## Simulasi Numerik Penambahan Slot Per Daun Terhadap Kekuatan Static Kendaraan Niaga
Agung Supriyanto 1 , Muhammad Vendy Hermawan 1
1 Sekolah Tinggi Teknologi Warga Surakarta Jalan Raya Solo-Baki Km. 2, Kwarasan, Solo Baru, Sukoharjo E-mail : agungatw@yahoo.com

## Abstract
Commercial  vehicles  are  a  mode  of  transportation  that  plays  an  important  role  of  the  nation economy,  so  it  is  necessary  to  pay  attention  to  their  effectiveness  and  efficiency  factors.  Commercial vehicles have high effectiveness if they are able to send as many goods as possible, but the durability of vehicle  components  must  be  considered.  One  way  to  increase  vehicle  load  capacity  is  by  adding  more slots leaf spring. This study aims to determine the effect of adding slot of leaf spring to the static strength of the rear suspension of Mitsubishi FE 71 110 Ps. This study discusses the static strength of three types of  leaf  spring  arrangement,  they  are  original  leaf  spring  arrangement,  the  addition of  a  700mm  spring slot  and  an  additional  1000  mm  spring  slot.  The  research  was  conducted  by  creating  3-dimensional design drawings and simulating static analysis using SolidWork software. The data sought are the stress and  strain  values  for  each  variation.  The  result  is  the  maximum  stress  value  of  the  original  leaf  spring arrangement of 14.58 x107 N / m 2 , an additional slot of 700 mm 21.80 x107 N / m 2 , and an additional slot of 1,000 mm 24.93 x107 N / m 2 .
Keywords: Leaf Spring, Simulation, Static strength, Stress, Strain,

## Abstrak
Kendaraan  niaga  merupakan  moda  transportasi  yang  berperan  penting  dalam  roda  perekonomian, sehingga  perlu  untuk  memperhatikan  faktor  efektifitas  dan  efisiensinya.  Kendaraan  niaga  memiliki efektifitas yang tinggi jika mampu mengirim barang sebanyak mungkin, tetapi faktor keawetan komponen kendaraan  harus  tetap  diperhatikan.  Salah  satu  cara  meningkatan  kemampuan  daya  muat  kendaraan adalah  dengan  menambah  slot  per  daun.    Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh penambahan slot per terhadap kekuatan static per daun suspensi belakang truk Mitsubishi FE 71 110 Ps. Penelitian  ini  membahas  kekuatan  static  pada  tiga  jenis  susunan  per  daun,  yaitu    susunan  per  daun original, penambahan slot 700mm dan penambahan slot 1000mm.  Penelitian dilakukan dengan membuat gambar desain 3-dimensi dan melakukan simulasi analisis statik menggunakan software SolidWork. Data yang dicari adalah nilai tegangan dan regangan setiap variasi. Hasilnya adalah nilai tegangan maksimum susunan  pegas  daun  original  14,58  x10 7 N/m 2 ,  penambahan  slot  100  mm  21,80  x10 7 N/m 2 ,  dan penambahan slot 1.000 mm 24,93 x10 7 N/m 2 .
Kata kunci : Pegas daun, Simulasi, Kekuatan statik,  Tegangan, Regangan,

## 1. Pendahuluan
Kendaraan Niaga merupakan semua
kendaraan  bermotor  yang  digunakan  untuk mengangkut manusia atau barang. Truk merupakan  salah  satu  wujud  kendaraan  niaga yang  sering  digunakan  untuk  mobilitas  barang niaga.  Kendaraan  jenis  ini  digunakan  sebagai kendaraan  komersial,  dimana  semakin  banyak barang  yang  mampu  dimuat  tetntunya  akan semakin  banyak  pula  nilai  ekonomi  yang diperoleh.  Pelaku  usaha  ekspedisi  truk  biasanya
melakukan  modifikasi  pada  bagian  suspensi untuk meningkatkan kekuatan struktur understeel truk.  Melakukan  penambahan  slot  pegas  daun adalah  salah  satu  cara  yang  dapat  dilakukan untuk memperkuat struktur suspensi kendaraan.
Pegas  daun  berfungsi  sebagai  peredam getaran  yang  dihasilkan  oleh  roda,  sehingga getaran  tidak  diteruskan  ke  bagian  kabin  [1]. Pegas  daun  dapat  menerima  beban  lebih  besar bila  jika  dibandingkan  dengan  pegas  lainnya seperti pegas torsi dan pegas koil [2]. Beban dan tekanan yang diterima pegas daun akan berbeda-
beda  dalam  setiap  kondisi,  hal  ini  akan menimbulkan  tegangan  dan  regangan  yang berbeda  pula.  Semakin  tinggi  tekanan  kerja, tegangan  pada  struktur  pegas  daun  akan meningkat [3]. Material pegas daun menggunakan  baja  SUP  9  dengan  perlakuan panas  [4].  Peningkatan  kekuatan  material   pegas daun  dengan  perlakuan  panas  seperti quenching dan anealing terbukti  mampu  meningkatkan kekuatan struktur [5], [4].
Penelitian  berbasis  analisis  menggunakan metode  elemen  hingga  sudah  banyak  dilakukan. Di  bidang  otomotif,  penelitian  menggunakan perangkat  lunak  berbasis  metode  elemen  hingga tentang  pengaruh  perbedaan  material  piston terhadap  unjuk  kerja  piston  pernah  dilakukan. Hasil  penelitian  tersebut,  material AlSi  forged memiliki  performa  yang  lebih  baik  jika dibandingkan  dengan AlSi  Casting [6].    Di bidang pertambangan, penelitian tentang analisis statik  yang  terjadi  pada  komponen  point  ripper dilakukan  untuk  mengetahui  nilai  konsentrasi tegangan di beberapa titik [7], [8].
Penggunaan  perangkat  lunak  juga  dapat dilakukan  untuk  menganalisis  kekuatan  pegas daun  [9].  Simulasi  kekuatan  pegas  daun  dengan variasi  material  penyusun  mild  steel  dan komposit  karbon  dihasilkan  bahwa  performa komposit karbon tidak jauh berbeda dengan mild steel [10]. Simulasi kekuatan pegas daun dengan material FRP, Titanium Alloy, Super Bainite dan Structural  Steel diperoleh  hasil  bahwa  material FRP memiliki kekuatan tertinggi dan berat paling ringan [11]. Upaya efisiensi material pegas daun dapat  dilakukan  dengan  membuat  alur grooving pada  slot  pegas  daun.  Dalam  sebuah  penelitian didapatkan  bahwa  penambahan  1  alur grooving slot  pegas  memiliki  nilai  tegangan  dan displacement yang  lebih  kecil  dibanding  dengan versi original [12]. Penggunaan material komposit  juga  dapat  mereduksi  tegangan  dan massa pegas daun [13].
Material  yang  sering  digunakan  dalam pembuatan  pegas  daun  adalah  baja  SUP  9  [14]. Pegas  daun  pada  kendaraan  niaga  berjenis  Truk Mitsubishi  Canter  FE  71  110  Ps juga menggunakan material tersebut karena ketangguhannya yang sudah teruji.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi  penambahan  slot  pegas  daun  pada kendaraan  niaga  berjenis  truk. Penelitian dilakukan  pada  suspensi  pegas  daun  bagian belakang.  Fokus  penelitian  adalah  pengaruh penambahan slot per daun 700 mm dan 1000 mm terhadap  nilai  tegangan  dan  regangan  penyusun pegas  daun.  Data  diperoleh  dengan  melakukan simulasi menggunakan perangkat lunak SolidWork.

## 2. Methodologi
Objek  penelitian  adalah  komponen  pegas daun  truk Mitsubishi  Canter  FE  71  110  Ps .
Penelitian dimulai dengan melakukan
pengukuran pegas daun dan dilanjutkan membuat desain 3-Dimensi menggunakan perangkat lunak SolidWork. Parameter penelitian meliputi  sifat  material  baja  SUP  9  sebagai penyusun pegas daun, besar beban yang diterima oleh  setiap  pegas  daun  dan  kondisi  batas  statis simulasi.  Adapun  diagram  alir  penelitian ditampilkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Diagram alir penelitian
Desain  3-dimensi  sebagai  objek  penelitian dibuat dalam 3 variasi susunan pegas daun, yaitu versi  original,  dengan  penambahan  slot  pegas panjang  700  mm  dan  penambahan  slot  pegas panjang 1000 mm.

## 2.1. Desain 3-Dimensi Pegas Daun
Pembuatan  desain  3-dimensi  diawali  dengan melakukan  pengukuran  dimensi  komponen  asli. Selanjutnya,  diperoleh  data  geometri  yang digunakan  untuk  membuat  desain  3-dimensi menggunakan  perangkat  lunak.  Tampilan  desain 3-dimensi  pegas  daun  ditampilkan  pada  Gambar 2.  Ukuran  pegas  daun  disajikan  pada  Gambar  3 dan Tabel 1.
Gambar 2. Desain 3-dimensi pegas daun
Ukuran  mesh  yang  digunakan  adalah  5  mm  dan berbentuk tetrahedon.
Gambar 3 . Ukuran radius lengkungan pegas daun
Gambar  3  menampilkan  ukuran  radius kelengkungan  pegas  daun  pertama.  Pegas  daun pertama  berada  di  paling  atas  dalam  susunan suspensi  pegas  daun.  Suspensi  original  truk ............. memiliki 4 slot pegas yang tersusun urut dari  yang  terpanjang  hingga  terpendek.  Adapun data  ukuran  pegas  daun  original  ditampilkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Ukuran pegas daun original Urutan Part Panjang (mm) Tebal (mm) Pegas 1 1300 12 Pegas 2 1200 12 Pegas 3 1100 12 Pegas 4 800 12
Penelitian  ini  membandingkan  kekuatan pegas  daun  original  dengan  pegas  daun  yang dilakukan  penambahan  slot  pegas  1000  mm  dan 700  mm.  Adapun  urutan  susunan  serta  ukuran pegas  daun  dengan  penambahan  slot  pegas  700 mm  (modifikasi  1)  dan 1000 mm  (modifikasi  2) ditampilkan pada Tabel 2 dan 3.

## Tabel 2.
Urutan susunan dan ukuran pegas daun modifikasi 1 Urutan Part Panjang (mm) Tebal (mm) Pegas 1 1300 12 Pegas 2 1200 12 Pegas 3 1100 12
Pegas 4 Pegas tambahan 800 700 12 12

## Tabel 3.
Urutan susunan dan ukuran pegas daun modifikasi 2 Urutan Part Panjang (mm) Tebal (mm) Pegas 1 1300 12 Pegas 2 1200 12 Pegas 3 1100 12 Pegas tambahan Pegas 4 1000 800 12 12

## 2.2. Baja SUP 9
Baja SUP 9 adalah salah satu jenis baja yang khusus digunakan dalam pembuatan pegas daun, pegas koil dan torsion bar [15]. Komposisi kimia material baja SUP 9 terdiri dari   0,52-0,60% C ; 0,65-0,95%  Mn;  0,4%  P;  0,15-0,35%  Si;  0,65- 0,95% Cr  dan 0,35% S [16]. Sifat mekanis Baja SUP 9 disajikan pada Tabel 4. Sifat mekanis ini menjadi  masukan  parameter  penelitian  dalam simulasi desain 3-dimensi pegas daun [17].
Tabel 4. Sifat mekanis Baja SUP 9
Sifat mekanis Nilai Density 7.700 kg/m 2 Yield  Strength 351,57 Mpa Modulus of Elascticity 200.000 Mpa Poisson Ratio Hardness 0,32 78,83 HRB

## 2.3. Kondisi Batas Simulasi
Kondisi  batas  simulasi  digunakan  untuk memberikan masukan parameter yang diperlukan dalam  melakukan  simulasi  metode  elemen hingga.  Aplikasi  peletakan  parameter  beban  dan fix constrain ditampilkan pada Gambar  4.
Gambar 4 . Posisi beban dan fix constrain pada simulasi
Beban yang dimaksud adalah massa total dari kendaraan  kosong  sebesar  2.500  kg  ditambah dengan kapasitas maksimum daya muat kendaraan  sebesar  7.500  kg.  Terdapat  4  pegas daun dalam setiap kendaraan, sehingga pemberian  beban  dalam  simulasi  sebesar  4.000
Kg  karena  suspensi  belakang  menopang  beban lebih besar dibandingkan suspensi depan.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Pengujian  dilakukan  menggunakan  program Analisa Statis dengan perangkat lunak SolidWork.  Data  yang  diperoleh  adalah  nilai tegangan dan regangan maksimum pegas daun.

## 3.1. Analisis Tegangan Pegas Daun
Hasil  simulasi  menunjukan  nilai  tegangan yang  berbeda  pada  semua  variasi  susunan  pegas daun. Gambar 5, 6 dan 7 menampilkan distribusi tegangan  yang  terjadi  pada  susunan  pegas  daun original, modifikasi 1 dan modifikasi 2.

## Gambar 5. Distribusi tegangan pegas daun original
Gambar  5  menunjukan  bahwa  nilai  tegangan von  mises  maksimum  pegas  daun  original ditunjukan  dengan  warna  merah  sebesar  14,580 x10 7 N/m 2 .  Tegangan  terjadi  pada  area  pangkal pegas daun paling atas (pegas 1).
Gambar 6. Distribusi tegangan pegas daun modifikasi 1
Gambar  6  menunjukan  distribusi  tegangan pada  pegas  daun  modifikasi  1.  Modifikasi dilakukan  dengan  menambahkan  slot  pegas dengan  panjang  700  mm,  tebal  12  mm.  Slot tambahan  ini  diletakan  pada  susunan  paling bawah pegas daun (setelah pegas 4). Pegas daun modifikasi  1  memiliki  nilai  tegangan  von  mises maksimum sebesar 21,802 x10 7 N/m 2 . Tegangan maksimum terjadi pada area pangkal pegas 1.
Gambar 7. Distribusi tegangan pegas daun modifikasi 2
Gambar  6  menampilkan  distribusi  tegangan pada  pegas  daun  modifikasi  2.  Penambahan  slot pegas dengan panjang 1000 mm, urutan susunan pegas dapat dilihat pada Tabel 2. Nilai tegangan von  mises  maksimum  adalah 24,939  x10 7 N/m 2 . Tegangan  maksimum  masih  terjadi  di  lokasi pangkal pegas 1.
Hasil  simulasi  menunjukan  bahwa  pegas daun  modifikasi  2  memiliki  nilai  tegangan maksimum  terbesar.  Sedangkan  pegas  daun original  memiliki  nilai  tegangan  maksimum terkecil.  Penambahan  slot  pegas  meningkatkan nilai tegangan yang terjadi.
Data  distribusi  tegangan  pada  setiap  variasi simulasi menunjukan bahwa tegangan maksimum  terjadi  pada  area  yang  sama.  Area tersebut  adalah  pangkal  pegas  daun  1  dimana posisi  nya  paling  dekat  dengan  tumpuan  beban (rangka truk).

## 3.2. Analisis Regangan Pegas Daun
Analisis regangan diperlukan untuk mengetahui  sifat  elastis  struktur  pegas  daun. Nilai regangan berbanding lurus terhadap tingkat elastisitas  bahan  [18].  Regangan  maksimum  dan distribusi  regangan  ditampilkan  pada  Gambar  8, 9 dan 10.
Gambar 8 . Distribusi regangan pegas daun modifikasi 2
Gambar  8  menunjukan  distribusi  regangan yang terjadi pada pegas daun original. Konsentrasi  regangan  maksimum  terjadi  di  area tengah  pegas  daun,  yaitu  di  sekitar  tumpuan pegas daun dengan as roda. Regangan
maksimum  pegas  daun  modifikasi  2  adalah sebesar  1,069 x10 -2 .
Gambar 9. Distribusi regangan pegas daun modifikasi 1
Gambar 9 menampilkan distribusi regangan pada pegas daun modifikasi 1, yaitu penambahan slot pegas ukuran 700 mm. Konsentrasi regangan maksimum  terjadi  pada  area  pangkal  pegas, ditunjukan  dengan  warna  merah  pada  desain simulasi.  Hal  ini  disebabkan  karena  efek penambahan  slot  pegas  panjang  700  mm meningkatkan  struktur  kekuatan  di  area  tengah pegas  daun  saja,  tetapi  area  pangkal  pegas  tidak terjadi  peningkatan  kekuatan.  Nilai  regangan maksimum  yang  terjadi  adalah  sebesar  1.086 x10 -2
Gambar 10 . Distribusi regangan pegas daun original
Gambar 10 menampilkan distribusi regangan  pada  pegas  daun  original,  yaitu  tanpa penambahan  slot  pegas.  Konsentrasi  regangan kritis  terjadi  tidak  hanya  pada  satu  area,  tetapi lebih  merata  di  area  pangkal  dan  tengah  pegas daun.  Nilai  regangan  maksimum    pegas  daun original    adalah  sebesar  1.381  x10 -2 .  Nilai regangan  yang  tinggi  menunjukan  bahwa struktur  pegas  daun  memiliki  sifat  elastis  yang tinggi.  Hal  ini  berakibat,  struktur  tidak  bisa menahan beban muatan yang berlebih.

## 4. Simpulan
Penambahan slot pegas berpengaruh terhadap peningkatan nilai tegangan dan
regangan  pegas  daun.  Penambahan  slot  pegas 700  mm  mengakibatkan  terjadinya  konsentrasi tegangan  kritis  yang  berfokus  pada  satu  area, yaitu  ujung  pangkal  pegas  daun.  Distribusi tegangan  yang  lebih  merata  terjadi  pada Penambahan  slot  pegas  1000  mm,  dimana tegangan kritis terjadi di area tengah dan pangkal pegas.  Nilai  regangan  paling  rendah  dan tegangan  paling  tinggi  dimiliki  oleh  susunan pegas  daun  modifikasi  2.  Ini  memungkinkan bahwa penggunaan pegas daun dengan penambahan  slot  pegas  1000  mm  akan meningkatkan  kekuatan  struktur  suspensi  yang lebih  baik  jika  dibandingkan  dengan  susunan pegas  original  dan  penambahan  slot  pegas  700 mm.

## Daftar Pustaka
[1] A.  B.  Permana  and  A.  M.  Sakti,  “Studi Eksperimen Kekuatan Impact dan Bending  Baja  Karbon  Pegas  Daun  AISI 1095 Pada Mobil Kijang Kapsul 7K-EFI Tahun  2000  Dengan  Perlakuan  Panas
Tempering,” JPTM Univ. Negeri Surabaya ,  vol.  09,  no.  03,  pp.  67–75, 2020. [2]
E. Saputra, R , Tyastomo, “Perbandingan kekerasan dan struktur mikro pegas daun yang  mengalami  proses  heat  treatment,” Bina  Tek. ,  vol.  12,  no.  2,  pp.  185–193, 2016. [3] I. Thamrin, “Analisa Tegangan- Regangan  Struktur  Pegas  Daun  Akibat Modifikasi  Penekanan,” J.  Rekayasa Mesin , vol. 09, no. 1, pp. 18–22, 2009. [4] M.  S.  Setiawan,  I.  Nur,  “Meningkatkan
Mutu  Baja  Sup  9  Pada  Pegas  Daun Dengan  Proses  Perlakuan  Panas,” Fis.
Terap. , vol. 9, pp. 36–44, 2008.
[5] P. I. Purboputro, “Peningkatan Kekakuan Pegas  Daun  Dengan  Cara  Quenching,” Media  Mesin  Maj.  Tek.  Mesin ,  vol.  10, no. 1, pp. 15–21, 2017.
[6] M. V. Hermawan, A. D. Anggono, W. A. Siswanto,  and  T.  W.  B.  Riyadi,  “The influence  of  material  properties  to  the stress  distribution  on  piston,  connecting rod and crankshaft of diesel engine,” Int.
J. Mech. Mechatronics Eng. , vol. 19, no.
6, pp. 13–26, 2019.
[7] A. Supriyanto, M. V. Hermawan, and A. C.  K,  “Pemilihan  Material  Berdasarkan
Tegangan  dan  Deformasi  Pada  Redesain Point  Ripper  Dozer  D85E-SS-2,” RAPI , vol. m, pp. 78–84, 2019.
[8] A. Supriyanto and R. Ardianto, “Pengaruh  Redesain  Point  Ripper  Dozer D85E-SS-2  Terhadap  Tegangan  dan
Displacement Akibat Beban Horisontal.,” pp. 85–91, 2019. [9] K. S. Ashraff Ali, D. Joseph Manuel, M. Balamurugan,  and  M.  Sangili  Murugan, “Analysis of composite leaf spring using ANSYS  software,” Mater.  Today  Proc. , no. xxxx, 2020.
[10] B.  Mallesh,  B.  Gupta,  S.  K. Kumar,  and S. P. Jani, “Materials Today :
Proceedings  Modeling  and  analysis  of leaf  spring  with  different  type  of materials,” Mater.  Today  Proc. ,  no. xxxx, 2020.
[11] C.  D.  Bhatt,  M.  Nadarajan,  R.Balaji,  I. rohith,  and  A.  Selokar,  “Leaf  spring model for heavy load vehicle using solid works  and  ANSYS  analysis,” Mater. Today Proc. , no. xxxx, 2020.
[12] L.  Lukman,  A.  D.  Anggono,  and  S. Sarjito,  “Desain  Dan  Optimisasi  Sistem Suspensi  Pegas  Daun  Pada  Kendaraan Roda  3  Dengan  Menggunakan  Catia V5,” Turbo    J.  Progr.  Stud.  Tek.  Mesin , vol. 7, no. 1, 2018.
[13] S.  Seralathan et  al. ,  “Finite  element analysis  of  hybrid  composite  material based  leaf  spring  at  various  load conditions,” Mater.  Today  Proc. ,  no. xxxx, 2020.
[14] M.  Ibrahim  and  Purwantono,  “Pengaruh Pemanasan Sebelum Pengelasan Terhadap  Pengujian  Face  dan  Root Bending Hasil Las SMAW Baja SUP 9,”
J.  Multidiciplinary  Res.  Dev. ,  pp.  230– 237, 2019.
[15] A.  S.  Umartono  and  S.  Awali,  “Analisa Kegagalan  Proses  Heat  Treatment  Baja Sup-9  Pada  Pembuatan  Pegas  Daun,” Wahana Tek. , vol. 04, pp. 55–75, 2015.
[16] E.  R.  Permana,  H.  Akhmad,  and  A. Rasyid,  “Studi  Eksperimen  Pengaruh
Suhu  Tempering  Pada  Baja  Pegas  JIS SUP  9  Terhadap  Impact  Edo  Riyan
Permana Akhmad Hafizh Ainur Rasyid,”
J. Tek. Mesin , vol. 06, no. 01, pp. 17–24, 2018.
[17] J. D. of M. E. William D. Callister and T. U.  of  Utah, Materials  Science  and Engineering , 7th ed., vol. 7. Utah, United state: John Wiley & Son, inc, 2007.
[18] et  al  Rompas,  “Pengaruh  Pemanfaatan Abu  Ampas  Tebu  Sebagai  Substitusi Parsial  Semen  Dalam  Campuran  Beton Ditinjau  Terhadap  Kuat  Tarik  Lentur Dan Modulus Elastisitas,” J. Sipil Statik , vol. 1, no. 2, pp. 82–89, 2013.