Muhammad Zayd Arifuddin Istiqamah1206314586

Locomotive for Iran Railway(DF8BI)

I. PendahuluanRancangan untunk Iran freight locomotive merupakan asal mulanya dari suatu diesel Locomotive DF8B yang telah dikembangkan oleh CSR Qishuyan Locomotive Co., Ltd dan telah dikonsiderasikan oleh RAI.Model dari Locomotive Diesel DF8B ini merupakan suatu kendaraan angkutan muatan yang digunakan pada jalur utama di China. yang mana telah diteliti dan dikembangkan pada tahun 1997. Hingga saat ini telah lebih dari 1000 locomotive telah diproduksi. dari sekian banyak kereta yang telah diproduksi, 200 unit kereta ini telah ditempatkan di jalur Lanzhou-Xingjiang yang merupakan jalur dari gurun di negara china.ditahun 2006, 12 unti DF8B (DF8BVEN disebut juga CKD4C tipe 25 ton beban axle) locomotive diesel telah berhasil diekspor ke negera Venezuela.fakta ini membuktikan bahwa kereta tipe ini memiliki kemampuan yang handal dan memiliki performa yang baik. Didalam tulisan ini akan terdapat pembahasan yang berisi mengenai spesifikasi data yang dimiliki oleg locomotive diesel DF8B, serta perhitungan-perhitungan akan beban kerja dari suatu kendaraan akibat beberapa faktor penghambat dan pula seberapa besar gaya-gaya yang diakibatkan oleh kereta saat kereta melaju di atas rel yang menikung.

II. PembahasanKereta tipe DF8BI merupakan kereta yang diproduksi oleh CSR Qishuyan Locomotive Manufacture yang diperuntukkan utuk railway Negara Iran. Berikut ini merupakan spesifikasi data teknik mengenai DF8BI.

Dari spesifikasi data teknik diatas ada beberapa parameter yang dapat diambil informasi tekniknya untuk dapat dilakukan perhitungan beban hambatan (Resistance Load) dan pula Centifugal Force dari kereta ketika berada pada tikungan. Beberapa data informasi yang diperlukan untuk perhitungan ini adalah:1) Tipe Penggerak Kereta: Kereta Diesel Engine2) Jenis Angkutan: Kereta pengangkut barang (Good)3) Kapasitas Angkutan: Berdasarkan table(Berat keseluruhan diatas 100 ton)4) Konfigurasi Axle: C0-C0 (6 buah Axle sebagai Traksi)5) Axle Load: 23 ton6) Gross/Locomotive Weight: 138 ton7) Max speed: 110 km/h8) Continuos speed: 30 km/h9) Min negotiation curve radius: 80 m (single locomotive with speed 5km/h)10) Vehicle weight (Assumption): 80 ton11) Vehicle weight + Extra Load: 90 ton (assumption)12) Number of vehicle: 5

2.1 ResistanceHambatan yang terjadi pada kereta dapat diakibatkan oleh beberapa faktor diantaranya: Hambatan dalam lokomotif (Internal Resistance of Locomotive) Hambatan yang bergantung pada beban dari poros axle seperti (journal friction + rolling friction + track resistance) Hambatan yang terjadi pada kecepatan kereta akibat gesekan Antara roda dan rel Hambatan udara Hambatan pada beban tambahan (Generator dsb) dan hambatan poros. Hambatan akibat lendutan rel Hambatan akibat radius belokan Hambatan karena adanya kemiringan Hamabatan percepatan Awalan Angin kencangSecara umum ada beberapa orang yang membuat rumusan mengenai teori hambatan tersebut, akan tetapi kita disini mengitung besarnya hambatan yang terjadi pada kereta dihitung berdasarkan rumusan-rumusan seperti yang telah ditulis pada modul Teknik Kendaraan Rel, adapun satuan yang digunakan pada setiap hambatan ialah (Kg/ton).Dan dari semua hambatan rumus untuk memperoleh hambaran total ialah:RT = (WT + Wv)*[R(a+r)specific + Rc + Rg + Rac] + (wv)*Rkwatt1. R(a+r)specificMerujuk pada persamaan W.J. Davis Equation dan Tuthill Equation makaR(a+r)locomotive = 0.6 + + AV +

R(a+r)vehicle = 0.9 + 0.011V + 0.00088 V2(20 ton)

keterangan;w = weight of axle =23 tonV = 80 km/jamn = number of axle=6A =0.026for diesel trainB =0.0045DieselC = 11.20for train of 100 ton weight and more

R(a+r)locomotive = 0.6 + +[ 0.026 x 80] + R(a+r)locomotive = 3.495 [kg/ton]

R(a+r)vehicle = 0.9 + 0.011V + 0.00088 V2R(a+r)vehicle = 0.9 + 0.011(80) + 0.00088 (80)2R(a+r)vehicle = 7.412 [kg/ton]

R(a+r)specific

R(a+r)specific = R(a+r)specific = 4.932 [kg/ton]

2. Curve Resistance (Rc)Hambatan pada saat kereta berbelok dapat disebabkan karena: Tensi yang meningkat (arah tangensial pada kurva belokan) Hambatan antara roda dan rel Peluncuran secara melintang pada rel Peningkatan tekanan pada rel dalam dan rel luar Buruknya pemeliharaan sebagai contoh korosi pada komponenDengan menggunakan persamaan Rockel, didapat rumusan mengenai Resistance of Curvature:

Rockel EquationRc = (at radius < 500m& normal gauge)Keterangan,r = radius of curvature = 80 mRc = Rc = 10 [kg/ton]3. Grade ResistanceHambatan yang satu ini merupakan hambatan yang terjadi ketika kereta naik ke permukanaan tanah yang miring atau menanjak. Dalam perhitungannya kereta akan memiliki besar hambatan sebanding dengan seberapa besar kemiringan atau kelandaiaan suatu permukaan tanah. Dirumuskan bahwa

Rg = Sketerangan, S = Slope / persentasi kelandaiaanDalam praktiknya kelandaian permukaan tanah pastilah ada walaupun sangat kecil, akan tetapi dalam perhitungan kasus railway Iran ini saya mengasumsikan bahwa jalanan rel semuanya rata tidak ada kemiringan sedikitpun, sehingga grade resistancenya adalah nol.

4. Acceleration Resistance (Rac)Hamabatan akselerasi ini tergantung pada Masa kereta Akselerasi yang diperlukanUntuk menghitung Rac kereta untuk dapat berakselerasi dari v1 ke v2 (km/jam) dalam waktu t1 ke t2 (detik):Rac = 28.3 X keterangan, v1 = 20 km/jamv2 = 70 km/jamdalam waktu 2 menitmaka, Rac = 28.3 X Rac = 11.79 [kg/ton]

5. Resistance due to Extra LoadBerdasarkan data dibawah ini, generator memiliki spesifikasi data sebagai berikut:

R15kwatt = [kg/ton]R4kwatt = [kg/ton]keterangan, R15kwatt : resistansi dalam (kg/ton) untuk generator (15 kwatt)R4kwatt : resistansi dalam (kg/ton) untuk generator (4 kwatt)Maka, dipilih generator yang 15 kwatt sebagai daya output generator, karena asumsi kita 80 kwatt daya mendekati rumus empiric 15 kwatt.

R15kwatt = [kg/ton]R15kwatt = 0.85 [kg/ton]6. Total Resistance

Dari keseluruhan hambatan yang telah kita hitung, maka hambatan total untuk kasus kereta dan rel pada Iran Railway yang menggunakan kereta dengan jenis DF8BI ialah sesuai dengan rumus yang telah dicantumkan sebelumnya,yaitu:

RT = (wT + wv)*[R(a+r)specific + Rc + Rg + Rac] + (wv)*RkwattDimana,RT = Total ResistancewT = weight of train (ton)= 138 tonwv = weight of vehicle (ton)= 80 tonwv = weight of vehicle which have mounted generator (ton)= 90 ton

maka, RT = (138 + 80)*[4.932 + 10 + 0 + 11.79] + (90)*0.85RT = 5901.896 [kg]

2.2 Gaya SentrifugalUntuk menghitung jari-jari minimumdengan berbagai variable kecepatan, dapat ditinaju dari dua kondisi, menurut PD 10 bab II pasal 3, yaitu:

Gaya sentrifugal diimbangi sepenuhnya oleh gaya berat

Adapun formula yang dipakai ialah:

Dengan peninggian maksimum, h max = 110 mm, maka:

Gaya sentrifugal diimbangi oleh gaya berat dan daya dukung rel

Percepatan sentrifugal ini maksimum = 0.0476 g, karena pada harga ini penumpang masih merasa nyaman. Jadi amaks = 0.0476 g. dengan peninggian maksimum, hmaks = 110 mm, maka persamaan menjadi

Jari-jari minimumpada lengkung yang tidak memerlukan busur peralihan. Kondisi ini dimana lengkung peralihan (Lh) tidak diperlukan. Jika tidak ada peninggian yang harus dicapai (h=0), maka berdasarkan rumus peninggian minimum:

Akan tetapi yang kita perhitungkan ialah seberapa besar kecepatan yang diperbolehkan dan besar sudut alpha agar kereta tidak terguling.

Dari spesifikasi data yang diberikan oleh data industry bahwa minimal negotiation curve radius adalah 80 meter, sehingga dari parameter ini kita dapat menghitung kemiringan rel (alpha) dan kecepatan yang diperbolehkan.

Diketahui bahwa,

V maks= 110[km/jam]Valokasi= 80 [km/jam]R= 80 [meter]W= 1435 [mm]

Maka,

h = 8,8 v2/Rh = 8.8 * 802/80h = 704 [mm]

tan = h/Wtan = 704/1435tan = 0.4905 = arc tan (0.4905) = 26.12

III. KesimpulanDari seluruh perhitungan yang telah dibahas pada pembahasan sebelumnya, diperoleh beberapa informasi mengenai hambatan hambatan yang dialami oleh kereta, dan sudut kemiringan yang diperlukan agar kereta tidak terguling ketika melaju pada kecepatan dan radius tertentu. Berikut ini adalah hasil perhitungannya:

R(a+r)specific = 4.932 [kg/ton]Rc = 10 [kg/ton]Rac = 11.79 [kg/ton]R15kwatt = 0.85 [kg/ton]RT = 5901.896 [kg]Dan bagaimana memindahkan kereta dari sauatu tempat ke tempat yang lainnya, maka daya yang dibutuhkan pada kondisi kereta bergerak diatas rel adalah:P = W/400 for railwaysP= 5901.896/400P = 14.75 wattInformasi diatas menerangkan bahwa terdapat sekitar 5901.896 kg beban yang ditanggung oleh kereta ketika kereta itu beroperasi, sehingga dibutuhkan daya sebesar 14.75 watt agar kereta dapat berjalan diatas rel.Dan dibutuhkan sudut kemiringan rel sebesar = 26.12agar kereta yang berjalan dengan kecepatan optimimum 80 km/jam pada radius lengkungan sebesar 80 m tidak terguling.

REFERENSI

http://eprints.undip.ac.id/34694/5/1695_CHAPTER_II.pdfhttp://xa.yimg.com/kq/groups/22520649/1100189706/name/DF8Suryawan, Bambang. 2014 Teknik Kendaraan Rel. Modul Kuliah Matakuliah Teknik Kendaraan RelDepartemen Teknik MesinFakultas Teknik Universitas IndonesiaDepartemen Teknik MesinFakultas Teknik Universitas Indonesia