Insana Jatmiko, Analisis Desain Optimum Sproket…,

## ANALISIS DESAIN OPTIMUM SPROKET RODA BELAKANG SEPEDA MOTOR DENGAN BENTUK LENGAN SPROKET LURUS KRITERIA BIAYA MATERIAL MINIMUM

## Insana Jatmiko 1
Program Setudi Teknik Mesin, Universitas Pamulang Jl. Surya Kencana No.1 Pamulang, Tangerang Selatan, Banten, Indonesia
Email : dosen01950@unpam.ac.id Dajukan 15 Maret 2018 Direvisi : 29 Maret 2018 Disetujui : 6 April 2018
Abstrak: Pertumbuhan  jumlah  sepeda  motor  dalam  negri  sangat  signifikan    karena  jumlah  penduduk  yang  banyak  dan ekonomi yang stabil. Hal ini mendorong peningkatan pembuatan komponen-komponen sepeda motor oleh perusahaan kecil. Peningkatan  tersebut  harus  dibarengi  dengan  peningkatan  daya  saing  produk.  Usaha  yang  dilakukan  diantaranya  dengan melakukan  optimasi  desain  produk  kriteria  biaya  material  minimum.  Sproket  dalam  negri  perlu  dilakukan  optimasi  agar lebih  kompetitif dengan cara memilih material yang mampu menjalankan fungsinya dan harga kebutuhan material minimum dengan menggunakan Metode Desain Optimum Kriteria Biaya Kebutuhan Material Minimum. Material yang diseleksi yaitu material yang pada umumnya dipakai oleh industri dalam negri: S45C, AISI 1045, AISI 5140, GG25, dan 20MnCr5. Umur sproket yang diharapkan lebih dari 3 tahun (  3,7 x 107 siklus). Hasil analisis menunjukan baja S45C paling optimum untuk membuat sproket.
Kata kunci: sproket, seleksi material, desain
Abstract: The number of motors cycle is increasing significantly because of the number of people and stabilized economic. This  case  supports  motors  cycle  manufacturing  for  small  companies.  It  should  be  joined  by  the  increasing  of  power competition.  One  of  the  efforts is  by  optimizing  product  in  minimum  category.  Local  sprocket  should  be optimized  so  that more  competitive.  The  selection  of  rear  wheel  sprocket  materials  is  to  get  a  material  which  is  good  in  function  and competitive cost. The material selection is commonly used materials in local industries such as S45C, AISI 1045, AISI 5140, GG25  and  20MnCr5.  The  analysis  is based  on  The  Optimum  Design  Method  for  Minimum  Material  Cost.  The  result  is S45C as the optimum material
Keywords: sprocket, material selection, optimum design

## PENDAHULUAN
Laju  produksi  sepeda  motor  di  Indonesia  yang  tinggi  mendorong  peningkatan  pembuatan  komponen- komponen sepeda motor oleh industri dalam negri. Peningkatan tersebut harus diiringi dengan peningkatan daya saing  produk  sehingga  mampu  bersaing  di  pasar  global.    Usaha  yang  dapat  dilakukan  diantaranya  dengan melakukan optimasi desain produk kriteria biaya material minimum.
Salah  satu  komponen  utama sepeda motor  yang diproduksi oleh industri dalam  negri  yaitu sproket.  Agar sproket  tersebut  mampu  bersaing  di  pasar  global  maka  perlu  dioptimasi  sehingga  diperoleh  sproket  yang terpenuhi  prasyarat  fungsinya  dengan  biaya  material  minimum.  Metode  yang  digunakan  disini  yaitu  Metode Desain  Optimum  Kriteria  Biaya  Kebutuhan  Material  Minimum.  Dengan  metode  ini  dapat  memilih  material yang dapat menjalankan fungsinya dan biaya kebutuhan materialnya minimum. [1]
Dalam  metode  desain  optimum,  Persamaan  Desain  Umum  Final  terdiri  dari  kelompok  parameter  fungsi, geometri  dan  material.  Dengan  memasukan  parameter  material:  tegangan  yield,  massa  jenis,  poison  rasio, modulus  elastisitas  dan  harga/masa,    dan  dengan  membuat  parameter  fungsi  dan  geometri  konstan  maka  akan diperoleh Biaya Material Minimum dari material-material yang dianalisis. [1]
Insana Jatmiko, Analisis Desain Optimum Sproket…,

## METODOLOGI
Penelitian  ini  akan  membahas  bagaimana  cara  memilih  material  sproket  sepeda  motor  yang  optimum. Sproket  yang  dianalisis  yaitu  sproket  dengan  gigi  36  dengan  bentuk  arm  melengkung.  Sproket  jenis  ini  biasa digunakan pada motor (105-150) cc. Momen torsi motor berkisar (130-220) N.m [2][3]. Material sproket yang diteliti  yaitu  material  yang  pada  umumnya  digunakan  diantaranya:    S45C,  AISI  1045,  AISI  5140,  GG25,  dan 20MnCr5.[4]
Gambar sproket yang dianalisis beserta parameter geometrinya yaitu
Gambar 1 Sproket yang dianalisis [2],[5]
Metode  untuk  memilih  material  yaitu  dengan  menurunkan  rumus  biaya  kebutuhan  material  per  sproket sebagai fungsi dari kelompok parameter: fungsi, geometri dan material. Rumus biaya kebutuhan material: Cm = c.w.t.A. Dimana c: harga per berat; w: berat; t: tebal dan A luas sproket. Variabel c dan w merupakan variabel tetap/terikat oleh jenis materialnya.
A dan t merupakan variabel bebas yang dirumuskan lebih lanjut. A fungsi dari variabel bebas r2, r3, b1, b2 dan b3 sedangkan, r4, r1, rm, la, dan  dijadikan variabel tetap yang terikat oleh desain. Variabel bebas  b1, b2, b3 dan t diturunkan terlebih dahulu sehingga merupakan fungsi dari parameter material [6].
Dimana:
Kt:  Faktor  konsentrasi  tegangan;  Sf:  faktor  keamanan;  Mt:  momen  torsi;  n:jumlah  lengan;  Sy:  tegangan mulur; E: modulus Elastisitas; J: momen inersia polar;  : sudut puntir;  : rasio poisson.
Rumus luas tiap bagian sproket:

## =
Pengembangan dari rumus Biaya Material menjadi
karena parameter geometri dan fungsi dibuat kostan sedangkan parameter material sebagai variabel bebas maka menjadi
K1,  K2  dan  K3  adalah  konstanta  kelompok  parameter  geometri  dan  fungsi.  Dengan  memasukan  rumus faktor keamanan yaitu [7]
r1 r2 r4 r3
Insana Jatmiko, Analisis Desain Optimum Sproket…,
Dimana:
St:  kekuatan  material  terhadap  gesekan;  YN:  Faktor  kekuatan  material  terhadap  gaya  tekan/abrasi  relatif terhadap putaran. KT: Faktor kekuatan material relatif terhadap kenaikan  suhu. KR: Faktor kekuatan material terhadap proses pengerjaaan halus/kasar
Maka Faktor Seleksi Material seproket.
Persamaan Cm diuji kesetaraannya dengan analisis dimensi
Agar satuan di ruas kiri sama dengan satuan diruas kanan maka dihitung Faktor Konversi Satuan
Persamaan satara dan faktor konversi satuan 10 -9

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  penelitian  berupa  nilai  dari  faktor  seleksi  material  yang  menunjukan  tingkat  keoptimuman  dari material  yang dianalisis  untuk umur 3 tahun(  3,7 x 107 siklus)  Agar Nilai Faktor seleksi Material diperoleh maka  data-data  material  yaitu  c,  w,  Sy,  w,  E,  v,    St,  YN,  KR,  dan  KT  di  masukan  ke  dalam  persamaan  5. Keakuratan  data  sangat  berpengaruh  terhadap  tingkat  validasi  Nilai  Faktor  Seleksi  Material.  Faktor  ketahanan material  terhadap  tekanan  per  siklus  (YN)  untuk  baja  berdasarkan  grafik  pada  referensi  [8]  sama  0,99679, sedangkan GG25 (besi cor) lebih kecil 0,96315. Faktor koreksi kekuatan material relatif terhadap suhu KT dan relatif terhadap proses pengerjaaan KR diambil sama untuk semua material.
Tabel-1 Parameter Karakteristik Material dari Lima Jenis Baja yang Dianalisis [6],[7],[8],[9]
Sifat Material S45C AIS I 1045 AIS I 5140 DIN GG25 20Mn Cr5 Satuan Sy 418 420 383 190 578 N/mm2 W 7865 0 787 20 767 20 7200 0 7810 0 N/m3 E 2000 00 201 000 205 000 1150 00 2100 00 N/mm2  0,27 0,27 0,27 0,26 0,27 c 8,3 11,3 15,0 11,5 20,0 $/N BHN 220 210 241 240 213 N/mm2
Insana Jatmiko, Analisis Desain Optimum Sproket…,
St 268 261 282 190 266 Nmm-2 YN 0,996 79 0,99 679 0,99 679 0,963 15 0,996 79 - KR 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 - KT 1 1 1 1 1 -
Data pada tabel-1 di atas dimasukan kedalam rumus persamaan-5 seperti d ibawah ini, kemudian diperoleh hasilnya pada Tabel-2
Tabel-2 Nilai Faktor Seleksi Material dari Material yang Dianalisis
FS M 0,00 221 0,003 47 0,004 26 0,002 85 0,004 62 $N0,5 mm-4 N o 1 3 4 2 5
Nilai  faktor  seleksi  material  yang  paling  kecil  baja  S45C,  yaitu  0,00221  $N0,5mm-4  .  Nilai  ini menunjukan  bahwa  S45C  paling  optimal  artinya  terpenuhinya  semua  parameter  prasyarat  fungsi  dan  material. Dilihat dari satuanya menunjukan faktor seleksi material merupakan fungsi dari harga, gaya yang bekerja pada sproket, dan ukurannya.  sehingga  mampu bertahan  sampai 3 tahun (3,6 x 107 siklus) dan kemudian berturut- turut: GG25, AISI 1045, AISI 5140 dan 20MnCr5.

## KESIMPULAN
Material  yang  paling  optimal  untuk  membuat  sproket  roda  belakang  sepeda  motor  dengan  spesifikasi geometri  sebagaimana  di  atas,  dengan  batasan  momen  torsi  yang  bekerja  pada  sproket  130  Nm-220  Nm,  dari lima material alternatif yang biasanya digunakan sebagai bahan sproket, S45C merupakan material yang paling optimal, sehingga menjadi material yang disarankan penulis.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Karmiadji,  D.  W.,  2011.  Optimasi  Desain  (Material,  Komponen,  Konstruks)  Teori  Dasar  dan  Aplikasi. Engineering Clinics FTUP, Jakarta.
[2]. Spsifikasi Sproket gigi 36, Indopart, 2010
[3]. Spesifikasi Sepeda Motor Supra-X, Honda, 2010
[4]. American Chain Association Chains for Power Transmission and Material Handling, 2005. The American Chain Association Chains for Power Transmission and Material Handling handbook. USA.
[5]. Arifin, Lukman, 2005. Belajar AutoCAD 2000. Erlangga
[6].  Khurmi,  J.  R.  (2004).  A  Textbook  of  Machine  Design  (13th  edition).  New  Delhi:  Mc.  Graw-Hill Companies, Inc.,.
[7]. Nisbett, Budynas, 2008. Mechanical Engineering Design. The McGraw-Hill Companies, Inc [8]. Internet WWW. Daftar Harga Baja.com [9]. Bringas, Jhon E, 1953. Handbook of Comparative World Steel Standards (3th edition), ASTM