BALL NUT

BAB I
PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang
Ball nut merupakan suatu komponen dari suatu system kemudi yang berupa bola dan rumah dudukan untuk worm shaft. Komponen ini harus memiliki konstruksi yang tepat agar dapat menempatkan Ball Nut pada sumbu yang benar sehingga worm shaft dapat berputar dengan baik dengan sedikit mungkin gesekan yang terjadi.
Selain harus memiliki konstruksi yang tepat, terdapat beberapa kriteria yang harus dipenuhi oleh komponen ini yaitu dapat meredam getaran yang timbul akibat perputaran dan gesekan antar Ball Nut.
Dari kesulitan konstruksi yang disyaratkan dan pemenuhan kriteria yang dibutuhkan, maka bermaksud menganalisa komponen tersebut sebagai objek pembuatan proposal TugasAkhir.

1.2    Rumusan Masalah
Adapun masalah utama yang akan dibahas mengenai komponen point utama adalah :
Perumusan masalah dalam tugas akhir ini adalah:
Berapa beban maksimal yang diterima oleh ball nut ?
Beberapa jenis ball nut ?
Berapa kekuatan ball nut pada system kemudi ?
1.3    Batasan Masalah
Tugas akhir dibatasi hanya melakukan perhitungan pada ball nut tanpa melakukan perencanaannya.
Tidak melakukan analisa bahan.
Tidak meneliti cara pembuatan ball nut.


1.4    Tujuan Penulisan
Tujuan dari Penulisan ini ialah :
Penyusunan tugas akhir ini bertujuan untuk memahami dan menganalisa kekuatan komponen yang ada pada steering system pada komponen gear box (ball nut) pada mobil listrik

1.5    Manfaat Penulisan
    Manfaat yang diperoleh dari penulisan proposal tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
Dapat menambah pengetahuan, wawasan, dan pengalaman tentang ball nut.
Sebagai referensi untuk inovasi pembuatan ball nut.
1.5    Metode Penulisan
    Metodologi penulisan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
Metode Studi Literatur
Metode ini dilakukan dengan cara pengumpulan literatur, buku, artikel dan jurnal yang berkaitan dengan bidang ilmu untuk dapat mendukung penyusunan tugas akhir ini.
Metode Konsultasi dan Diskusi
Konsultasi dan diskusi dilakukan dengan dosen pembimbing dan atau dengan pihak-pihak yang terkait dengan tugas akhir ini.
3.    Metode wawancara
Metode ini dilakukan dengan mengajukan pertanyaan secara langsung kepada nara sumber atau kepada pihak pihak lain yang dapat memberikan informasi sehingga membantu dalam penulian proposal ini.




BAB II
LANDASAN TEORI

2.1    Pengertian Mobil Listrik
Mobil listrik adalah mobil yang digerakkan dengan motor listrik, menggunakan energi listrik yang disimpan dalam baterai atau tempat penyimpan energi lainnya. Mobil listrik sangat populer pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, tapi kemudian popularitasnya meredup karena teknologi mesin pembakaran dalam yang semakin maju dan harga kendaraan berbahan bakar bensin yang semakin murah. Krisis energi pada tahun 1970-an dan 1980-an pernah membangkitkan sedikit minat pada mobil-mobil listrik, tapi baru pada tahun 2000-an lah para produsen kendaraan baru menaruh perhatian yang serius pada kendaraan listrik listrik. Hal ini disebabkan karena harga minyak yang melambung tinggi pada tahun 2000-an serta banyak masyarakat dunia yang sudah sadar akan buruknya dampak emisigas rumah kaca.
 
Gambar 2.1 Mobil Listrik Nissan Leaf

2.2    Sejarah Mobil Listrik
Mobil listrik pertama kali dikenalkan oleh Robert Anderson dari Skotlandia pada tahun 1832-1839, namun pada saat itu harga bahan bakar minyak (BBM) relatif murah sehingga masyarakat dunia cenderung mengembangkan Motor Bakar yang menggunakan BBM.


Gambar 2.2 Robert Anderson

Adapun komponen system penggerak yang merupakan system komponen utama dalam pembuatan mobil listrik. Dalam system penggerak terdapat beberapa komponen yang saling berkaitan, diantaranya motor penggerak, garden dan roda. Ketiga komponen tersebut termasuk komponen utama agar mobil listrik dapat melaju. Selain system penggerak, pada mobil listrik sangat diperlukan rem untuk menghentikan laju dari mobill istrik tersebut. Dalam system pengereman untuk roda depan dan roda belakang menggunakan rem tromol (drum brake), selain kedua komponen tersebut terdapat system kemudi yang mengatur arah kendaraan dengan cara membelokan roda depan.

2.4    Kelebihan dan Kekurangan Mobil Listrik
2.4.1    Keunggulan mobil listrik
Mobil listrik memiliki beberapa keunggulan atas mobil berbahan bakar tradisional. Yang paling jelas dan yang paling sering dibicarakan adalah mobil listrik 100 persen bebas emisi. Hal ini berarti tidak seperti mobil berbahan bakar konvensional lain, mobil listrik tidak memberikan kontribusi terhadap dampak perubahan iklim.
Mobil listrik jauh lebih hemat energi dibandingkan dengan mobil berbahan bakar konvensional. Efisiensi keseluruhan mobil listrik adalah 48 persen, secara signifikan lebih baik dibandingkan dengan mobil berbahan bakar konvensional yang mencapai efisiensi sekitar 25%.

Beberapa kelemahan mobil listrik
Harga baterai mobil listrik masih tinggi, lebih dari $ 10000. Baterai yang mahal ini masih menjadi alasan utama di balik tingginya harga mobil listrik secara keseluruhan.
Fakta bahwa mobil listrik tidak bersuara saat hidup tak selalu merupakan suatu keuntungan karena senyapnya suara mobil bisa menimbulkan bahaya bagi orang buta, orang tua dan anak-anak.

Sistem Kemudi
Sistem kemudi merupakan suatu mekanisme pada kendaraan yang berfungsi untuk mengaturarah kendaraan dengan cara membelokkan roda depan serta untuk mengatur arah jalan kendaraan sesuai dengan kemauan sipengemudi dengan cara memutar roda kemudi.
Pada perkembangannya pengaturan arah roda belakang untuk membantu belok atau bahkan sebagai pengatur utama belok juga.


Gambar 2.3 Steering

2.12    Definisi Ball Nut
Ball nut adalah bagian dari komponen gear box pada system kemudi untuk tipe recirculating – ball. Kedua ujung stering worm ditopang oleh bantalan – bantalan. Ball nut “berjalan” pada worm dengan dilandasi oleh peluru – peluru di dalam alur spiral dari worm dan didalam mur (nut).

2.12    Fungsi Ball Nut
Sebagai landasan untuk pergerakan dari worm gear yang akan menggerakan sector shaft. Ball nut berfungsi juga sebagai sirkulasi peluru – peluru pada alur spiral dari worm, yang mana fungsi utama dari ball nut mempermudah pergerakan worm yang dihasilkan dari putaran atau gerakan steering yang diteruskan ke steering column dan steering gear, diposisi inilah ball nut mulai bekerja.


Gamabar 2.4 Ball Nut

Peluru – peluru tersebut berputar di dalam alur, dan alur tersebut dirancang dengan bentuk seperti terlihat pada gambar di bawah dengan tujuan supaya peluru – peluru dapat bersirkulasi terus menerus di dalamnya.
Sector shaft dipasang pada gear housing melalui bantalan – bantalan needle roller. Pada saat steering worm diputar, bagian sector shaft bersinggungan dengan gigi-gigi pada ball nut dan ball nut berjalan disepanjang worm. Gerakan ini menyebabkan sector shaft berputar dan menggerakan pitman arm.


Gambar 2.5 Recirculating – ball nut

Kontruksi kemudi tipe recirculating – ball memberikan preload pada sector shaft dan ball nut masing – masing ± 50 kekiri dan kekanan (pada sudut putaran sector shaft bila kemudi pada posisi lurus).

2.14    Ball (Bola)
Komponen peluru yang ditopang oleh nut yang bergerak pada landasan worm dan nut. Berfungsi untuk memberikan pergerakan atau laju melandasnya worm bergerak sliding.


2.15    Nut
Rumah atau sebagai dudukan / penopang serta resirkulasi pergerakan ball. Berfungsi sebagai penerus pergerakan worm yang diteruskan ke sector shaft dan pitman arm oleh gerigi pada nut.

2.16    Tujuan Preload (Beban)
Bertujuan untuk memperoleh berat baban pada roda kemudi pada posisi lurus agar pengemudian menjadi stabil dan untuk memperbaiki respon kemudi dengan membatasi black – lash antara sector shaft dengan ball nut.
Total preload dan kebebasan kemudi (steering free play) pada gigi kemudi harus selalu diperiksa pada posisi lurus (posisi dimana ball nut dan sector shaft gear bersinggungan di tengah).
Penyetalan diluar posisi tengah akan mengakibatkan preload yang berlebihan dan mengakibatkan kemudi menjadi berat serta bagian – bagian roda gigi cepat aus.

2.17    Rumus Yang Digunakan
1.    BALL NUT (mur bola)
Pada dasarnya Ball pada komponen yang ada di gear box kemudi dapat mengalami daya gesek yang sangat kuat pada waktu proses sistem kemudi bagian komponen worm shaft bergerak meneruskan putaran dari steering column ke gear bo xmunuju worm shaft.
    Dapat dipastikan bahwa BALL hanya mendapat gesekan dan beban saja.
Diameter bola : (sularso; 134, 4.46, 4.47, 4.48)
Untuk diameter bola 25,4 (mm) atau kurang : (sularso; 134, 4.46)
C = fc (i cos α)0,7Z2/3Da1,8     (4.46)
Untuk diameter bola lebih dari 25,4 (mm) : (sularso; 134, 4.47)
C = fc (i cos α)0,7Z2/3 x 3,647Da1,4     (4.47)
Untuk bantalan rol : (sularso; 134, 4.48)
C = fc (ila  cos α)7/9Z3/4Da29/27     (4.48)
Dimana :
    C    : kapasitas nominal dinamis spesifik,
    i    : jumlah baris bola dalam satu bantalan,
    α    : sudut kontak nominal,
    Da: diameter bola.,
    fc    : factor yamg besarnya tergantung pada jenis , kelas ketelitian, dan bahan dari bagian – bagian bantalan,
    la    : panajang efektifrol.

Beban ekivalen dinamis P (kg) : (sularso; 135, 4.49, 4.50)
Untuk bantalan radial (kecuali banatalan rol silinder)
    Pr = XVFr  + YFa     (4.49)
Untuk bantalan aksial
    P = XFr  + YFa     (4.50)




BAB III
METODE PENELITIAN

3.1    Metode Penelitian (Flowchart)
    Metode penelitian adalah urutan langkah dalam proses pembuatan produk atau mesin yang berpola Flowchart.

MULAI


BALL NUT PADA SISTEM KEMUDI


PERHITUNGAN KEKUATAN



GESEKAN
BEBAN PUNTIR
KEKUATAN BALL NUT



HASIL & PERHITUNGAN


ANALISA & DATA


KESIMPULAN


SELESAI