370 mm



14 kg



15 kg



10 kg 110



500



310



450



Rdpn



Rblk



∑ M Rblk = 0



(2.4)



Rdpn (1370) – Wr (310 + 500 + 110) – Wp (500 + 110) – Wm (110) = 0 Rdpn (1370) – 14 (920) – 35 (610) – 10 (110) = 0 Rdpn =



12880+21350+1100 1370



= 26 kg



∑ Fy = 0 Rdpn – Wr – Wp – Wm + Rblk = 0 Rblk = ( 14 + 35 + 10 ) – 26 = 33 kg Dalam perhitungan kekuatan chasis ini dihitung berdasarkan anggapan sumbu depan dan belakang sebagai tumpuan sederhana, batang rangka lurus, dan berikut tegangan yang terjadi pada rangka yang telah diberi beban :



310



450



O



10



35



14



110



500



Q



P



Rdpn



Rblk 36



MO = Rdpn (450) = 26 (450) = 11.700 kgmm MP = 26 (450) – 14 (310) = 19.760 – 4340 = 15. 420 kgmm MQ = 26 (1260) – 14 (310 + 500) – 35 (500) = 32.760 – 11.340 – 17.500 = 3920 kgmm Dari tiga beban yang diterima rangka, beban terbesar ada di titik P. maka untuk perhitungan nya di ambil yang terbesar yaitu momen pada MP = 15.420 kg.mm 4.1.5 Tegangan Bengkok 𝑀𝑏



𝜎𝑏 = 𝑊𝑏 Wb =



=



𝑎3 6



(2.5)



–



403 6



𝑏3



–



6 363 6



= 2890 𝑀𝑏



𝜎𝑏 = 𝑊𝑏 =



15.420 2890



= 5,33 kg/mm2 Jika bahan kerangka yang digunakan ST37 sebagai tegangan tarik maksimum dan safety factor 4 maka tegangan bengkok ijin



37



𝜎=



37 4



kg/mm2



= 9,25 kg/mm2 Dari perhitungan diatas tegangan bengkok yang terjadi lebih kecil daripada tengangan bengkok yang diijinkan ( 5,33 < 9,25 kg/mm2 ).



4.2



Analisa Titik Berat Gokart



Berat Gokart Kosong = 90 kg Berat pengemudi



= 70 kg



Pada pengukuran/penimbangan gokart yang telah jadi dengan berat pengemudinya, datanya sebagai berikut : a) Massa total (m)



: 160



b) Massa gandar depan ( mf )



: 50



c) Massa gandar belakang ( mr )



: 110



d) Massa gokart bagian kiri ( mki )



: 100



e) Massa gokart bagian kanan ( mka )



: 60



Dari data tersebut didapatkan jarak titik berat dari poros roda depan Lf = =



𝑚𝑟 . 𝐿



(2.6)



𝑚



110 .1900 160



= 1306 mm = 1,306 m



Jarak titik berat dari poros roda belakang Lr = =



𝑚𝑓 . 𝐿



(2.7)



𝑚



50 . 1900 160



= 594 mm = 0,594 m



Jarak titik berat dari sisi kanan



38



Lka = =



𝑚𝑘𝑎 . 𝐿



(2.8)



𝑚 60 . 600 160



= 225 mm



Jarak titik berat dari sisi kiri Lki = =



𝑚𝑘𝑖 . 𝐿



(2.9)



𝑚 100 . 600 160



= 375 mm



4.3



Poros Roda Belakang



4.3.1



Menentukan Daya Rencana



P : 0,35 kW Fc : 1,2 nmax = 2750 RPM Pd = fc . P



(2.10)



=1,2 . 0,35 = 0,42 kW 4.3.2



Momen Puntir



T = 9,74 . 105 = 9,74 . 105



𝑃𝑑



(2.11)



𝑛1 0,42 2750



= 148,7 kg.mm 4.3.3 Tegangan Geser Yang Terjadi



τ= =



5,1𝑇



(2.12)



𝑑3



5,1 ∙ 148,7 (25,4)3



= 0,046 kg / mm2



39



4.3.4



Menentukan Tegangan Geser Yang Di Izinkan 𝜎𝑏



𝜏𝛼 = 𝑆𝑓



1



=



(2.13)



. 𝑆𝑓2



42 𝑘𝑔/𝑚𝑚2 6 . 3,0



= 2,33 kg / 𝑚𝑚2 4.3.4



Menentukan Diameter Poros Yang Di Izinkan



𝑑𝑠 = (



5,1 𝜏𝛼



1



. 𝐾𝑡 . 𝐶𝑏 . 𝑇) 3



(2.14) 1



5,1



= (2,33 . 2 . 1,5 . 148,7 ) 3 = 9,92 mm Dari perhitungan perencanaan poros diatas didapatkan diameter poros sebesar 9,92 mm, dengan pembulatan menjadi 10 mm. Hal ini berarti diameter poros yang diizinkan harus lebih besar atau sama dengan 10 mm. Secara aktual diameter poros roda belakang yang digunakan sebesar 25,4 mm yang disesuaikan ukuran bearing yang menopang poros tersebut.



4.4



Perhitungan Baut



4.4.1



Menghitung Tegangan Geser Yang Terjadi



W = 160



(kg)



𝑑1 = 13,835



(mm)



Jika bahan baut ST42 dengan safety factor 4 maka tegangan Tarik ijin t



42 ijin = =



t =



4



kg/mm2



(2.15)



10.5 kg/mm2 15,69,6



(2.16)



𝜋 ( 4 )13,8352



40



= 5,880 N/mm2 = 0,559 kg/mm2 𝜏𝑔 ijin = (0,7) . 10,5 kg/mm2



(2.17)



= 7,35 kg/mm2 215 𝜋 . 16 . 2 . 20 . 2



𝜏𝑔 =



< 𝜏𝑔 ijin



(2.18)



= 0,053 N/mm2 = 0,0053 kg/mm2 Tegangan geser dikatakan aman jika < 7,35 kg/mm2 dan dikatakan rawan patah jika > 7,35 kg/mm2. Tegangan geser yang terjadi sebesar 0,0053 kg/mm2 sehingga aman digunakan karena tegangan geser yang terjadi lebih kecil dari tegangan geser yang diijinkan. 4.4.2



Menghitung Tekanan kontak Pada Permukaan Ulir Yang Terjadi



W = 22,229



(kg)



H = 0,5 x 2



(mm)



z =6 𝑑2 = 14,701



𝑞



=



(mm)



22,229 𝜋 .14.701 .1 .6



≤ 4 kg/mm2



(2.19)



= 0,080 kg/mm2 Tekanan kontak pada permukaan ulir dikatakan aman jika ≤4 kg/mm2 dan dikatakan rawan patah jika > 4, kg/mm2. Tekanan kontak pada permukaan ulir yang terjadi sebesar 0,080 kg/mm2 sehingga aman digunakan karena tekanan kontak



41



pada permukaan ulir yang terjadi lebih kecil dari tekanan kontak pada permukaan ulir yang diijinkan.



42



BAB V PENUTUP 5.1



Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan perencanaan pembuatan gokart diatas dapat



ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1.



Kerangka Bahan : ST37 Ukuran : 4 x 4



2.



Poros Roda Belakang Bahan : ST 42 Ukuran : 1 inch



3.



Baut dan mur roda depan Bahan : ST42 Ukuran : M16



5.2



Saran



1.



Untuk penelitian berikutnya disarankan menghitung daya mesin dengan kondisi diberi beban.



2.



Untuk penelitian berikutnya disarankan menghitung lama pengisian baterai.



3.



Unuk penelitian berikutnya disarankan melakukan tugas akhir lintas jurusan dengan teknik elektro dan desain produk agar gokart menjadi sempurna.



43



DAFTAR PUSTAKA



G. Nielmann. 1992. “Elemen Mesin Jilid 1 Desain Dan Kalkulasi Dari Sambungan Bantalan Dan Kalkulasi Dari Sambungan, Bantalan Dan Poros Edisi KeDua” (Jl. H. Baping Raya No.100 Ciracas, Jakarta 13740) Joseph E. Shigley, Larry D. Mitchell, Gandhi Haraap.1984. “Perencanaan Teknik Mesin Edisi KeEmpat Jilid 1” (Jl. H. Baping Raya No.100 Ciracas, Jakarta 13740) Sularso, Kiyokatsu Suga. 1997. “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”. (Jalan Bunga 8-8A, Jakarta 13140)



44



DAFTAR SIMBOL



Daftar simbol yang digunakan dalam penulisan persamaan : Simbol



Keterangan



Satuan



P



Daya motor



Hp,Kw



𝑛1 , 𝑛2



Putaran



Rpm



𝐶𝑝



Jarak Sumbu Poros



mm



𝑓𝑐



Faktor koreksi



𝑃𝑑



Daya Rencana



Hp,Kw



𝜏𝛼



Tegangan geser yang diijinkan



kg / 𝑚𝑚2



𝑑𝑠



Diameter Poros



mm



𝑙



Panjang poros



mm



M



Massa



kg



𝑊𝑓



Berat bagian depan



N



W



Berat



N



Lka



Jarak titik berat dari sisi kanan



mm



Lki



Jarak titik berat dari sisi kiri



mm



𝐿𝑟



Jarak titik berat dari poros roda belakang



m



𝐿𝑓



Jarak titik berat dari poros roda depan



m



Mka



Massa gokart bagian kanan



kg



Mki



Massa gokart bagian kiri



kg



𝑚𝑟



Massa pada roda belakang



kg



𝑚𝑓



Massa pada roda depan



kg



45



𝑊𝑟



Berat bagian depan



N



T



Momen



kg/mm



46