Analisis Pengaruh Jarak Sproket dan Brake Disc Terhadap Natural Frekuensi Dan Mode Shape Poros Belakang Go-Kart

Ainur Rofiq, Ahmad Yusuf Ismail

Abstract

ABSTRAK

Poros belakang merupakan komponen penting dalam sistem penggerak go-kart, karena mentransmisikan torsi sekaligus menopang roda, sproket, dan rem cakram. Penempatan komponen yang tidak akurat dapat menyebabkan ketidakseimbangan massa dan kekakuan, yang berpotensi menghasilkan getaran dan resonansi selama pengoperasian. Studi ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh variasi jarak pemasangan sproket dan rem cakram terhadap frekuensi alami dan bentuk mode getaran poros belakang go-kart. Studi ini menggunakan pendekatan desain 3D dan simulasi numerik berdasarkan Metode Elemen Hingga (FEM) menggunakan perangkat lunak Autodesk Fusion 360. Model poros menggunakan baja karbon ASTM A414, dengan analisis getaran bebas dilakukan untuk mengevaluasi lima mode getaran pertama. Tiga variasi jarak pemasangan disimulasikan: 104 mm (jarak lebih pendek), 144 mm (jarak standar), dan 164 mm (jarak lebih lebar). Hasil simulasi menunjukkan bahwa jarak antar komponen secara signifikan memengaruhi karakteristik dinamis struktur. Pada jarak standar 144 mm, frekuensi alami berkisar dari 326,699 Hz hingga 663,571 Hz. Mengurangi jarak menjadi 104 mm meningkatkan kekakuan global dan menaikkan frekuensi fundamental menjadi 335,456 Hz, sedangkan meningkatkan jarak menjadi 164 mm menciptakan kekakuan lokal yang lebih tinggi di tengah poros, menaikkan frekuensi mode kelima menjadi 691,711 Hz. Analisis deformasi juga mengungkapkan transisi dari perilaku lentur fundamental ke lentur lokal yang lebih kompleks pada frekuensi yang lebih tinggi. Studi ini menyimpulkan bahwa memposisikan sprocket dan rem cakram lebih dekat ke bantalan penopang secara efektif mendistribusikan perpindahan secara lebih seragam dan meningkatkan frekuensi alami poros. Konfigurasi ini sangat penting untuk mencegah resonansi dengan frekuensi eksitasi go-kart dan mengurangi risiko kegagalan material.

Kata kunci : Rem cakram , metode elemen hingga , poros belakang go-kart , frekuensi alami , sproket, mode getaran .

 

ABSTRAK

Poros belakang merupakan komponen krusial pada sistem penggerak go-kart yang berfungsi meneruskan torsi sekaligus menjadi dudukan roda, sproket, dan cakram rem. Penempatan komponen yang tidak presisi memicu ketelitian massa dan kekakuan, berpotensi menimbulkan getaran dan resonansi saat beroperasi. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh variasi jarak pemasangan sproket dan cakram rem terhadap frekuensi alami (natural frekuensi) dan bentuk mode getaran (mode shape) poros belakang go-kart. Penelitian menggunakan pendekatan desain 3D dan simulasi numerik berdasarkan Finite Element Method (FEM) melalui perangkat lunak Autodesk Fusion 360. Poros dimodelkan menggunakan material baja karbon ASTM A414, dengan fokus pengujian getaran bebas (free vibrasi) guna mendapatkan lima mode getaran pertama. Tiga variasi jarak yang disimulasikan meliputi 104 mm (lebih pendek), 144 mm (standar), dan 164 mm (lebih lebar). Hasil simulasi membuktikan jarak komponen mengubah karakteristik dinamis struktur secara signifikan. Pada jarak standar 144 mm, frekuensi alami berada di rentang 326,699 Hz hingga 663,571 Hz. Saat diperpendek menjadi 104 mm, peningkatan kekakuan global menaikkan frekuensi fundamental menjadi 335,456 Hz, sedangkan pelebaran 164 mm menghasilkan kekakuan lokal di tengah poros yang menaikkan frekuensi Mode 5 hingga 691,711 Hz. Deformasi juga menampilkan transisi dari kelenturan dasar ke kelenturan lokal yang kompleks pada frekuensi tertinggi. Disimpulkan bahwa penempatan sproket dan cakram rem mendekati bantalan penumpu (bantalan) efektif mendistribusikan perpindahan lebih stabil dan meningkatkan frekuensi alami poros. Hal ini penting untuk mencegah resonansi dengan frekuensi eksitasi go-kart, sehingga risiko kegagalan material dapat dihindari.

Kata kunci: Cakram rem, frekuensi alami, metode elemen hingga, mode getaran, poros belakang go-kart, sproket.

References

R. G. Budynas and J. K. Nisbett, Shigley's Mechanical Engineering Design, 10th ed. New York: McGraw-Hill Education, 2015.

R. L. Mott, Machine Elements in Mechanical Design, 4th ed. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2004.

P. Mateja and M. Zenowicz, "Analysis of loads and stresses in a go-kart rear axle assembly," Journal of Mechanical and Energy Engineering, vol. 6, no. 2, pp. 115–122, 2022.

S. S. Rao, Mechanical Vibrations, 6th ed. Boston: Pearson, 2017.

R. D. Cook, D. S. Malkus, M. E. Plesha, and R. J. Witt, Concepts and Applications of Finite Element Analysis, 4th ed. New York: John Wiley & Sons, 2002.

A. Ardiansyah, A. Y. Ismail, and A. A. Arifin, "Analisis sifat mekanik dan kekuatan poros belakang go-kart berbasis material ASTM A414," Jurnal Teknik Mesin ITATS, vol. 12, no. 1, pp. 45–52, 2023.

R. L. Norton, Design of Machinery: An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines, 6th ed. New York: McGraw-Hill, 2020.

Shigley, J. E. (2015). Mechanical Engineering Design. McGraw-Hill.

Stephens, R. I., et al. (2000). Metal Fatigue in Engineering (2nd ed.). Wiley.

Sugeng, S., & Ridwan, M. (2021). Analisis getaran pada sistem poros propeller. Jurnal Teknik Mesin.

Widianto, A. (2016). Penerapan metode elemen hingga pada analisis struktur. Jurnal Teknik.

Refbacks

  • There are currently no refbacks.