ANALISA PENGARUH SLOSHING TERHADAP GETARAN MOBIL TANGKI …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17552-Paper.pdf · tangki penyimpanan bahan bakar cair. Pada kasus ini gerak

1

ANALISA PENGARUH SLOSHING TERHADAP GETARAN MOBIL TANGKI

DENGAN MODEL FULL CAR

( Rega Arimbawa, Ir.Yerri Susatio.MT)

Jurusan Teknik Fisika FTI ITS Surabaya

Kampus ITS Keputih Sukolilo Surabaya 60111

Telp : +6231-5947188 Fax : +6231-5923626

e-mail : [email protected] dan [email protected]

ABSTRAK

Sloshing pada kasus ini adalah suatu gerakan fluida cair secara periodi yang menghantam dinding pembatas

pada tangki yang mengakibatkan gaya sloshing yang berpengaruh terhadap gerak rolling dan pitching pada tangki.

Pada mobil tangki saat gerak sloshing terjadi gaya gaya sloshing yang terjadi akan mengakibatkan getaran pada

mobil tangki yang jika sistem suspensinya kurang dapat meredam ada kemungkin mobil tersebut akan terguling.

Selain sloshing kontur jalan dan kecepatan juga sangat berpengaruh terhadap kesetimbangan dari mobil tangki. Pada

paper ini memiliki tujuan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh sloshing, kontur jalan, dan kecepatan terhadap.

Pada akhir analisa didapatkan bahwa berdasarkan analisa pengaruh kontur jalan fungsi step terbatas didapatkan

dapatkan bahwa untuk amlitudo 0,2 m mobil tidak akan terguling tetapi masih ada kemungkinan besar

mengakibatkan kerusakan pada suspensi roda apabila kecepatan mobil tangki bebih besar atau sama dengan 3,6

km/jam sedangkan untuk amplitudo 0,3 m kecepatan maksimum agar mobil tangki tidak terbalik adalah 10,8

km/jam.

Kata Kunci : Sloshing , Rolling, dan Piching

1.1 PENDAHULUAN Perkembangan otomotif akhir akhir ini semakin

pesat seluruh perusahaan otomotif berlomba lomba

untuk meningkatkan kualitas dari hasil produksi

seperti mobil. Salah satu faktor penting dari kualitas

sebuah mobil adalah kualitas kenyamana serta

keamanan saat kita berkendara. Kenyamaan dan

keamanan dalam berkendara menjadi sangat penting

untuk diperhatikan, hal ini disebabkan karena tidak

selamanya mobil tersebut dapat berjalan pada jalan

mulus selain itu hampir selalu mobil tersebut tidak

dapat berjalan dalam kecepatan konstan. Keadaan ini

sangat mempengaruhi getaran yang terjadi pada

mobil apalagi jika mobil tersebut memiliki pusat

massa yang selalu berubah ubah akibat adanya gerak

sloshing seperti pada mobil tanki atau mobil

pengankut bahan cair dikarenakan penting peninjauan

pada getaran untuk faktor kenyamana serta

keamanan maka kami disini mengusulkan untuk

peninjaun Analisa getaran mekanik pada mobil

pengankut benda cair.

Pada perkembanganya tentang penelitian getaran

pada mobil yang mengalami slosing, kebanyak

dilakukan secara terpisah atau dengan kata lain tidak

penelitian secara kesatuan. Untuk penelitian gerak

sloshing kebanyakan hanya mengambil subjek

tangki penyimpanan bahan bakar cair. Pada kasus ini

gerak sloshing terjadi karena sebab yang mungkin

bisa terjadi pada tanki yang diam seperti saat proses

pengisian atau pengosongan tanki atau pengaruh

gempa bumi [4]. Selain itu ada beberapa penelitian

yang memperhitungkan getaran akibat gerak sloshing

yang di pengaruhi kecepatan benda tampa meninjau

getaran bagian bawah mobil (bagian bawah mobil

dianggap kaku) [2]. Sedangkan untuk untuk analisa

getaran mekanik pada mobil baik pada tinjauan dua

dimensi (setengah mobil) atau tiga dimensi (seluruh

mobil) tidak ada yang menyertakan gangguan dari

gerak slosing pada proses analisa getaran

mekaniknya [1][3].

1.2 Permasalahan Adapun permasalahan yang didapat pada tugas

akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana respon yang dialami mobil akibat profil jalan yang dilalui.

2. Bagaimana respon yang dialami mobil akibat pengaruh sloshing pada tangki.

3. Berapa kontribusi sloshing terhadap

kesetimbangan yang berlaku.

1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalahnya yang ada pada tugas

akhir ini sebagai berikut:

1. Sloshing yang terjadi pada fluida cair incompresible.

2. Pegas dan damper berlaku ideal pada daerah linier.

3. Tangki yang digunakan berbentuk tabung dengan permukaan ellips dalam posisi tidur.

1.4 Tujuan Adapun tujuan yang ada pada tugas akhir ini

adalah sebagai berikut:

mailto:[email protected]

2

1. Mendapatkan respon yang dialami mobil akibat profil jalan yang dilalui

2. Mendapatkan respon yang dialami mobil akibat pengaruh sloshing pada tangki.

3. Mendapatkan kontribusi sloshing terhadap kesetimbangan yang berlaku

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem 1 (satu) Derajat Kebebasan

Sebuah sistem massa-pegas-damper dengan

satu buah massa merupakan sistem dengan 1 (satu)

derajat kebebasan (1 DOF).

Gambar 2.1 Sistem pegas damper sederhana

Gambar 1 menunjukkan sebuah sistem massa-pegas

damper yang dikenai suatu gaya pengganggu F yang

berupa gangguan yang harmonik. Dari gambar di

atas, dapat dicari persamaan matematika yang dapat

dituliskan seperti di bawah ini.

̈ ̇ (2.1)

Persaman diferensial ini dapat diselesaikan dengan

berbagai cara, antara lain dengan metode state-space,

invers laplace, dan operator D. Dengan metode

invers laplace, persamaan di atas dapat berubah

menjadi

( ) (2.2)

Dengan respon dari massa tersebut adalah :

(2.3)

2.2 Sistem 1 (satu) Derajat Kebebasan dengan

passive suspension

Pada kebanyakan mobil biasa sistem

suspension yang digunakan adalah sistem active

suspension sedang untuk passive suspension sudah

jarang digunakan namun lebih baik untuk tinjauan

pustaka ini kita coba meninjau keduanya dimana

pemodelannya dapat dilihat pada gambar 2.

Gambar 2.2 Pemodelan sistem passive

suspension

Pada gambar 2 menggambarkan rangkayan suspensi

dan pemodelan yang ada pada daerah sekitar roda

mobil dimana untuk passive suspension hanya

terdapat spring dan damper sedangkan untuk active

suspension selain dua komponen tersebut juga

terdapat force generator

Dari pemodelan diatas dapat kita dapatkan persamaan

gerak sebagai berikut

passive suspension

̈ ( ) ̇ ̇ (2.4)

̈ ( ) ( ̇ ̇)

(2.5)

METODOLOGI PEMODELAN SISTEM

3.1 Perancangan model matematis full car pada mobil

tangki

Rancangan mobil tangki yang ditinjau sebagai

objek pemodelan adalah mobil tangki hino model FG

215 JE. Mobil tangki hino model FG 215 digunakan

sebagia acuan pengambilan parameter parameter

untuk pemodelan. Adapun parameter parameter yang

digunakan dapat dilihat pada tabel 3.1 dibawah ini .

.

N

o.

Subjek Simbol

parameter

Nilai

1 Massa body

mobil (kg)

M 1.500

2 Massa

tangki

kosong (kg)

Mt 400

3 Massa roda

(kg)

M1 50

M2 50

M3 (terdiri

dari 2 roda )

100

M4 (terdiri

dari 2 roda )

100

4 Konsatanta

pegas (N/m)

K1,K2,K3,K4 175.000

K5,K6,K7,K8 160.000

K9,K10 1.000.000

3

K11,K112 2.000.000

5 Konstanta

damper

(N.s/m)

C1,C2,C3,C4 35.000

C5,C6,C7,C8 32.000

6 Moment

(kg.m2)

J1 2.260

J2 7.935

Jt1 576

Jt2 2.116

7 Jangkauan

mobil (m)

Tr 1,2

Tc 1,2

a1 2,3

b1 2,3

Tr1 2,3

Tc1 2,3

A 1,2

B 1

Z 4,6

3.2 Model rancangan suspensi yang digunakan

Pada pembuatan pemodelan mobil tangki ini

dibuat model dibuat model rancangan suspensi untuk

mobil tanki untuk mempermudah pembuatan dan

pemahaman model matematis. Adapun model

rancangan suspensi yang yang digunakan dapat

dilihat pada gambar 3.1 .

Gambar 3.1 Pemodelan simple Full cars and tank

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Pengaruh Bentuk Tangki Terhadap

Besar Gaya Sloshing

Pada pengujian pengaruh bentuk tangki terhadap

besar gaya sloshing dengan batasan bahwa bentuk

tangki berupa tabung dengan permukaan ellips

dengan panjang mayor dan minor a dan b. Pada

pengujian diberikan variasi perubahan bentuk dengan

mengubah besaran a dengan membiarkan b tetap dan

dihitung pada kondisi setengah penuh serta dihitung

dengan menggunakan persamaan 3.1 ,3.2 ,dan 3.3 .

Adapun hasil perhitungan pengaruh perubahan

bentuk tangki terhadap besar gaya sloshing adalah

sebagai berikut.

Gambar 4.1 Desain bentuk tangki

Gambar 4.1 adalah gambar bentuk tangki dari

bentuk tangki dimiliki oleh mobil tangki adapun

bentuknya seperti tabung bermukaan lurus dengan

panjang mayor dan minior a dan b seperti pada

gambar dengan panjang L tetap yaitu 4,6 meter

(a)

(b)

4

Grafik 4.1 Gaya Sloshing untuk a = 1 dan b = 1

(Permukaan Bulat) (a) Resultan gaya sumb x dan y

(b) Resultan gaya sumb z

Grafik 4.1 merupakan gambaran dari besar

dan perubahan gaya sloshing yang dialami pada

bentuk tangki dengan nilai a = 1 m dan b = 1 m. Pada

gambar tersebut dapat dilihat bahwa untuk gaya

sloshing yang mengakibatkan rolling dapat diurai

menjadi Fsumb_x(t) dan Fsumb_y(t) dengan nilai

puncak berkisar 4500 N untuk Fsumb_x(t) dan 18008

N sedangkan gaya sloshing Fsumb_z(t) yang

mengakibatkan pitching nilai puncak 2144,6 N.

(a)

(b)

Grafik 4.2 Gaya Sloshing untuk a = 1.2 dan b = 1 (a)

Resultan gaya sumb x dan y (b) Resultan gaya sumb

z



bentuk tangki dengan nilai a = 1,2 m dan b = 1 m.

Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa untuk gaya




N untuk Fsumb_y(t) disini dapat dilihat bahwa nilai

Fsumb_x(t) masih tidak mengalami perubahan akibat

perubahan bentuk tangki sedangkan Fsumb_y(t)

mengalami peningkatan begitu juga dengan gaya

sloshing Fsumb_z(t) yang mengakibatkan pitching

juga mengalami peningkatan nilai puncak menjadi

2335.8 N.

(a)

(b)

Grafik 4.3 Gaya Sloshing untuk a = 1.4 dan b = 1



bentuk tangki dengan nilai a = 1.4 m dan b = 1 m.

Pada gambar tersebut dapat dilihat bahwa untuk gaya




N untuk Fsumb_y(t) disini dapat dilihat bahwa nilai

Fsumb_x(t) masih tidak mengalami perubahan akibat

perubahan bentuk tangki sedangkan Fsumb_y(t)

mengalami peningkatan begitu juga dengan gaya

sloshing Fsumb_z(t) yang mengakibatkan pitching

juga mengalami peningkatan nilai puncak menjadi

2542,5 N

Dari hasil beberapa grafik dari grafik 4.1 -

4.3 dapat dianalisa bahwa perubahan bentuk tangki

sangat berpengaruh terhadap gaya sloshing yang

mengakibatkan gerak rolling dan pitching dapat

5

dilihat bahwa meskipun nilai Fsumb_x(t) selalu tetap

untuk perubahan bentuk tangki tapi nilai Fsumb_y(t)

selalu mengalami peningkatan semakin

bertambahnya nilai a (Tangki semakin lonjong

kesamping ) begitu juga dengan gaya Fsumb_z(t)

yang mengakibatkan gerak pitching semakin besar

nilai semakin besar pula gayanya. Dari sini dapat

dilihat bahwa bertambahnya nilai a akan mengakibat

gerak sloshing besar dan mengakibatkan

mengakibatkan kestabilan mobil tangki akan semakin

tergangu atau semakin mendekati ketidak setabilan.

4.2 Analisa Pengaruh Level Air Pada Tangki

Terhadap Besar Gaya Sloshing yang Terjadi

Pada pengujian pengaruh Level air pada tangki

atau dengan kata lain faktor volume air terhadap

besar gaya sloshing yang terjadi didalam tangki

diberikan variasi perubahan Level antara lain pada

0,8 m , 0,9 m , 1 m , 1,1 m , 1,2 m dari dasar tangki.

Adapun hasil grafik besar gaya sloshing pengaruh

ketinggian air adalah sebagai berikut.

(a)

(b)

Grafik 4.4 Gaya Sloshing pada Level Air 0,8 Meter

diatas Permukan Tangki (a) Resultan gaya sumb x

dan y (b) Resultan gaya sumb z

Grafik 4.4 merupakan gambaran nilai

Fsumb_x(t) dan Fsumb_y(t) yang mengakibatkan

gerak rolling serta nilai Fsumb_z(t) yang

mengakibatkan gerak pitching dalam keadan level air

tangki berada pada 0,8 m diatas dasar tangki dimana

nilai puncak Fsumb_x(t) dan Fsumb_y(t) adalah 3200

N dan 16893 N sedangkan untuk Fsumb_z(t) nilai

puncaknya 2160 N.

(a)

(b)


diatas Permukan Tangki (a) Resultan gaya sumb x

dan y (b) Resultan gaya sumb z






nilai puncak Fsumb_x(t) dan Fsumb_y(t) mengalami

peningkatan menjadi 3800 N dan 19227 N sedangkan

untuk Fsumb_z(t) nilai puncaknya juga mengalami

peningkatan menjadi 2287 N.

6

(a)

(b)

Grafik 4.6 Gaya Sloshing pada Level Air 1 Meter

diatas Permukan Tangki ( Tepat ditengah ) (a)

Resultan gaya sumb x dan y (b) Resultan gaya sumb

z





tangki berada pada 1 m diatas dasar tangki dimana

nilai puncak Fsumb_x(t) dan Fsumb_y(t) mengalami

peningkatan menjadi 4500 N dan 20090 N sedangkan

untuk Fsumb_z(t) nilai puncaknya juga mengalami

peningkatan menjadi 2335.8 N

(a)


diatas Permukan Tangki(a) Resultan gaya sumb x dan

y (b) Resultan gaya sumb z






nilai puncak Fsumb_x(t) mengalami penurunan

menjadi 3800 N dan Fsumb_y(t) masih mengalami

peningkatan menjadi 21015 N sedangkan untuk

Fsumb_z(t) nilai puncaknya mengalami penurunan

menjadi 2287 N.

7

(a)

(b)


diatas Permukan Tangki





tangki berada pada 1, 2 m diatas dasar tangki dimana

nilai puncak Fsumb_x(t) mengalami penurunan

menjadi 3200 N dan Fsumb_y(t) masih mengalami

peningkatan menjadi 22064 N sedangkan untuk

Fsumb_z(t) nilai puncaknya mengalami penurunan

menjadi 2160 N

Dari hasil beberapa grafik dari grafik 4.4 -

4.8 dapat dianalisa bahwa semakin tinggi level air

terhadap dasar tangki tidak mengambarakan bahwa

gaya yang mengakibatkan gerak sloshing rolling dan

pinching akan semakin membesar secara keseluruhan

terlihat Fsumb_x(t) dan Fsumb_z(t) akan semakin

membesar saat mendekati garis tengah tangki

berbeda dengan Fsumb_y(t) semakin besar jika

level air meningkat hal ini lebih dikarenakan massa

air akan semakin meningkat dengan meningkatnya

level.

4.3 Analisa Pengaruh Kontur Jalan Terhadap

Kesetimbangan Mobil Tangki Tanpa Sloshing

Pada pengujian kesetimbangan mobil tangki

terhadap kontur permukaan jalan diberikan beberapa

bentuk kontur jalan yang menggangu antara lain

fungsi step terpotong dengan fungsi dan

((

) )

((

) ) ,

dengan nilai kecepatan mobil tangki v = 15 m/s = 54

km/jam , h1(t) adalah kontur jalan pada ban depan

kanan, h2(t) adalah kontur jalan pada ban depan kiri,

h3(t) adalah kontur jalan pada ban belakan kanan,

h4(t) adalah kontur jalan pada ban belakang kiri.

Adapun gambaran kontur jalan sebagai berikut.

Grafik 4.9 Kontur Jalan

Grafik 4.9 merupakan gambaran kontur

jalan yang diterima mobil tangki yang akan

menghasil getaran yang dipaparkan pada grafik 4.10

– 4.14 .

Dari kontur jalan ini nanti akan dapat

mengganggu kesetimbangan dari mobil tangki

adapun untuk mempermudah penganalisaan

kesetimbangan mobil tangki diberikan penyimbolan

untuk getaran dan gerakan yang terjadi pada mobil

tangki adapun penyimbolannya sebagai berikut.

y_(t) = getaran pada center grafitasi atau body

mobil tangki (m)

y1_1(t) = getaran pada roda depan sebelah kanan (m)

y1_2(t) = getaran pada roda depan sebelah kiri (m)

y1_3(t) = getaran pada roda belakang sebelah kanan

(m)

y1_4(t) = getaran pada roda belakang sebelah kiri

(m)

(rad)

(rad)

8

Adapun analisa kesetimbangan dengan pengaruh

kontur jalan grafik 4.9 adalah sebagai berikut.

Grafik 4.10 Getaran pada Body Mobil dan gerak

rolling dan pitching pada body mobil

Grafik 4.10 merupakan gambaran getaran

yang terjadi pada body mobil yang merupakan center

grafitasi dari mobil tangki sekaligus gambaran gerak

rolling dan pitching pada center grafitasi dapat

terlihat bahwa nilai puncak getaran pada body mobil

berkisar 0.12 m dengan rolling 0.18 rad dan pitching

0.03 rad disini terlihat bahwa nilai maksimal pada

getaran body mobil , rolling dan pitching tidak

melebihi batas kemampuan sistem suspensi yaitu 0.3

m dan 1.2 rad sehingga bagi para pengguna mobil

tangki dalam mengoprasikan mobil tangki ini

diperbolehkan menempuh kecepatan 15 m/s atau 54

km/jam saat melalui kontur jalan step dengan tinggi

0.1 m.

Grafik 4.11 Getaran pada keempat Roda


yang terjadi pada Pada keempat roda mobi secara

berurutan y1_1(t) – y1_4(t) adalah roda depan kanan

, roda depan kiri , roda belakang kanan dan roda

depan kiri. Disini terlihat bahwa simpangan getaran

pada setiap roda tidak lebih dari kemampuan

maksimum sistem suspensi yaitu 0.3 m Adanya

perbedaan getaran antara masing masing ban

diakibatkan perbedaan massa dan konstanta pegas

ban depan dan belakan serata karena perbedaan

moment enersia pada sumbu x dan sumbu z.

Sehingga bagi para pengguna mobil tangki dalam

mengoprasikan mobil tangki ini diperbolehkan

menempuh kecepatan 15 m/s atau 54 km/jam saat

melalui kontur jalan step dengan tinggi 0.1 m.

.

4.4 Analisa Batas Kemapuan Sistem Suspensi

Pada Mobil Tangki Terhadap Kontur Jalan

yang Dilaluinya Tanpa Sloshing

Pada pengujian batas kemapuan sistem suspensi

pada mobil tangki terhadap kontur jalan diberikan

beberapa bentuk kontur jalan yang menggangu antara

lain fungsi step terpotong dengan fungsi seperti pada

subbab 4.3 dengan ampiluto yang naikan menjadi 0.2

dan 0.3 dikarenakan pada amplitudo sebelumnya 0.1

tidak terjadi penyimpangan getaran yang melebihi

batas kemampuan sistem suspensi untuk sekitar 0.3

m. Selain itu pada analisa ini diberikan variasi

kecepatan untuk menentukan kecepatan maksimum

untuk dapat menghindari getaran yang melebihi

kemampuan sistem suspensi.

Pertama adalah peninjauan pada sistem suspensi

pada bagian roda dimana roda berdasarkan perkiraan

merupakan bagian yang paling besar mendapatkan

beban getaran adapun hasil analisanya adalah sebagai

berikut

Grafik 4.12 Getaran pada roda dengan ampiltudo

kontur jalan 0.2m dengan kecepatan 1 m/s


yang terjadi pada roda disini terlihat bahwa getaran

yang terjadi nilai puncaknya masih dibawah 0.3 m

sekitar 0.27 m itu pun hanya terjadi pada roda

sebelah kanan sedangkan pada roda sebelah kiri

masih sekitar 1.8 m Sehingga bagi para pengguna

mobil tangki dalam mengoprasikan mobil tangki ini

diperbolehkan menempuh kecepatan 1 m/s atau 3.6

km/jam saat melalui kontur jalan step dengan tinggi

0.2 m.

9





yang terjadi nilai puncaknya sedikit diatas 0.3 m

sekitar 0.32 m itu pun hanya terjadi pada roda

sebelah kanan sedangkan pada roda sebelah kiri

masih sekitar 1.85 m Sehingga bagi para pengguna

mobil tangki dalam mengoprasikan mobil tangki ini

diharapkan menempuh kecepatan kurang dari 2 m/s

atau 7.2 km/jam saat melalui kontur jalan step

dengan tinggi 0.2 m dikarenakan kemungkinan dapat

mengakibatkan kerusakan pada roda sebelah kanan.



Grafik 4.14 merupakan gambaran getaran yang

terjadi pada roda disini terlihat bahwa getaran yang

terjadi nilai puncaknya jauh diatas 0.3 m sekitar 0.42

m itu pun hanya terjadi pada roda sebelah kanan

sedangkan pada roda sebelah kiri masih sekitar 1.9 m

Sehingga bagi para pengguna mobil tangki dalam

mengoprasikan mobil tangki ini dilarang menempuh

kecepatan sampai 3 m/s atau 10.8 km/jam saat

melalui kontur jalan step dengan tinggi 0.2 m

dikarenakan kemungkinan besar dapat

mengakibatkan kerusakan pada roda..

Dari hasil grafik 4.12-4.14 dapat dilahat bahwa

untuk kontur jalan yang berupa funsi step dengan

amplitudo maksimum 0.2 batas maksimum kecepatan

mobil tangki tidak boleh lebih atau sama dengan

2m/s atau 7.2 km/jam.

Selanjutnya adalah peninjauan terhadap

kesetimbang pada body mobil sebagai center grafitasi

adapun hasil analisanya adalah sebagai berikut

Grafik 4.15 Getaran pada body mobil berserta gerak

rolling dan pitching dengan ampiltudo kontur jalan

0.2 m dengan kecepatan 3 m/s

Grafik 4.15 menggambarkan getaran dan gerak

rolling sekaligus pitching pada body mobil sebagai

center grafitasi dengan ampiltudo kontur jalan 0.2 m

dengan kecepatan 3 m/s terlihat bahwa getaran yang

terjadi pada body mobil tersebut memiliki titik

puncak 0.2 m yang tidak lebih besar dari batas

kemapuan suspensi 0.3 m dengan gerak rolling dan

pitching maksimum 0.31 rad dan 0.02 rad yang tidak

lebih besar dari batas kemampuan suspensi 1.2 rad

jika kita analisa terlihat bahwa kecepatan 3 m/s atau

10.8 km/jam tidak dapat mengakibatkan kerusakan

pada sistem suspensi center grafitasi sehingga tidak

mengakibatkan rolling maupun pitching tapi jika kita

lihat pada grafik 4.14 terlihat bahwa kecepatan 10.8

km/jam saat melalui kontur step dengan amplitudo

0.2 m dapat merusak roda maka disarankan pada

pengguna mobil tangki untuk tidak mengemudi

dengan kecepatan 10.8 km/jam saat melalui kontur

jalan dengan amplitudo 0.2 m

10






center grafitasi ampiltudo kontur jalan 0.2 m dengan

kecepatan 5 m/s terlihat bahwa getaran yang terjadi

pada body mobil tersebut memiliki titik puncak 0.22

m yang tidak lebih besar dari batas kemapuan

suspensi 0.3 m dengan gerak rolling dan pitching

maksimum 0.35 rad dan 0.05 rad yang tidak lebih

besar dari batas kemampuan suspensi 1.2 rad jika kita

analisa terlihat bahwa kecepatan 5 m/s atau 18

km/jam tidak dapat mengakibatkan kerusakan pada

sistem suspensi center grafitasi sehingga tidak

mengakibatkan rolling maupun pitching tapi jika kita

lihat pada grafik 4.14 terlihat bahwa kecepatan 10.8

km/jam saat melalui kontur step dengan amplitudo

0.2 m dapat merusak roda maka disarankan pada

pengguna mobil tangki untuk tidak mengemudi

dengan kecepatan 18 km/jam saat melalui kontur

jalan dengan amplitudo 0.2 m.



0.3 mdengan kecepatan 1m/s






puncak 0.19 m yang tidak lebih besar dari batas





3.6 km/jam tidak dapat mengakibatkan kerusakan

pada sistem suspensi center grafitasi sehingga tidak

mengakibatkan rolling maupun pitching sehingga

bagi para penguna mobil tangki ini diperbolehkan

untuk berkendara dengan kecepatan 1m/s atau 3.6

km/jam saat melalui kontur jalan dengan amplitudo

0.3 m.



0.3 m dengan kecepatan 3m/s






puncak 0.29 m yang mendekati dari batas kemapuan

suspensi 0.3 m dengan gerak rolling dan pitching

maksimum 0.4 rad dan 0.07 rad yang tidak lebih

besar dari batas kemampuan suspensi 1.2 rad jika kita

analisa terlihat bahwa kecepatan 3 m/s atau 7.2

km/jam tidak dapat mengakibatkan kerusakan pada

sistem suspensi center grafitasi sehingga tidak


bagi para penguna mobil tangki ini diperbolehkan

untuk berkendara dengan kecepatan 3m/s atau 7.6


11

0.3 m namun untuk berjaga jaga disarankan untuk

menempuh kecepatan dibawah 7.6 km/jam karena

kecepatan ini mengakibatkan getaran yang hampir

mencapai batas maksimum kemampuan sistem

suspensi.









puncak 0.32 m yang telah melebihi dari batas





10.3 km/jam dapat mengakibatkan kerusakan pada

sistem suspensi center grafitasi sehingga


bagi para pengguna mobil tangki ini dianjurkan untuk

tidak mengemudi dengan kecepatan 5 m/s atau 18


0.3 m

Dari hasil grafik 4.16-4.20 didapatkan bahwa

pada kesetimbangan pada body mobil sebagai center

grafitasi saat melewati kontur jalan fungsi step

dengan amplitudo maksimum sebesar 0.2 m sistem

suspensi masih dapat masih dapat menanggulangi

getaran sedangkan pada kontur jalan fungsi step

dengan amplitudo maksimum sebesar 0.3 m getaran

yang dapat ditangani sistem suspensi terjadi jika

mobil tidak lebih cepat dari 3 m/s atau 7.2 km/jam

4.5 Analisa Batas Kemapuan Sistem Suspensi

Pada Mobil Tangki Terhadap Kontur Jalan

yang Dilaluinya Dengan Sloshing

Pada pengujian batas kemapuan sistem suspensi

pada mobil tangki terhadap kontur jalan diberikan

beberapa bentuk kontur jalan yang menggangu antara

lain fungsi step terpotong dengan fungsi seperti pada

subbab 4.3 dengan ampiluto yang dinaikan menjadi

0.2 dan 0.3 dikarenakan pada amplitudo sebelumnya

0.1 tidak terjadi penyimpangan getaran yang melebihi

batas kemampuan sistem suspensi untuk sekitar 0.3

m. Selain itu pada analisa ini diberikan variasi

kecepatan untuk menentukan kecepatan maksimum

untuk dapat menghindari getaran yang melebihi


Pertama sebelum kita menganalisa pengaruh

sloshing dan kontur jalan sekaligus. Kita akan

melihat penangaruh gaya maksimal sloshing terhadap

getaran pada mobil tangki sebagai berikut .


rolling dan pitching dengan pengaruh gaya sloshing

maksimum.

Grafik 4.20 mengambarkan getaran pada body

mobil berserta gerak rolling dan pitching dengan

pengaruh gaya sloshing maksimum terlihat bahwa

nilai puncak maksimum 0.05 m yang tidak lebih

besar dari batas kemapuan suspensi 0.3 m dengan

gerak rolling dan pitching maksimum 0.056 rad dan

0.01 rad yang tidak lebih besar dari batas kemampuan

suspensi 1.2 rad

Grafik 4.21 Getaran pada roda dengan pengaruh gaya

sloshing maksimum

. Grafik 4.21 merupakan gambaran getaran yang


12

terjadi nilai puncaknya masih jauh dibawah 0.3 m

secara berurutan sekitar 0.03 m,0.01 m, 0.012 m,

0.008 m dan semuanya tidak melebihi batas


Berdasarkan hasil analisa pada grafik 4.21 dan

4.22 dapan simpulkan bahwa gerak sloshing yang

terjadi tidak akan mobil tangki berguling atau

merusak sistem suspensi mobil selama kontur jalan

masih rata sehingga untuk penggunaan mobil tangki

ini pengguna tidak perlu khawatit akan terguling saat

kontur jalan rata.

Selanjutnya adalah peninjauan pada sistem

suspensi pada bagian roda dimana roda berdasarkan

perkiraan merupakan bagian yang paling besar

mendapatkan beban getaran adapun hasil analisanya

adalah sebagai berikut


kontur jalan 0.2 m, kecepatan 1 m/s



terjadi nilai puncaknya telah melebihi 0.3 m untuk

roda depan sebelah kanan . secara berurutan nilai

puncaknya 0.31 m,0.18 m, 0.28 m, 0.19 m sehingga

dapat kita katakan bahwa pada roda depan sebelah

kanan kemungkinan akan mengalami kerusakan

sehingga untuk pengunan mobil tangki ini diharapkan

untuk tidak melewati jalan dengan amplitudo kontur

0.2 m atau lebih karena meskipun mobil tangki

dijalankan dengan kecepatan rendah masih ada

peluang kerusakan yang besar.


kontur jalan 0.15 m, kecepatan 1m/s



yang terjadi nilai puncaknya tidak melebihi 0.3 m .

secara berurutan nilai puncaknya 0.23 m, 0.17 m,

0.21 m, 0.19 m sehingga dapat kita katakan bahwa

pada seluruh roda kemungkinan tidak akan

mengalami kerusakan sehingga untuk pengunan

mobil tangki ini diperbolehkan untuk melewati jalan

dengan amplitudo kontur 0.1.5 m dengan kecepatan 1

m/s atau 3.6 km/jam.


kontur jalan 0.15m, kecepatan 3 m/s



terjadi nilai puncaknya sedikit melebihi 0.3 m pada

roda depan. secara berurutan nilai puncaknya 0.32

13

m, 0.15 m, 0.25 m, 0.18 m sehingga dapat kita

katakan bahwa pada roda depan sebelah kanan

kemungkinan akan mengalami kerusakan sehingga

untuk pengunan mobil tangki ini diharapkan untuk

tidak melewati jalan dengan amplitudo kontur 0.15 m

dengan kecepatan 3m/s atau lebih karena meskipun

mobil tangki ada peluang kerusakan yang besar

terutama pada roda depan kanan.


kontur jalan 0.15m, kecepatan 5 m/s



yang terjadi nilai puncaknya jauh melebihi 0.3 m .

secara berurutan nilai puncaknya 0.37 m, 0.14 m,

0.26 m, 0.18 m dengan melihat grafik 4.24

sebelumnya dapat kita pastikan bahwa pada roda

depan sebelah kanan kemungkinan akan mengalami

kerusakan sehingga untuk pengunan mobil tangki ini

diharapkan untuk tidak melewati jalan dengan

amplitudo kontur 0.15 m dengan kecepatan 3m/s atau

lebih karena meskipun mobil tangki ada peluang

kerusakan yang besar terutama pada roda depan

kanan.

Berdasarkan hasil analisa pada grafik 4.22

dan 4.25 dapan simpulkan bahwa kontur jalan fungsi

step dengan amplitudo 0.2 m dengan tambahan gerak

sloshing tidak disarankan melalui kontur jalan

tersebut karena akan merusak sistem suspensi roda

depan sebelah kanan sedang amplitudo 0.15 m

kecepatan mobil maksimum yang diperbolehkan

adalah tidak melebihi 3 m/s atau 10,8 km/jam .

Selanjutnya untuk analisa respon dari mobil

tangki yang selain mengalami sloshing jaga melewati

kontur jalan step dengan amplitudo 0.2 m dan 0.3 m.



0.2 dengan kecepatan 25 m/s dengan pengaruh

sloshing



pengaruh gaya sloshing maksimum berserta kontur

jalan amplitudo 0.2 m dengan kecepatan 25 m/s

terlihat bahwa nilai puncak maksimum 0.27 m yang

tidak lebih besar dari batas kemapuan suspensi 0.3 m

dengan gerak rolling dan pitching maksimum 0.4 rad

dan 0.05 rad yang tidak lebih besar dari batas

kemampuan suspensi 1.2 rad sehingga dapat dibilang

saat melewati jalan dengan kontur dengan amplitudo

0.2 m kemungkinan besar mobil tidak akan sampai

terguling tetapi jika kita tinjau pada grafik 4.22

terlihat bahwa kontur jalan seperti ini dapat merusak

sistem suspesi pada roda sehingga disarankan pada

pengguna mobil tangki ini agar lebih waspada saat

melewati kontur jalan seperti ini karena meskipun

tidak dapat menimbulkan mobil tangki terguling tapi

kemungkinana dapat mengalami kerusakan pada

sistem suspensi roda.

14



0.3 m dengan kecepatan 1 m/s dengan pengaruh

sloshing







dengan gerak rolling dan pitching maksimum 0.31

rad dan 0.04 rad yang tidak lebih besar dari batas




terguling



0.3 dengan kecepatan 3 m/s dengan pengaruh

sloshing












terguling tetapi jika kita tinjau pada grafik 4.22

terlihat bahwa kontur jalan seperti ini dapat merusak

sistem suspesi pada roda sehingga disarankan pada

pengguna mobil tangki ini agar lebih waspada saat

melewati kontur jalan seperti ini karena meskipun

tidak dapat menimbulkan mobil tangki terguling tapi

kemungkinana dapat mengalami kerusakan pada

sistem suspensi roda.



0.3 m dengan kecepatan 5 m/s dengan pengaruh

sloshing






lebih besar dari batas kemapuan suspensi 0.3 m



kemampuan suspensi 1.2 rad kemungkinan besar

mobil tangki akan terguling sehingga sangat

disarankan untuk tidak menempuh kecepatan 5 m/s

atau 18 km/jam atau lebih.

Berdasarkan hasil analisa pada grafik 4.26 dan

4.28 dapat simpulkan bahwa kontur jalan fungsi step

dengan amplitudo 0.2m dengan tambahan gerak

sloshing yang terjadi tidak akan mobil tangki

berguling atau merusak sistem suspensi karena tidak

melebihi batas maksimum kemampuan suspensi

sedang amplitudo 0.3 m kecepatan mobil maksimum

yang diperbolehkan adalah tidak melebihi 3 m/s atau

10,8 km/jam

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Adapun hasil kesimpulan berdasarkan hasil

analisa data perhitungan pengaruh kontur jalan dan

gaya sloshing terhadap kesetimbangan mobil tangki

dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut .

1. Berdasarkan analisa pengaruh bentuk tanki dapat dinyatakan bahwa bentuk tangki sangat

berpengaruh untuk besar nilai gaya sloshing

15

yang didapatkan jika nilai a dari tangki

semakin besar maka gaya sloshing juga

semakin besar. Dalam perhitungan

dinyatakan untuk nilai a = 1m dan b =1 m

maka Fsumb_x = 4500 N Fsumb_y(t) =

18008 N Fsumb_z(t) = 244,6 N dan jika a =

1,4 b =1 maka ada peningkatan menjadi

Fsumb_x = 4500 N Fsumb_y(t) = 24118N

Fsumb_z(t) = 2542,5 N.

2. Berdasarkan analisa pengaruh Level air pada tangki terhadap gaya sloshing yang terjadi

dapat dinyatakan bahwa semakin level air

mendekati garis tengah tangki akan

mengakibatkan gaya sloshing semakin besar

kecuali untuk komponen Fsumb_y(t) semakin

tinggi level air semakin besar karena

mengaruh pertambahan massa air. Dalam

perhitungan dapat dinyatakan bahwa untuk

level 0,8 m diatas dasar tangki memiliki

Fsumb_x = 3200 N Fsumb_y(t) = 16893 N

Fsumb_z(t) = 2160 N , untuk level 1 m diatas

dasar tangki atau pada garis tengah tangki

Fsumb_x = 4500 N Fsumb_y(t) = 20090 N

Fsumb_z(t) = 2335.8 N dan untuk dan untuk

level 1,2 m diatas dasar tangki Fsumb_x =

3200 N Fsumb_y(t) = 22064 N Fsumb_z(t) =

2160 N.

3. Berdasarkan analisa batas kemapuan sistem suspensi pada mobil tangki terhadap kontur

jalan yang dilaluinya tanpa sloshing

kesetimbangan pada body mobil sebagai

center grafitasi saat melewati kontur jalan

fungsi step dengan amplitudo maksimum

sebesar 0.2 m sistem suspensi masih dapat

masih dapat menanggulangi getaran

sedangkan pada kontur jalan fungsi step

dengan amplitudo maksimum sebesar 0.3 m

getaran yang dapat ditangani sistem suspensi

terjadi jika mobil tidak lebih cepat dari 3 m/s

atau 7.2 km/jam

4. Berdasarkan analisa batas kemapuan sistem suspensi pada mobil tangki terhadap kontur

jalan yang dilaluinya dengan sloshing

didapatkan kesetimbangan pada body mobil

sebagai center grafitasi saat melewati kontur

jalan fungsi step dengan amplitudo 0.2 m

dengan tambahan gerak sloshing yang terjadi

tidak akan mobil tangki berguling atau

merusak sistem suspensi karena tidak

melebihi batas maksimum kemampuan

suspensi sedang amplitudo 0.3 m kecepatan

mobil maksimum yang diperbolehkan adalah

tidak melebihi 3 m/s atau 10,8 km/jam.

5.2 Saran

Adapun saran yang dapat dicantumkan

untuk dapat meningkatkan kualiatas penelitian

selanjutnya adalah sebagai berikut.

1. Pada pemodelan gerak sloshing pada tangki selajutnya diharapkan hal hal

yang berkaitan dengan tekanan pada

tangki dan material tangki itu sendiri

2. Pada selanjutnya diharapkan getaran getaran yang terjadi dapat dikontrol

dengan menambahkan kontrol aktif

suspensi dengan mengunakan metode

seperti LQR

BIODATA PENULIS

RIWAYAT PENDIDIKAN :

SDN Gladak Anyar 2 Pamekasan (1995-2001)

SLTP 2 PAMEKASAN (2002-2004) SMAN 1 PAMEKASAN (2005-2007) TEKNIK FISIKA ITS SURABAYA (2007-

SEKARANG)

Documents

ANALISA PENGARUH SLOSHING TERHADAP GETARAN MOBIL TANGKI …digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17552-Paper.pdf · tangki penyimpanan bahan bakar cair. Pada kasus ini gerak