ANALISIS GETARAN PADA SISTEM SUSPENSI KENDARAAN RODA DUA (YAMAHA JUPITER Z 2004) MENGGUNAKAN SIMULASI SOFTWARE MATLAB 6.5

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 untuk suspensi.

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 transportasi lainnya.

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 suspensi tersebut.

Tujuan Penelitian

1.      Menentukan besarnya nilai kekakuan dan redaman yang mempengaruhi kerja sistem suspensi pada sepeda motor.

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 nilai kekakuan (K), Nilai frekuensi juga dipengaruhi oleh letak dari titik

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 koefesien peredam.

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 motor tersebut.

DIAGRAM ALIR PENELITIAN

 

Diagram rancangan penelitian ini dapat dijelaskan sebagai berikut :

1.      Pencarian referensi.

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 sirmulasi suspensi.

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.      Pengolahan data.

Menghitug nilai dari kekakuan dan redaman.

6.      Menganalisis data.

Menggunakan software MATLAB 6.5 untuk menentukan respon kekakuan dan redaman dari suspensi sepeda motor Yamaha Jupiter z 2004.

7.      Hasil dan kesimpulan.

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 body dan suspensi

Bagian depan kendaraan

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 belakang kendaraan

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 Pada suspensi

  Respon Getaran Suspensi Depan

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 Suspensi Depan

  Respon Getaran Suspensi Belakang

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 1,02 detik.

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 bagi pengendara.

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 dibagian belakang.

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 mudah dikendalikan.

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 0,858 detik.

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 1,02 detik.

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 yang sesungguhnya.

2.  Mencari parameter kondisi jalan yang bervariasi sehingga dapat diketahui kontur jalan yang tepat atau suspensi yang tepat untuk digunakan dalam kondisi jalan tersebut.

3.  Agar diketahui berapa setandar kenyamanan berkendara hendaknya mencari nilai redaman pengendara dan redaman roda.

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 yang digunakan.

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 muhammadiyah Surakarta.

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.h tm Diaskes pada tanggal 14 November 2013.  Pukul  23.15 WIB.