Upload
dangquynh
View
233
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
LAPORAN
PROYEK AKHIR
PEMBUATAN BIKE TRAILER
PROYEK AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna
Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md)
Program Studi DIII Teknik Mesin Otomotif
Universitas Sebelas Maret
Surakarta
Disusun Oleh :
AKHMAD NURDIN (I 8608007)
ANDI DWI SAPUTRO (I 8608040)
PROGRAM DIPLOMA III TEKNIK MESIN OTOMOTIF
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
HALAMAN MOTTO
v Manusia sepantasnya berdoa dan berusaha, walau Tuhan yang
menentukan.
v Kita tidak bisa membangun masa depan kita tanpa membantu orang lain
membangun masa depan mereka.
v Anda bisa sukses sekali pun tak ada orang yang percaya anda bisa. Tapi
anda tak pernah akan sukses jika tidak percaya pada diri sendiri.
v Dalam hidup ini, banyak orang yang gagal karena tidak menyadari betapa
mereka sudah mendekati sukses disaat mereka menyerah.
v Tak ada suatu rencana tidak dapat terwujud kala kita punya keyakinan
dan mengubah cara pandang kita, semua itu dapat terwujud karena tekad
semangat dan keyakinan.
v Keberhasilan ialah secuil rasa bahagia yang paling indah di dunia ini.
v Kegagalan merupakan sebuah peringatan atas kesalahan kita dalam
mewujudkan cita-cita.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Sebuah hasil karya yang kami buat demi menggapai sebuah cita-cita, yang ingin ku-
persembahkan kepada:
Allah SWT serta nabi junjungan kita Muhammad SAW yang telah melimpahkan rahmat dan
hidayah–Nya sehingga hamba dapat melaksanakan `Tugas Akhir’ dengan baik serta
dapat menyelesaikan laporan ini.
Bapak dan Ibu yang saya sayangi dan cintai yang telah memberi dorongan moril maupun
meteril serta semangat yang tinggi sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
Kakak yang saya sayangi dan cintai.
Teman – teman seperjuangan yang saya sayangi, ayo kejar cita – citamu.
D III Otomotif’08
Teman – teman Oto_nk tetap kompak dan semangat.
Alim, dan Wahyu makasih telah berjuang bersama.
Ade’-ade’ angkatanku, tingkatkan mutu dan kualitas diri, jangan pernah menyerah !!!
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRAKSI
AKHMAD NURDIN, ANDI DWI SAPUTRO, 2012, PEMBUATAN
BIKE TRAILER, Proyek Akhir, Program Studi, Diploma III Mesin Otomotif,
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Banyak komunitas sepeda menginginkan bersepeda di alam yang lebih
terbuka, terkadang tempat yang diinginkan tersebut terlalu jauh dari daerah tempat
tinggal dan tidak memungkinkan dengan mengendarai sepeda. Untuk
mengatasinya digunakan bike trailer yang dirancang sesuai kebutuhan, dalam
penggunaannya ditarik oleh mobil. Dengan bike trailer ini sepeda diletakkan pada
posisi yang disediakan di atasnya, bagian pengaitnya (hook) dipasangkan dengan
bagian bumper belakang mobil. Dengan demikian, bike trailer dapat digunakan
sebagai solusi bagi komunitas sepeda yang menginginkan bersepeda di tempat
yang diinginkan meskipun tempat tersebut jauh dari tempat tinggal.
Proyek Akhir ini bertujuan untuk merancang dan membuat bike trailer
dengan kapasitas delapan buah sepeda. Proses pembuatan bike trailer ini melalui
beberapa tahapan yaitu perencanaan gambar, design rangka, dan proses
pembuatan dan perakitan bike trailer.
Dari perancangan dan pembuatan yang dilakukan dihasilkan bike trailer,
dengan spesifikasi sebagai berikut :
Ø Memiliki kapasitas angkut delapan sepeda polygon tipe heist
Ø Secara keseluruhan bike trailer memiliki panjang 300 cm x lebar 150 cm
Ø Gaya tarik bike trailer 200 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan segala rahmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulis
dapat menyelesaikan laporan Proyek Akhir ini dengan judul ”Pembuatan bike
trailer”. Laporan Proyek Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat mendapatkan
gelar Ahli Madya (A.Md) dan menyelesaikan Program Studi DIII Teknik Mesin
Otomotif Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam penyusunan laporan ini penulis banyak mengalami masalah dan
kesulitan, tetapi berkat bimbingan serta bantuan dari berbagai pihak maka penulis
dapat menyelesaikan laporan ini. Oleh karena itu, pada kesempatan ini
perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Heru Sukanto, ST., MT selaku Ketua Program D III Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Bapak Eko Prasetya Budiana, ST., MT selaku pembimbing I Proyek Akhir.
3. Bapak Zainal Arifin, ST.,MT selaku pembimbing II Proyek Akhir.
4. Bapak Jaka Sulistya Budi, S.T., selaku koordinator Proyek Akhir.
5. Alim Pujiyanto, Wahyu Widodo, dan Andi Dwi Saputro sebagai teman satu
kelompok terima kasih atas kekompakkan dan kerja samanya dalam
menyelesaikan proyek akhir
6. Mas Solikin, Mas Mamad, dan Lek Yan selaku laboran Motor Bakar terima
kasih atas bimbingan dan bantuannya.
7. Teman – teman seangkatanku, D3 Teknik Mesin Otomotif 2008 terima
kasih atas persaudaraan, kekompakan dan canda tawanya.
8. Semua pihak semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu – persatu yang
telah membantu dalam penyusunan laporan proyek akhir ini.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan keterbatasan ilmu dalam
penyusunan laporan ini, maka segala kritikan yang sifatnya membangun sangat
penulis harapkan demi kesempurnaan laporan ini.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
Akhir kata penulis hanya bisa berharap semoga laporan ini dapat
bermanfaat bagi penulis sendiri khususnya dan para pembaca baik dari kalangan
akademis maupun lainnya.
Surakarta, Januari 2012
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iii
HALAMAN MOTTO .................................................................................. iv
HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. v
ABSTRAKSI ............................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ................................................................................. vii
DAFTAR ISI ................................................................................................ ix
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xvi
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................ 1
1.1 Latar Belakang ..................................................................... 1
1.2 Perumusan masalah .............................................................. 2
1.3 Batasan Masalah .................................................................. 2
1.4 Tujuan Proyek Akhir ............................................................ 2
1.5 Manfaat Proyek Akhir ........................................................... 2
1.6 Metode Penulisan .................................................................. 3
1.7 Sistematika Penulisan ........................................................... 3
BAB II LANDASAN TEORI .................................................................... 4
2.1 Sepeda ................................................................................... 4
2.1.1 Sejarah Pekembangan Sepeda ................................... 4
2.1.2 Jenis Sepeda .............................................................. 5
2.2 Pembawa Sepeda Menggunakan Mobil ................................ 8
2.2.1 Macam- Macam Pembawa Sepeda Menggunakan
Mobil ......................................................................... 9
2.3 Spesifikasi Mitsubitsi Colt T120........................................... 12
2.4 Safety Factor ......................................................................... 12
2.5 Statika ................................................................................... 13
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
2.5.1 Gaya Luar ................................................................. 14
2.5.2 Gaya Dalam .............................................................. 14
2.5.3 Tumpuan ................................................................... 15
2.5.4 Diagram Gaya Dalam ............................................... 16
2.6 Dasar-Dasar Pengelasan ....................................................... 17
2.6.1 Definisi Pengelasan ................................................... 17
2.6.2 Las Busur Listrik ....................................................... 18
2.6.3 Bahan Fluks............................................................... 18
2.6.4 Klasifikasi Elektroda ................................................. 19
2.6.5 Sambungan Las ......................................................... 19
2.7 Sambungan Baut ................................................................... 22
2.8 Perhitungan Kekuatan Bahan Rangka ................................... 24
2.9 Gaya Tarik Maksimal Mobil ................................................. 25
BAB III PERENCANAAN .......................................................................... 27
3.1 Gambar Design Bike Trailer ................................................. 27
3.2 Pemilihan Bahan ................................................................... 28
3.3 Perencanaan Dimensi ............................................................ 29
3.3.1 Rangka ...................................................................... 29
3.3.2 Penyangga Sepeda..................................................... 31
3.3.3 Pengait Roda Depan .................................................. 32
3.3.4 Towing Bar ............................................................... 33
3.3.5 Bracket ...................................................................... 34
3.3.6 Dudukan lampu belakang.......................................... 35
3.4 Perhitungan Perancangan ...................................................... 35
3.2.1 Distribusi Gaya Rangka dan Penyangga Sepeda ...... 36
3.2.2 Perhitungan Mekanika pada Rangka ......................... 61
3.2.3 Perhitungan Mekanika pada Penyangga Sepeda ....... 67
3.2.4 Perhitungan Mekanika pada Bracket ........................ 71
3.2.5 Perhitungan Mekanika pada Towing Bar .................. 73
3.2.6 Gaya Tarik Maksimal Mobil ..................................... 90
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
BAB IV Pembuatan Trailer Bike dan Perincian Biaya ............................... 92
4.1 Pembuatan Bike Trailer ........................................................ 92
4.1.1 Pembuatan Rangka .................................................... 92
4.1.2 Pembuatan Penyangga Sepeda .................................. 94
4.1.3 Pembuatan Pengait Roda Sepeda .............................. 96
4.1.4 Pembuatan Bracket ................................................... 97
4.1.5 Membuat Towing Bar ............................................... 98
4.1.6 Pengecatan ................................................................ 100
4.1.7 Membuat Lantai Trailer Bike dan Perlengkapannya 100
4.1.8 Proses Perakitan ........................................................ 102
4.2 Spesifikasi Bike Trailer ......................................................... 106
4.3 Perincian Biaya Pembuatan Bike Trailer .............................. 107
BAB V PENUTUP ..................................................................................... 111
5.1 Kesimpulan ........................................................................... 111
5.2 Saran ..................................................................................... 111
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sepeda rancangan James Starley ............................................... 5
Gambar 2.2 Sepeda gunung .......................................................................... 6
Gambar 2.3 Sepeda jalan raya ....................................................................... 7
Gambar 2.4 Sepeda Lipat .............................................................................. 7
Gambar 2.5 Sepeda fixie ............................................................................... 8
Gambar 2.6 Sepeda BMX ............................................................................. 8
Gambar 2.7 Bike carrier menempel pada bumper belakang ........................ 10
Gambar 2.8 Bike carrier yang digantungkan ................................................ 10
Gambar 2.9 Bike carrier di atas mobil .......................................................... 11
Gambar 2.10 Bike trailer ............................................................................... 11
Gambar 2.11 Mitsubitsi Colt T120 ............................................................... 12
Gambar 2.13 Sketsa prinsip statika kesetimbangan ...................................... 13
Gambar 2.14 Sketsa potongan torsi .............................................................. 15
Gambar 2.15 Sketsa gaya dalam dan gaya luar ............................................ 15
Gambar 2.16 Sketsa tumpuan roll ................................................................. 15
Gambar 2.17 Sketsa tumpuan sendi .............................................................. 16
Gambar 2.18 Sketsa tumpuan jepit ............................................................... 16
Gambar 2.12 Las busur listrik ....................................................................... 18
Gambar 2.19 Macam-macam sambungan tumpul ........................................ 20
Gambar 2.20 Macam-macam sambungan T ................................................. 20
Gambar 2.21 Macam-macam sambungan sudut ........................................... 20
Gambar 2.22 Macam-macam sambungan tumpang ...................................... 21
Gambar 2.23 Macam-macam sambungan sisi .............................................. 21
Gambar 2.24 Bentuk ulir ............................................................................... 23
Gambar 2.25 Sketsa beban eksentrik tegak lurus dengan sumbu baut ......... 23
Gambar 2.26 Penampang bahan rangka ........................................................ 24
Gambar 3.1 Design bike trailer..................................................................... 27
Gambar 3.2 Design bike trailer tampak belakang ........................................ 27
Gambar 3.3 Design bike trailer tampak samping ......................................... 28
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
Gambar 3.4 Design rangka utama (satuan cm) ............................................. 30
Gambar 3.5 Design rangka segitiga (satuan cm) .......................................... 30
Gambar 3.6 Design penyangga sepeda ......................................................... 31
Gambar 3.8 Design penyangga sepeda tampak samping (satuan cm) .......... 32
Gambar 3.9 Design pengait roda depan (satuan cm) .................................... 32
Gambar 3.10 Design towing bar (satuan mm) .............................................. 33
Gambar 3.11 Design towing bar (satuan mm) .............................................. 34
Gambar 3.12 Design bracket (satuan mm) ................................................... 35
Gambar 3.13 Design dudukan lampu belakang (satuan cm) ........................ 35
Gambar 3.14 Distribusi gaya dengan penumpu pegas daun ......................... 36
Gambar 3.15 Potongan 1-1 ........................................................................... 37
Gambar 3.16 Potongan 2-2 ........................................................................... 38
Gambar 3.17 Potongan 4-4 ........................................................................... 39
Gambar 3.18 Potongan 5-5 ........................................................................... 40
Gambar 3.19 Potongan 6-6 ........................................................................... 41
Gambar 3.20 Potongan 6-6 ........................................................................... 42
Gambar 3.21 Potongan 6-6 ........................................................................... 43
Gambar 3.22 Diagram gaya normal .............................................................. 44
Gambar 3.23 Diagram gaya geser ................................................................. 45
Gambar 3.24 Diagram gaya momen ............................................................. 45
Gambar 3.25 Distribusi gaya dengan penumpu pegas daun ......................... 46
Gambar 3.26 Distribusi gaya penyangga sepeda bagian kanan .................... 46
Gambar 3.27 Potongan 1-1 ........................................................................... 47
Gambar 3.28 Potongan 2-2 ........................................................................... 47
Gambar 3.29 Potongan 3-3 ........................................................................... 48
Gambar 3.30 Diagram gaya normal .............................................................. 49
Gambar 3.31 Diagram gaya geser ................................................................. 50
Gambar 3.32 Diagram gaya momen ............................................................. 50
Gambar 3.33 Distribusi gaya penyangga sepeda bagian kiri ........................ 50
Gambar 3.34 Potongan 1-1 ........................................................................... 51
Gambar 3.35 Potongan 2-2 ........................................................................... 52
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
Gambar 3.36 Potongan 4-4 ........................................................................... 53
Gambar 3.37 Diagram gaya normal .............................................................. 54
Gambar 3.38 Diagram gaya geser ................................................................. 54
Gambar 3.39 Diagram gaya momen ............................................................. 54
Gambar 3.40 Distribusi gaya penumpu “titik D” .......................................... 55
Gambar 3.41 NFD batang D-D’ .................................................................... 56
Gambar 3.42 Distribusi gaya penumpu “titik A” .......................................... 56
Gambar 3.43 NFD batang A-A’ .................................................................... 57
Gambar 3.44 SFD batang A-A’ .................................................................... 58
Gambar 3.45 BMD batang A-A’.................................................................. 58
Gambar 3.46 Distribusi gaya penumpu “titik B” .......................................... 58
Gambar 3.47 NFD batang B-B’ .................................................................... 59
Gambar 3.48 SFD batang B-B’ ..................................................................... 60
Gambar 3.49 BMD batang B-B’ .................................................................. 60
Gambar 3.50 Penampang bahan.................................................................... 61
Gambar 3.51 Penampang pengelasan ........................................................... 63
Gambar 3.52 Penampang pengelasan ........................................................... 65
Gambar 3.53 Penampang bahan.................................................................... 67
Gambar 3. 54 Penampang pengelasan .......................................................... 69
Gambar 3.55 Penampang pengelasan bracket pada rangka segitiga ............ 71
Gambar 3.56 Penampang sambuangan las pada towing ............................... 73
Gambar 3.57 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket ................... 76
Gambar 3.58 Sambungan baut pengit bracket ............................................ 78
Gambar 3.59 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket ................... 80
Gambar 3.60 Sambungan baut pengit towing bar dengan flange-nya .......... 82
Gambar 3.61 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket ................... 84
Gambar 3.62 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket ................... 84
Gambar 3.63 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket ................... 86
Gambar 3.64 Sambungan baut flange towing bar dengan chasis mobil ....... 88
Gambar 4.1 Design rangka utama ................................................................. 93
Gambar 4.2 Design rangka segitiga .............................................................. 93
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
Gambar 4.3 Hasil pengelasan dudukan pegas daun ...................................... 94
Gambar 4.4 Hasil pengelasan rangka segitiga .............................................. 94
Gambar 4.5 Design penyangga sepeda tampak atas ..................................... 95
Gambar 4.6 Design penyangga sepeda tampak samping .............................. 95
Gambar 4.7 Hasil pengelasan penyangga sepeda ......................................... 96
Gambar 3.8 Design pengait roda depan (satuan cm) .................................... 97
Gambar 3.9 Design bracket (satuan mm) ..................................................... 98
Gambar 4.10 Design flange towing bar (satuan cm) .................................... 98
Gambar 4.11 Design towing bar (satuan mm,skala 1:4)............................... 99
Gambar 4.12 Hasil pengecatan rangka, bracket dan towing bar .................. 100
Gambar 4.13 Dudukan bracket ..................................................................... 101
Gambar 4.14 Sambungan rangka utama dengan rangka segitiga ................. 102
Gambar 4.15 Hasil perakitan rangka ............................................................. 102
Gambar 4.16 Hasil pemasangan suspensi dan roda ...................................... 103
Gambar 4.17 Hasil perakitan lantai ............................................................... 103
Gambar 4.18 Design dudukan lampu belakang ........................................... 104
Gambar 4.19 Hasil pemassangan lampu belakang........................................ 104
Gambar 4.20 Sambungan bracket dengan towing bar .................................. 105
Gambar 4.21 Hasil Akhir pembuatan bike trailer......................................... 105
Gambar 4.22 Bike trailer dengan sepeda ...................................................... 105
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Safety factor berdasarkan jenis material dan jenis bahan ............... 12
Tabel 2. Perincian biaya membuat rangka .................................................... 107
Tabel 3. Perincian biaya suspensi dan roda .................................................. 108
Tabel 4. Perincian biaya membuat lantai dan lampu belakang ..................... 108
Tabel 5. Perincian biaya membuat bracket dan towing bar .......................... 109
Tabel 6. Perincian biaya alat ......................................................................... 109
Tabel 7. Total biaya ...................................................................................... 110
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Meningkatnya kesadaran masyarakat pentingnya hidup sehat ditunjukan
dengan melakukan kegiatan-kegiatan olahraga. Kegiatan olahraga yang dilakukan
secara rutin akan meningkatkan stamina dan vitalitas tubuh, sehingga memberikan
dampak pada meningkatnya stamina dan produktivitas kerja. Salah satu kegiatan
olahraga yang beberapa tahun belakangan ini semakin meningkat adalah
bersepeda, baik bersepeda santai, sepeda gunung, sepeda cepat (balap), sepeda ke
kantor, sepeda ke sekolah/kampus, bahkan sepeda antik.
Dahulu kebanyakan orang menggunakan sepeda sebagai sarana trasportasi.
Dewasa ini pengguna sepeda sebagai sarana transportasi semakin sedikit karena
kebanyakan orang memilih menggunakan kendaraan bermotor. Dengan
bergesernya sebagai sarana transportasi, peran sepeda lebih mengarah pada sarana
olahraga yang memiliki keunggulan lebih ekonomis, menyehatkan, dan
mengurangi pencemaran udara.
Dominasi kendaraan bermotor di jalan-jalan kota besar menyebabkan ruang
gerak sepeda semakin terbatas. Adanya program semacam Car Free Day di kota-
kota besar semakin membuka ruang gerak untuk sarana olahraga sepeda, hal ini
ditunjukan dengan tumbuh dan berkembangnnya komunitas-komunitas sepeda.
Menjamurnya komunitas pesepeda tersebut selain dilandasi oleh alasan
pentingnya hidup sehat, hobi, juga kepekaan terhadap terciptanya lingkungan
yang bebas polusi udara dan isu pemanasan global (global warming).
Banyak komunitas sepeda menginginkan bersepeda di alam yang lebih
terbuka, terkadang tempat yang diinginkan tersebut terlalu jauh dari daerah tempat
tinggal dan tidak memungkinkan dengan mengendarai sepeda. Untuk
mengatasinya digunakan bike trailer yang dirancang sesuai kebutuhan, dalam
penggunaannya ditarik oleh mobil. Dengan bike trailer ini sepeda diletakkan pada
posisi yang disediakan di atasnya, bagian pengaitnya (hook) dipasangkan dengan
bagian bumper belakang mobil.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
Dengan demikian, bike trailer dapat digunakan sebagai solusi bagi komunitas
sepeda yang menginginkan bersepeda di tempat yang diinginkan meskipun tempat
tersebut jauh dari tempat tinggal.
1.2. Perumusan Masalah
Bagaimana merancang dan membuat bike trailer dengan kapasitas delapan
buah sepeda.
1.3. Batasan Masalah
Agar penyusunan tidak melebar dan terarah, maka penulis melakukan
beberapa pembatasan masalah. Adapun pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Sepeda yang digunakan pada pembuatan bike trailer ini adalah polygon
tipe heist
2. Penulisan dibatasi pada perencanaan gambar, design rangka, dan proses
pembuatan bike trailer
3. Perhitungan dibatasi pada perhitungan statika, kekuatan bahan, kekuatan
sambungan baut, dan kekuatan sambungan las
1.4. Tujuan Proyek Akhir
Tujuan dari pembuatan proyek akhir ini untuk
1. Merancang bike trailer dengan kapasitas delapan buah sepeda
2. Membuat bike trailer dengan kapasitas delapan buah sepeda
1.5. Manfaat Proyek Akhir
Manfaat yang diperoleh dari penyusunan laporan Poyek Akhir ini adalah
sebagai berikut:
1. Bagi Penulis
Dapat menambah pengetahuan, dan pengalaman tentang perancanaan
gambar, perencanaan design, dan proses kerja dalam manufacture
2. Bagi Universitas
Sebagai referensi untuk pembuatan alat-alat yang lebih inovatif.
1.6. Metode Penulisan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
Data-data yang didapatkan penulis sebagai bahan-bahan dalam penyusunan
Laporan Tugas Akhir ini dilakukan dengan metode sebagai berikut:
1. Metode Observasi
Metode ini dilakukan dengan cara mengadakan pengamatan langsung dan
mencatat secara langsung pada obyek yang diteliti atau dibuat.
2. Metode Wawancara
Metode ini dilakukan dengan mengajukan pertanyaan secara langsung
kepada narasumber atau kepada pihak-pihak lain yang dapat memberikan
informasi sehingga membantu dalam penulisan laporan ini.
3. Metode Literatur
Metode ini dilakukan dengan mengumpulkan data-data yang berasal dari
buku-buku yang ada kaitannya dengan obyek penelitian.
1.7. Sistematika Penulisan
Laporan penulisan Proyek Akhir ini disusun dengan sistematika sebagai
berikut:
BAB I Pendahuluan
Bab ini berisi latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah,
tujuan proyek akhir, manfaat proyek akhir, metode penulisan, dan
sistematika penulisan.
BAB II Dasar Teori
Bab ini berisi dasar-dasar pengelasan, pengetahuan dasar statika,
dan dasar-dasar perhitungan mekanika.
BAB III Perancangan
Bab ini berisi rencana design, dan analisa perhitungan design.
BAB IV Pembuatan Bike Trailer dan perincian biaya
Bab ini berisi proses pembuatan bike trailer, dan perincian biaya
BAB V Penutup
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
Daftar Pustaka
Lampiran
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Sepeda
2.2.1 Sejarah Perkembangan Sepeda
Sepeda adalah kendaraan beroda dua atau tiga, mempunyai kemudi (stang).
tempat duduk, dan sepasang pengayuh yang digerakkan kaki untuk
menjalankannya. Awalnya sepeda berasal dari Perancis (Ensiklopedia Columbia).
Awal abad ke-18 negeri itu sudah sejak mengenal alat transportasi roda dua yang
dinamai velocipede. Konstruksi velocipede belum menggunaakan besi, tapi dari
kayu. Bahkan bentuk awal velocipede tanpa engkol pedal, dan tanpa tongkat
kemudi (stang).
Tahun 1818, seorang Jerman bernama Baron Karls Drais von Sauerbronn
dicatat sebagai seorang penyempurna velocipede. Oleh Baron Karls Drais,
velocipede dimodifikasi memiliki mekanisme kemudi pada bagian roda depan dan
mengambil tenaga gerak dari kedua kaki.
Tahun 1839 Kirkpatrick Macmillan dari Skotlandia seorang pandai besi
membuat sepeda dengan kontruksi besi dan dirangkai menggunakan las. Selain itu
dia menambahkan batang penggerak yang menghubungkan antara roda belakang
dengan ban depan. Batang penggerak tersebut berupa engkol pedal.
Tahun 1855 Ernest Michaux dari Perancis mencatat upaya penyempurnaan
sepeda dengan membuat pemberat engkol, sehingga laju sepeda lebih stabil.
Tahun 1865 orang Perancis lainnya, Pierre Lallement memperkuat roda dengan
menambahkan lingkaran besi di sekelilingnya yang sering disebut velg.
Tahun 1870 James Starley memproduksi sepeda dengan roda depan yang
sangat besar (high wheel bicycle) dengan roda belakangnya sangat kecil. Starley
berhasil membuat terobosan dengan mencipta roda berjari-jari dan metode cross –
tangent, hingga kini, kedua teknologi itu masih terus dipakai. Sehingga sepeda
menjadi lebih ringan untuk dikayuh. Sepeda ini memiliki banyak kekurangan,
dengan posisi pedal dan jok yang cukup tinggi. Hal ini menjadi dilema bagi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
orang-orang yang berperawakan mungil dan wanita, karena mereka mengeluhkan
kesulitan untuk mengendarainya.
Gambar 2.1 Sepeda rancangan James Starley
(http://www.beritaunik.net)
Tahun 1886 keponakan James Starley, John Kemp Starley menyempurnakan
karya James Starley yang dapat digunakan semua orang. Sepeda ini memiliki
rantai untuk menggerakkan roda belakang dan ukuran kedua rodanya sama.
Tahun 1888 John Boyd Dunlop berhasil menemukan teknologi ban sepeda
yang bisa diisi dengan angin (pneumatic tire). Penemuan lainnya, seperti rem,
perbandingan gigi yang bisa diganti, rantai, kemudi yang bisa digerakkan, dan
masih banyak lagi yang semakin menambah daya tarik sepeda. Sejak itu, berjuta-
juta orang mulai menjadikan sepeda sebagai alat transportasi. Meski sekarang
perannya mulai disingkirkan kendaraan bermotor, sepeda tetap digemari banyak
orang.
2.2.2 Jenis Sepeda
Sepeda mempunyai beragam nama dan model. Pengelompokan sepeda
biasanya berdasarkan fungsi dan ukurannya, berikut pengelompokan sepeda
biasanya berda-sarkan fungsinya
1. Sepeda gunung
Sepeda gunung atau (All Terrain Bike/ATB) adalah sepeda yang digunakan
dalam medan yang berat. Pertama kali diperkenalan tahun 1970 oleh pemakai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
sepeda di perbukitan San Fransisco. Sepeda gunung digunakan untuk lintasan off-
road dengan rangka yang kuat, memiliki suspensi, dan kombinasi kecepatan.
Sejak saat itu dunia mengenal sepeda gunung ini.
Ciri-ciri sepeda gunung adalah ringan, bentuk kerangka yang terbuat dari
baja, aluminium dan yang terbaru menggunakan bahan komposit serat karbon
(Carbon Fiber Reinforced Plastic) dan menggunakan shock breaker. Sedangkan
ban yang dipakai adalah yang memiliki kemampuan untuk mencengkeram tanah
dengan kuat. Sepeda gunung memiliki 18-27 gear pindah yang untuk mengatur
kecepatan dan kenyamanan dalam mengayuh pedalnya.
Gambar 2.2 Sepeda gunung
(http://www.kaskus.us)
2. Sepeda Jalan Raya
Sepeda jalan raya juga dikenal sebagai road bike, merupakan sepeda yang
didesain untuk melaju di jalan raya. Sepeda ini digunakan untuk balap jalan raya,
bobot keseluruhan yang ringan, ban halus untuk mengurangi gesekan dengan
jalan.
Dibandingkan dengan tipe sepeda yang lain, sepeda ini memiliki ciri khas
tersendiri, yaitu ban yang halus untuk mengurangi gesekan dengan jalan, berat
yang sangat ringan, dan kemudi yang aerodinamis.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Gambar 2.3 Sepeda jalan raya
(http://www.kaskus.us)
3. Sepeda Lipat
Sepeda lipat adalah sepeda yang memiliki engsel pada rangkanya dan bisa
dilipat menjadi lebih ringkas. Sepeda lipat bisa dibawa ke dalam angkutan
umum, disimpan di apartemen ataupun kantor dimana sepeda biasa dengan
ukuran yang besar tidak diijinkan.
Gambar 2.4 Sepeda Lipat
(http://www.arthazone.com)
4. Sepeda Fixie
Sepeda Fixie identik dengan gaya minimalis, murah, dan tidak ribet. Sepeda
Fixie memiliki cirri-ciri tidak memiliki rem, pedal terus berputar selama roda
mengelinding, menggunakan ban yang tipis. Membangun sepeda Fixie ini
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
lumayan, karena komponen begitu banyak yang sebagian bisa dikombinasikan
dengan komponen sepeda balap.
Gambar 2.5 Sepeda fixie
(http://www.bogeloblast.net)
5. Sepeda BMX
BMX merupakan kependekan dari bicycle moto-cross, banyak digunakan
untuk atraksi.
Gambar 2.6 Sepeda BMX
(http://jawarakampung.blogspot.com)
2.2 Pembawa Sepeda Menggunakan Mobil
Banyak penghobi sepeda menginginkan bersepeda di alam yang lebih
terbuka, terkadang tempat yang diinginkan tersebut terlalu jauh dari daerah tempat
tinggal dan tidak memungkinkan dengan mengendarai sepeda. Untuk
mengatasinya dapat digunakan dengan pembawa sepeda yang dirancang sesuai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
kebutuhan. Dalam rancangannya, pembawa sepeda ini kebanyakan diaplikasikan
pada kendaraan bermotor, namun pada umumnya pembawaan ini menggunakan
mobil.
2.2.1 Macam-macam pembawa sepeda menggunakan mobil
1. Pembawa sepeda menjadi satu dengan mobil
Pembawa sepeda ini sering disebut bike carrier, atau ada juga yang sering
menyebut dengan bike towing. Bike carrier ini berciri khas simpel, dan menempel
pada mobil, namun hanya mampu membawa beberapa buah sepeda saja karena
bike carrier bersifat pribadi atau keluarga.
Bike carrier ini digolongkan menjadi dua, yaitu :
a. Menempel di belakang mobil
Pada bike carrier jenis ini awalnya hanya menempel pada bumper
belakang mobil. Namun seiring perkembangannya bike carrier jenis ini
dirancang lebih simpel, yaitu digantungkan pada bodi belakang dengan
penguat tali.
Pada bike carrier yang menempel pada bumper, pengait biasanya pada
kedua rodanya. Namun ada pula roda depan dilepas dan pengaitnya dipindah
ke dudukan poros roda, sedangkan rodanya dibuatkan dudukan sendiri.
Pada bike carrier yang digantungkan, pengaitnya pada rangka sepeda, hal
inilah kelebihan dari bike carrier yang digantungkan yaaitu lebih ringkas
pada pemasangannya. Namun pada bike carrier yang digantungkan berat
sepeda harus ringan, tidak lebih dari 20 kg.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
Gambar 2.7 Bike carrier menempel pada bumper belakang
(http://dapurpacu.com)
Gambar 2.8 Bike carrier yang digantungkan
(http://tokobajusepeda.com)
b. Diletakkan di atas mobil
Selain untuk tempat barang bawaan, carrier diatas mobil juga dapat
digunakan sebagai pembawa sepeda. pada bike carrier jenis ini, pengait
biasanya pada kedua rodanya. Namun ada pula roda depan dilepas dan
pengaitnya dipindah ke dudukan poros roda, sedangkan rodanya dibuatkan
dudukan sendiri.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
Gambar 2.9 Bike carrier di atas mobil
(http://modifikasi.com)
2. Pembawa sepeda terpisah dengan mobil
Pembawa sepeda ini sering disebut bike trailer dan penggunaannya ditarik oleh
mobil. Dengan bike trailer ini sepeda diletakkan pada posisi yang disediakan di
atasnya sedangkan bagian pengaitnya (hook) dipasangkan dengan bumper
belakang mobil. Bike trailer cocok digunakan untuk komunitas sepeda, karena
mampu membawa sampai delapan buah sepeda bahkan lebih.
Gambar 2.10 Bike trailer
(http://mymotobike.com)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
2.3 Spesifikasi Mitsubitsi Colt T120
Gambar 2.11 Mitsubitsi Colt T120
(http://mobilretro.com)
Mobil ini diproduksi pertama kalinya pada 1975, varian mobil ini memiliki 3
baris bangku yang dapat mengangkut 9 penumpang. Mesin yang digunakan
adalah KE-44 yang berkapasitas 1,3 L dan sanggup memberikan daya 65 PS (80
Kw; 66 HP) dengan torsi maksimal 107 Nm pada RPM 3100. Dengan daya
tersebut, kecepatan tertingginya 125 Km/Jam.
2.4 Safety Factor
Safety factor adalah tambahan nominal hasil perhitungan untuk meningkatkan
keamanan penggunaan suatu elemen mesin yang telah dikalkulasi karakteristik-
nya. Pada bike trailer ini menggunakan suspensi jenis pegas daun, sehingga
mengalami beban kejut dan safety factor yang digunakan adalah beban
kejut/dinamis II sebagaimana pada tabel 1 dibawah ini
Tabel 1. Safety factor berdasarkan jenis material dan jenis bahan
(Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
Tabel 1. Safety factor berdasarkan jenis material dan jenis bahan (lanjutan)
2.5 Statika
Statika adalah ilmu yang mempelajari tentang kesetimbangan dari suatu
beban terhadap gaya-gaya dan juga beban yang mungkin ada pada bahan
tersebut. Dalam ilmu statika keberadaan gaya-gaya yang mempengaruhi
sistem menjadi suatu obyek tinjauan utama. Sedangkan dalam perhitungan
kekuatan rangka, gaya-gaya yang diperhitungkan adalah gaya luar dan gaya
dalam.
Gambar 2.13 Sketsa prinsip statika kesetimbangan
(http://www.digilbi.uns.ac.id)
Jenis beban dapat dibagi menjadi :
1. Beban dinamis adalah beban yang besar dan/atau arahnya berubah
terhadap waktu
2. Beban statis adalah beban yang besar dan/atau arahnya tidak berubah
terhadap waktu
3. Beban terpusat adalah beban yang bekerja pada suatu titik
4. Beban terbagi adalah beban yang terbagi merata sama pada setiap satuan
luas.
5. Beban momen adalah hasil gaya dengan jarak antara gaya dengan titik
yang ditinjau.
6. Beban torsi adalah beban akibat puntiran
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
2.5.1 Gaya Luar Gaya luar adalah gaya yang diakibatkan oleh beban yang berasal dari luar
sistem yang pada umumnya menciptakan kestabilan konstruksi. Gaya luar dapat
berupa gaya vertikal, horisontal dan momen puntir. Pada persamaan statis tertentu
untuk menghitung besarnya gaya yang bekerja harus memenuhi syarat dari
kesetimbangan :
ΣFx = 0 .................................................................. (2.1)
ΣFy = 0 ................................................................. (2.2)
ΣM = 0 .................................................................. (2.3)
2.5.2 Gaya Dalam
Gaya dalam dapat dibedakan menjadi :
1. Gaya normal (normal force), yaitu gaya yang bekerja sejajar sumbu
batang
2. Gaya lintang/geser (shearing force), yaitu gaya yang bekerja tegak lurus
sumbu batang
3. Moment lentur (bending moment)
Persamaan kesetimbangannya adalah (Popov, E.P., 1996):
a) Σ F = 0 atau Σ Fx = 0
Σ Fy = 0 (tidak ada gaya resultan yang bekerja pada suatu benda)
b) Σ M = 0 atau Σ Mx = 0
Σ My = 0 (tidak ada resultan moment yang bekerja pada suatu benda)
4. Reaksi, yaitu gaya lawan yang timbul akibat adanya beban
Reaksi sendiri terdiri dari :
a) Moment
Moment (M) = F x s ............................................ (2.4)
Dimana :
F = gaya (N)
s = jarak (mm)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
b) Torsi
Gambar 2.14 Sketsa potongan torsi (http://www.digilbi.uns.ac.id)
c) Gaya
Gambar 2.15 Sketsa gaya dalam dan gaya luar (http://www.digilbi.uns.ac.id)
2.5.3 Tumpuan
Dalam ilmu statika, tumpuan dibagi atas :
1. Tumpuan roll/penghubung.
Tumpuan ini dapat menahan gaya pada arah tegak lurus penumpu.
Gambar 2.16 Sketsa tumpuan roll
(http://www.digilbi.uns.ac.id)
2. Tumpuan sendi
Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah
Rad/s
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
Gambar 2.17 Sketsa tumpuan sendi
(http://www.digilbi.uns.ac.id)
3. Tumpuan jepit.
Tumpuan ini dapat menahan gaya dalam segala arah dan dapat menahan
moment.
Gambar 2.18 Sketsa tumpuan jepit
(http://www.digilbi.uns.ac.id)
2.5.4 Diagram Gaya Dalam
Diagram gaya dalam adalah diagram yang menggambarkan besarnya
gaya dalam yang terjadi pada suatu konstruksi. Sedang macam-macam diagram
gaya dalam itu sendiri adalah sebagai berikut :
1. Diagram gaya normal (NFD)
NFD yaitu diagram yang menggambarkan besarnya gaya normal yang terjadi
pada suatu konstruksi.
2. Diagram gaya geser (SFD)
SFD yaitu diagram yang menggambarkan besarnya gaya geser yang terjadi
pada suatu konstruksi.
3. Diagram moment bending (BMD)
BMD yaitu diagram yang menggambarkan besarnya momen lentur yang terjadi
pada suatu konstruksi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
2.6 Dasar-Dasar Pengelasan
2.6.1 Definisi Pengelasan
Pengelasan menurut DIN (Deutsche Industrie Normen) adalah ikatan
metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam
keadaan lumer atau cair. Dengan kata lain, pengelasan adalah sambungan
setempat dari beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas, dimana
dalam proses penyambungan ini terkadang disertai dengan tekanan dan material
tambahan (filler material). Tenaga panas pada proses pengelasan diperlukan untuk
memanaskan bahan logam las sampai leleh, sehingga bahan logam las tersambung
dengan atau tanpa kawat las sebagai bahan pengisi dan menghasilkan sambungan
yang kontinyu.
Lingkup penggunaan teknik pengelasan dalam kontruksi sangat luas, meliputi
perkapalan, jembatan, rangka baja, bejana tekan, pipa pesat, pipa saluran dan
sebagainya. Disamping untuk pembuatan, proses las dapat juga dipergunakan
untuk reparasi misalnya untuk mengisian lubang-lubang pada coran. Membuat
lapisan las pada perkakas, mempertebal bagian-bagian yang sudah aus, dan
macam-macam reparasi lainnya.
Pengelasan bukan tujuan utama dari kontruksi, tetapi hanya merupakan
sarana untuk mencapai ekonomi pembuatan yang lebih baik. Karena itu rancangan
las dan cara pengelasan harus betul-betul memperhatikan dan memperlihatkan
kesesuaian antara sifat-sifat lasdengan kegunaan kontruksi serta kegunaan
disekitarnya.
2.6.2 Las Busur Listrik
Las busur listrik merupakan pengelasan yang sering dipakai pada proses
pengelasan. Pengelasan busur listrik adalah pengelasan dimana percikan bunga
api listrik terjadi akibat hubungan singkat antara dua kutub listrik yang teronisasi
dengan udara melalui penghantar batang elektroda yang sekaligus dapat
digunakan pula sebagai bahan tambah atau bahan pengisi dalam pengelasan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
Gambar 2.12 Las busur listrik
(http://sumber-kita.blogspot.com)
Pola pemindahan logam cair tersebut sangat mempengaruhi sifat mampu
dari las logam. Secara umum dapat dikatakan bahwa logam mempunyai sifat
mampu las tinggi apabila pemindahan terjadi dengan butiran yang halus.
Sedangkan pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar kecilny arus dan
komposisi dari bahan fluks yang digunakan. Selama proses pengelasan bahan
fluks yang digunakan untuk membungkus elektroda mencair dan membentuk
kerak yang kemudian menutupi logam cair yang berkumpul ditempat sambungan
dan bekerja sebagai penghalang oksidasi. Dalam beberapa fluks bahannya tidak
dapat terbakar, tetapi berubah menjadi gas dan berfungsi sebagai pelindung dari
logam cair terhadap oksidasi dan menjaga nyala busur listrik.
2.6.3 Bahan Fluks
Dalam las elektroda terbungkus fluks memegang peran penting karena fluks
dapat bertindak sebagai :
1. Menjaga nyala busur listrik dan melancarkan pemindahan butir-butir cairan
logam
2. Sumber terak atau gas yang dapat melindungi logam cair terhadap udara di
sekitarnya
3. Sumber unsur-unsur paduan
Fluks biasanya terdiri dari bahan-bahan tertentu dengan perbandingan yang
tertentu pula. Bahan-bahan yang digunakan dapat digolongkan dalam bahan
pembuat terak, penghasil gas, deoksidator, unsur paduan, dan bahan pengikat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
Bahan-bahan tersebut antara lain oksida-oksida logam, karbonat, silikat, fluorida,
zat organik, baja paduan, dan serbuk besi.
2.6.4 Klasifikasi elektroda
Menurut AWS (American Welding Society) klasifikasi elektroda adalah
sebagai berikut:
E xx y z
dimana:
E = Menyatakan elektroda
xx = Dua angka sesudah E menyatakan kekuatan tarik las dalam ribuan lb/in2
(atau angka ke 1 x 7 dalam 42 kg/mm2)
y = (angka ke 3) menyatakan posisi pengelasan
angka 1 untuk pengelasan segala posisi
angka 2 untuk pengelasan posisi datar dan bawah tangan.
z = (angka ke 4)menyatakan jenis selaput dan jenis arus yang cocok dipakai.
2.6.5 Sambungan Las
Sambungan las dalam konstruksi baja pada dasarnya dibagi dalam
sambungan tumpul, sambungan T, sambungan sudut, sambungan sisi, dan
sambungan tumpang.
1. Sambungan tumpul (butt joint)
Sambungan tumpul merupakan jenis sambungan yang paling efisien.
Sambungan ini terjadi apabila dua anggota sambungan yang kurang lebih dalam
bidang yang sama didekatkan antara ujung satu sama lainnya.
Bentuk alur dalam sambungan tumpul sangat mempengaruhi efisiensi
pengerjaan, efisiensi sambungan, dan jaminan sambungan. Pada dasarnya dalam
memilih alur harus menuju pada masukan panas dan penurunan logam las sampai
harga terendah yang tidak menurunkan mutu sambungan las.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
Gambar 2.19 Macam-macam sambungan tumpul
(Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi)
2. Sambungan T (T joint)
Merupakan sambungan las yang dibentuk bila kedua anggota sambungan
diposisikan kurang lebih 900 satu sama lain dalam bentuk T.
Gambar 2.20 Macam-macam sambungan T
(http://www.digilbi.uns.ac.id)
3. Sambungan sudut (corner joint)
Merupakan sambungan las yang dibentuk bila dua anggota sambungan
diposisikan membentuk sudut kurang lebih 900 dengan sambungan las bagian luar
anggota sambungan.
Gambar 2.21 Macam-macam sambungan sudut
(http://www.digilbi.uns.ac.id)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
4. Sambungan tumpang (lap joint)
Merupakan sambungan las yang dibentuk bila dua anggota sambungan
diposisi-kan saling menumpuk satu sama lain. Sambungan tumpang dianggap
lebih kuat dibandingkan dengan sambungan tumpul, tetapi mengakibatkan penam-
bahan berat.
Gambar 2.22 Macam-macam sambungan tumpang
(Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi)
5. Sambungan sisi (edge joint)
Merupakan sambungan las yang dibentuk bila sisi dua anggota sambungakan
disambung dan sisi yang dilas sejajar satu sama lainnya.
Gambar 2.23 Macam-macam sambungan sisi
(http://www.digilbi.uns.ac.id)
Pada sambungan las dibebani, maka sambungan las akan mengalami sebagai
berikut (handbook churmy) :
a) Tegangan geser (τ)
t = A
.max SfF ................................................. (2.12)
F max = Pembebanan maximum
Sf = Safety Factor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
b) Momen yang terjadi
M = Fmax . L .................................................... (2.13)
L = Jarak
c) Tegangan bending pada sambungan las (ϬB)
ϬB = Z
SfM .max ............................................... (2.14)
M max = Moment maximum yang terjadi
Z = Section Modulus
d) Tegangan geser maximum (t max)
t max = 21 22 )(4 sb ts + ............................... (2.15)
Bahan yang digunakan aman apabila τ maximun < τ ijin max
2.7 Sambungan Baut
Sistem sambungan dengan menggunakan Mur & Baut ini, termasuk
sambungan yang dapat di buka tanpa merusak bagian yang di sambung serta alat
penyambung ini sendiri. Penyambungan dengan mur dan baut ini paling banyak
digunakan sampai saat ini, misal nya sambungan pada konstruksi-konstruksi dan
alat permesinan.
Bagian – bagian terpenting dari mur dan baut adalah ulir. Ulir adalah suatu
yang diputar disekeliling silinder dengan sudut kemiringan tertentu. Bentuk ulir
dapat terjadi bila sebuah lembaran berbentuk segi tiga di gulung pada sebuah
silinder seperti terlihat pada gambar 1a. Dalam pemakaian nya ulir selalu bekerja
dalam pasangan antara ulir luar dan ulir dalam. Ulir pengikat pada umumnya
mempunyai profil penampang berbentuk segi tiga sama kaki. Jarak antara satu
puncak dengan puncak berikut nya dari profil ulir disebut jarak bagi (P) lihat
gambar 1b.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Gambar 2. 24 Bentuk ulir (http://www.digilbi.uns.ac.id)
Baut dan mur merupakan alat pengikat yang sangat penting, untuk
mencegah timbulnya kerusakan pada mesin. Pemilihan baut dan mur sebagai alat
pengikat, harus disesuaikan dengan gaya yang mungkin akan menimbulkan baut
dan mur tersebut putus atau rusak. Dalam perencanaan baut dan mur,
kemungkinan kerusakan yang mengkin timbul yaitu :
Beban eksentrik tegak lurus dengan sumbu baut
Gambar 2.25 Sketsa beban eksentrik tegak lurus dengan sumbu baut
(Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi)
Pada baut yang dibebani eksentrik tegak lurus dengan sumbu baut, maka baut
akan mengalami beban-beban sebagai berikut :
a) Beban tiap baut (Ws)
Ws 溘 毗l ............................................................. (2.16)
e
F
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
F = Pembebanan
n = jumlah baut
b) Beban tarik langsung (Wtl)
Wtl 溘 毗.乒.ෘl挠揍乒潜嫩ෘl潜租 .............................................. (2.17)
F = Pembebanan
e = Jarak tegak lurus pusat baut dengan pembebanan
Ln = Baut yang mengalami pembebanan terbesar
c) Beban tarik karena Ws dan Wtl (ekuivalen)
Wte = 囊挠揍̊ 十税纵̊Ǵ邹挠十4纵滚邹挠 ] ............... (2.18)
d) Tegangan tarik maximum (Ϭt max) yang terjadi
Wte = 恼.d2. Ϭt max ....................................... (2.19)
d = Diameter baut
Bahan yang digunakan aman apabila Ϭt ijin > Ϭt max
2.8 Perhitungan kekuatan bahan rangka
Gambar 2.26 Penampang bahan rangka
(Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi)
Pada bahan pipa kotak hollow memiliki rumusan sebagai berikut
a. A = b2 – h2............................................................. (2.5)
b. y = 凝挠 ........................................................... (2.6)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
c. I = 贫浅能萍浅囊挠 ................................................... (2.7)
Perhitungan moment lentur mempunyai dua tegangan yang berbeda, yaitu
pada bagian atas mengalami tegangan geser dan pada bagian bawah mengalami
tegangan bending.
1. Kekuatan bahan ditinjau dari tegangan geser
a. Tegangan geser ijin bahan (τ ijin max )
τ ijin =囊挠 . Ϭt魄坪 .................................................. (2.8)
b. Tegangan geser yang terjadi (τ)
τ = 毗屏ax霹 ................................................... (2.9)
2. Tegangan bending yang terjadi
ϬB 溘 僻.您疲 ...................................................... (2.10)
3. Tegangan geser maximum (2.12)
t max=
21 22 )(4 sb ts +
..................................... (2.11)
Bahan rangka yang digunakan aman apabila τ maximum < τ ijin max
2.9 Gaya Tarik Maksimal Mobil
1. Mencari torsi maksimal
P = N . T ................................................................ (2.12)
Dimana :
P = Daya Mobil (Kw)
N = RPM pada gigi tertentu
T = Torsi
2. Mencari gaya tarik maksimal mobil
Fmax = 孽暖.奴 ............................................................ (2.13)
Dimana :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
r = jari-jari roda
n = jumlah roda
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
BAB III
PERANCANGAN
3.1 Gambar Design Bike Trailer
Gambar 3.1 Design bike trailer
Gambar 3.2 Design bike trailer tampak belakang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
Gambar 3.3 Design bike trailer tampak samping
3.2 Pemilihan Bahan
Dalam proyek akhir ini peralatan yang dibuat yaitu bike trailer. Secara garis
besar bahan yang dibutuhkan adalah bahan untuk pembuatan rangka, penyangga
sepeda, dan lantai.
Hal utama yang harus diperhatikan pada pemilihan bahan untuk rangka
yaitu proses pengelasan. Menurut DIN 17100 bahan logam yang baik untuk
proses permesinan, proses pengelasan, dan bahan kontruksi adalah logam FE 37-
A (ST37). Untuk mendapatkan berat kontruksi seringan mungkin dan
memudahkan dalam pengelingan, pemilihan bentuk yang tepat untuk rangka
memakai pipa kotak hollow. Sedangkan untuk menghindari cacat ketika proses
pengelasan maka dipilih bahan yang memiliki ketebalan 0,8 mm. Dimensi pipa
kotak dipilih ukuran sedang, hal ini disesuaikan dengan bentuk dan perkiraan
ukuran bike trailer, sehingga kebutuhan bahan dalam membuat rangka dapat
diminimalkan mungkin dan memiliki kekuatan memadai dalam kontruksi.
Sehingga dalam pemilihan bahan untuk rangka menggunaka pipa kotak hollow FE
37-A (ST37) 40x40x0,8,
Bagian pokok yang sering berhubungan langsung dengan alam ,misalnya
hujan, maka pemilihan bahan harus tahan terhadap korosi. Bahan logam yang
paling baik untuk menghindari korosi yaitu stainless. Bagian-bagian tersebut
terdiri dari penyangga sepeda, lantai, dan pengait roda belakang.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
3.3 Perencanaan Dimensi
3.3.1. Rangka
Untuk menentukan dimensi rangka utama, maka dibutuhkan data-data
tentang sepeda yang akan digunakan, yaitu polygon tipe heist. Berdasarkan
pengukuran pada sepeda tersebut, didapat data sebagi berikut :
a. Panjang kemudi 60 cm
b. Diameter roda 75 cm
c. Berat sepeda 15 kg, pada kemiringan 150
Untuk membuat demensi panjang rangka utama sekecil mungkin, maka
posisi sepeda diperlakukan sebagai berikut:
1. Setengah kemudi sepeda paling depan dan paling belakang, diluar
rangka utama.
2. Posisi sepeda dibuat zig-zag pada setiap sisi, maka posisi kemudi
tidak sejajar. Sehingga jarak minimun antar sepeda pada satu sisi 47,5
cm.
Dengan pemberian jarak untuk dudukan penyangga sepeda pada tiap sisi
depan dan sisi belakang 10 cm, maka dimensi panjang rangka utama didapat 210
cm. Dimensi ini didapat dari perhitungan (47,5cm x 4) + (10cm x 2) = 210 cm.
Untuk menentukan dimensi lebar rangka utama sekecil mungkin, maka
posisi sepeda dibuat zig-zag antar sisi, sehingga dengan kemiringan sepeda 150
dimensi lebar rangka utama 150 cm. Dimensi ini didapat dari posisi terjauh rangka
sepeda pada setiap sisi, yaitu 75 cm, sehingga 75cm x 2= 150 cm.
Sedangakan untuk rangka penyambuang dengan towing bar menggunakan
rangka berbentuk segitiga. Hal ini bertujuan menjaga kestabilan trailer bike ketika
berjalan. Pada rangka yang berbentuk segitiga ini, beban yang ditarik akan
terpusat pada satu titik sudut, yaitu pada ujung segitiga. Selain itu rangka segitiga
juga memiliki kelebihan, yaitu ketika berbelok tidak banyak makan tempat,
sehingga tidak akan bersentuhan dengan towing bar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
Gambar 3.4 Design rangka utama (satuan cm)
Gambar 3.5 Design rangka segitiga (satuan cm)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
3.3.2. Penyangga Sepeda
Gambar 3.6 Design penyangga sepeda
Menentukan dimensi panjang pada sepeda penyangga, mengacu jarak
antar sepeda yang didapat 47,5 cm. Agar rangka sepeda tidak menempel pada
rangka penyangga, diberi jarak 2 cm, sedangkan dimensi pipa kotak stainless
3 cm sehingga panjang dimensi penyangga sepeda 200 cm. Dimensi ini
didapat dari perhitungan (47,5cm x 4) + (2cm x 2) + (3cm x 2) = 200 cm. Pada
dimensi tinggi penyangga sepeda ini, didapat dari ketinggian (miring 150) roda
depan sepeda bagian bawah dengan lantai, yaitu 90 cm.
Gambar 3.7 Design penyangga sepeda tampak atas (satuan cm)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
Gambar 3.8 Design penyangga sepeda tampak samping (satuan cm)
3.3.3. Pengait Roda Depan
Walaupun sama halnya dengan lantai, penyangga sepeda, dan pengait roda
belakang yang sering berhubungan langsung dengan alam, pada pengait roda
depan tidak memakai stainless. Hal ini dikarenakan salah satu bahan yang
digunakan pada pengit roda dibuat dengan bahan stainless tidak ada dalam
pasaran, yaitu besi beton sebagai pemegang pengait sepeda. Semua bahan
yang digunakan pada pembuatan pengait sepeda ST-37A.
Pada pembuatan sebuah pengait roda depan dibutuhkan pipa Ø 40 mm,
yaitu sesuai dengan lebar ban sepeda. Pada pemegangnya menggunakan pipa
kotak 20mm x 40mm dan besi beton Ø 10 mm. Untuk membuat pengaitnya,
pipa Ø 40 di-rool dengan diameter 720 mm sedikit lebih besar diameter roda
sepeda. Kemudian dipotong sesuai dengan kebutuhan, yaitu seluruh ban
masuk pada pengait, roda dapat masuk ke pengait, dan posisi saat sepeda akan
dimasukkan pengait tidak terlalu tinggi.
Pada dimensi pipa kotak dibuat sama dengan penyangga sepeda, yaitu 20
cm. Dimensi besi beton disesuaikan dengan posisi pengait roda depan dan
pipa kotak.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Gambar 3.9 Design pengait roda depan (satuan cm)
3.3.4. Towing Bar
Untuk membuat towing bar, harus disesuaikan dengan chacis mobil yang
dipakai. Mobil yang digunakan Dalam membuat towing bar ini adalah
Mitsubitshi Colt ST 120.
Gambar 3.10 Design towing bar (satuan mm)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
Pada pertengahan towing bar, dibuat lubang dengan ukuran 2 mm x 60
mm sebagai dudukan pengait sambungan
Gambar 3.11 Design towing bar (satuan mm)
3.3.5. Bracket
Bracket pad bike trailer digunakan untuk menyambung antara bike trailer
dengan towing bar. Dalam pembuatannya menggunakan 2 buah profil U
dengan tebal 5 mm. Pada pemasangan dengan pengait towing bar, ujung
bracket dilubangi sesuai dengan besar pengaitnya. Sedangkan untuk membuat
fleksibel naik turun, dibuat fleksibel joint menggunakan pipa bundar yang
disusun sesuai dengan design. Untuk menghubungkan kedua profil U tersebut
digunakan poros.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
Gambar 3.12 Design bracket (satuan mm)
3.3.6. Dudukan lampu belakang
Pada bike trailer ini, lampu belakang yang digunakan sebagai sein, lampu
kota, dan lampu rem menggunakan lampu belakang Mitsubitsi L300. Pada
pemasangannya, memerlukan dudukan lampu serta dudukan baut pada bike
trailer. Pada dudukan lampu menggunakan besi siku berlubang.
Gambar 3.13 Design dudukan lampu belakang (satuan cm)
3.4 Perhitungan Perancangan
Pada perhitungan ini hanya dibatasi pada perhitungan dasar mekanika yang
meliputi perhitungan distribusi gaya, perhitungan sambungan baut pada beban
eksentrik, dan perhitungan sambungan las. Pada perhitungan ini seluruh gaya
dianggap gaya statis.
Berikut beban-beban pada perencanaan :
1. Berat total rangka dan penyangga sepeda = 40 Kg = 400 N
2. Berat total bordes = 15 Kg = 150 N
3. Berat sepeda = @ 15 Kg = 150 N
4. Berat pegas daun = @ 2,5 Kg = 25 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
3.4.1 Distribusi Gaya Rangka dan Penyangga Sepeda
Beban total rangka, penyangga sepeda, dan lantai adalah 550 N menjadi
satu sebagai beban merata, sedangakan beban setiap sepeda (berjumlah 8 buah)
yaitu 150 N menjadi beban terpusat. Seluruh beban tersebut tertumpu pada dua
buah pegas daun dan dianggap memiliki beban yang sama.
Sehingga setiap pegas daun menerima beban sebagai berikut :
1. Total berat rangka, penyangga sepeda, dan lantai, yaitu
xx탘퍠⾸ = 275 N
Karena beban ini beban merata, maka besar beban merata
⾸̊x퍠⾸,o = 131 N/m
2. Beban sepeda
Beban setiap sepeda yaitu 15 Kg atau 150 N
1. Distribusi pada rangka
Gambar 3.14 Distribusi gaya dengan penumpu pegas daun
∑ Fy = 0 ..................................................................... (2.2)
RBV+REV = 131 N/m x (0,55m+1,00m+0,55m) + 150 N x 4
RBV+REV = 276 N + 600 N
E B
1 2 3 4 5 6 7
REV
131 N/m
150 N 150 N 150 N 150 N
0,40 M 0,15M 0,35 M 0,5 M 0,20 M 0,35 M 0,15M
A D F C
RBV
0,55 M 1,00 M 0,55 M
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
RBV+REV = 276 N
RBV = 876 N – REV
∑ ME= 0..................................................................... (2.3)
1,00 m RBV = [(131N/m x 0,55 m) x1,00十0,55m2 ] + (150N x 1,15m) + (150N
x 0,65m) + (150N x 0,15m) + [(131N/m x 1,0m) x ,탘탘o⾸ ] - (150N
x 0,35m) - [(131 N x 0,55) x 탘,xxo⾸ ]
1,00 m RBV = 92 Nm + 173 Nm + 98 Nm + 23 Nm + 66 Nm – (53 Nm + 20 Nm)
1,00 m RBV = 381 Nm
RBV = 381 N
REV = 876 N – 381 N
REV = 495 N
Potongan yang dianalisis
a) Potongan 1(F) – kanan
Gambar 3.15 Potongan 1-1
Persamaan reaksi gaya dalam :
Nx = 0
Vx = 131 N/m x
Mx = -131 N/m x .诺⾸ ....................................... (2.4)
x = 0 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m . 0 m
= 0 N
Mx = -131 N/m . 0 m . 탘⾸ m
Vx
Mx
Nx
131 N/m
x
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
= 0
x= 0,20 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m . 0,20 m
= 27 N
Mx = -131 N/m . 0,20 m . 탘,⾸탘⾸ m
= -2,7 Nm
b) Potongan 2 (F-E) – kanan
Gambar 3.16 Potongan 2-2
Persamaan reaksi gaya dalam :
NX = 0
VX = 131 N/m. x + 150 N
MX = [-131 N/m .x 诺⾸] + [-150 N. x -0,20m]
x = 0,20 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m .0,20 m + 150 N
= 177 N
Mx = [-131 N/m . 0,20 m x 탘,⾸x⾸ m] + [-150 N . (0,20 m – 0,20m)]
= -2,7 Nm
x = 0,55 m
Nx = 0
Vx
Mx
Nx
150 N
0,20 m
x
131 N/m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
Vx = 131 N/m . 0,55 m + 150 N
= 222 N
Mx = [-131 N/m . 0,55 m . 탘,xx⾸ m] + [-150 N . (0,55 m – 0,20m)]
= -20 Nm + -53 Nmm
= -73 Nm
c) Potongan 3 (E-D) – kanan
Gambar 3.17 Potongan 4-4
Persamaan reaksi gaya dalam :
NX = 0
VX = 131 N/m .x + 150 N – 495 N
MX = [-131 N/m .x . x 诺⾸] + [-150 N . (x-0,20)] + [495 N .(x- 0,55)]
x = 0,55 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m x 0,55 m + 150N – 495 N
= -273 N
Mx = [-131 N/m . 0,55 m . 탘,xx⾸ m] + [-150 N . (0,55 m – 0,20m)] + [495 N .
(0,55m - 0,55m)]
= -73 Nm
x = 0,70 m
Nx = 0
Vx
Mx
Nx
495 N 0,55 m
150 N
x
131 N/m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
Vx = 131 N/m .0,70 m + 150 N – 495 N
= -247 N
Mx = [-131 N/m .0,70 m .탘,̊탘⾸ m] + [-150 N (0,70 m – 0,20 m)] + [495 N
(0,70m - 0,55m)]
= -33Nm + -75 Nm + 73 Nm
= -33 Nm
d) Potongan 4 (D-C) – kanan
Gambar 3.18 Potongan 5-5
Persamaan reaksi gaya dalam :
NX = 0
VX = 131 N/m . x + 150 N – 495 N + 150 N
MX = [-131 N/m . x 诺⾸] + [-150 N . (x -0,20)] + [495 N . (x - 0,55] + [-150
N . (x -0,70)]
x = 0,70cm
Nx = 0
Vx = 131 N/m . 0,70 m + 150 N – 495 N + 150 N
= 103 N
Mx = [-131 N/m . 0,70m . 탘,̊xo⾸ ] + [-150 N . (0,70m - 0,25m)] + [495 N .
(0,70 m - 0,55m] + [-150 N . (0,70 m - 0,70m)]
= -33 Nm
Vx
Mx
Nx 131 N/m
150 N 150 N
0,70 m 495 N
x
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
x = 1,20 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m .1,20 m + 150 N – 381 N + 150 N
= 37 N
Mx = [-131 N/m 1,20m . ,⾸탘o⾸ ] + [-150 N . (1,20m - 0,20m)] + [495 N .
(1,20m - 0,55m] + [-150 N . (1,20m - 0,70m)]
= -95 Nm + -150 Nm + 322 Nm + -75 Nm
= 2 Nm
e) Potongan 5 (C-B) – kanan
Gambar 3.19 Potongan 6-6
Persamaan reaksi gaya dalam :
NX = 0
VX = 131 N/m . x + 150 N – 495 N + 150 N + 150 N
MX = [-131 N/m. x 诺⾸] + [-150 N . (x-0,20)] + [381 N . (x- 0,55] + [-150 N
. (x-0,70)] +[-150 N . (x-1,20)]
x =1,20 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m . 1,20 m + 150 N – 495 N + 150 N + 150 N
= 113 N
Vx
Mx
Nx
495 N
150 N 150 N 150 N
131 N/m
x 1,20 m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
Mx = [-131 N/m . 1,20m . ,⾸탘o⾸ ] + [-150 N x (1,20m-0,20m)] + [495 N .
(1,20m- 0,55m] + [-150 N . (1,20m-0,70m)] +[-150 N . (1,20m-1,20m)]
= 2 Nm
x = 1,55 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m . 1,55 m + 150 N – 495 N + 150 N + 150 N
= 159 N
Mx = [-131 N/m . 1,55m . ,xxo⾸ ] + [-150 N . (1,55m-0,20m)] + [495 N .
(1,55m- 0,55m] + [-150 N . (1,55m-0,70m)] +[-150 N . (1,55m-1,20m)]
= -158Nm + -203Nm + 495 N + -128 Nm + -53 Nm
= - 43 N
f) Potongan 6 (B-A) – kanan
Gambar 3.20 Potongan 6-6
Persamaan reaksi gaya dalam :
NX = 0
VX = 131 N/m. x + 150 N – 495 N + 150 N + 150 N -318 N
MX = [-131 N/m .x 诺⾸] + [-150 N . (x-0,20)] + [495 N .(x - 0,55] + [-150 N
(x- 0,70)] +[-150 N. (x-1,20)] +[381 N . (x-1,55)]
x =1,55 m
Nx = 0
Vx
Mx
Nx
318 N 495 N
150 N 150 N 150 N
131 N/m
x 1,55 m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
Vx = 131 N/m . 1,55 m + 150 N – 495 N + 150 N + 150 N-318 N
= -159 N
Mx = [-131 N/m . 1,55m . ,xxo⾸ ] + [-150 N . (1,55m-0,20m)] + [495 N .
(1,55m- 0,55m] + [-150 N . (1,55m-0,70m)] +[-150 N . (1,55m-1,20m)]
= - 43 N
x = 1,70 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m . 1,70 m + 150 N – 495 N + 150 N + 150 N-318 N
= -141 N
Mx = [-131 N/m . 1,70m . ,̊탘o⾸ ] + [-150 N . (1,70m-0,20m)] + [495 N x
(1,70m- 0,55m] + [-150 N . (1,70m-0,70m)] +[-150 N . (1,70m-1,20m)] +
[381 N . (1,70-1,55)]
= -190Nm + -225Nm + 570 N + -150 Nm + -75 Nm+ 58 Nm
= - 22 N
g) Potongan 7 (A) – kanan
Gambar 3.21 Potongan 6-6
Persamaan reaksi gaya dalam :
NX = 0
VX = 131 N/m x + 150 N – 495 N + 150 N + 150 N -318 N
Vx
Mx
Nx
150 N
318 N 495 N
150 N 150 N 150 N
131 N/m
x 1,70 m
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
MX = [-131 N/m x 诺⾸] + [-150 N (x -0,20)] + [495 N (x- 0,55] + [-150 N
(x-0,70)] +[-150 N (x-1,20)] +[381 N (x-1,55)]
x =1,70 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m . 1,70 m + 150 N – 495 N + 150 N + 150 N-318 N +150
= 10 N
Mx = [-131 N/m . 1,70m . ,̊탘o⾸ ] + [-150 N . (1,70m-0,20m)] + [495 N .
(1,70m- 0,55m] + [-150 N . (1,70m-0,70m)] +[-150 N . (1,70m-1,20m)] +
[381 N . (1,70-1,55)]
= - 22 N
X = 2,10 m
Nx = 0
Vx = 131 N/m . 2,10 m + 150 N – 495 N + 150 N + 150 N-318 N + 150 N
= 0 N
Mx = [-131 N/m . 2,10m . ,̊탘o⾸ ] + [-150 N . (2,10m-0,20m)] + [495 N .
(2,10m - 0,55m] + [-150 N . (2,10m -0,70m)] +[-150 N . (2,10m -1,20m)]
+ [381 N . (2,10-1,55)] + [150 N . (2,10-1,70)]
= -221Nm + -285Nm + 768 N + -210 Nm + -135 Nm+ 210 Nm + -60 Nm
= 0 N
Dari perhitungan diatas, didapat pembebanan terbesar pada titik E, yaitu sebesar
273 N. Sedangkan momen terbesar pada titik E, yaitu sebesar 73 Nm
Diagram gaya dalam pada rangka
a) Diagram gaya normal ( NFD )
Gambar 3.22 Diagram gaya normal
A B C D E F
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
b) Diagram gaya geser ( SFD )
Gambar 3.23 Diagram gaya geser
c) Diagram moment bending ( BMD )
Gambar 3.24 Diagram gaya momen
27 N
177 N
222 N
37 N
113 N 159 N
10N
-273 N
-141 N
-247 N
A B C D E F
-159
103N
B 0 Nm A C D E F
22 Nm
43 N
0 Nm
2 Nm
33Nm
73 Nm
2,7 Nm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
2. Distribusi gaya pada penyangga sepeda
Gambar 3.25 Distribusi gaya dengan penumpu pegas daun
1) Penyederahaan bagian kanan (RDV2 – RGV)
Gambar 3.26 Distribusi gaya penyangga sepeda bagian kanan
∑ Fy = 0 ..................................................................... (2.2)
RDV2+RGV = (150 N.2)
RDV2+RGV = 300 N
RDV2 = 300 N – RGV
∑ MD = 0 ................................................................... (2.3)
1,00 RGV = (150 N.0,85 m) + (150 N.0,35 m)
1,00 RGV = 127,5 N + 52,5 N
RGV = 180 N
RDV2 = 300 N – RGV
0,35M
E
RDV
1 2 3 4 5 6
RGV RAV
150 N 150 N 150 N 150 N
0,35 M 0,50 M 0,15M 0,15M 0,50 M
B F C
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
47
= 300 N – 180 N
= 120 N
a) Potongan 1-1 (F-G) – kanan
Gambar 3.27 Potongan 1-1
Nx = 0
Vx = - 180 N
Mx = 180 N. x m
x = 0 m
Nx = 0
Vx = - 180 N
Mx = 180 N.0
= 0
x = 0,15 m
Nx = 0
Vx = - 180 N
Mx = 180 N.0,15 m
= 27 Nm
b) Potongan 2-2 (E-F) – kanan
Gambar 3.28 Potongan 2-2
E
Vx
Mx
Nx
F Vx
Mx
Nx
RGV
RGV
180N
F
15 x
150 N
x
180 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
48
Nx = 0
Vx = - 180 N + 150 N
= - 30 N
Mx = [180 N (x m)] + [-150N (x m-0,15m)]
x = 0,15 m
Nx = 0
Vx = - 180 N + 150 N
= - 30 N
Mx = [180N (0,15m)] + [-150N (0,15m-0,15m)]
= 27 Nm
x = 0,65 m
Nx = 0
Vx = - 180 N + 150 N
= - 30 N
Mx = [180N (0,65m)] + [-150N (0,65m-0,15m)]
= 117 N + -75 N
= - 42 Nm
c) Potongan 3-3 (D-E) – kanan
Gambar 3.29 Potongan 3-3
Nx = 0
Vx
Mx
Nx
RGV RDV2
E
0,65m
x
150 N 150 N
F
180 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
49
Vx = - 180 N + 150 N + 150 N
= 120 N
Mx = [180N (x m)] + [-150N (x m-0,15m)] + [-150N (x m-0,65m)]
x = 0,65 m
Nx = 0
Vx = - 180 N + 150 N + 150 N
= 120 N
Mx = [165N (0,65 m)] + [-150N (0,65-0,15m)] + [-150N (0,65 m-0,65m)]
= - 42 Nm
x = 1,00 m
Nx = 0
Vx = - 180 N + 150 N + 150 N
= 120 N
Mx = [180 (1,0 m)] + [-150N (1,0 m-0,15)] + [-150N (1,0 m-0,65m)]
= 180 Nm + (-127,5Nm) + (-52,5 Nm)
= 0 Nm
Diagram gaya dalam pada rangka
a) Diagram gaya normal ( NFD )
Gambar 3.30 Diagram gaya normal
D G E F
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
50
b) Diagram gaya geser ( SFD )
Gambar 3.31 Diagram gaya geser
c) Diagram moment bending ( BMD )
Gambar 3.32 Diagram gaya momen
2) Penyederhanaan bagian kiri (RDV2 – RGV)
Gambar 3.33 Distribusi gaya penyangga sepeda bagian kiri
42 Nm
27 Nm
120 N
30 N
180 N
G D E F
G D E F
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
51
∑ Fy = 0 ..................................................................... (2.2)
RAV+RDV1 = (150 N.2)
RAV+RDV1 = 300 N
RDV1 = 300 N – RAV
∑ MD = 0 ................................................................... (2.3)
1,00 RAV = (150 N.0,65 m) + (150 N.0,15 m)
1,00 RAV = 97,5 N + 22,5
RAV = 120 N
RDV1 = 300 N – 120N
= 180 N
a) Potongan 1-1 (A-B) – kiri
Gambar 3.34 Potongan 1-1
Nx = 0
Vx = - 120 N
Mx = 120 N. x m
x = 0 m
Nx = 0
Vx = - 120 N
Mx = 120 N. 0 m
= 0
x = 0,35 m
Nx = 0
Vx = - 120N
Mx = 120 N.0,35 m
= 42 Nm
Vx
Nx
Mx
RAV
120 N
B
x
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
52
b) Potongan 2-2 (B-C) – kiri
Gambar 3.35 Potongan 2-2
Nx = 0
Vx = - 120 N + 150 N
= 30 N
Mx = 120 N. x m + [-150 (x m – 0,35m)]
x = 0,35 m
Nx = 0
Vx = -120 N + 150 N
= 30 N
Mx = 120 N.0,35 m + [-150 (0,35 m – 0,35m)]
= 42 Nm
x = 0,85 m
Nx = 0
Vx = - 120 N + 150 N
= 30 N
Mx = 120 N. 0,85 m + [-150 (0,85 m – 0,35m)]
= 102 Nm + - 75 Nm
= 27 Nm
Vx
Nx
Mx
RAV
150 N
120 N
B
0,35
x
C
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
53
c) Potongan 3-3 (C-D) – kiri
Gambar 3.36 Potongan 4-4
Nx = 0
Vx = - 120 N + 150 N + 150 N
= 170 N
Mx = 120 N. x m + [-150 (x m – 0,35m)] + [-150 (1,0 m – 0,85m)]
x = 0,85 m
Nx = 0
Vx = - 120 N + 150 N + 150 N
= 180 N
Mx = 120 N. 0,85 m + [-150 (0,85 m – 0,35m)] + [-150 (0,85 m – 0,85m)]
= 27 Nm
x = 1,00 m
Nx = 0
Vx = - 120 N + 150 N + 150 N
= 180 N
Mx = 120 N.1,0 m + [-150 (1,0 m – 0,35m)] + [-150 (1,0 m – 0,85m)]
= 120 Nm + -97,5 Nm + -22,5
= 0 Nm
Vx
Nx
Mx
RAV
0,85 m
x
C B
120 N RDV1
150 N 150 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
54
Diagram gaya dalam pada rangka
a) Diagram gaya normal ( NFD )
Gambar 3.37 Diagram gaya normal
b) Diagram gaya geser ( SFD )
Gambar 3.38 Diagram gaya geser
c) Diagram moment bending ( BMD )
Gambar 3.39 Diagram gaya momen
Pembebanan yang terjadi pada RDV yaitu
RDV = RDV1 + RDV2
B A
42 Nm
D A
27 Nm
120 N
30 N
180 N
A D B C
B C
D C
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
55
= 180 N +120 N
= 300 N
Sehingga dari perhitungan diatas, didapat pembebanan terbesar pada titik D, yaitu
sebesar 300 N. Sedangkan momen terbesar pada titik B dan E, yaitu sebesar 42
Nm
3. Distribusi gaya pada penyangga sepeda bagian kaki
a) Kaki penumpu “titik D”
Pada penumpu utama titik D (RDVtotal) mendapatkan 2 buah pembebanan,
yaitu RDV dan RDV’ karena sebagai penumpu tunggal yang dianggap simetris
pada pembebanan penyangga total. Sehingga nilai RDV dan RDV’ sama.
Gambar 3.40 Distribusi gaya penumpu “titik D”
RDVtotal1 = RDVtotal
∑ Fy = 0 ...................................................... (2.2)
RDVtotal = RDV’ + RDV
RDVtotal’
RDVtotal
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
56
= 300 N + 300 N
= 600 N
Digram gaya dalam
Diagram gaya normal ( NFD )
Gambar 3.41 NFD batang D-D’
b) Kaki penumpu “titik A”
Gambar 3.42 Distribusi gaya penumpu “titik A”
RAH = RAH 1
β α
RAH RAV A
A1 RAH1
β α RAV1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
57
α = 300
β = 600
l = 0,9 m
A = 120 N
A = A1
RAV = RAV1
Cos α = 覰⽨3拈
Cos 300 =120NRAH
0,867 . RAH = 120 N
RAH = 139 N
Cos β = 3⽨3镊
Cos 600 =120NRAV
0,5 x RAV = 120 N
RAV = 180 N
MA = - RAV x l ............................................. (2.3)
MA = -180 N x 1,03 m
MA = 185,4 Nm
Diagram gaya dalam
Diagram gaya normal ( NFD )
Gambar 3.43 NFD batang A-A’
139 N
A
A’
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
58
Diagram gaya geser ( SFD )
Gambar 3.44 SFD batang A-A’
Diagram moment bending ( BMD)
Gambar 3.45 BMD batang A-A’
c) Kaki penumpu “titik B”
Gambar 3.46 Distribusi gaya penumpu “titik B”
A
B
β α RBH
B1
RBH1
β α
RBV1
RBV
185,4 Nm
180 N
A
A’
A’
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
59
RBH = RBH1
α = 300
β = 600
l = 1,03 m
B = 180 N
B = B’
RBV = RBV’
Cos α = 迨ᘐ迨R
Cos 300 =180棺观顾寡 RBH =
馁탘퍠탘,馁淖 ̊
RBH = 208 N
Cos β = 你⽨你镊
Cos 600 =180RBV
0,5 RGV = 360 N
RBV = 360 N
Mb = - RBV x l ............................................. (2.3)
Mb = - 360 N x 1,03 m
Mb = - 370,8 Nm
Diagram gaya dalam
a) Diagram gaya normal ( NFD )
Gambar 3.47 NFD batang B-B’
208 N
B
B’
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
60
b) Diagram gaya geser ( SFD )
Gambar 3.48 SFD batang B-B’
c) Diagram moment bending ( BMD)
Gambar 3.49 BMD batang B-B’
Dari perhitungan kaki penumpu diatas, didapat pembebanan terbesar pada kaki D,
yaitu sebesar 600 N. Sedangkan momen terbesar pada kaki G, yaitu sebesar 370,8
Nm
370,8 Nm
360 N
A
A’
A’
A
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
61
3.4.2 Perhitungan Mekanika pada Rangka
1) Kekuatan Bahan
Pada perhitungan ini, bahan untuk rangka (pipa kotak hollow) yang digunakan
adalah baja ST 37 dengan tegangan geser max (Ϭs ijin max) = 240 N/mm2 (DIN
17100), dan safety factor (sf) yang dipakai karena pembebanan kejut (dari
suspensi) adalah 16 (Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi).
Gambar 3.50 Penampang bahan
Dimana pada bahan yang dipakai menggunkanan ukuran sebagai berikut :
a. b (X-X=Y-Y) = 40 mm
b. h = 32 mm
1. Kekuatan bahan ditinjau dari tegangan geser
a. Tegangan geser ijin bahan (τ ijin max )
τ ijin =滚滚l ........................................................................ (2.8)
=240N/mm²16 = 15 N/mm²
b. Tegangan geser yang terjadi (τ)
Fmax = 273 N
A = b2 – h2
= 402 – 3,22
= 1600 mm2 – 1024 mm2
= 576 mm2
τs = 屏频b霹 ................................................................ (2.9)
= ⾸̊ᬠ퍠x̊淖屏屏潜
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
62
= 0,420 N/mm2
2. Tegangan bending (ϬB)
Mmax = 73 N.m = 73.000 Nmm
y = 拧⾸ =
i탘屏屏⾸ = 20 mm
I = 贫浅能萍浅⾸
حل⾸,x淖ノ탘堑能,탘xノ탘堑⾸
=ノxノ탘堑⾸
= 1.26.105
ϬB 僻ノ您疲 ..................................................................... (2.10)
= ̊ᬠノ탘탘탘퍠ノoノ⾸탘oo,⾸淖ノ탘谴oo浅
=ノi淖탘ノ탘탘탘퍠ノoo潜,⾸淖ノ탘谴oo浅
= 11,58 N/mm2
3. Tegangan geser maximum
t max = 21 22 )(4 ts +b ............................................
(2.11)
= 21 22 )42,0(458,11 +
= 21
. 11,7 N/mm2
= 5,85 N/mm2
Karena t maximum < t ijin maka bahan yang digunakan aman
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
63
2) Sambungan pada rangka utama
Pada sambungan rangka utama menggunakan penampang las yang sama pada
bahan yang dilas, yaitu pipa kotak (40 mm x 40mm). Sedangkan untuk elektroda
las mengunakan ukuran 4 mm. Pada perhitungan distribusi gaya, didapat titik
pembebanan terbesar (Fmax) 273 N dan moment terbesar (Mmax) 73 N.mm.
Gambar 3.51 Penampang pengelasan
Dari data tersebut didapat :
s = 4 mm
l = 40 mm
b = 40 mm
Fmax = 273 N
Mmax =73 N.m = 73.000 Nmm
Tegangan geser ijin maksimum pada pengelasan (τ ijin max) = 217 N/mm2
Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) = 16 (Khurmi, RS. 1982.
“Machine Design”. New Delhi).
a) Tegangan geser pada sambungan las karena pembebanan maximum
t =A
.max SfF
............................................ (2.12)
= 2l) + (2b s 0.707
.max SfF
t = 2.40) + (2.40 4 0.707.
16.273N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
64
t = .mm.mm 452,48
4368N
t = 9,6 N/mm2
b) Tegangan bending pada sambungan las
Z = t ÷÷ø
öççè
æ+
3.
2blb
= 0,707 . 4 ÷÷ø
öççè
æ+
340
40.402
= 2,828 mm x 2134
= 6034 mm3
Tegangan bending yang terjadi
ϬB = Z
SfM .max ....................................... (2.14)
= 6034
73000.16
= 193 N /mm2
c) Tegangan geser maximum
t max = 21 22 )(4 sb ts + .............................. (2.15)
= 21 22 )6,9(4193 +
= 21
. 194 N/mm2
= 97 N/mm2
Karena t maximum < t ijin max maka pengelasan yang digunakan aman
3) Sambungan rangka utama dengan rangka segitiga
Pada sambungan antara rangka utama dan rangka segitiga, menggunakan
penampang las seperti terpambang pada gambar dibawah ini, yang memiliki nilai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
65
b = 50 mm dan l = 25 mm. Sedangkan untuk elektroda las mengunakan ukuran 4
mm.
Gambar 3.52 Penampang pengelasan
Pada sambungan antara rangka utama dan rangka segitiga ini terbagi rata pada
6 buah sambungan yang masing-masing dianggap memiliki beban yang sama.
Gaya untuk menarik bike trailer yaitu 200 N, sehingga masing-masing
sambungan memiliki beban 33,3 N. Pada rangka segitiga dan sambungan ini
memiliki jarak 900 mm. Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi)
adalah 16 (Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi).
Dari pernyataan diatas didapat :
s = 4 mm
l = 25 mm
b = 50 mm
e = 900 mm
F = 33,3 N
Tegangan geser ijin maksimum pada pengelasan (τ ijin max) = 217 N/mm2
Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) = 16
a) Tegangan geser pada sambungan las karena pembebanan maximum
t = A
.max SfF .............................................. (2.12)
t = l) + (b s 2.0,707
.max SfF
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
66
t = 50) + (25 4 2.0,707.
16.3,33 N
t = .mm.mm 424,2
544N
t = 1,4 N/mm2
b) Moment akibat pembebanan
M = F.e .................................................... (2.13)
= 33,3 N. 900mm
= 29.970Nmm
c) Tegangan bending pada sambungan las
Z = ÷÷ø
öççè
æ3
2tb
= ÷÷ø
öççè
æ3
50.4.707,0 2
= 2356 mm3
Tegangan bending yang terjadi
ϬB = ZSfM .
............................................... (2.14)
= 2356
29970.16
= 203,5 N /mm2
d) Tegangan geser maximum
t max= 21 22 )(4 sb ts + ............................ (2.15)
= 21 22 ) 4,1(45,203 +
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
67
= 21
. 204 N/mm2
= 102 N/mm2
Karena t maximum < τ ijin max maka pengelasan yang digunakan aman
3.4.3 Perhitungan Mekanika pada Penyangga Sepeda
1) Kekuatan bahan
Bahan untuk penyangga sepeda ini (pipa kotak hollow) yang digunakan adalah
AISI 316 dengan tegangan geser max (Ϭs ijin max) = 344 N/mm2
(digilib.its.ac.id), dan safety factor (sf) yang dipakai karena beban kejut (dari
suspensi) adalah 16 (Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi).
Gambar 3.53 Penampang bahan
Dimana pada bahan yang dipakai menggunkanan ukuran sebagai berikut :
c. b (X-X=Y-Y) = 30 mm
d. h = 28,4 mm
1. Kekuatan bahan ditinjau dari tegangan geser
a. Tegangan geser ijin bahan (τ ijin max )
τ ijin =滚滚l ....................................................................... (2.8)
= ᬠii퍠/oo²淖 = 21 N/mm²
b. Tegangan geser yang terjadi (τ)
Fmax = 600 N
A = b2 – h2
= 302 – 28,42
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
68
= 900 mm2 – 807 mm2
= 794 mm2
τ = 屏频b霹 ............................................................. (2.9)
= 淖탘탘퍠内i屏屏潜
= 6,4 N/mm2
2. Tegangan bending (ϬB)
Mmax = 370,8 Nm = 370800 Nmm
y = 拧⾸ =
ᬠ탘屏屏⾸ = 15 mm
I = 贫浅能萍浅⾸
= ᬠ탘浅能⾸馁,i浅⾸
= 馁탘ノ탘탘能̊ 탘̊ノ⾸馁⾸
= 15,56 .103
ϬB 僻ノ您疲 .................................................................... (2.10)
ᬠ̊탘馁탘탘탘퍠ノooノxoox,x淖ノ탘遣oo浅
=xx淖⾸탘탘퍠ノoo潜x,x淖ノ탘遣oo浅
= 36 N/mm2
3. Tegangan geser maximum
t max = 21 22 )(4 ts +b .............................................
(2.11)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
69
= 21 22 )4,6(436 +
= 21
. 39 N/mm2
= 19,5 N/mm2
Karena t max < t ijin maka bahan yang digunakan aman
2) Sambungan las penyangga sepeda
Pada sambungan las penyangga sepeda menggunakan penampang las yang
sama pada bahan yang dilas, yaitu pipa kotak (30 mm x 30mm). Sedangkan untuk
elektroda las mengunakan ukuran 2 mm. Pada perhitungan distribusi gaya, didapat
titik pembebanan terbesar (Fmax) 600 N dan momen terbesar (Mmax) 370,8 Nm.
Gambar 3. 54 Penampang pengelasan
Dari data tersebut didapat :
s = 2 mm
l = 30 mm
b = 30 mm
Fmax = 60 N
Mmax = 370,8 N.m = 370.800 Nmm
Tegangan geser ijin maksimum pada pengelasan (τ ijin max) = 315 N/mm2
Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) = 16 (Khurmi, RS. 1982.
“Machine Design”. New Delhi).
a) Tegangan geser pada sambungan las karena pembebanan maximum
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
70
t =A
.max SfF
............................................ (2.12)
= 2l) + (2b s 0.707
.max SfF
t = 2.30) + (2.30 2 0.707.
12.600N
t = .mm.mm 402,48
7200N
t = 18 N/mm2
b) Tegangan bending pada sambungan las
Z = t ÷÷ø
öççè
æ+
3.
2blb
= 0,707 . 2 ÷÷ø
öççè
æ+
330
30.302
= 1,414 mm x 1834
= 2594 mm3
Tegangan bending yang terjadi
ϬB = Z
SfM .max ....................................... (2.14)
= 2594
370800.16
= 624,5 N /mm2
c) Tegangan geser maximum
t max = 21 22 )(4 sb ts + ............................. (2.15)
= 21 22 )18(45.624 +
= 21
. 624,6 N/mm2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
71
= 312 N/mm2
Karena t maximum < τ ijin max maka pengelasan yang digunakan aman
3.4.4 Perhitungan Mekanika pada Bracket
1) Sambungan las bracket
Pada sambungan las bracket pada rangka segitiga, menggunakan penampang
las seperti pada gambar dibawah ini, yang memiliki nilai b = 60 mm dan l = 150
mm. Sedangkan untuk elektroda las mengunakan ukuran 4 mm.
Gambar 3.55 Penampang pengelasan bracket pada rangka segitiga
Gaya untuk menarik bike trailer yaitu 200 N dan diasumsikan sudut maksimal
yang terbentuk pada fleksibel joint 450 . Pusat pembebanan terhadap pengelasan
ini memiliki jarak 20 mm. Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi)
adalah 16 (Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi)
Dari pernyataan diatas didapat :
s = 4 mm
β = 450
l = 150 mm
b = 60 mm
e = 20 mm
F = 1800 N
40 mm
F max
F max
200 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
72
Tegangan geser ijin maksimum pada pengelasan (τ ijin max) = 217 N/mm2
Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) = 16
a) F max
Cos 450 = FFMax
Fmax = ⾸탘탘퍠탘,̊탘̊
= 283 N
b) Tegangan geser pada sambungan las karena pembebanan maximum
t = A
.max SfF .............................................. (2.12)
t = l) + (b s 2.0,707
.max SfF
t = 150) + (60 4 2.0,707.
16.283N
t = .mm.mm 1188
4528 N
t = 3,9 N/mm2
c) Moment akibat pembebanan
M = F.e .................................................... (2.13)
= 283 N. 20 mm
= 5660 Nmm
d) Tegangan bending pada sambungan las
Z = t.l.b
= 0,707.4 . 150 .60
= 25.452 mm3
Tegangan bending yang terjadi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
73
ϬB = ZSfM .
............................................... (2.14)
= 25452
.16 5660
= 3,5 N /mm2
e) Tegangan geser maximum
t max = 21 22 )(4 sb ts + ........................... (2.15)
= 21 22 ) 9,3(45,3 +
= 21
. 8,6 N/mm2
= 4,3 N/mm2
Karena t maximum < τ ijin max maka pengelasan yang digunakan aman
3.4.5 Perhitungan Mekanika pada Towing Bar
1) Sambungan las pada towing
Gambar 3.56 Penampang sambuangan las pada towing
Diasumsikan sudut belok maksimum pada mobil 320 (otomotif.kompas.com)
Fmax
Fmax
F F 3 mm
50 mm
β
β
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
74
Dari sketsa diatas didapat :
D = 50 mm
L = 50 mm
F = 283 N
β = 320
t = 0,707
s = 2 mm
Diasumsikan :
a. Elektroda las yang digunakan memiliki (τ ijin max) = 315 N/mm2
b. Karena βkanan = βkiri maka nilai W βkanan = W βkiri
c. Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) = 16 (Khurmi, RS.
1982. “Machine Design”. New Delhi)
a) Pemilihan beban terbesar
F = 283 N
cos 320 = ⾸馁ᬠ퍠覰os诺
0,84 x Fmax = 283 N
Fmax = 337 N
Sehingga, beban terbesar yaitu Fmax = 337 N
b) Tegangan geser pada sambungan las karena pembebanan maximum
t =A
.max SfF
............................................ (2.12)
= D . 3,14 . s 0.707.
.max SfF
t = 50 . 3,14 . 2 0.707.
12.337
t = 222
4044
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
75
t = 18.3 N/mm2
c) Moment akibat pembebanan
M = Fmax.L ................................................... (2.13)
= 337 N . 50 mm
= 16850 N.mm
d) Tegangan bending pada sambungan las
Z = ᬠ,iノ疟ノ腻潜i
= xxx탘i
= 1388 mm3
Tegangan bending yang terjadi
ϬB =Z
SfM .max ........................................ (2.14)
= 1388
16.16850
= 195 N /mm2
e) Tegangan geser maximum
t max= 21 22 )(4 sb ts + .............................. (2.15)
= 21 22 )3,18(4195 +
= 21
. 199 N/mm2
= 99,5 N/mm2
Karena t maximum < τ ijin max maka pengelasan yang digunakan aman
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
76
2) Sambungan las dudukan towing bar
Pada sambungan las antara towing bar dengan bracket, menggunakan
penampang las seperti pada gambar dibawah ini, yang memiliki nilai b = 60 mm
dan l = 150 mm. Sedangkan untuk elektroda las mengunakan ukuran 4 mm.
Gambar 3.57 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket
Total pembebanan yang terjadi yaitu 337 N. Pada rangka segitiga dan
sambungan ini memiliki jarak 50 mm. Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari
suspensi) adalah 16 (Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi)
Dari pernyataan diatas didapat :
s = 4 mm
l = 150 mm
b = 60 mm
e = 50 mm
F = 337 N
Tegangan geser ijin maksimum pada pengelasan (τ ijin max) = 217 N/mm2
Sefety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) = 16
a) Tegangan geser pada sambungan las karena pembebanan maximum
337 N
50 mm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
77
t = A
.max SfF .............................................. (2.12)
t = l) + (b s 2.0,707
.max SfF
t = 150) + (60 4 2.0,707.
12.337N
t = .mm.mm 1188
4044 N
t = 3,4 N/mm2
b) Moment akibat pembebanan
M = F.e .................................................... (2.13)
= 337 N. 50 mm
= 16850 Nmm
c) Tegangan bending pada sambungan las
Z = t.l.b
= 0,707.4 . 150 .60
= 25.452 mm3
Tegangan bending yang terjadi
ϬB = ZSfM .
............................................... (2.14)
= 25452
16850.12
= 8 N /mm2
d) Tegangan geser maximum
t max= 21 22 )(4 sb ts + ............................ (2.15)
= 21 22 )4,3(48 +
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
78
= 21
. 10,5 N/mm2
= 5,25 N/mm2
Karena st maximum < τ ijin max maka pengelasan yang digunakan aman
3) Sambungan baut pengait bracket dengan towing bar
Penghubung towing bar dengan pengait bracket dihubungkan oleh sambungan
baut, dimana sambungan ini menggunakan 6 buah baut yang bersifat eksentrik
tegak lurus terhadap beban. Total pembebanan yang diterima yaitu 337 N,
sedangkan bahan yang digunakan memakai ST 34 memiliki tegangan tarik ijin
max (Ϭt ijin max) = 330 N/mm2 dan memiliki diameter 12 mm. Safety factor (Sf)
karena pembebanan kejut (dari suspensi) adalah 16 (Khurmi, RS. 1982. “Machine
Design”. New Delhi)
Gambar 3.58 Sambungan baut pengit bracket
Dari pernyataan diatas, didapat :
F = 337 N n = 6 e = 50 mm d = 12 mm
50
337 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
79
L1 = 18,5 mm L2 = 46,5 mm L3 = 74,5 mm Sf = 16
Ϭt ijin max = 330 N/mm2
a. Beban tiap baut (Ws)
Ws حل 瓜ノ滚l柜 ....................................................... (2.16)
Ws حل hhlノ16棺6
Ws حل 8nnN
b. Beban tarik langsung (Wtl)
Beban terbesar terdapat pada L3, Sehingga
Wtl حل 瓜ノ滚lノ硅ノ拐h2揍硅2十拐h2租 ........................................... (2.17)
Wtl حل hhlノ16ノ50ノ112,52揍᧠2500邹十᧠1256l邹租 Wtl حل 1008N
c. Beban tarik karena Ws dan Wtl (ekuivalen)
Wte = ⾸揍灌棍十税᧠灌棍癸邹2 十4᧠灌滚邹2 ] ............ (2.18)
= ⾸揍1008 十税᧠1008邹2 十4᧠8nn邹2 ]
= ⾸揍1008 十√101604 十h2h040l ]
= 1417 N
d. Tegangan tarik maximum (Ϭt max) yang terjadi
Wte = 气iノd2. Ϭt max...................................... (2.19)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
80
1417 = ᬠ,ii ノ122. Ϭt max
5667 = 3,14 .144. Ϭt max
5667 = 453 Ϭt max
Ϭt max = 12,5 N/mm2 Karena Ϭt ijin bahan > Ϭt max yang terjadi, maka bahan baut yang digunakan aman
4) Sambungan las pada dudukan towing
Pada pengelasan ini menggunakan penampang las seperti pada gambar
dibawah ini, yang memiliki nilai b = 50 mm dan l = 30 mm. Sedangkan untuk
elektroda las mengunakan ukuran 4 mm.
Gambar 3.59 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket
Total pembebanan yang terjadi yaitu 337 N. Jarak antara pusat pembebanan
dengan pengelasan yaitu 85 mm. Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari
suspensi) adalah 16 (Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi)
Dari pernyataan diatas didapat :
s = 4 mm
l = 30 mm
b = 50 mm
e = 85 mm
F = 337 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
81
Tegangan geser ijin maksimum pada pengelasan (τ ijin max) = 217 N/mm2
Sefety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) = 16
a) Tegangan geser pada sambungan las karena pembebanan maximum
t = A
.max SfF .............................................. (2.12)
t = 2l) + (b s 0,707
.max SfF
t = 2.30) + (50 4 0,707.
12.337N
t = .mm.mm 312
4044 N
t = 13 N/mm2
b) Moment akibat pembebanan
M = F.e .................................................... (2.13)
= 337 N. 85 mm
= 32045 Nmm
c) Tegangan bending pada sambungan las
Z = t [ ᧠贫嫩⾸评邹遣⾸ -
评潜᧠贫嫩评邹潜贫嫩⾸评 ]
= 2,828 [ ᧠x탘嫩淖탘邹遣⾸ –
ᬠ탘潜᧠馁탘邹潜x탘嫩淖탘 ]
= 2,828 (110917 – 52364)
= 165588 mm3
Tegangan bending yang terjadi
ϬB = ZSfM .
............................................... (2.14)
= 165588
32045.12
= 2,4 N /mm2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
82
d) Tegangan geser maximum
t max= 21 22 )(4 sb ts + ............................ (2.15)
= 21 22 )13(44,2 +
= 21
. 26,2 N/mm2
= 13,1 N/mm2
Karena st maximum < τ ijin max maka pengelasan yang digunakan aman
5) Sambungan baut flange towing bar
Gambar 3.60 Sambungan baut pengit towing bar dengan flange-nya
Penghubung towing bar dengan flange-nya dihubungkan oleh sambungan
baut, dimana sambungan ini menggunakan 2 buah baut. Total pembebanan yang
diterima yaitu 337 N, sedangkan bahan yang digunakan memakai ST 34 memiliki
tegangan tarik ijin max (Ϭt ijin max) = 330 N/mm2 dan memiliki diameter 17 mm.
Safety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) adalah 16 (Khurmi, RS. 1982.
“Machine Design”. New Delhi)
Dari pernyataan diatas, didapat :
F = 337 N
2
15,5
337 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
83
n = 6 e = 50 mm d = 17 mm Sf = 16
Ϭt ijin max = 330 N/mm2 a. Beban tiap baut (Ws)
Ws حل ノ魄坪坡 ........................................................ (2.16)
Ws حل ᬠᬠ̊ノ淖屁⾸
Ws حل 26n6N
b. Mencari momen yang terjadi
Beban terbesar terdapat pada L3, Sehingga
Wtl حل ᧠ᬠᬠ̊퍠ノ馁 ,̊xoo邹能᧠ᬠᬠ̊퍠ノᬠ,xoo邹x,x屏屏
Wtl حل ⾸内i馁馁퍠oo–ixx탘퍠oox,xoo
Wtl 1610 حل Nmm
c. Beban tarik karena Ws dan Wtl (ekuivalen)
Wte = ⾸揍灌棍癸十税᧠灌棍癸邹2 十4᧠灌滚邹2 ] .......... (2.18)
= ⾸揍1610 十税᧠1610邹2 十4᧠26n6邹2 ]
= ⾸揍1610 十5hn2]
= 7002 N
d. Tegangan tarik maximum (Ϭt max) yang terjadi
Wte = 气iノd2. Ϭt max ...................................... (2.19)
7002 = ᬠ,ii ノ172. Ϭt max
28008 = 3,14 .289. Ϭt max
28008 = 908 Ϭt max
Ϭt max = 30,9 N/mm2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
84
Karena Ϭt ijin bahan > Ϭt max yang terjadi, maka bahan baut yang digunakan
aman
6) Sambungan las flange towing bar
Pada pengelasan ini menggunakan penampang las seperti pada gambar
dibawah ini. Pembebanan yang terjadi sebesar 186,5 N dengan elektroda las
berukuran 4 mm.
Gambar 3.61 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket
Sambungan las 1
Pada pengelasan sambungan 1 ini menggunakan penampang las seperti
dibawah ini, dengan nilai b=30 mm dan l=30 mm
Gambar 3.62 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket
Jarak antara pusat pembebanan dengan pengelasan yaitu 92 mm. Safety factor
(Sf) karena pembebanan kejut (dari suspensi) adalah 16 (Khurmi, RS. 1982.
“Machine Design”. New Delhi)
Sambungan Las 1
Sambungan Las 2
337 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
85
Dari pernyataan diatas didapat :
s = 4 mm
l = 30 mm
b = 30 mm
e = 95 mm
F = 168,5 N
Tegangan geser ijin maksimum pada pengelasan (τ ijin max) = 217 N/mm2
Sefety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) = 16
a) Tegangan geser pada sambungan las karena pembebanan maximum
t = A
.max SfF .............................................. (2.12)
t = l) + (b s 0,707
.max SfF
t = 30) + (30 4 0,707.
12.5,168 N
t = .mm.mm 170
2022 N
t = 11,9 N/mm2
b) Moment akibat pembebanan
M = F.e .................................................... (2.13)
= 168,5 N. 95 mm
= 160075 Nmm
c) Tegangan bending pada sambungan las
Z = t [ ᧠贫嫩评邹遣能淖贫潜评潜⾸᧠评嫩贫邹 ]
= 2,828 [ ᧠淖탘邹浅能淖ノᬠ탘潜ノᬠ탘潜⾸᧠淖탘邹 ]
= 31815 mm3
Tegangan bending yang terjadi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
86
ϬB = ZSfM .
............................................... (2.14)
= 31815
160075.12
= 60,4 N /mm2
d) Tegangan geser maximum
t max= 21 22 )(4 sb ts + ............................ (2.15)
= 21 22 )9,11(44,60 +
= 21
. 65,1 N/mm2
= 32,6 N/mm2
Karena st maximum < τ ijin max maka pengelasan yang digunakan aman
Sambungan las 2
Pada pengelasan sambungan 2 ini menggunakan penampang las seperti
dibawah ini, dengan nilai b=30 mm
Gambar 3.63 Penampang pengelasan dudukan pengait bracket
Jarak antara pusat pembebanan dengan pengelasan yaitu 100 mm, dan
mengalami sudut kemiringan 220. Safety factor (Sf) karena pembebanan kejut
(dari suspensi) adalah 16 (Khurmi, RS. 1982. “Machine Design”. New Delhi)
Dari pernyataan diatas didapat :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
87
s = 4 mm
b = 30 mm
e = 100 mm
F = 168,5 N
Tegangan geser ijin maksimum pada pengelasan (τ ijin max) = 217 N/mm2
Sefety factor (Sf) karena beban kejut (dari suspensi) = 16
a) Mencari Fmax
Fmax = 宁努虐⾸⾸钳
= 淖馁,x탘,内ᬠ
= 177 N
b) Tegangan geser pada sambungan las karena pembebanan maximum
t = A
.max SfF .............................................. (2.12)
t = .b s 0,707
.max SfF
t = .30 4 0,707.
12.177N
t = .mm.mm 84,84
2124 N
t = 23,9 N/mm2
c) Moment akibat pembebanan
M = F.e .................................................... (2.13)
= 168,5 N. 100 mm
= 16850 Nmm
d) Tegangan bending pada sambungan las
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
88
Z = 迫ノ贫遣⾸
= ᬠ탘ノ᧠⾸,馁⾸馁邹遣⾸
= 6318 mm3
Tegangan bending yang terjadi
ϬB = ZSfM .
............................................... (2.14)
= 6318
16850.12
= 32 N /mm2
e) Tegangan geser maximum
t max= 21 22 )(4 sb ts + ............................ (2.15)
= 21 22 )9,23(432 +
= 21
. 57,7 N/mm2
= 28,9 N/mm2
Karena st maximum < τ ijin max maka pengelasan yang digunakan aman
7) Sambungan baut flange towing bar dengan chasis mobil
Pada sambungan baut ini menggunakan 2 buah baut. Total pembebanan yang
diterima yaitu 337 N, yang terbagi pada dua buah flange yang sama besarnya.
sedangkan bahan yang digunakan memakai ST 34 memiliki tegangan tarik ijin
max (Ϭt ijin max) = 330 N/mm2 dan memiliki diameter 12 mm. Safety factor (Sf)
karena beban kejut (dari suspensi) adalah 16 (Khurmi, RS. 1982. “Machine
Design”. New Delhi)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
89
Gambar 3.64 Sambungan baut flange towing bar dengan chasis mobil
Dari pernyataan diatas, didapat :
F = 168,5 N n = 2 e1 = 120 mm e2 = 100 mm
d = 12 mm L1 = 20 mm L2 = 40 mm Sf = 16
Ϭt ijin max = 330 N/mm2
a. Beban baut yang terjadi (W)
W حل 168,5cos ᧠180石158邹 Ws حل 168,5cos22
Ws حل 1llN
b. Beban tiap baut (Ws)
168,5 N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
90
Ws حل ノ魄坪坡 ....................................................... (2.16)
Ws حل ̊̊퍠ノ淖⾸
Ws حل 1416N
c. Beban tarik langsung (Wtl)
Beban terbesar terdapat pada L1, Sehingga
Wtl حل ᧠1llNノ100mm邹20mm
Wtl حل ̊탘탘퍠oo⾸탘oo
Wtl 585 حل N
d. Beban tarik karena Ws dan Wtl (ekuivalen)
Wte = ⾸揍灌棍癸十税᧠灌棍癸邹⾸ 十4᧠灌滚邹⾸ ] ............. (2.18)
= ⾸揍1416 十税᧠585邹⾸ 十4᧠1416邹⾸ ]
= ⾸揍1416 十2nl8 ]
= 2197 N
e. Tegangan tarik maximum (Ϭt max) yang terjadi
Wte = 气iノd2. Ϭt max ..................................... (2.19)
2197 = ᬠ,ii ノ122. Ϭt max
8788 = 3,14 .144. Ϭt max
8788 = 453 Ϭt max
Ϭt max = 19,4 N/mm2 Karena Ϭt ijin bahan > Ϭt max yang terjadi, maka bahan baut yang digunakan
aman
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
91
3.4.6 Gaya Tarik Maksimal Mobil
Pada mobil penarik mengunakan Mitsubitsi Colt T120 yang memiliki daya
65 PS (80 Kw; 66 HP) dengan torsi maksimal 107 Nm pada RPM 3100. Ukuran
roda mobil ini 13 inchi. Sedangkan gaya yang dibutuhkan untuk menarik bike
trailer adalah 200 N. Dengan torsi dan ukuran roda yang sudah diketahui, maka
dapat dicari gaya tarik maksimal mobil, yaitu :
T = 107 Nm
R = 13 inchi
=0,1625 m
Fmax = 孽暖 ............................................................... (2.13)
= 탘̊탘,淖⾸x
= 658 N Karena “gaya tarik mobil” > “gaya tarik bike trailer” maka mobil bisa dipakai
sebagai penarik bike trailer
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user