Desain dan Analisis Sistem Hidrolik pada mobil FSAE dengan Pendekatan DAI5

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search

A. Judul Proyek

UI.jpeg

Desain dan Analisis Sistem Hidrolik pada mobil FSAE dengan Pendekatan DAI5

B. Nama Lengkap Penulis

Daffa Ardhantama

C. Afiliasi

Departemen Teknik Mesin, Universitas Indonesia

D. Abstrak

Laporan ini membahas desain dan analisis sistem hidrolik pada mobil Formula SAE (FSAE) dengan pendekatan framework DAI5 (Deep Awareness, Intention, Initial Thinking, Idealization, Instruction Set). Sistem hidrolik memiliki peran penting dalam mengoperasikan komponen-komponen vital seperti rem, steering, dan suspensi, yang memerlukan perencanaan dan implementasi yang matang. Proses dimulai dengan tahap Deep Awareness untuk memahami tujuan dan konteks yang lebih dalam dari desain sistem, yang kemudian dilanjutkan dengan tahap Intention untuk memastikan setiap langkah perencanaan terhubung dengan niat yang jelas dan terarah. Pada tahap Initial Thinking, dilakukan analisis mendalam terhadap masalah teknis yang ada, serta identifikasi kebutuhan dan tantangan yang harus diatasi. Dalam tahap Idealization, solusi-solusi yang realistis dan inovatif dikembangkan untuk menciptakan sistem hidrolik yang efisien dan handal. Akhirnya, pada tahap Instruction Set, prosedur dan metode implementasi ditetapkan untuk memastikan solusi diterapkan secara efektif dan berkesinambungan. Laporan ini diharapkan dapat memberikan panduan bagi pengembangan sistem hidrolik FSAE yang lebih efisien dan terintegrasi, dengan mempertimbangkan aspek teknis dan spiritual dalam setiap tahap desain dan implementasinya.

Kata Kunci: Sistem Hidrolik, Formula SAE, DAI5, Efisiensi

E. Deklarasi Penulis

1. Kesadaran Mendalam (Deep Awareness of I)

Sebagai penulis, saya menyadari bahwa proses perancangan dan analisis sistem hidrolik ini dimulai dengan kesadaran mendalam terhadap peran saya sebagai ciptaan Tuhan. Kesadaran ini mengingatkan saya untuk menghubungkan setiap langkah teknis dengan tujuan yang lebih besar, yaitu untuk mengabdi kepada Sang Pencipta. Dalam setiap keputusan yang diambil, saya berusaha untuk mempertimbangkan keseimbangan antara aspek teknis dan spiritual, dengan memastikan bahwa setiap tindakan mendukung keharmonisan dan tanggung jawab yang lebih luas.


2. Tujuan Kegiatan Proyek (Intention of the Project Activity)

Tujuan utama dari kegiatan ini adalah untuk menganalisis sistem pengereman yang digunakan pada mobil FSAE, dengan memberikan bukti perhitungan bahwa sistem pengereman generasi sebelumnya tidak cukup kuat dan harus diganti dengan sistem yang lebih efektif. Analisis ini bertujuan untuk mendukung keputusan teknis yang akan meningkatkan performa dan keselamatan kendaraan tanpa menciptakan inovasi baru. Setiap langkah dalam proses ini berfokus pada penyempurnaan sistem yang sudah ada, dengan mempertimbangkan efisiensi dan ketahanan yang lebih baik.


F. Pendahuluan

Latar Belakang

Kompetisi Formula SAE (FSAE) merupakan ajang yang menguji kemampuan tim mahasiswa dalam merancang, membangun, dan mengoperasikan mobil balap dengan spesifikasi yang ketat. Dalam kompetisi ini, setiap elemen kendaraan, termasuk sistem pengereman, harus dirancang untuk mendukung performa maksimal dan memastikan keselamatan pengemudi. Salah satu komponen penting yang harus diperhatikan adalah sistem pengereman, yang berperan vital dalam mengendalikan kecepatan dan menjaga kestabilan kendaraan, terutama pada kecepatan tinggi dan kondisi lintasan yang beragam. Seiring berjalannya waktu, sistem pengereman generasi sebelumnya mungkin tidak lagi memenuhi kebutuhan teknis yang ada, sehingga diperlukan evaluasi terhadap efektivitas dan kekuatan sistem yang digunakan.


Initial Thinking (Masalah Utama dalam Sistem Hidrolik pada Crane)

Sistem pengereman pada mobil FSAE memiliki peran yang sangat penting dalam memastikan keselamatan dan performa kendaraan. Berdasarkan pengamatan awal, sistem pengereman yang digunakan pada mobil generasi sebelumnya mungkin tidak cukup kuat untuk menghadapi tuntutan kompetisi yang semakin tinggi. Oleh karena itu, diperlukan analisis yang lebih mendalam untuk memahami karakteristik gaya pengereman, tekanan fluida, serta integrasi komponen hidrolik dalam sistem tersebut. Fokus utama dalam analisis ini adalah untuk mengevaluasi apakah sistem pengereman yang ada sudah memadai atau perlu diganti dengan sistem yang lebih kuat dan lebih efisien, dengan mempertimbangkan faktor keselamatan dan performa mobil secara keseluruhan.

G. Metode & Langkah-langkah Solusi

Pendekatan dalam analisis sistem pengereman ini dilakukan dengan mengintegrasikan tahapan Idealization dan Instruction Set berdasarkan framework DAI5. Langkah-langkah berikut dijelaskan secara rinci untuk mencapai solusi yang sistematis:

Idealization

Tahap idealisasi dilakukan untuk menyederhanakan masalah menjadi model yang dapat dianalisis secara kuantitatif, dengan tetap mempertahankan relevansi terhadap kondisi nyata. Langkah-langkah dalam idealisasi meliputi:

  • Menentukan asumsi-asumsi dasar, seperti distribusi bobot kendaraan saat pengereman (60% di depan), massa kendaraan (274,5 kg), dan koefisien gesekan ban (0,7).
  • Menggunakan parameter teknis yang relevan, seperti radius ban, radius rotor, dan koefisien gesekan kampas rem.
  • Membuat model matematis untuk menghitung gaya pengereman dan volume fluida master cylinder berdasarkan hukum mekanika fluida dan prinsip kerja sistem pengereman hidrolik.

Instruction Set

Tahapan ini mencakup langkah-langkah teknis yang digunakan untuk menganalisis dan mengevaluasi sistem pengereman.

Hitung Gaya Aktual

Identifikasi Parameter 

 Perhitungan:
  • Distribusi bobot depan saat pengereman (Φ=0,6)
  • Massa Kendaraan (M=274,5kg)
  • Gravitasi (g=9,81m/s2)
  • Koefisien gesekan ban (μ=0,7)
  • Koefisien gesekan kampas rem (μc=0,4)
  • Radius rotor (R rotor=0,11m)
  • Radius ban (R tire=0,25m)

F braking = μ⋅M⋅g=(0,7)⋅(274,5)⋅(9,81)=1885,9N Gaya Clamping = F braking / (2⋅R rotor⋅μc) = 1885,9N / (2⋅(0,11)⋅(0,4) = 6419,5N

Periksa Kapasitas Kecukupan Master Rem

  • Gunakan prinsip Δ𝑋1⋅𝐴1=8Δ𝑋2⋅8𝐴2, untuk menghitung perpindahan tuas master cylinder (Δ𝑋1).
  • Tentukan apakah volume fluida dalam master cylinder mencukupi untuk menggerakkan delapan piston secara optimal.
  • ΔX2 = 0,05 mm (gap kampas dan cakram minimal)
  • A1 = 198 mm2 (luas bore master cylinder)
  • A2 = 706,86 mm2 (luas piston per satu piston)
 Perhitungan:

ΔX1 = 8Δ𝑋2⋅8𝐴2 / A1 = 8⋅(0,05)⋅8⋅(706,86) / 198 = 11,424 mm 

 Analisis:
 - Hasil analisis menunjukkan bahwa volume fluida dalam master cylinder cukup, tetapi kurang optimal untuk sistem dengan kaliper empat piston.


H. Hasil dan Diskusi

1. Kapasitas Master Cylinder

  • Perpindahan tuas master cylinder yang diperlukan secara teoritis adalah 1,14 cm, dengan jarak kampas dan cakram Δ𝑋2=0,05mm.
  • Dalam praktik, jarak kampas dan cakram diperhitungkan menjadi Δ𝑋2=0,1mm, sehingga perpindahan tuas master cylinder yang diperlukan meningkat menjadi 2,28 cm.
  • Volume fluida dalam master cylinder dinilai cukup, tetapi kurang optimal, karena hampir mencapai batas kemampuan untuk menggerakkan delapan piston.

2. Gaya Pengereman (Braking Force)

  • Gaya pengereman total yang dibutuhkan untuk menghentikan kendaraan adalah 1885,9 N, dihitung berdasarkan distribusi bobot kendaraan dan koefisien gesekan ban.
  • Gaya penjepitan (𝐶) yang diperlukan untuk menghentikan cakram adalah 6419,5 N.
  • Dengan gaya input sebesar 245 N, sistem pengereman mampu menghasilkan gaya output sebesar 7000 N, yang cukup untuk menghentikan kendaraan sesuai kebutuhan.

Diskusi

  • Kapasitas Master Cylinder

Hasil menunjukkan bahwa master cylinder masih mampu menggerakkan delapan piston, meskipun dengan efisiensi yang kurang optimal. Jika perpindahan tuas terlalu besar dalam praktik, disarankan mengganti master cylinder dengan bore dan stroke yang lebih besar.

  • Efisiensi Gaya Pengereman

Sistem pengereman menghasilkan gaya penjepitan 6419,5N, yang cukup untuk menghentikan kendaraan. Gaya input 245N menunjukkan efisiensi sistem yang baik, berada di bawah batas maksimal 500N.

Rekomendasi

1. Validasi langsung diperlukan untuk memastikan hasil perhitungan sesuai dengan kondisi aktual. 2. Jika validasi menunjukkan respons yang kurang optimal, disarankan untuk mengganti master cylinder dengan spesifikasi yang lebih sesuai. 3. Pengujian praktis terhadap sistem pengereman diperlukan untuk memastikan keselamatan dan performa dalam kondisi kompetisi.


I. Kesimpulan, Penutup, Rekomendasi

Kesimpulan

1. Master Cylinder: Volume fluida dalam master cylinder cukup untuk menggerakkan delapan piston, namun dengan efisiensi yang kurang optimal. Validasi langsung diperlukan untuk memastikan kinerja aktual. 2. Gaya Pengereman: Sistem pengereman mampu menghasilkan gaya penjepitan sebesar 6419,5N dengan gaya input 245N, yang cukup untuk memenuhi kebutuhan pengereman dalam kompetisi.

Penutup

Laporan ini telah menyajikan analisis mendalam mengenai sistem pengereman pada mobil FSAE dengan fokus pada kapasitas master cylinder dan gaya pengereman yang dihasilkan. Melalui pendekatan yang sistematis, analisis ini memberikan gambaran bahwa meskipun sistem pengereman yang ada masih dapat digunakan, terdapat aspek yang memerlukan perhatian lebih lanjut untuk memastikan efisiensi dan keselamatan kendaraan.

Penulis berharap laporan ini dapat menjadi acuan dalam pengambilan keputusan terkait penggantian atau pengoptimalan sistem pengereman, serta mendorong evaluasi lebih lanjut melalui validasi langsung dan pengujian praktis. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pengembangan mobil FSAE dan memberikan kontribusi dalam meningkatkan kualitas performa dan keselamatan kendaraan.

Rekomendasi

1. Validasi langsung diperlukan untuk memastikan hasil perhitungan sesuai dengan kondisi aktual. 2. Jika validasi menunjukkan respons yang kurang optimal, disarankan untuk mengganti master cylinder dengan spesifikasi yang lebih sesuai. 3. Pengujian praktis terhadap sistem pengereman diperlukan untuk memastikan keselamatan dan performa dalam kondisi kompetisi.

J. Ucapan Terimakasih

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Profesor Ahmad Indra atas bimbingan, arahan, dan dukungan yang diberikan selama proses penyusunan laporan ini. Penulis juga menyampaikan penghargaan atas kontribusi beliau dalam menciptakan dan mengembangkan framework DAI5, yang menjadi landasan penting dalam mendalami dan memahami aspek kesadaran, tujuan, serta solusi sistemik yang mendalam dalam analisis ini.

Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi pengembangan sistem pengereman di masa depan dan menjadi bukti nyata penerapan framework DAI5 dalam menyelesaikan tantangan teknis secara holistik.

K. Referensi

L. Lampiran

Retrieved from "http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=Desain_dan_Analisis_Sistem_Hidrolik_pada_mobil_FSAE_dengan_Pendekatan_DAI5&oldid=81013"