Analisa Pengaruh Tekanan Udara Dan Beban Penumpang Terhadap Defleksi Dan Umur Velg Jeruji Dengan Ban Pneumatik Sepeda

Nugrawan, Muhamad Gamas Oka (2022) Analisa Pengaruh Tekanan Udara Dan Beban Penumpang Terhadap Defleksi Dan Umur Velg Jeruji Dengan Ban Pneumatik Sepeda. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000168-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Ban merupakan salah satu komponen penting yang ada pada kendaraan, karena berperan dalam menjaga keseimbangan, kenyamanan, dan merupakan satu-satunya bagian dari kendaraan yang bersentuhan langsung dengan permukaan jalan. Ban yang umum digunakan adalah ban pneumatik. Ban pneumatik merupakan roda dengan velg jeruji dengan ban karet yang terpasang pada velg tersebut. Ruji roda sepeda merupakan komponen yang berfungsi sebagai sistem struktural. Untuk memberikan kemudahan dalam berkendara dan keamanan dari ban pneumatik, maka diperlukan pengujian fatik dan pembebanan statis pada velg ban.
Dalam penelitian ini dirancang sebuah ban pneumatik dengan velg jeruji. Di mana velg jeruji disimulasikan menggunakan material paduan aluminum sedangkan ban karet dengan material hiperelastik. Diameter ban yang digunakan adalah 402 mm dengan tebal 40 mm sedangkan untuk diameter velg jeruji adalah 349 mm dengan lebar 37 mm. Dengan variasi pembebanan penumpang untuk satu orang 70 kg sedangkan untuk dengan penumpang beban menjadi 140 kg dan dengan variasi tekanan ban 30 psi, 50 psi, dan 70 psi. Simulasi model elemen hingga dilakukan pada “ANSYS Static Structural”.
Hasil yang diharapkan pada penelitian ini adalah mengetahui besar defleksi dan tegangan yang terjadi pada ban ketika diberi pembebanan dan mengetahui umur optimal dari ban ketika diberi tekanan udara yang berbeda. Ban yang dirancang akan dibuat sebagai acuan untuk ban airless dan ban hubless dengan menggunakan “ANSYS Static Structural”.
Hasil dari pengujian menunjukkan bahwa ketika ban diberikan variasi pembebanan satu penumpang pada tekanan 30 psi, ban mengalami defleksi sebesar 3,848 mm. Ketika pembebanan ditambah menjadi dua orang penumpang, besar defleksi yang dialami oleh ban mengalami peningkatan yang cukup signifikan yaitu sebesar 6,833 mm. Sedangkan untuk variasi tekanan ban memberikan pengaruh yang cukup signifikan terhadap tegangan, regangan dan, umur ban. Dimana pada pembebanan yang sama ketika penumpang berjumlah satu orang pada tekanan 30 psi tegangan yang dihasilkan yaitu sebesar 31,416 MPa dengan regangan sebesar 0,20093 mm. Ketika tekanan dinaikkan menjadi 50 psi tegangan yang terjadi meningkat cukup signifikan menjadi 53,704 MPa, dengan kenaikan regangan menjadi sebesar 0,2417 mm. Untuk umur ban setiap model variasi menghasilkan siklus umur yang sama yaitu 10e8 siklus, namun seiring dengan bertambahnya teknanan nilai safety factor berkurang mulai dari 4,7159 pada tekanan 30 psi, 2,8441 pada tekanan 50 psi, dan 2,0225 pada tekanan 90 psi. Penambahan beban dari satu penumpang menjadi dua penumpang tidak memiliki pengaruh yang signifikan. Sebagai contoh pada saat tekanan 30 psi, dengan penumpang satu orang tegangan yang dihasilkan adalah 31,416 MPa sedangkan ketika dua penumpang perubahan yang terjadi kurang signfikan yaitu 31,418 MPa. Begitu juga pada regangan dimana regangan bertambah dari 0,20093 mm menjadi 0,20094 mm. Sedangkan untuk safety factor semakin banyak penumpang maka safety factor akan semakin menurun nilai minimumnya pada variasi 30 psi dengan satu penumpang safety factor turun dari 4,7159 menjadi 4,6459 ketika penumpang bertambah satu orang. Berdasarkan hasil simulasi didapatkan bahwa velg hubless dapat melebihi standar dari velg konvensional. Dimana tegangan yang terjadi pada velg bernilai jauh lebih kecil dibandingkan dengan tegangan pada velg konvensional. Dimana tegangan pada velg konvensional memiliki nilai 21,257 MPa sedangkan pada velg hubless variasi 6 mm tegangan turun sebanyak 76,3% menjadi sebesar 5,0354 MPa dan turun sebesar 96,83% menjadi 0,6719 MPa. Nilai deformasi yang terjadi pada velg hubless juga menjadi lebih rendah. Pada velg konvensional besar deformasi maksimum yang terjadi adalah sebesar 0,11489 mm sedangkan pada velg hubless variasi tebal 6 mm deformasi turun sebanyak 92.4% menjadi 0.00873 mm kemudian turun sebanyak 99.8% menjadi 0.000022 mm pada variasi tebal 8 mm.
=====================================================================================================
Tires are an important part of the vehicle, because they play a role in maintaining balance, comfort components, and are the only part of the vehicle that is directly in contact with the road surface. Tires that are commonly used are pneumatic tires. Pneumatic tires are wheels with spoke wheels with rubber tires attached to the wheels. Bicycle wheel spokes are components that function as structural systems. To provide driving comfort and safety from pneumatic tires, fatigue testing and statistical loading on tire wheels are required.
In this study, a pneumatic tire with spoke wheels was designed. Where the spoke wheels are simulated using an aluminum alloy material while the rubber tires are made of hyperelastic material. The diameter of the tires used is 402 mm with a thickness of 40 mm while the diameter of the spoke wheels is 349 mm with a width of 37 mm. With variations in passenger loading for one person 70 kg while for passengers the load becomes 140 kg and with variations in tire pressures of 30 psi, 50 psi, and 70 psi. Finite element model simulation was carried out on “ANSYS Static Structural”.
The expected results in this study are to determine the amount of deflection and stress that occurs in the tires when they are loaded and to know the optimal age of the tires when they are given different air pressures. The tires designed will be made as a reference for airless tires and hubless tires using “ANSYS Static Structural”.
The results of the test show that when the tire is given a variation of the loading of one passenger at a pressure of 30 psi, the tire experiences a deflection of 3,848 mm. When the load is increased to two passengers, the deflection experienced by the tires has increased significantly, which is 6.833 mm. Meanwhile, variations in tire pressure have a significant effect on stress, strain and tire life. Where at the same loading when there is one passenger at a pressure of 30 psi the resulting stress is 31.416 MPa with a strain of 0.0093 mm. When the pressure was increased to 50 psi the stress increased significantly to 53.704 MPa, with an increase in strain of 0.2417 mm. For tire life, each variation model produces the same life cycle, namely 10e8 cycles, but along with increasing pressure the safety factor value decreases starting from 4,7159 at 30 psi pressure, 2,8441 at 50 psi pressure, and 2,0225 at 90 psi pressure. The addition of the load from one passenger to two passengers did not have a significant effect. For example, when the pressure is 30 psi, with one passenger, the resulting stress is 31.416 MPa, while when two passengers the change is less significant, namely 31.418 MPa. Likewise for the strain where the strain increased from 0,20093 mm to 0,20094 mm. As for the safety factor, the more passengers the safety factor will decrease its minimum value at a variation of 30 psi with one passenger safety factor dropping from 4,7159 to 4.6459 when one passenger increases. Based on the simulation results, it is found that hubless wheels can exceed the standard of conventional wheels. Where the stress that occurs on the wheels is worth much less than the stress on conventional wheels. Where the stress on the conventional wheels has a value of 21,257 MPa while on the hubless wheels with a variation of 6 mm the voltage drops by 76.3% to 5.0354 MPa and decreases by 96.83% to 0.6719 MPa. The value of deformation that occurs on hubless wheels is also lower. On conventional wheels, the maximum deformation that occurs is 0.11489 mm, while for hubless wheels with a thickness variation of 6 mm, the deformation decreases by 92.4% to 0.00873 mm and then decreases by 99.8% to 0.000022 mm at a thickness variation of 8 mm.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Pneumatic, hyperelastic, spoke, fatigue, ANSYS Static Structural
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL697.P6 Pneumatic equipment
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhamad Gamas Oka Nugrawan
Date Deposited:	17 Feb 2022 05:50
Last Modified:	01 Nov 2022 03:44
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/94209

Actions (login required)

View Item