Available online at http://jurnal.yudharta.ac.id/v2/index.php/jkie P-ISSN : 2460-0113 I E-ISSN : 2541-4461

## Journal Knowledge Industrial Engineering (JKIE)

## PERFORMANCE DRIVE TRAIN SISTEM HYBRID PADA KENDARAAN GOKART
(1) Prasetyo Dono Saputro
(1) Prodi Teknik Industri – Fakultas Teknik - ITSNU Pasuruan Email koresponden : prasetyo.ds@gmail.com

## Abstrak
Drive train (pemindah daya) adalah mekanisme yang memindahkan tenaga yang dihasilkan oleh mesin untuk menggerakkan roda kendaraan.System transmisi adalah salah satu komponen penting dalam drive train, yang fungsi utamanya menyalurkan torsi yang keluar dari mesin sampai ke roda penggerak. Sistem transmisi dibagi 3 macam: transmisi gear manual, transmisi hydrodinamik, dan continuously variable transmission (cvt).Dalam perancangan drive train system hybrid pada kendaraan gokart menghasilkan analisa torsi, traksi , dan kecepatan yang mampu dihasilkan oleh kendaraan gokart hybrid. Dan diperoleh τ max = 144,79 (N.m), τ min = 1,38(N.m), F traksi max = 723,94(N), F traksi min = 6,89 (N), P max = 2312,6 watt , P min = 74,6 watt, α max = 6,07 (m/s 2 ), α min = 0,02 (m/s 2 ), pada engine Yamaha AL115S(5TL3) , sedangkan pada motor DC diperoleh τ max = 14,25 (N.m), τ min = 6,72 (N.m), F traksi max = 71,27(N), F traksi min = 33,58 (N), α max = 1,14 (m/s 2 ), α min = 0,53 (m/s 2 ).
Kata kunci: perancangan drive train, torsi, traksi, percepatan

## Abstract
Drive train (power transfer) is a mechanism that removes the power generated by the engine to drive the wheels of vehicle. Transmission system is one important component in the drive train, whose main function is to channel out of the engine torque to the drive wheel. Transmission system is divided into 3 kinds: manual gear transmission, transmission hydrodinamik, and continuously variable transmission (cvt). And transmission used in ic engines hybrid go-kart is a CVT. In the design of hybrid drive train system on go-kart vehicles produce an analysis of torque, traction, and speed, are able to produce hybrid vehicles go-kart. And obtained τ max = 144,79 (N.m) , τ min = 1,38(N.m), Ftraksi max = 723,94(N), F traksi min = 6,89 (N) , Pmax = 2312,6 watt , Pmin = 74,6 watt, α max = 6,07 (m/s2) , α min = 0,02 (m/s2), on Yamaha AL115S(5TL3) engine, while in DC motor obtained by τ max = 14,25 (N.m) , τ min = 6,72 (N.m), Ftraksi max = 71,27(N), F traksi min = 33,58 (N) , α max = 1,14 (m/s2) , α min = 0,53 (m/s2). Keywords: drive train design, torque, traction, acceleration

## PENDAHULUAN
Drive train (pemindah daya) adalah mekanisme yang memindahkan tenaga yang dihasilkan oleh mesin untuk menggerakkan roda kendaraan. Pemindah daya umumnya yang digunakan ada 2 jenis, yaitu: RWD dan FWD. RWD adalah mesin depan penggerak belakang (front engine rear wheel drive) dan FWD adalah mesin depan penggerak depan (front engine front wheel drive).
Kendaraan hybrid adalah kendaraan yang menggabungkan dua atau lebih sumber tenaga.Jadi sebenarnya sudah banyak orang yang memiliki kendaraan hybrid dalam konteks ini.Intinya setiap kendaraan yang menggabungkan dua atau lebih sumber tenaga penggerak baik langsung ataupun tidak adalah sebuah hybrid .Mobil hybrid menggabungkan dua sumber tenaga.Begitupun teknologi hybrid dan komponen-komponen yang mensupportnya yang terus mengalami inovasi dan perubahan dalam setiap pengaplikasian kepada kendaraan.Salah satu diantaranya adalah drive train (system penggerak). Drive train ini sangat penting dalam teknologi hybrid .

## METODE PENELITIAN
Untuk memenuhi perhitungan kita harus melakukan analisa terhadap gaya – gaya yang terjadi. Setelah itu data – data tersebut dapat kita rancang tahap-tahap perhitungannya sebagai berikut:

## Perhitungan Kemampuan Dari CVT
Gaya sentrifugal pada sebuah benda dengan massa m dinyatakan sebagai berikut :
(1)
Dimana : a cp = percepatan centripetal v = Kecepatan tangensial ρ   = Jarak benda dari pusat rotasi f = Unit vector dengan arah keluar pusat rotasi
Gambar : 1. Mekanisme Sistem Transmisi CVT Mekanisme dari system penggerak varator driver pulley dapat dimodelkan dalam diagram benda bebas sebagai berikut:
Gambar : 2. Diagram Benda Bebas Mekanisme variator driver pulley dengan analisa gaya pada roller ,
Dimana :
F t = gaya reaksi variator pulley karena pengaruh gaya sentrifugal F x = gaya reaksi F t arah sumbu X

## a) Distribusi Gaya Pada Belt dan Pulley
Belt yang digunakan adalah V-Belt , sehingga dengan perubahan variator pulley akan dapat merubah diameter pulley dan diameter pulley driven . Belt memiliki keunggulan dibandingkan dengan roda gigi, yaitu:
1.Gaya yang dibutuhkan untuk memutar poros input lebih kecil.
2.Faktor getaran yang ditimbulkan lebih kecil.
3.Gesekan yang terjadi tidak terlalu besar.
4.Proses dan biaya produksi yang dibutuhkan lebih ringan
Gambar : 3. Gaya Tegang Pada Belt
Gambar : 4. Keseimbangan Gaya Pada Belt
Keseimbangan gaya dalam arah radial :
(2) Dimana : F = Gaya tarik pada ujung belt θ = Sudut bending belt
q
= Massa belt per satuan panjang V = Kecepatan belt N = Gaya Normal Bila , maka : (3) Keseimbangan gaya dalam arah tangensial :
(4) (5)
Mengeliminasi dN :
(6) (7)
(9)
Dimana m’ adalah creep factor , sehingga dari persamaan 10 dan 11 dapat diketahui besarnya gaya Tarik pada kedua cabang belt .
(10)
(11)
Dimana : f = Koefisien gesek antara belt dan pulley F 1 dan F 2 = Gaya Tarik pada kedua cabang belt H = Daya yang ditransmisikan oleh belt
U = Selisih diantara gaya yang bekerja pada kedua ujung belt
(12)
Gambar : 5. Penampang Pulley Tabel : 1. Koefisien gesek antara belt dan pulley No. Tipe Belt Material Pulley Bubuk Kayu Dikompresi Kayu Baja Besi Tuang 1. Kulit - Disamak dengan bahan nabati - Disamak dengan bahan mineral 0,35 0,3 0,25 0,25 0,5 0,45 0,4 0,4 2. Kapas - Dianyam kaku - Dijahit 0,28 0,25 0,22 0,22 0,25 0,23 0,2 0,2 3. Wool 0,45 0,4 0,35 0,35 4. Karet 0,35 0,3 0,3 0,3
Berikut adalah jenis-jenis belt dengan dimensi penumpang tertentu beserta daya transmisi dan diameter minimum yang digunakan sebagai acuan sistem transmisi.
Tabel : 2. Penampang V-Belt
Belt Section Width w,in Thickness t,in Minimum Diameter , in HP Range A ½ 11/32 3,0 ¼ - 10 B 21/32 7/16 5,4 1-25 C 7/8 17/32 9,0 15-100 D 1 ¼ ¾ 13,0 50-250 E 1 ½ 1 21,6 10 and up
Gambar : 6. Penampang V-Belt
b) Kimematika Belt
 Tenaga Transmisi
Adapun daya input yang ditransmisikan ke pulley driver digunakan persamaan :
(13)
Dimana : H = Daya yang ditransmisikan (W) n = Kecepatan putaran (rpm) T = Torsi (N.m) Dan torsi yang di transmisikan digunakan untuk memutar pulley
(14)
Dimana : F 1 = gaya belt ujung tegang (N) F 2 = gaya belt ujung kendor (N) R = Jari-jari pulley (m)
 Ratio dan Gerak Aksial Pulley
Prinsip kerja perpindahan pulley ke arah aksial dapat dijelaskan pada gambar 6. Dimana panjang belt (L) dituliskan dengan rumus sebagai berikut :
(15)
Gambar : 7. Geometri Belt dan Pulley
Dimana :
(16)
Sehingga
(17)
Dan diketahui juga nilai/harga dari speed ratio
(18)
Untuk mencari putaran output driven pulley yang dihasilkan digunakan persamaan sebagai berikut :
(19)
Gambar : 8. Dimensi variator pulley potongan melintang
Sehingga ratio transmisi CVT belt dan pulley ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
(20)

## c) Kinematika Pegas Tekan
Pegas heliks tekan kebanyakan memiliki dimensi yang konstan pada diameter kawat, pitch dan diameter rata-rata coil .Gambar 9 ini menunjukkan parameter dimensi dari pegas heliks tekan.
Gambar : 9. Dimensi penampang pegas heliks tekan Sehingga dan (21) Dimana : d = diameter kawat D 0 = Diameter luar coil D = Diameter rata-rata coil h f = Tinggi bebas
D i = Diameter dalam coil p = Pitch coil
Diameter luar (D 0 ) coil ,diameter dalam (D i ) coil dan tinggi bebas (h f ) adalah parameter utama yang digunakan untuk menentukan batas, berdasar pada tempat dimana pegas tersebut diletakkan.
Gambar : 10. Kondisi pegas dengan beban kerja
Dari keterangan di atas maka didapatkan beberapa persamaan :
(22) (23)
Dimana :
h f = Tinggi bebas F = Beban kerja
h s
= Tinggi solid Na = Lilitan aktif pegas = Defleksi karena beban kerja K = Konstanta pegas G = Modulus geser material
 Lilitan pegas
Lilitan total dari pegas, bergantung dari jenis ujung pegas. Jenis ujung pegas mempunyai 4 macam, yaitu :
1. Plain ends
Na = Nt – ½
2. Plain grounds end Na = Nt - 10
3. Squared ends Na = Nt – 1 ½
4. Squared grounds end
Na = Nt – 2 Dimana : Na = Lilitan aktif pegas Nt = Lilitan total aktif pegas
 Indeks pegas
Indeks pegas (c) adalah perbandingan dari diameter rata-rata coil (D) terhadap diameter kawat (d) Maka persamaan :
(24)
 Konstanta pegas
Untukmenentukan persamaan dari konstanta pegas (k) adalah
(25)
Analisa gaya traksi, daya kendaraan, kecepatan dan percepatan kendaraan pada saat menggunakan Motor Listrik DC 1HP 24 Volt 1800 rpm
a. Gaya Traksi
b.Daya kendaraan
 Berasal dari data Dyno Test Chasis untuk mesin bensin Yamaha 4 Tak 115 cc
 Berasal dari pengukuran dan pengamatan untuk motor listrik DC 1 HP 24 Volt 1800 rpm
c. Torsi kendaraan
Dimana : = Torsi (N.m)
P = Daya kendaraan (Watt) = Kecepatan sudut di roda (rad/s)
d.Kecepatan kendaraan
 Berasal dari data Dyno Test Chasis untuk mesin bensin Yamaha 4 Tak 115 cc
 Berasal dari pengukuran dan pengamatan untuk motor listrik DC 1 HP 24 Volt 1800 rpm
e. Percepatan kendaraan
 Gaya dorong pada roda
Rumus berasal dari buku teknologi otomotif edisi kedua, halaman 47&199 :
 Koefisien hambatan rolling
 Hambatan rolling
Rumus berasal dari buku teknologi otomotif edisi kedua, halaman 49 :
Rr= frx Wx cos  Rr = frx(Wxcos  – Ft)
 Gaya traksi bersih Fnetto = Fkv – (Rr + Ra)
Dimana : Ra = Fd
 Percepatan yang dihasilkan
Rumus berasal dari buku teknologi otomotif edisi kedua, halaman 216 :
Dimana :
a. Pada Mesin Yamaha 4 Tak 115 cc , sesuai dengan data pengamatan dyno test chasis gokart, diperoleh tabel sebagai berikut :
Tabel : 3. Hasil Pengamatan Dyno Test Chasis saat Pengujian Mesin Yamaha 4 Tak 115 cc
No. Throttle Valve Putaran Engine (rpm) Daya Kendaraan (Hp) Kecepatan Sudut % (km/jam) (m/s) 1 0  0 % 1200 0 0 0 2 1500 1,5 10 2,778 3 45  56,25% 2000 2 10,2 2,833 4 2500 2,2 11,1 3,083 5 50  62,5% 3000 3,1 11,5 3,194 6 3500 3 16 4,444 7 75  91,25% 4000 2,4 20 5,556 8 4500 2,1 24 6,667 9 78  97,5% 5000 2 28 7,778 10 5500 1,6 34 9,444 11 80  100% 6000 0,1 39 10,833
Pada Motor Listrik DC 1 HP 24 Volt 1800 rpm
Sesuai dengan data pengamatan dari pengukuran motor DC, diperoleh tabel sebagai berikut :
Tabel 4. Hasil Pengamatan dan Pengukuran Motor DC No. N motor DC (rpm) motor DC (rad/s) 1 0 0 2 500 52,33 3 1060 111,08

## KESIMPULAN
Pada Engine Yamaha 4 Tak 115 cc AL 115S (53TL3) diperoleh : τ max = 144,79 (N.m), τ min = 1,38 (N.m), F traksi max = 723,94 (N), F traksi min = 6,89 (N), P max =2312,6 Watt, P min = 74,6 Watt, a max = 6,07 (m/s 2 ), a min = 0,02 (m/s 2 ), sedangkan pada motor Listrik DC diperoleh : τ max = 14,25(N.m), τ min = 6,72 (N.m), F traksi max = 71,27 (N), F traksi min = 33,58 (N), a max = 1,14 (m/s 2 ), a min = 0,53 (m/s 2 )

## DAFTAR PUSTAKA
Fauzi, A., Mas’ud, M. I. (2019). Proses Manufaktur pada Mesin Primer dan Sekunder CV. Karunia Menggunakan Metode Linier Programming. Journal Knowledge Industrial Engineering (JKIE) , 6(2), 59–65. https://doi.org/10.35891/jkie.v6i2.2055
Junaedi, D., Mas’ud, M. I. (2018). Penerapan Metode Forecasting dalam Perencanaan Produksi Bakpia dengan Menggunakan Software POM Guna Memenuhi Permintaan Konsumen.
Journal Knowledge Industrial Engineering (JKIE) , 5(3), 121–128.
https://doi.org/10.35891/jkie.v5i3.2042
Mas’ud, M. I. (2016). Pendekatan Rantai Markov Dalam Pemilihan Universitas Di Kabupaten Pasuruan. Journal Knowledge Industrial Engineering (JKIE) , 4(1), 63–70 Sasongko, Adjie Wahyu. (2008). Rancang Bangun Gokart Dengan Penggerak Motor Bakar Bensin 5,5 HP. Semarang: Politeknik Negeri Semarang.