Analisis Umur Fatigue Rubber Spring Pada Draft Gear Lokomotif CC300

Fariza, Muhammad Naufal (2021) Analisis Umur Fatigue Rubber Spring Pada Draft Gear Lokomotif CC300. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000091-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (5MB) | Request a copy

Abstract

PT. INKA Persero sebagai perusahaan manufaktur kereta api di Indonesia telah berhasil memproduksi lokomotif dengan nama CC300, yang telah digunakan oleh Kementerian Perhubungan Indonesia dan diekspor juga ke Filipina. Lokomotif ini dipersiapkan untuk diproduksi kembali dalam jumlah besar untuk negara-negara di Afrika, sehingga perlu diperhatikan kembali komponen-komponen yang ada di dalamnya, salah satunya adalah komponen draft gear.
Draft gear adalah komponen dari sistem perangkai kereta api yang berfungsi mentransfer gaya tarik maupun gaya pengereman dari lokomotif ke rangkaian dan juga untuk menyerap energi tiba-tiba yang terlalu besar dari pembebanan yang terjadi pada perangkai agar body kereta tidak rusak. Draft gear memiliki komponen utama berupa beberapa pegas, salah satunya adalah pegas karet atau rubber spring yang memiliki peran penting untuk menyimpan energi selama terjadinya pembebanan. Komponen rubber spring sebagai komponen yang penting menimbulkan kerugian jika mengalami kerusakan. PT. INKA sebagai produsen perlu memberikan rekomendasi kapan rubber spring tersebut harus dilakukan perawatan atau pengecekan, yang bisa didapatkan dengan mengetahui umur fatigue dari komponen tersebut. Oleh karena itu penulis telah mengusulkan untuk melakukan penelitian analisis umur fatigue terhadap rubber spring draft gear lokomotif CC300 produksi PT. INKA ini untuk mengetahui berapa lama rubber spring mampu menahan pembebanan fatik yang terjadi.
Penelitian akan dilakukan melalui perhitungan pembebanan longitudinal kereta api yang terjadi pada beberapa kondisi dalam 1 siklus kumulatif perjalanan kereta api. Model pembebanan fatik yang digunakan adalah model sinusoidal yang didapatkan dari beberapa pendekatan dan asumsi kondisi tertentu. Siklus kumulatif yang digunakan adalah perjalanan lokomotif CC300 menarik 20 Gerbong GD dalam trayek KA. Limaspriuk dari Surabaya hingga Jakarta (728km). Pembebanan tersebut kemudian diubah menjadi perpindahan dengan melihat grafik pengujian draft gear yang disediakan oleh PT. INKA untuk menjadi input dalam simulasi. Kemudian dilakukan simulasi elemen hingga menggunakan static structural tools dan fatigue tools dari software Ansys untuk mendapatkan umur fatik dari masing-masing pembebanan. Untuk memodelkan sifat material rubber, model hyperelastic Neo-Hookean digunakan pada simulasi. Akhirnya bisa didapatkan umur fatik akumulasinya dengan perhitungan dengan Miner’s Rule.
Hasil yang didapatkan adalah pembebanan longitudinal terbesar terjadi pada saat kondisi perlambatan yaitu sebesar 1801,184 kN yang mengakibatkan perpindahan sebesar 52,334mm. Hasil umur fatik kumulatif yang didapatkan adalah sebesar 8381,29 siklus kumulatif, atau 45,8 tahun, atau 6.101.581,17km.
====================================================================================================
PT. INKA Persero as a rail vehicle manufacturing company in Indonesia has succeeded in producing a locomotive under the name CC300, which has been used by the Indonesian Ministry of Transportation (KEMENHUB) and also have been exported to be used in Philippines. This locomotive is prepared to be reproduced in large quantities for countries in Africa, so it is necessary to recheck the components in it, one of the compontent is the draft gear.
Draft gear is a component of the rail vehicle coupling system that is used to transfer the tractive effort and braking force from the locomotive to the cars or wagon behind it and also to absorb sudden energy that is too large from the loading that occurs on the coupler so that the train body is not damaged. Draft gear has some main component in the form of several springs, one of which is a rubber spring which has an important role to store energy during loading. The rubber spring component as an important component causes economical and safety losses if it is damaged. PT. INKA as a manufacturer needs to provide recommendations of when the rubber spring must be undergo on a maintenance treatment or be checked, which can be obtained by knowing the fatigue life of the component. Therefore, the author’s proposed to conduct research on fatigue life analysis of the rubber spring draft gear for the CC300 locomotive produced by PT. INKA is to find out how long the rubber spring is able to withstand the fatigue load that occurs.
The research will be carried out by calculating the longitudinal loading of the train that occurs in several conditions in 1 cumulative cycle. The fatigue load model used a sinusoidal cyclic load model obtained with certain apporaches and assumed conditions. The cumulative cycle used is a trip when the CC300 locomotive pulling 20 GD carriages as Limaspriuk Train from Surabaya to Jakarta (728km). The loading is then converted into displacement by looking up at the draft gear test chart provided by PT. INKA to be inputed in the simulation. Then, a finite element simulation is carried out using the static structural tools and fatigue tools from Ansys software to obtain the fatigue life of each loading. To model the characteristics of rubber material, Neo-Hookean is used in the simulation. Finnaly the accumulated fatigue life can be obtained by calculation with Miner’s Rule.
After all the results obtained, it is known that the largest longitudinal loading occurs in the deceleration loading condition which has the magnitude of 1801.184 kN which results in a displacement of 52.334mm to the draft gear. The cumulative fatigue life obtained is 8381.29 cumulative cycles, or 45.8 years, or 6,101,581.17 km.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Beban Longitudinal Kereta Api, Material Hyperelastic, Metode Elemen Hingga, Miner’s Rule, Umur Fatik, Finite Element Method, Fatigue Life, Hyperelastic Material, Miner's Rule, Railway Vehicle Longitudinal Loading
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method T Technology > TF Railroad engineering and operation > TF1327.O58 High speed ground transportation (train) T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL671.6. Materials--Fatigue.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhammad Naufal Fariza
Date Deposited:	25 Aug 2021 02:44
Last Modified:	25 Aug 2021 02:44
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/89397

Actions (login required)

View Item