Metodologi Penelitiaan Ban Bab 2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Memahami Karakteristik Ban Pada Kendaraan   

2.2.2 Pengertian & Sejarah Umum Ban

Ban adalah peranti yang menutupi velg suatu roda. Ban adalah bagian penting dari kendaraan darat yang digunakan untuk mengurangi getaran yang disebabkan ketidakteraturan permukaan jalan, melindungi roda dari aus dan kerusakan, serta memberikan kestabilan antara kendaraan dan tanah untuk meningkatkan percepatan dan mempermudah pergerakan. Sebagian besar ban yang ada sekarang, terutama yang digunakan untuk kendaraan bermotor, diproduksi dari karet sintetik, walaupun dapat juga digunakan dari bahan lain seperti baja.

Ban adalah salah satu komponen penting yang mempengaruhi gerak laju akselerasi sebuah kendaraan seperti mobil, tanpa ban maka sebuah kendaraan bagaikan sebuah alat yang tidak berfungsi. Menurut  fungsinya selain untuk meningkatkan kecepatan, ban juga mempunyai fungsi sebagai komponen yang bisa mengurangi getaran pada jalan dan sebagai pencegah ausnya roda dari gesekan dengan tanah atau jalan.

Pada tahun 1839, Charles Goodyear berhasil menemukan teknik  vulkanisasi karet. Vulkanisasi sendiri berasal dari kata Vulkan yang merupakan dewa api dalam agama orang romawi. Pada mulanya Goodyear tidak menamakan penemuannya itu dengan nama vulkanisasi melainkan karet tahan api. Untuk menghargai jasanya, nama Goodyear diabadikan sebagai nama perusahaan karet terkenal di Amerika Serikat yaitu Goodyear Tire and Rubber company yang didirikan oleh Frank Seiberling pada tahun 1898. Goodyear Tire & Rubber Company mulai berdiri pada tahun 1898 ketika Frank Seiberling membeli pabrik pertama perusahaan ini dengan menggunakan uang yang dia pinjam dari salah seorang iparnya.

Pada tahun 1845 Thomson dan Dunlop menciptakan ban atau pada waktu itu disebut ban hidup alias ban berongga udara. Sehingga Thomson dan Dunlop disebut Bapak Ban. Dengan perkembangan teknologi Charles Kingston Welch menemukan ban dalam, sementara William Erskine Bartlett menemukan ban luar.

2.1.2 Jenis-Jenis Ban

     1.    Ban Bias

Ban dengan struktur bias adalah yang paling banyak dipakai oleh sebagian pengguna kendaraan bermotor. Carcass untuk ban bias (bias-ply tire) tersusun dari lapisan-lapisan benang yang membentuk sudut 30º-40º terhadap garis tengah ban.

Gambar 2.1 Ban Bias

Susunan seperti ini dirancang untuk menopang beban pada arah memanjang dan arah melintang. Akan tetapi pada saat menerima beban vertikal, lapisan benang cenderung menggeliat seperti diperlihatkan pada gambar di bawah.

Gambar 2.2 Perbedaan Ban Bias & Radial

Seperti pada gambar diatas dapat disimpulkan bahwa keadaan berbanding terbalik dengan ban radial, yang dimana ban radial tersebut tidak menggeliat sama sekali. Ban bias menghasilkan jalannya lebih lembut, akan tetapi kemampuan membelok dan ketahanan akan ausnya dari ban tersebut kurang apabila dibandingkan dengan ban radial.

    2.    Ban Radial

Untuk ban radial, konstruksi carcass cord membentuk sudut 90 derajat sudut terhadap keliling lingkaran ban. Jadi dilihat dari samping konstruksi cord adalah dalam arah radial terhadap pusat atau crown dari ban. Bagian dari ban berhubungan langsung dengan permukaan jalan diperkuat oleh semacam sabuk pengikat yang dinamakan “Breaker” atau “Belt”. Ban jenis ini hanya menderita sedikit deformasi dalam bentuknya dari gaya sentrifugal, walaupun pada kecepatan tinggi. Ban radial ini juga mempunyai “Rolling Resistance” yang kecil. Sehingga susunan seperti ini membuat tread lebih rigid/ kuat.

Ban radial menghasilkan kemampuan membelok dan kemampuan kecepatan tinggi yang baik serta tahan terhadap putaran rendah. Pada ban ini biasanya juga memiliki daya tahan aus yang tinggi, tetapi apabila digunakan pada jalan yang tidak rata (jalan bertonjolan) dengan kecepatan rendah kenikmatan pengendaraan menjadi kurang.

Gambar 2.3 Ban Radial

2.1.3 BAN BIASA DAN BAN TUBELESS

     1.    Ban Biasa Dengan Ban Dalam

Ban biasa di dalamnya terdapat ban dalam untuk menampung udara yang dipompakan ke dalam ban. Katup atau air valve (biasa disebut dengan pentil) yang menonjol keluar melalui lubang pada pelek menjadi satu dengan ban dalam. Ban biasa ini akan segera menjadi kempes (kekurangan tekanan angin) apabila tertusuk benda tajam.

Side-wall pada ban radial lebih fleksibel agar mudah terjadi deformasi. Sebagai kompensasi, maka pada ban dalam untuk ban radial dibuat lebih kuat dari pada untuk ban biasa.

Gambar 2.4 Ban Biasa

KELEBIHAN DAN KUNGGULAN BAN BIASA
        Ban biasa, atau yang biasa disebut dengan ban tube, adalah ban konvensional yang masih menggunakan ban dalam. Masih banyak mobil dan motor yang menggunakan ban biasa ini, terutama di daerah pedalaman yang tidak begitu familiar dengan ban tubeless. Hal itu memang sangat cocok, mengingat ban biasa sangat tahan jika digunakan di jalanan yang kurang begitu bagus, sebab struktur karet lebih empuk.
Keunggulan lain dari ban biasa adalah umurnya yang lebih panjang karena terbuat dari compound yang cukup kuat. Motor yang menggunakan ban biasa sangat nyaman digunakan ketika jalanan macet karena mampu bermanuver dengan baik. Harga ban biasa pun lebih murah dibandingkan ban tubeless, dan ban biasa dapat dipasang pada segala jenis pelek ban.

KEKURANGAN BAN BIASA
         Khusus bagi Anda pengguna ban biasa, kekurangan utama dari ban biasa adalah mudah bocor dan menjadi makanan empuk ranjau paku. Bagi pengendara motor, kalau lagi apes, Anda harus mencari tukang tambal ban yang letaknya sangat jauh dari tempat Anda mengalami ban bocor.
Belum lagi Anda harus mendorong motor hingga jarak yang tak tentu. Lebih sial lagi jika ternyata ban dalam ternyata sudah robek sehingga mau tak mau harus diganti dengan ban dalam baru, tidak bisa ditambal lagi. Dengan demikian, pengeluaran pun akan lebih mahal.

2.         Ban Tubeless

Ban tubeless (biasa disebut dengan ban tanpa ban dalam) ini tidak menggunakan ban dalam. Tekanan udara hanya ditahan oleh lapisan ban dalam, yaitu lapisan karet yang kedap udara. Karena ban tubeless tidak menggunakan ban dalam, maka pentil (air valve) langsung dipasang pada pelek.

Gambar 2.4 Ban Tubless

KEUNTUNGAN PADA BAN TUBELESS

Bila ban tertusuk paku atau benda tajam lainnya, ban tubeless ini tidak menjadi kempes sekaligus dikarenakan lapisan dalamnya menghasilkan efek merapatkan sendiri. Sekalipun tertusuknya pada saat kendaraan berjalan, biasanya tekanan udara tersebut tidak turun secara tiba-tiba yang menyebabkan pengemudi kehilangan kontrol kendaraan. Ban tubeless ini tidak berarti tahan terhadap tusukan, tetapi hanya kebocoran udaranya saja yang lambat dibandingkan dengan ban biasa (ban dengan ban dalam). Bila ban terkena paku atau benda tajam lainnya tidak menyebabkan kekurangan udara (hal ini tergantung pada ukuran dan berapa besar terjadinya tusukan pada ban), pengemudi terkadang kurang memperhatikan bahwa bannya kurang udara. Mengendarai dengan ban tubeless yang masih ada benda tajam (seperti paku) akan sangat berbahaya, terutama pada kecepatan tinggi, paku bisa saja akan terlempar keluar, suhu ban akan meningkat (disebabkan adanya gesekan posisi ban yang kurang udara), menyebabkan ban akan rusak sebelum ditambal. Oleh sebab itu, disarankan untuk ban radial untuk setiap kali sebelum menghidupkan mesin agar melakukan pemeriksaan tekanan udaranya, kemungkinan ada paku ataupun benda lain yang menusuk pada ban itu sendiri, terutama bila kendaraan sering dikendarai dengan kecepatan tinggi.

KEKURANGAN BAN TUBLESS
            Sayangnya, ban tubeless ini hanya bisa digunakan pada pelek racing. Walaupun sudah ada alat yang dapat memasang ban tubeless pada pelek  jari-jari, tetap saja risiko bocornya nitrogen tetap ada. Selain itu, kekurangan lain ban tubeless adalah harganya yang relatif lebih mahal dibanding ban biasa. Ban tubeless juga lebih keras dibanding ban biasa karena memiliki struktur karet lebih tebal dan padat.
Karena itu, jika Anda sering melewati jalanan yang rusak menggunakan ban tubeless, justru pelek dan komponen lain akan cepat rusak. Ban tubeless lebih cocok digunakan di jalan yang bagus.

 

2.2 SISTEM KODE SPESIFIKASI BAN

2.2.1   Kode Ban

Pada sisi bagian samping ban (sidewall) ban biasanya terdapat kode yang menunjukkan lebar ban, diameter dalam (diameter pelek), dan ply rating. Untuk ban kecepatan tinggi terdapat kode tambahan, misalnya H, S, dan seterusnya. Pada ban radial terdapat huruf R. Diantaranya ada pula yang mencantumkan aspect ratio

Keterangan :

1. Lebar ban dalam satuan inch (ban bias) atau milimeter (ban radial)

2. Kecepatan maksimum yang diizinkan

3. Diameter pelek dalam satuan inch

4. Kapasitas maksimum membawa beban dalam satuan ply rating.

5. Aspect ratio (tingg/lebar ban) dalam persen

6. Ban radial

7. Kapasitas mengangkut beban (load in dex)

KODE COMPOUND

Kode Compound sebuah ban ditulis dengan kode huruf. Dengan tujuan menunjukkan ban itu menggunakan kompon yang lunak atau keras. Kode S = soft atau penggunaan compound lunak, M = medium atau compound sedang dan H = hard berarti compound ban keras. Pemilihan jenis compoun ban tergantung dari kebutuhan misal untuk balapan biasanya akan menggunakan jenis compound soft. Dengan menggunakan ban jenis lebih empuk akan terasa grip roda lebih mencengkram pada aspal. Tetapi karena sifatnya lunak maka ban akan lebih cepat habis. Sedangkan jenis medium dan hard biasanya dipakai untuk kendaraan yang dipergunakan sehari-hari baik untuk motor maupun mobil. Contoh pada ban motor merek Batllax kode BT 92 F Radial 120/70 ZR17 M/C, dan kode M/C itulah yang menunjukkan kode M = medium, C = Compound.

2.2.2    UMUR PRODUKSI

Tidak hanya makanan yang diberi label tanggal kadaluarsa, tapi ban kendaraan juga. Untuk itu pentingnya mengetahui dan cara membaca kode tersebut pada sebuah ban. Ban akan kedaluwarsa (expired) dalam kurun waktu 3 tahun setelah ban tersebut diproduksi. Kode produksi dicetak di bagian samping ban dekat dengan velg. Setiap pabrik ban memiliki jumlah kode digit tersendiri untuk menandai ban hasil produksinya dari 5-8 digit. Tetapi 4 digit angka dari belakang adalah standard international yang menunjukkan Minggu dan Tahun ban tersebut diproduksi.Contoh seperti pada BPY0806 maka dapat dapat diartikan ban tersebut diproduksi minggu ke-8 tahun 2006. Sedang seperti pada kode CJJ5101 berarti ban diproduksi pada minggu ke-51 tahun 2001.

PERAWATAN BAN

Ban adalah bagian mobil yang bersinggunan langsung dengan permukaan jalan. Oleh karena itu harus ditangani dan dirawat dengan benar agar dapat diperoleh pengendaraan aman, nyaman dan ekonomis.Tekanan udara pada ban adalah faktor penting bagi kemampuan dan keselamatan berkendara. Meskipun ban dibuat dari bahan yang rapat, udara masih dapat bocor meskipun sedikit. Oleh karena itu tekanan udara pada ban harus diperiksa secara teratur dan disesuaikan dengan spesifikasinya.

2.2.3   Gesekan Pada Ban

Arah gaya gesek selalu berlawanan arah dengan gaya luar yang menggerakkan benda sehingga gaya gesek bersifat menghambat gerak benda. Jadi, jika arah gaya luar ke kiri, arah gaya gesek ke kanan. Sebaliknya. jika gaya luar ke kanan, arah gaya gesek ke kiri. Gaya gesekan dapat dibedakan menjadi dua, yaitu gaya gesekan statis dan gaya gesekan kinetis. Gaya gesekan statis adalah gaya gesek yang bekerja pada benda selama benda tersebut masih diam. Sedangkan, gaya gesek kinetis adalah gaya gesek yang bekerja pada saat benda dalam keadaan bergerak. Gaya ini termasuk gaya disipatif yaitu gaya dengan usaha yang dilakukan akan berubah menjadi kalor.

Kekasaran permukaan jalan adalah merupakan faktor utama yang mempengaruhi koefisien gesek antara ban dan jalan. Untuk jalan yang kering dengan permukaan yang halus akan memberikan koefisien gesek yang besar antara ban dan jalan, namun sebaliknya jika dalam keadaan basah maka akan memberi koefisien gesek yang kecil.

Easton dan Moore melakukan studi tentang koefisen gesek, dari data yang dihasilkan dapat dirumuskan pengaruh kecepatan dan kekasaran permukaan jalan terhadap koefisien gesek ban dan jalan.

J.L Harned, Johnston dan sharpt juga di dapat hubungan antara koefisien gaya rem dan skid dari roda untuk berbagai jenisi kondisi jalan. JJ.Taborek dari hasil studinya memberikan Koefisien adhesi rata-rata antara ban dan jalan untuk bermacam jenis jalan.

Hasil eksperimennya menunjukkan bahwa koefisien adhesi pada saat roda lock bukanlah harga terbesar. Harga Koefisien adhesi terbesar terjadi pada saat skid sekitar 15-20%. Tsuchiya Watanabe dan Matsuka memberikan hubungan antara gaya belok (samping) dengan sudut slipuntuk ban gundul  dan ban baru. Terlihat bahwa pada gaya samping yang sama, ban gundul mempunyai sudut slip lebih kecil dibanding dengan ban baru disebabkan adanya konstribusi dari kembangan ban terhadap sudut slip. Philip menyatakan untuk ban bias maupun radial, gaya traksi atau gaya rem pada gaya lateral yang sama akan menaikkan besarnya sudut slip.

S.K Clark dari National Bereau of Standards, USA, menunjukkan bahwa ban radial umumnya mempunyai koefisien hambatan rolling lebih kecil dari ban bias, hal ini lebih terasa pada kecepatan yang lebih tinggi. Untuk ban yang tanpa kembangan mempunyai koefisien hambatan rolling yang jauh lebih kecil dibanding dengan ban kembangan. Ban yang terbuat dari karet sintetis compound umumnya mempunyai koefisien hambatan rolling sedikit lebih tinggi dibanding jika memakai karet alam.

2.2.4 Gaya Adhesi dan Gaya Hysteris

Kekasaran permukaan jalan ditunjukkan dalam bentuk tonjolan-tonjolan yang akan kontak dengan karet dari ban. Jika gaya F terjadi tangensial pada permukaan jalan, dimana permukaan karet bergerak relative terhadap permukaan jalan, maka karet yang elastis akan mengikuti bentuk kekasaran dari permukaan jalan. Akibat gerakan tersebut akan terjadi gaya gesekan sebesar F yang arahnya berlawanan dengan arah gerakan yang terdiri dari komponen gaya adhesi dan gaya hysterisis.

F = F adh + F hyst…..(2.1)

Dimana:

F = Gaya gesekan

Fadh = Gaya adhesi

Fhyst = Gaya hysterisis

Gaya hysterisis terjadi karena adanya distribusi tekanan yang tidak simetris pada karet. Jika tidak terjadi gerakan relatif antara ban dan jalan maka distribusi tekanan pada ban cenderung simetris dan gaya hysteris tidak terjadi. Jika terjadi kecepatan relatif yang makin besar maka distribusi tekanan makin tidak simetris dan gaya hysterisis akan makin besar. Jika jalan halus dan keras maka komponen gaya hysterisis tidak ada, gaya gesekan seluruhnya disebabkan oleh gaya adhesi. Sebaliknya jika permukaan jalan adalah kasar dan penuh dengan pelumasan maka komponen gaya adhesi tidak ada. Jika setiap komponen persamaan 2.1 dibagi dengan W maka di dapat persamaan koefisien gesek sebagai berikut:

μ = μadh +μ hyst……(2.2)

Dimana:

μ = Koefisien gesek total

μadh = Koefisien adhesive

μhyst = Koefisien hysterisis

Secara keseluruhan koefisien dari hambatan rolling dipengaruhi oleh banyak faktor dengan hubungan yang kompleks sehingga sangat sulit dicari perumusan matematis dari hubungan tersebut. Karena rumitnya fenomena interaksi faktor-faktor pengaruh dari hambatan rolling maka besarnya hambatan rolling masih bergantung pada hasil eksperimen. Rumus empiris pertama yang dihasilkan dari eksperimen adalah koefisien hambatan rolling (fr) untuk ban dari kendaraan penumpang yang berjalan pada jalan beton.

fr = fo + fs (100V )2.5 (2.3)

Dimana:

fo dan fs = Koefisien tergantung pada tekanan ban

V = Kecepatan kendaraan, km/jam

Penelitian gaya gesek dan gaya dorong pada ban dan jalan

1.   Menentukan tipe kondisi jalan yang dilalui untuk analisa data.

2.   Menentukan tipe ban yang digunakan untuk analisa data.

3.   Memilih model tipe kendaraan yang diuji

4.   Menentukan nilai pada Cd (drag coefficient) prototype model dengan   variasi yaw 0,5,10,15,20.

5.   Melakukan variasi parameter kecepatan kendaraan untuk memperoleh gaya dorong gabungan pada tingkat transmisi kendaraan.

6.   Menampilkan kurva parameter gaya dorong gabungan terhadap kecepatankendaraan.

7.   Melakukan analisa terhadap parameter desain yang dipergunakan.

8.   Menarik kesimpulan dari pernyataan yang diperoleh.

Model Kendaraan yang Digunakan

Dimensi

Wheel base : 2820 mm

Wf,r :1230/1460 kg

Engine:

Torsi maksimum:440 Nm/3700 rpm

Kesimpulan

Dari hasil penelitian tersebut diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1.   Gaya traksi terbesar untuk ketiga kontak permukaan jalan (batu kwarsa, beton, aspal) terjadi pada ban bias.

2.   Variasi sudut yaw untuk berbagai kondisi jalan tidak banyak mempengaruhi.gaya traksi kendaraan tapi dapat mempengaruhi kestabilan.

3.  Gaya traksi terbesar terjadi pada kondisi jalan batu kwarsa dan yang terkecil di permukaan jalan aspal.

4.   Pemilihan ban radial sebagai alternative untuk konsumsi bahan bakar yang lebih irit dibanding dengan menggunakan ban bias.

5.   Tingkat kemanan lebih baik menggunakan ban radial disbanding ban bias karena bila rem kurang bekerja maksimal akan terjadi kecelakaan yang fatal akibat benturan besar.