## Analisis Putaran Puli Roda Gigi Flywheel Penggerak
Beban Putaran Roda Gigi Transmisi Otomotif

## Parlindungan Pandapotan Marpaung
Prodi Teknik Elektro, Institut Teknologi Indonesia, Tangerang Selatan, Banten E-mail:  parlindungan.reni@gmail.com

## Abstrak
Pengembangan  daya  mekanik  penggerak  putaran  puli flywheel berasal  dari  sumber  daya  tenaga  hasil pembakaran bahan bakar bensin digantikan menjadi sumber daya tenaga putaran poros output  motor listrik ac. Daya  tenaga  putaran  poros  output  motor  listrik  ac  dengan  kapasitas  daya  listrik  sebesar  Pin  =  310,4  watt menghasilkan putaran puli flywheel dengan kecepatan putar Vrpm (in) = 347,8 rpm, torsi putaran T in = 8,53 Nm ditransmisikan menuju setiap masing-masing beban putaran puli roda gigi transmisi maju-1 s/d transmisi maju-4 dan  transmisi  mundur.  Hasil  penelitian  parameter  Vrpm (in) sebesar  347,8  rpm  tersebut  ditransmisikan  menuju beban roda gigi transmisi maju-1 menghasilkan parameter mekanik putaran poros output V rpm( maju-1 ) = 89,6 rpm, torsi T out( maju-1 ) = 33,1 Nm dan daya mekanik P out( maju-1 ) = 191,87 watt. Kemudian ditransmisikan menuju beban roda gigi transmisi  maju-2  menghasilkan  putaran poros output  V rpm( maju-2 ) = 162,7 rpm, T out( maju-2 ) = 17,34 Nm dan  P out( maju-2 ) =  100,51  watt.  Selanjutnya  ditransmisikan  menuju  beban  roda  gigi  transmisi  maju-3 menghasilkan V rpm(maju-3) = 248,2 rpm, T out(maju-3) = 11,36 Nm dan P out(maju-3) = 65,85 watt. Ditransmisikan menuju beban  roda  gigi  transmisi  maju-4  menghasilkan  V rpm(maju-4) =  347,8  rpm,  T out(maju-4) =  8,11  N  dan  P out(maju-4) = 47,01 watt. Untuk menuju beban roda gigi transmisi mundur menghasilkan V rpm(mundur) = 75,4 rpm, T out(mundur) = 37,44 Nm dan P out(mundur) = 217,03watt.
Kata kunci: sistem transmisi otomotif,  poros input transmisi, poros out put transmisi

## Abstract
The  development  of  mechanical  power  driving  the  flywheel  pulley  comes  from  the  power  source  from  the combustion  of  gasoline  which  is  replaced  into  a  power  source  for  the  rotation  of  the  output  shaft  of  an  ac electric motor. The rotational power of the ac electric motor output shaft with an electric power capacity of Pin = 310.4 watts produces flywheel pulley rotation with a rotational speed of Vrpm (in) = 347.8 rpm, Tin rotation torque = 8.53 Nm transmitted to each the load rotation of the gear pulley of the forward transmission-1 to the forward transmission-4 and the reverse transmission. The results of the research that the Vrpm (in) parameter of 347.8 rpm is transmitted to the forward-1 transmission gear load resulting in the mechanical parameters of the output  shaft  rotation  Vrpm (forward-1) =  89.6  rpm,  torque  Tout(forward-1)  =  33,  1  Nm  and  mechanical  power Pout (forward-1) = 191.87 watts. Then it is transmitted to the gear load of the forward-2 transmission producing a rotation of the output shaft Vrpm (forward-2) = 162.7 rpm, Tout (forward-2) = 17.34 Nm and Pout (forward-2) = 100.51 watts.  Then  it  is  transmitted  to  the  forward-3  transmission  gear  load  to  produce  Vrpm (forward-3) =  248.2  rpm, Tout (forward-3) = 11.36 Nm and Pout (forward-3) = 65.85 watts. Transmitted to the transmission gear load forward-4 produces  Vrpm (forward-4) =  347.8  rpm,  Tout (forward-4) =  8.11  N  and  Pout (forward-4) =  47.01  watts.  To  go  to  the reverse  transmission  gear  load  produces  Vrp (reverse) =  75.4  rpm,  Tout (backward) =  37.44  Nm  and  Pout (reverse) = 217.03watt.
Keywords: automotive transmission system, transmission input shaft, transmission output shaft

## 1.   Pendahuluan
Pada umumnya spesifikasi performa karakteristik  parameter  putaran  poros  output  sistem transmisi otomotif mesin bensin dapat diketahui dari pabrik pembuat mesin tersebut. Performa karakteristik  parameter  utama  putaran  poros  output sistem  transmisi  antara  lain  terdiri  dari  daya mekanik,  kecepatan  rpm  dan  torsi  putaran.
Umumnya putaran utama poros output mesin bensin diperoleh  dari  tenaga  dorong  piston  hasil  proses pembakaran  bahan  bakar  bensin  menggerakkan putaran poros puli penggerak penerus atau flywheel menuju  beban  putar  roda  gigi  transmisi  maju-1  s/d roda gigi transmisi  maju-4 atau roda  gigi transmisi- mundur.  Pengembangan  teknik  alternatif  dilakukan menggantikan  penggunaan  energi  bahan  bakar bensin  sebagai  sumber  daya  tenaga  penggerak
Vol. 14 No. 2, Oktober 2022, 140-144
e -ISSN: 2548-9828
putaran  puli flywheel dilakukan  menggunakan tenaga  putaran  poros  output  dari  motor  listrik  ac. Hal  ini  penggunaan  bahan  bakar  bensin  sebagai sumber  energi  tenaga  penggerak  putaran  puli flywheel digantikan  dengan  daya  tenaga  mekanik putaran  dari  poros  output  motor  listrik  ac. Pengembangan  alternatif  sumber  energi  tenaga penggerak  putaran  flywheel  yang  menggunakan daya  tenaga  hasil  pembakaran  bahan  bakar  bensin untuk  menghasilkan  karakterisasi  putaran  utama poros  output  sistem  transmisi  digantikan  dengan daya  tenaga  putaran  poros  output  motor  listrik  ac. Energi  mekanik  putaran  melingkar  roda  puli flywheel ini diteruskan/ditransmisikan menuju poros input  transmisi  menentukan  putaran  poros  out  put transmisi  utama  mesin.  Adapun  perlengkapan peralatan  sistem  poros  utama  mesin  kenderaan otomotif  mobil  bensin  secara  umum  terdiri  dari mesin ( engine ), kopling ( clutch ), roda gigi transmisi, dan propeller shaft serta roda gigi diferensial[1],[4]. Latar  belakang  penelitian  adalah  pengembangan teknologi  alternatif  menggantikan  daya  mekanik penggerak putaran puli roda gigi transmisi flywheel dengan  cara  menggunakan  sumber  daya  listrik menggantikan  sumber  energi  bahan  bakar  bensin. Hal  ini  sumber  daya  listrik  ac  disuplai  ke  motor listrik ac menghasilkan daya mekanik putaran poros output untuk menggerakkan puli roda gigi transmisi flywheel  [9],  [10].  Dengan  demikian  daya  tenaga putaran  utama  poros  output  mesin  ( engine )  berasal dari  daya  tenaga  hasil  pembakaran  bahan  bakar bensin  tidak  difungsikan  untuk  menggerakkan putaran  roda  puli  flywheel,  karena  digantikan  oleh putaran  poros  output  dari  motor  listrik  ac.  Daya listrik  motor  ac  menghasilkan  putaran  dan  torsi (momen)  putaran  poros  roda  puli  flywheel ditransmisikan  menuju  poros  input  roda  gigi  sistem transmisi. Capaian  penelitian  pengujian  daya  motor listrik ac sebagai penggerak  putaran poros  dan torsi putaran  roda  gigi  puli  flywheel  ditransmisikan menuju input beban sistem transmisi agar menghasilkan putaran poros output sistem transmisi.
Perumusan  masalah  penelitian  daya  mekanik putaran  poros  roda  gigi  puli  flywheel  berfungsi mentransmisikan  atau  meneruskan  daya  mekanik menuju beban sistem transmisi otomotif yang terdiri dari  beban  transmisi  roda  gigi  maju-1  s/d  roda  gigi maju-5  serta  beban  transmisi  roda  gigi  mundur. Transimisi  daya  mekanik  menuju  masing-masing beban transmisi roda gigi tersebut hingga menghasilkan  putaran  pada  poros  out  put.  Tetapi tansmisi daya  mekanik putaran poros roda gigi puli flywheel  pada  kondisi  beban  transmisi  netral,  maka poros  out  put  tidak  berputar  disebut  kondisi  netral. Pada penelitian ini dilakukan pengujian penggeseran tuas  penggerak  roda  gigi  perubah  rpm  menuju  ke masing-masing  roda  gigi  transmisi  maju-1  s/d transmisi  maju-4  atau  transmisi  mundur  yang dimulai  pada  saat  kondisi  putaran  poros  beban
transmisi  netral.  Pada  penelitian  ini  dilakukan penggeseran  tuas  penggerak  roda  gigi  perubah  rpm berturut  turut  menuju  masing-masing  puli  roda  gigi maju-1  s/d  roda  gigi  maju-4  dan  puli  roda  gigi mundur  yang  menghasilkan  spesifikasi  parameter daya mekanik putaran poros out put sistem transmisi manual.  Skematik diagram sistem transmisi otomotif  masing-masing  terdiri  dari  transmisi  roda gigi maju-1 s/d roda gigi maju-5 dan transmisi roda gigi mundur seperti pada Gambar 1[2],[3].
Gambar 1.  Skematik diagram kondisi roda puli flywheel beban transmisi netral
Tujuan  penelitian  ini  adalah  pengujian  daya mekanik  putaran  penggerak  penerus  puli  roda  gigi flywheel  ditransmisikan  menuju  beban  sistem transmisi otomotif. Dengan demikian dapat diketahui  daya  mekanik  diterima  kondisi  putaran roda  transmisi  maju-1  s/d  roda  gigi  maju-4  yang ditransmisikan  oleh  putaran  poros  input  hingga menghasilkan putaran poros output sistim transmisi.

## 2.  Metode Penelitian
Metode  penelitian  dilakukan  pengembangan  teknik menggantikan daya mekanik penggerak putaran puli flywheel berasal  dari  sumber  daya  tenaga  hasil pembakaran  bahan  bakar  bensin.  Alur  diagram metodologi penelitian pada Gambar 2.
Gambar 2.  Diagram alur tahapan metode kegiatan penelitian
Pada  transmisi  putaran  puli  roda  gigi  (gear) terdiri dua roda gigi bersinggungan, yaitu salah satu puli  roda  gigi  sebagai  penggerak  putaran  dan putaran  puli  roda  gigi  lainnya  yang  digerakkan
bersamaan.  Skematik  jumlah  gigi  pada  roda  gigi menentukan tingkat  kecepatan putar  masing-masing roda  gigi.  Kedua  roda  gigi  bersinggungan  antara roda  gigi  penggerak  dengan  roda  gigi  yang digerakkan  diperlihatkan  seperti  pada  Gambar 3.[2],[6].
Gambar 3.  Perbedaan jumlah gigi puli roda gigi A sebagai penggerak puli roda gigi B
Daya  output  poros  putar  roda  gigi  sebagai penggerak  dinyatakan  parameter  P (roda-gigi) dihitung menggunakan persamaan (1) [8].
P out(roda-gigi) = ω . T (1)
Keterangan: P out(roda-gigi) = daya output poros putar roda gigi, watt ω  = kecepatan sudut putar melingkar, derajat/detik T  =  torsi gaya putaran, Nm.
Kecepatan  sudut  putar  melingkar  (ω)  di konversikan  dengan  putaran  melingkar  adalah  ω  = 2.π.f,  dimana  persamaan  frekuensi  putaran  f  =  n/t. Persamaan  matematis  kecepatan  sudut  putar dirumuskan seperti pada persamaan (2).
ω  = 2.π. f  = 2.π. (n/t) (2)
Daya  output  poros  putar  puli  roda  gigi  dinyatakan parameter  P out(roda-gigi) ,  maka  persamaan  (1)  dan persamaan  (2)  dirumuskan  menjadi  persamaan (3)[8].
P out(roda-gigi) = (2.π. n/t).T P out(roda-gigi) = 2.π (V rpm ). T
(3)
Keterangan: n  = putaran puli roda gigi, putaran V rpm = kecepatan rpm, putaran/menit.
Peralatan  fisik  sistem  transmisi  manual  atomotif diperlihatkan seperti pada Gambar 4 [3].
Gambar 4.  Motor listrik ac sebagai penggerak beban sistem transimisi otomotif
Tahap  pertama  adalah  rancang  bangun  puli  motor listrik  ac  penggerak  putaran  roda  puli  flywheel. Tahap  kedua  pengujian  daya  motor  listrik  ac penggerak  putaran  roda  puli  flywheel  beban transmisi netral yang diteruskan menuju poros input [9][11].  Parameter  daya  listrik  motor  ac  sebagai penggerak dinyatakan P in(netral) satuan watt, kemudian kecepatan putar roda puli flywheel beban transmisi  netral  dinyatakan  parameter  V rpm(netral dalam  satuan  rpm.  Pengukuran  daya  listrik  motor listrik  ac  menggunakan  alat  ukur  wattmeter  dijital sebesar  P in(netral) =  310,4  watt.  Poros  output  motor listrik  ac  menghasilkan  putaran  menggerakkan kecepatan  putar  puli  roda  gigi  flywheel  terhubung ke poros beban sistem transmisi.
Kondisi  transmisi  netral,  yaitu  tanpa  terbebani oleh  beban  roda  gigi  transmisi  maju-1  s/d  maju-4 dan  ransmisi mundur  dilakukan  pengukuran kecepatan putar puli roda gigi flywheel menggunakan  sensor  rpm  tachometer  optik  infra red.  Pengukuran  putaran  puli  roda  gigi  flywheel parameter  dinyatakan  parameter  V rpm(netral) .  Hasil pengukuran  V rpm(netral) =  347,8  rpm  diperlihatkan seperti Gambar 5.
Gambar 5.  Pengukuran kecepatan rpm roda puli flywheel beban transmisi netral
Kemudian  torsi  putaran  (T)  dihitung  menggunakan persamaan  (3)  data  P in(netral) =  310,4  watt  dan V rpm(netral) = 347,8 rpm, sbb.:
T in(netral) = Pin(netral) 2.π Vrpm(netral) = 310,4 6,28 ( 347,8 60 ) = 310,4 36,4
T in(netral) =  8,53 Nm. Rekapitulasi data hasil pengukuran dan perhitungan  kondisi  putaran  roda  puli  flywheel beban  transmisi  netral  seperti  pada  Tabel  1.  Daya listrik  motor  listrik  ac  sebesar  P in(netral) =  310,4  watt menghasilkan putaran poros puli roda gigi flywheel sebagai  poros  penggerak  penerus  menuju  beban sistem transmisi otomotif.
Tabel 1.  Putaran roda puli flywheel beban transmisi netral
P in(netral) V rpm(netral) Tr in(netral) (watt) (rpm) (Nm) 310,4 347,8 8,53

## 3.  Hasil Dan Pembahasan
Daya  listrik  motor  ac  sebesar  P in(netral) =  310,4 watt  menggerakkan  poros  input  putaran  puli  roda gigi  flywheel  ditransmisikan  menuju  beban  putaran puli roda gigi transmisi maju-1 s/d transmisi maju-5 dan transmisi mundur. Hasil penelitian kondisi roda gigi  perubah  rpm  transmisi  di  geser  menggunakan tuas  penggerak  transmisi  menuju  beban  transmisi roda gigi maju-1 seperti Gambar 6. Pemindahan tuas roda  gigi  perubah  rpm  menuju  beban  putaran  puli roda  gigi  transmisi  maju-1,  maka  putaran  roda  puli flywheel terbebani putaran roda gigi transmisi maju- 1  yang  menghasilkan  daya  mekanik  poros  output adalah  parameter P out(maju-1) = 191,87 watt.
Gambar 6  Skematik diagram kondisi roda puli flywheel beban transmisi maju-1
Putaran  poros  output  kondisi  beban  transmisi  roda gigi  maju-1  dinyatakan  V rpm-out(maju-1) .  Pengukuran nilai  parameter  V rpm-out(maju-1) menggunakan  sensor rpm tachometer optik  sebesar  V rpm-out(maju-1) =  89,6 rpm, kemudian torsi putaran  dihitung menggunakan persamaan (3) sebesar T out(maju-1) = 33,1 Nm.
Pada  kondisi  tuas  roda  gigi  perubah  rpm dipindahkan  menuju  beban  putaran  puli  roda  gigi transmisi  maju-2,  maka  putaran  roda  puli  flywheel mendapat  beban  putaran  roda  transmisi  maju-2 menghasilkan  daya  mekanik  putaran  poros  out  put parameter  P out(maju-2) =  100,51  watt,  V rpm(maju-2) = 162,7  rpm  dan  T out(maju-2) =  17,34  Nm.  Selanjutnya putaran  roda  puli  flywheel  mendapat  beban  putaran roda  gigi  transmisi  maju-3  menghasilkan  parameter P out(maju-3) =  65,85  watt,  V rpm(maju-3) =  248,2  rpm  dan T out(maju-3) =  11,36  Nm.  Kondisi  mendapat  beban putaran  roda  gigi  transmisi  maju-4  menghasilkan parameter P out(maju-4) = 47,01 watt, V rpm(maju-4) = 347,8 rpm  dan  T out(maju-4) =  8,11  Nm.  Kondisi  mendapat beban  putaran  roda  gigi  transmisi  mundur menghasilkan P out(mundur) = 217,03watt, V rpm(mundur) = 75,4  rpm  dan  T out(mundur) =  37,44  Nm.  Rekapitulasi data  parameter  putaran  poros  input  menghasilkan putaran poros output sistem transmisi pada Tabel 2.
Tabel 2.  Parameter poros input dan poros output sistem transmisi
Poros  input Poros output P in(poros) V rpm(in) P out(poros) V rpm(out) T out (watt) (rpm) (watt) (rpm) (Nm) 310,4 347,8 191,87 89,6 33,10 100,51 162,7 17,34 65,85 248,2 11,36 47,01 347,8 8,11 217,03 75,4 37,44
Perhitungan  perbandingan  putaran  roda  gigi  input terhadap  roda  gigi  perubah  rpm  beban  transmisi dinyatakan parameter k (konstanta) dihitung dengan menggunakan  persamaan  matematis  k  = Vrpm(in) Vrpm(out) .
Hasil perhitungan konstanta k maju (k 1 , k 2 , k 3 , k 4 ) dan k mundur diperlihatkan seperti pada Tabel 3.
Tabel 3. Konstanta perbandingan rpm Kecepatan putar k Kondisi beban roda gigi V rpm(in) V rpm(out)
(rpm) (rpm) 347,8 89,6 3,88 maju-1 162,7 2,14 maju-2 248,2 1,40 maju-3 347,8 1,0 maju-4 75,4 4,61 mundur 4.  Kesimpulan
Pengembangan daya mekanik penggerak putaran puli  flywheel  berasal dari  sumber  daya tenaga  hasil pembakaran bahan bakar bensin digantikan menjadi penggerak putaran poros puli penggerak menggunakan  daya  tenaga  putaran  poros  output motor  listrik  ac.  Daya  tenaga  putaran  poros  output motor listrik ac dengan kapasitas daya listrik sebesar Pin  =  310,4  watt  menghasilkan  putaran  puli flywheel  dengan  kecepatan  putar  Vrpm (in) =  347,8 rpm, torsi putaran T in = 8,53 Nm diteruskan menuju setiap  masing-masing  beban  putaran  puli  roda  gigi transmisi maju-1 s/d transmisi maju-4 dan transmisi mundur.  Transmisi  putaran  puli  flywheel  menuju beban  sistim  transmisi  menghasilkan  parameter putaran  mekanik  poros  utama  output  mesin.  Untuk kondisi  beban  transmisiroda  gigi  netral  putaran poros  output  sistim  transmisi  tidak  berputar,  karena putaran puli roda gigi flywheel tidak ditransmisikan ke  masing-masing  puli  roda  gigi  transmisi  maju-1 s/d  transmisi  maju-4  atau  transimisi  mundur. Sebaliknya  poros  utama  output  sistim  transmisi menghasilkan  putaran  mekanik,  ketika  tuas  tongkat pendorong  bekerja  memindahkan  puli  roda  gigi perubah  rpm  menuju  ke  setiap  puli  roda  gigi transmisi maju-1 s/d transmisi maju-4 atau roda gigi transimisi  mundur  terhubung  menuju  putaran  puli roda  gigi  flywheel.  Dimana  putaran  puli  roda  gigi flywheel  ditransmisikan  menuju  beban  putaran  puli roda gigi transmisi maju-1 s/d transmisi maju-4 atau transimisi  mundur  menghasilkan  putaran  mekanik poros output utama sistem transmisi.

## Daftar Pustaka
[1] B.I Nyoman., Sampurno, Teknologi Otomotif Edisi Kedua, Guna Widya, 2010.
[2] Suriadi  IGAK,  Adi  Atmika  I  Ketut.,  Dwi Budiana Made., Perbaikan  Performa  Traksi dengan  Modifikasi    Rasio    Gigi    Transmisi,
Prosiding Konferensi Engineering Perhotelan   V, Denpasar, 2014. [3] Novie Susanto,
dkk., ANALISIS
PENGARUH TRANSMISI MOBIL MANUAL  DAN  OTOMATIS  TERHADAP TINGKAT KESULITAN YANG DIHADAPI PENGEMUDI

## PEMULA,
Jurnal  Teknik  Industri,  Vol.  12,  No.  3, September 2017.
[4] Nazaruddin,  dkk.,  Analisis  Kinerja  Sistem Transmisi  Pada  Mobil  Hemat  Energi  Tipe Hybrid, Seminar Nasional ITENAS, 2021, pp. 36-41.
[5] Igak Suriadi, dkk, Perancangan Rasio Sistem Transmisi Kendaraan Penggerak Roda Belakang  Untuk  Meningkatkan  Kinerja Traksi , Jurnal Energi dan Manufaktur Vol. 9 No. 1, April 2016, pp. 44 –48.
[6] Sri    Komaladewi    AAIA.,    Suriadi    IGAK., Adi  Atmika      I      Ketut,      Geometric
Progression  Application    In    Design Transmission    Gear  Ratio, International Conference  on  Suistanable  Technology Development, Denpasar-Bali, 2014.
[7] Rafi  Rasyad,  dkk,  Analisis  dan  Studi Eksperimen Perbandingan Transmisi Manual dengan  Transmisi  CVT  pada  Mobil  Honda Jazz  2018,  Berdasarkan  Karakteristik  Traksi dan  Efisiensi  Transmisi, Jurnal  Teknik  ITS Vol. 8, No. 1, 2019.
[8] http://www.rumus-fisika.com/html,  kelajuan dan kecepatan 25 Agustus 2018.
[9] Aditya  Kuswardana,  Mobil  listrik  dengan kapasitas satu penumpang, Under Graduates Thesis, Universitas Negeri Semarang.
[10]   Margana,  Aplikasi  Motor  DC  1000  W  48 volt sebagai Penggerak Mobil Listrik Ramah Lingkungan, P rosiding SNST Fakultas Teknik, Vol.1 , No.1, 2012.
[11] Nalapana  N.,  Sri  Agustina,  Analisa  Motor DC Sebagai penggerak mobil listrik, Jurusan Teknik  Elektro,  Fakultas  Teknik  Universitas Sriwijaya, Jurnal  Mikrotiga,  Vol.  2,  No.  1, ISSN : 2355-0457, Januari 2015.