laporan kp print mimin
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
1/42
Kerja Praktek PT. INKA | i
LEMBAR PENGESAHAN PERUSAHAAN
LAPORAN KERJA PRAKTEKdi
PT (PERSERO) INDUSTRI KERETA API
DIVISI TEKNOLOGI
dengan judul
“ANALISIS PENGARUH BEBAN KERETA DAN BEBAN
PANAS
AKIBAT PENGEREMAN
TERHADAP KEKUATAN RODA TRACK MOTOR CAR (TMC)
MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA”
disusun oleh :
Nama : Miccho Van Febry Nanta Kusuma
NIM : 13611050
Program Studi : Aeronotika dan Astronotika
Universitas : INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Waktu Kerja Praktek : 11 Juni 2015 – 23 Desember 2015
Telah diperiksa pada tanggal :
………………………………
Mengetahui :
SENIOR MANAGER
LITBANG DAN REKAYASA
Ir. Tri Hardono
PEMBIMBING
Hedi Purnomo, S.T.
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
2/42
Kerja Praktek PT. INKA | ii
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahiim.
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena atas rahmat-Nya,
penulis dapat menyelesaikan kegiatan Kerja Praktek di PT Industri Kereta Api (PT.
INKA) selama dua bulan serta dapat menyelesaikan laporan yang berjudul “ANALISIS
PENGARUH BEBAN KERETA DAN BEBAN PANAS AKIBAT PENGEREMAN
TERHADAP KEKUATAN RODA TRACK MOTOR CAR (TMC) MENGGUNAKAN
METODE ELEMEN HINGGA”. Laporan ini ditulis sebagai syarat pemenuhan tugas
kerja praktek sekaligus sebagai syarat kelulusan mata kuliah AE4090 Kerja Praktek di
program studi Aeronotika dan Astronotika, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara
Institut Teknologi Bandung (FTMD ITB).
Penulisan laporan ini bertujuan untuk melengkapi dan melaporkan hasil kerja
praktek di PT Industri Kereta Api (PT. INKA). Laporan ini diharapkan dapat
mendeskripsikan dan menjelaskan aktivitas yang dilakukan selama proses kerja praktek
dan dapat dimanfaatkan oleh pembaca. Dengan dibuatnya laporan ini, penulis berharap
agar suatu saat industri di dalam negeri ini terus berkembang untuk menjawab
tantangan yang ada serta industri kereta api di Indonesia terus berkembang menjadi
industri kereta api terbaik di dunia.
Penulis telah mendapat pengalaman dan pengetahuan baru mengenai salah satu
industri di indonesia yang bergerak dalam bidang desain dan manufaktur kereta apiselama melakanakan kerja praktek. Semoga hal ini bisa memberikan gambaran kerja di
hari depan serta bisa memotivasi penulis untuk belajar dan mencari ilmu lebih baik lagi.
Dalam penyelesaian kerja praktek ini terdapat beberapa hambatan seperti
kurangnya pemahaman penulis tentang kendaraan rel serta penggunaan perangkat
lunak yang tergolong baru bagi penulis. Namun semua hambatan tersebut dapat penulis
lalui berkat adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada
kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah
membantu selama masa pelaksanaan kerja praktek ini antara lain :
1.
PT. INKA khususnya Divisi Teknologi bagian Litbang dan Rekayasa yang telahmemberikan kesempatan dan fasilitas bagi penulis untuk melakukan kerja
praktek. 2.
Mama dan Papa yang selalu mendoakan dan memberi dukungan baik secara
materi maupun non-materi.
3. Istri penulis, Ria Puji Pangestuti, S. Ked , yang selalu memberikan motivasi
yang sangat membantu penyelesaian laporan ini.
4. Dr. Sri Raharno, M.T , selaku koordinator Magang Fakultas Teknik Mesin dan
Dirgantara ITB.
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
3/42
Kerja Praktek PT. INKA | iii
5. Dr. Ir. Toto Indriyanto M. Sc , selaku ketua program studi Aeronotika dan
Astronotika Institut Teknologi Bandung.
6.
Ir. Tri Hardono, selaku Senior Manager bagian Litbang dan Rekayasa tempat
penulis melakukan kerja praktek.
7. Hedi Purnomo, S. T selaku pembimbing penulis yang telah membimbing serta
menemani penulis selama pelaksanaan kerja praktek.
8. Jajang, Siti Qomariyah, Oliv, dan Bella rekan kerja praktek penulis dari
Program Studi Teknik Material dan Metalurgi ITS yang telah menjadi teman
yang baik bagi penulis selama berada di Madiun.
9. Rekan-rekan pegawai PT. INKA yang selalu mendukung serta memberi
masukan dalam melakukan pekerjaan di PT. INKA.
Dalam penulisan laporan ini penulis menyadari adanya kekurangan dan
kesalahan . Oleh karena itu penulis menerima saran dan kritik dari pembaca dengan
sangat terbuka. Penulis berharap laporan kerja praktek ini dapat berguna bagi
perkembangan industri kereta api di Indonesia maupun untuk menambah wawasan
pembaca mengenai bidang struktur dan kendaraan rel.
Madiun , Januari 2016
Penulis
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
4/42
Kerja Praktek PT. INKA | iv
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN PERUSAHAAN ............................................................................ i
KATA PENGANTAR ............................................................................................................... ii
DAFTAR ISI ............................................................................................................................. iv
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................................ vi
DAFTAR TABEL .................................................................................................................... vii
BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................................... 1
1.3 Ruang Lingkup Kajian ................................................................................................ 2
1.4 Tujuan.......................................................................................................................... 2
1.5 Acuan Regulasi yang digunakan ................................................................................. 3
1.6 Asumsi yang digunakan .............................................................................................. 3
1.7 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kerja Praktek .......................................................... 3
1.8 Metode dan Teknik Pengumpulan Data ...................................................................... 3
1.9 Sistematika Penulisan .................................................................................................. 4
BAB II PROFIL PERUSAHAAN PT INDUSTRI KERETA API (PT. INKA) ....................... 5
2.1 Gambaran Umum Perusahaan ..................................................................................... 5
2.1.1 Sejarah Singkat PT Industri Kereta Api (PT. INKA) .......................................... 5
2.1.2 Struktur Organisasi .............................................................................................. 6
2.1.3 Visi, Misi, Sasaran dan Strategi ........................................................................... 6
2.2 Proses Produksi ........................................................................................................... 7
2.2.1 Bahan Baku Produksi ........................................................................................... 7
2.2.2 Sarana Pendukung ................................................................................................ 8
2.2.3 Tahapan Produksi................................................................................................. 8
2.2.4 Produk PT. INKA .............................................................................................. 13
BAB III LANDASAN TEORI................................................................................................. 15
3.1 Umum ........................................................................................................................ 15
3.1.1 Tujuan ................................................................................................................ 15
3.1.2 Latar Belakang ................................................................................................... 15
3.1.3 Batasan ............................................................................................................... 16
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
5/42
Kerja Praktek PT. INKA | v
3.1.4 Hasil ................................................................................................................... 16
3.2 Dasar Perhitungan ..................................................................................................... 16
3.3 Konfigurasi Roda ...................................................................................................... 19
3.4 Properti Material ....................................................................................................... 193.5 Perangkat Roda dan Sistem Pengereman Kereta TMC ............................................. 20
3.6 Metode Elemen Hingga ............................................................................................. 21
3.6.1 Langkah Dasar dalam Metode Elemen Hingga ................................................. 22
BAB IV HASIL DAN ANALISIS .......................................................................................... 24
4.1 Proses Pemodelan dengan Perangkat Lunak ANSYS ............................................... 24
4.2 Simulasi ..................................................................................................................... 25
4.2.1 Sistem Koordinat ............................................................................................... 254.2.2 Meshing.............................................................................................................. 25
4.2.3 Kondisi Batas dan Skema Pembebanan ............................................................. 25
4.2.4 Hasil Simulasi Steady State Thermal ................................................................. 28
4.2.5 Hasil Simulasi Thermal Stress ........................................................................... 28
4.2.6 Hasil Simulasi Beban Vertikal V1 dan Beban Lateral L1 ................................ 28
4.2.7 Hasil Simulasi Beban Vertikal V2 dan Beban Termal ..................................... 29
4.2.8 Hasil Simulasi Beban Vertikal V1, Beban Lateral L1 dan Beban Termal ....... 29BAB V PENUTUP .................................................................................................................. 30
5.1 Kesimpulan................................................................................................................ 30
5.2 Saran .......................................................................................................................... 30
LAMPIRAN ............................................................................................................................. 31
Lampiran A Tampilan Hasil Simulasi .................................................................................. 31
Lampiran B Bagan Struktur Organisasi Perusahaan ............................................................ 34
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................................. 35
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
6/42
Kerja Praktek PT. INKA | vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Logo PT Industri Kereta Api (PT. INKA) ......................................................5
Gambar 2.2. Kereta penumpang kelas eksekutif (Argo)........................................................13
Gambar 2.3. Kereta Rel Listrik (KRL) ..................................................................................13
Gambar 2.4. Kereta Rel Diesel (KRDI) ................................................................................13
Gambar 2.5. Gerbong Terbuka Curah Putar (KKBW) .........................................................13
Gambar 2.6. BOGIE TB.398 ................................................................................................13
Gambar 2.7. Track Motor Car ..............................................................................................13
Gambar 2.8. Articulated Bus ................................................................................................14
Gambar 2.9. Automated People Mover ................................................................................14
Gambar 3.1. Lokasi dari beban yang diasumsikan untuk roda dengan flange lebar, baja,
kereta angkutan (tidak skala ) Paragraf a dan b .....................................................................18
Gambar 3.2. Meshing pada plate. Sumber: A First Course in Finite Elements. Jacob Fish &
Ted Belytschko .....................................................................................................................22
Gambar 4.1. Wheel Profile ....................................................................................................24
Gambar 4.2. penampang simetri Solid Wheel ......................................................................24
Gambar 4.3. Tampilan Meshing Roda TMC ........................................................................25
Gambar 4.4. Kondisi batas konveksi panas pada permukaan roda ......................................26
Gambar 4.5. Kondisi batas heat flow pada permukaan tapak roda .....................................26
Gambar 4.6. Kondisi batas beban termal pengereman .........................................................27
Gambar 4.7. Kondisi batas beban vertikal V1 dan beban lateral L1 ....................................27
Gambar 4.8. Kondisi batas beban vertikal V2 ......................................................................27
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
7/42
Kerja Praktek PT. INKA | vii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Wheel Loads Parameters ......................................................................................17
Tabel 4.1. Pembebanan Pada Roda Kereta ............................................................................26
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
8/42
Kerja Praktek PT. INKA | 1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam proses perkuliahan, mahasiswa telah banyak menerima dan mengolah
teori – teori yang diperoleh dari materi kuliah. Ilmu dalam proses pembelajaran di
bangku kuliah sebagian besar diperoleh melalui ajaran dosen, buku atau literatur
lainnya saja. Namun, penulis memahami bahwa teori dalam perkuliahan tidak banyak
dipraktekkan. Oleh karena itu diadakan kerja praktek sebagai salah satu mata kuliah
wajib di jurusan Aeronotika dan Astronotika Institut Teknologi Bandung untuk
memberi pengalaman kepada mahasiswa mengenai dunia kerja nyata agar dapat
melatih diri dan mengaplikasikan ilmu – ilmu yang diperoleh ke dunia kerja.
Kereta api adalah sebuah produk teknologi moda transportasi yang ekonomis
dan mampu menjangkau jarak yang jauh dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan
moda transportasi darat lainnya. Rancang bangun kereta api menggabungkan berbagai
disiplin ilmu dan memerlukan keakuratan, baik dalam tahap desain maupun dalam
tahap manufaktur, sehingga produk kereta api dapat menjadi produk yang dapat
diandalkan keamanan , kenyamanan serta fungsi setiap jenisnya.
Berdasarkan minat penulis terhadap dunia kerja dibidang rekayasa teknologi,
penulis memilih untuk menjalankan kerja praktek bersamaan dengan kegiatan magang
selama enam bulan di PT Industri Kereta Api (PT. INKA). Perusahaan tersebut
merupakan satu-satunya perusahaan di Indonesia yang memproduksi berbagai jenis
kereta api, mulai dari gerbong penumpang, lokomotif, gerbong barang, hingga kereta-
kereta khusus untuk memenuhi kebutuhan transportasi di dalam negeri maupun di Luar Negeri.
1.2 Rumusan Masalah
Dalam proses pembuatan kereta api TMC, diperlukan data dan informasi yang
lebih detail mengenai spesifikasi kereta api yang akan dibuat sesuai dengan permintaan
konsumen. Spesifikasi kereta api meliputi dimensi, kekuatan struktur, daya kereta api
dan lain-lain. Penentuan spesifikasi ini dapat dilakukan dengan cara memodelkan kereta
api tersebut dengan komputer kemudian menganalisa parameter – parameter yang
menentukan spesifikasi kereta tersebut. Salah satunya adalah menentukan spesifikasi
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
9/42
Kerja Praktek PT. INKA | 2
roda untuk kereta TMC . Oleh karena itu rumusan masalah dalam laporan ini adalah
sebagai berikut :
1. Data apa saja yang dibutuhkan untuk melakukan analisis ?
2.
Asumsi apa saja yang digunakan dalam melakukan analisis ?
3. Bagaimana pemodelan roda TMC untuk melakukan analisis menggunakan
Software?
4.
Properti apa saja yang digunakan untuk melakukan proses analisis ?Bagaimana
distribusi beban yang terjadi pada roda TMC ?
5. Bagaimana perbandingan distribusi tegangan pada roda TMC akibat beban
vertical dan beban lateral kereta dengan distribusi beban gabungan akibat beban
vertical, beban lateral dan beban panas pengereman ?
1.3 Ruang Lingkup Kajian
Dalam pelaksanaan kerja praktik ini, penulis hanya melingkupi kajian pada roda
kereta TMC yang dibuat untuk pengoperasian PT. KAI di Provinsi Aceh. Analisis
dilakukan menggunakan perangkat lunak ANSYS 14.0. jenis beban yang dianalisis
dibatasi pada beban statik akibat beban kereta dan kombinasi beban statik dengan beban
termal akibat pengereman.
1.4 Tujuan
Tujuan dilakukannya kerja praktek ini serta penulisannya adalah
1. Mengaplikasikan ilmu – ilmu yang diperoleh dalam kuliah ke dalam dunia
kerja.
2.
Memperoleh pengalaman dan gambaran mengenai dunia kerja yang
berhubungan dengan lingkup keilmuan Aeronotika dan Astronotika khususnya
mengenai struktur.
3. Memperoleh pengetahuan dan gambaran mengenai lingkup kerja dan kegiatan
di PT Industri Kereta Api (PT. INKA).
4. Memenuhi mata kuliah wajib Kerja Praktek yang disyaratkan pada Mahasiswa
jurusan Aeronotika dan Astronotika Institut Teknologi Bandung.
5.
Memberikan penjelasan mengenai profil PT Industri Kereta Api (PT. INKA).
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
10/42
Kerja Praktek PT. INKA | 3
6. Memodelkan roda TMC sesuai data spesifikasi.
7. Menganalisa distribusi beban roda TMC menggunakan perangkat lunak
ANSYS
1.5 Acuan Regulasi yang digunakan
Acuan regulasi yang digunakan dalam proses analisis distribusi beban ini adalah
standard dari Association of American Railroads(AAR) Manual of Standard and
Recommended Practices - Section G Wheel and Axle dan standard DIN EN 13979-1
Railway applications – Wheelsets and bogies - Monobloc wheels - Technical approval
procedure.
1.6 Asumsi yang digunakan
Analisis dalam laporan ini menggunakan beberapa penyederhaan,berikut
asumsi-asumsi umum yang digunakan dalam laporan ini :
1.
Komponen struktur merupakan suatu material solid dengan distribusi massa
yang homogen.
2.
Perambatan panas akibat pengereman terdistribusi merata di permukaan kontak
roda dengan sepatu rem secara homogen.
3. Bidang kontak gaya disederhanakan dengan pendekatan bentuk garis.
4.
1.7 Waktu dan Tempat Pelaksanaan Kerja Praktek
Kegiatan kerja praktek ini dilaksanakan bersamaan dengan kegiatan Magang di
PT Industri Kereta Api Madiun pada tanggal 11 Juni 2015 sampai tanggal 23 Desember
2015. Dinas yang ditempati adalah Divisi Teknologi bagian Litbang dan Rekayasa.
1.8 Metode dan Teknik Pengumpulan Data
Dalam proses penyusunan laporan kerja praktek ini penulis menggunakan
metode deskriptif analitis . Terlebih dahulu akan di- generate data yang diberikan untuk
membentuk parameter dan konstanta yang diperlukan. Kemudian penulis menyajikan
hasil simulasi dan memberikan analisis terhadap hasil tersebut.. Dalam pengumpulandata yang diperlukan, penulis menggunakan beberapa metode, diantaranya:
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
11/42
Kerja Praktek PT. INKA | 4
1. Diskusi
Merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara melakukan
diskusi dan tanya-jawab dengan pembimbing maupun petugas – petugas yang bekerja.2. Studi Literatur
Merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara mempelajari
dokumen, literatur, dan informasi yang berhubungan dengan permasalahan yang dikaji.
3. Pemodelan dan simulasi
Merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara
memodelkan permasalahan yang terjadi dan mensimulasikan dalam komputer dengan
mengatur parameter-parameter yang ada semirip mungkin dengan kondisi aslinya.
1.9 Sistematika Penulisan
Laporan kerja praktek ini disusun berdasarkan sistematika penulisan berikut:
1.
BAB I PENDAHULUAN memperkenalkan garis besar isi laporan berikut
batasan-batasan yang dilakukan dalam analisa laporan.
2. BAB II PROFIL PERUSAHAAN PT INDUSTRI KERETA API (PT. INKA)
berisi tentang profil perusahaan yaitu PT Industri Kereta Api (PT. INKA).
3. BAB III LANDASAN TEORI menunjukkan data-data yang digunakan untuk
analisa beserta landasan teori yang digunakan.
4.
BAB IV HASIL DAN ANALISIS membahas hasil simulasi menggunakan
perangkat lunak ANSYS beserta analisisnya.
5. BAB V PENUTUP berisikan kesimpulan dari penulisan laporan ini beserta
saran penulis untuk kegiatan kerja praktek.
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
12/42
Kerja Praktek PT. INKA | 5
BAB II
PROFIL PERUSAHAAN
PT INDUSTRI KERETA API (PT. INKA)
2.1 Gambaran Umum Perusahaan
2.1.1 Sejarah Singkat PT Industri Kereta Api (PT. INKA)
PT. Industri Kereta Api (INKA) merupakan Badan Usaha Milik Negara Industri
Strategis (BUMN-IS) yang bergerak dalam bidang manufaktur dan jasa perkeretaapian.
PT. INKA (Persero) didirikan dengan Akta Notaris Imas Fatimah, SH nomor 51 tanggal
18 Mei 1981 oleh Menristek dan Menhub dengan luas area 225.000 m2 dan luas
bangunan 93.634 m2. PT. INKA (Persero) berlokasi di Jalan Yos Sudarso No 71
Madiun Lor, Kecamatan Mangunharjo, Kota Madiun. Pemilihan letak lokasi tersebut
berdasarkan hasil studi tahun 1977 yang dilakukan oleh Nippon Sharyo Seizo Kaisha
Ltd. Jepang.
Kondisi awal pada pendirian PT. INKA (Persero) adalah penggunaan atau
pengalihan segala fasilitas dan aset yang ada di Balai Yasa Perusahaan Jasa Kereta Api
(PJKA) Madiun yang didirikan tahun 1884 (bertugas dalam pemeliharaan lokomotif
uap) dan gudang PJKA Madiun sebagai fasilitas dasar untuk kegiatannya. Kegiatan
utama PT. INKA (Persero) adalah :
1. Pembuatan kereta api (gerbong barang, gerbong ballast , gerbong batubara,
gerbong tangki, kereta penumpang, kereta rel diesel, kereta rel listrik)
2. Jasa perawatan besar (overhaul ) perkeretaapian
3.
Perdagangan lokal, impor dan ekspor barang dan jasa yang berhubungan dengan
perkeretaapian
4. Jasa konsultasi dan rekayasa bidang perkeretaapian
Gambar 2.1. Logo PT Industri Kereta Api (PT. INKA)
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
13/42
Kerja Praktek PT. INKA | 6
5. Pembuatan barang-barang dalam rangka program diversifikasi produk antara
lain : Aerobridge/ Boarding car, Grandby car, Container office, Track
motorcar, Airport trolley, Automotive product dan Toilet module
6. Pelayanan purna jual perkeretaapian
2.1.2 Struktur Organisasi
Struktur organisasi PT. INKA (Persero) yang ditetapkan dengan SK Direksi
Nomor 03/ SK/ INKA/ 2008 pada tanggal 6 Februari 2008. PT. INKA (Persero)
dipimpin oleh seorang Direktur Utama yang secara garis besar membawahi Satuan
Pengawasan Intern, Sekretaris Perusahaan, Sistem Manajemen Kualitas dan
Produktivitas, Direktorat Administrasi dan Keuangan, Direktorat Produksi dan
Teknologi, Direktorat Komersial dan beberapa divisi yaitu: Divisi Keuangan, Divisi
Sumber Daya Manusia, Divisi Pemasaran Produk dan Jasa KA, Divisi Pengembangan
Bisnis, Divisi Logistik dan Rendal Produksi,Divisi Teknologi dan Divisi Produksi.
Adapun bagan struktur organisasi PT. INKA (Persero) dapat dilihat pada lampiran 1.
2.1.3 Visi, Misi, Sasaran dan Strategi
1. Visi
Visi dari PT. INKA (Persero) adalah menjadi perusahaan manufaktur sarana
kereta api kelas dunia di Indonesia. Berlandaskan visi tersebut PT. INKA (Persero)
dalam pengoperasiannya berpandangan untuk selalu menampilkan citra sebuah
perusahaan semaksimal mungkin untuk hasil yang terbaik.
2. Misi
Misi yang diemban oleh PT. INKA (Persero) adalah menciptakan daya saing
bisnis dan teknologi perkeretaapian untuk mendominasi pasar domestik danmemenangkan persaingan di pasar regional ASEAN dan Negara-negara yang sedang
berkembang.
3. Sasaran/ Obyektif
Adapun sasaran yang ingin dicapai PT. INKA (Persero) adalah:
a. Menguasai sepenuhnya pasar domestik yaitu PT. Kereta Api Indonesia(KAI)
dalam hal kereta baru dan kereta retrofit, gerbong baru serta angkutan darat.
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
14/42
Kerja Praktek PT. INKA | 7
b. Menembus pasar regional dan pasar negara sedang berkembang (kalau perlu
bersama mitra luar negeri) dalam hal kereta, gerbong, Kereta Rel Listrik (KRL),
Kereta Rel Diesel (KRD), untuk manufakturing dan rancang bangun.
c. Menjadi badan terdepan terhadap calon pesaing di dalam negeri dan regional.
d. Menjadi perusahaan yang tumbuh dan berkembang (Viable Company)
4. Strategi Perusahaan
Strategi Perusahaan yang digunakan PT. INKA (Persero) adalah :
a.
Menutup semua ketertinggalan yang selama ini belum tertangani dalam
pengelolaan.
b.
Mengusahakan peningkatan pelayanan terhadap pelanggan (PT. KAI) terutama
dalam hal waktu penyerahan.
c. Menyiapkan diri untuk mempunyai daya saing yang tinggi.
d. Mengusahakan selalu berada di depan dalam hal bidang usaha transportasi darat
terhadap pesaing dalam negeri dan regional.
2.2 Proses Produksi
2.2.1 Bahan Baku Produksi
PT. INKA (Persero) dalam menjalankan proses produksinya menggunakan
bahan baku antara lain:
1. Bahan Baku Utama
Bahan baku utama yang digunakan dalam proses produksi terdiri dari berbagai
macam plate antara lain : Plate SS 400, Plate Corten A, Plate SSHC ,Channal Steel SS 41
A, Wire Rope SWRM , Round bar S 45 C , Plate S 45 304 Ornamen, Plate keystone, Plate
SGP , GALV dan Medium.
2.
Bahan Baku Pembantu
Bahan baku pembantu yang digunakan dalam proses produksi terdiri dari:
Alkohol, Bensin, Gas CO2 cair, Isolasi Kertas, Steel GMT, Gas Argon, Gas Zvertop dan
Kertas Gosok Besi.
3. Bahan Baku Tambahan
Bahan baku pembantu yang digunakan dalam proses produksi terdiri dari :Cat
Coppon Mastic Primer and Hard, Cobalt Free Kote, Chopped Strand Mat 11450,
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
15/42
Kerja Praktek PT. INKA | 8
Pigmen Light Green, Belt Coat 2141-T (Ex), Oil Putty, Katalis Mekpor,Resin-157 BQ
TN Ex Yukalac dan Thinner Cat Nax Indus PU Nex.
2.2.2 Sarana Pendukung
Selain penggunaan bahan baku guna memperlancar jalannya proses produksi
maka dibutuhkan pula sarana-sarana pendukung untuk menunjang kelancaran proses
produksi. Sarana pendukung tersebut antara lain berupa :
1. Penyediaan Air
Kebutuhan air bersih PT. INKA (Persero) dipenuhi dari sumur artesis atau air
bawah tanah dan PDAM. Selain digunakan pada proses produksi, air bersih tersebut
juga dimanfaatkan untuk keperluan dapur, mandi dan lain sebagainya.
2. Penyediaan Udara
PT. INKA (Persero) menggunakan tenaga disel guna memenuhi kebutuhan
udara untuk kompresor, berbagai mesin dan peralatan produksi.
3. Listrik dari PLN
Kebutuhan listrik PT. INKA (Persero) dipenuhi oleh PLN dengan daya20.000
KVA yang terbagi menjadi 5 sentral. Tenaga listrik dimanfaatkan untuk proses
produksi, penerangan, pemompaan air dan lain sebagainya.
4. Bahan Bakar
Untuk mendukung proses produksi, terutama dalam hal kelancaran kegiatan
angkat-angkut dan transportasi, PT. INKA (Persero) memanfaatkan alat-alat antara lain
: forklift, crane, pick-up, trailler, truk dan berbagai mobil dinas yang menggunakan
bahan bakar jenis cair berupa bensin atau solar.
2.2.3 Tahapan Produksi
Proses produksi di PT. INKA (Persero) dilakukan secara bertahap oleh bagian
pengerjaan plat, bagian perakitan, bagian pengecatan, bagian pemasangan komponen,
bagian permesinan, bagian interior dan didukung oleh bagian quality control , bagian
perencanaan dan pengendalian produksi serta bagian quality assurance.
1. Bagian Pengerjaan Plat (PPL)
Bagian ini merupakan awal pengadaan dari seluruh proses yang akan
dikerjakan. Pada bagian ini dikerjakan proses- proses sebagai berikut :
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
16/42
Kerja Praktek PT. INKA | 9
a. Pemotongan Plat.
b. Pengelasan.
c.
Minor Assembling I yang merupakan bagian dari kebutuhan car body.
d. Minor Assembling II yang merupakan bagian dari kebutuhan interior.
Pekerjaan di bagian pengerjaan plat ini dilakukan melalui proses welding ,
grinding, reforming, drilling, laser cutting , sawing, punching dan bending.
2. Bagian Perakitan (PRK)
Bagian ini dibagi menjadi 6 unit kerja dengan pembagian kerja sebagai berikut:
a. Perakitan 1, melaksanakan perakitan Under Frame dan Side Wall .
b.
Perakitan 2, melaksanakan perakitan end wall dan root. c. Perakitan 3, melaksanakan perakitan car body.
d. Perakitan 4, melakukan reforming minor assembling yang telah jadi.
e.
Perakitan 5, melakukan partisi dan sealing.
f. Perakitan 6, melakukan perakitan bogie
3.
Bagian Pengecatan
Pada tahapan pengecatan ini terdapat beberapa proses pekerjaan yaitu :a.
Grid Blasting
Grid blasting berfungsi untuk membersihkan gerbong dari karat dengan
menyemprotkan pasir besi menggunakan kompresor dengan tekanan 5-6 Kg/ Cm²
pada permukaan benda yang dilakukan di ruang tertutup dengan lokal exhaustion
b. Pengecatan Awal
Pengecatan dilakukan dengan penyemprotan meni dengan sprayer bertekanan
udara dari kompresor. Fungsinya untuk mencegah tejadinya karat dan untuk
melindungi atau menahan beban dari cat-cat berikutnya.
c.
Bitominous
Pemberian Bituminouos Under Seal Nipsea yang berfungsi sebagai peredam
getaran, peredam kebisingan dan mencegah timbulnya karat.Bentuknya seperti aspal
dengan tebal rata-rata 3 mm dan dilindungi dengan cat warna hitam. Jenis cat yang
digunakan adalah epoksi dan polyceton
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
17/42
Kerja Praktek PT. INKA | 10
d. Pendempulan
Merupakan proses penghalusan permukaan bagian dari gerbong yang akan dicat
dasar II
e.
Cat Dasar II
Pengecatan dasar II dilakukan untuk mendapat hasil pengecatan yang sempurna
yaitu dilakukan dengan menutup dempul atau pori-pori dempul
f. Top Coat I dan Top Coat II
Merupakan akhir dari proses pengecatan yang dilakukan denganlebih cermat
dan teliti.
4.
Bagian Pemasangan Komponen (PMK)
Bagian ini melaksanakan proses pekerjaan pemasangan komponen-komponen
kereta dan juga produk diversifikasi antara lain :
a.
Memasang komponen listrik pada gerbong terutama pada gerbong penumpang.
b. Melakukan pemasangan antara underframe dengan bogie (bogiemounting ).
c. Melakukan pemasangan sistem pengereman.
d.
Melakukan pengerjaan perpipaan aliran udara dan kompresor serta sistem aliran
air.
e.
Melakukan pemasangan sarana pendukung lain
5. Bagian Permesinan (PMS)
Bagian ini mengerjakan proses-proses machining seperti bubut
(milling ), scraping, drilling dan sebagainya untuk menyiapkan single part dan
pemilihan yang sesuai dengan benda kerja yang diinginkan seperti melakukan
pembuatan barang berbentuk center sill, pen dan silindris.
6. Bagian Interior
Bagian ini mengerjakan proses akhir dari produksi. Dalam unit ini dilakukan
pemasangan dinding, instalasi listrik, lampu, kursi, tempat barang,pintu, jendela dan
lavatory.
7. Quality Control
Bagian Quality Control melakukan tugas-tugas sebagai berikut:
a. Menerima daftar spesifikasi rancang produk dan mengevaluasinya.
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
18/42
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
19/42
Kerja Praktek PT. INKA | 12
a) Uji Beban
Uji beban dilakukan untuk menguji kekuatan produk kereta api terhadap
besarnya beban maksimal yang diberikan, misalnya uji beban bogie (bogie load test )
untuk menguji beban maksimal yang dapat diterima bogie. b) Uji Kelayakan Las
Uji ini untuk mengetahui kekuatan pengelasan, apakah telah sesuai dengan
standar yang telah ditetapkan.
c) Uji Kualitas Desain Interior
Desain interior yang telah dipasang harus diuji untuk mengetahui apakah telah
layak pakai dan sesuai dengan yang direncanakan.
d)
Water Test
Merupakan tes uji yang digunakan untuk mengetahui kelayakan gerbong api
mengenai daya tahannya terhadap air hujan dengan menganalisa efek timbul setelah
diberi hujan buatan. Apakah terjadi kebocoran, cat mengelupas dan lain sebagainya.
e) Tes Kelistrikan
Tes kelistrikan ini dimaksudkan guna memeriksa dan memastikan pemasangan
komponen kelistrikan pada kereta api tersebut dalam kondisi dapat berfungsi dengan
baik.
f) Tes Pengereman
Tujuan dari tes ini adalah untuk memastikan sistem pengereman telah terpasang
sesuai dengan standar yang digunakan. Tes ini meliputi pemeriksaan kebocoran brake
pipe, pemeriksaan langkah brake cylinder dan fungsi pengereman, serta pemeriksaan
langkah piston pada brake cylinder .
b.
Tes Dinamik
Tes ini terdiri dari rangkaian tes sebagai berikut :
a) Tes Kelengkungan (Curve Test)
Tes ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan gerbong kereta api saat lintasan
rel yang melengkung. Dilakukan dengan cara menempatkan separuh bagian gerbong
kereta api pada tambangan dan separuhnya lagipada lintasan di atas rel kemudian
tambangan digeser ke depan dan kebelakang dengan jarak sesuai standar yang
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
20/42
Kerja Praktek PT. INKA | 13
ditetapkan. Gerbong kereta api dinyatakan lulus uji jika komponen bagian bawah
gerbong tidak ada yang menyentuh roda kereta.
b)
Tes Jalan ( Run Test )
Tes ini adalah tahap akhir dari uji kualitas produksi yang dilakukan denganmenjalankan rangkaian gerbong dan lokomotif kereta api dilintasan kereta api untuk
mengetahui kelayakan jalan dari kereta api.
2.2.4 Produk PT. INKA
Gambar 2.4. Kereta Rel Diesel
(KRDI)
Gambar 2.5. Gerbong Terbuka Curah
Putar (KKBW)
Gambar 2.6. BOGIE TB.398 Gambar 2.7. Track Motor Car
Gambar 2.2. Kereta Penumpang
Kelas Eksekutif (Argo)Gambar 2.3. Kereta Rel Listrik (KRL)
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
21/42
Kerja Praktek PT. INKA | 14
Gambar 2.8. Articulated Bus Gambar 2.9. Automated People Mover
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
22/42
Kerja Praktek PT. INKA | 15
BAB III
LANDASAN TEORI
3.1 Umum
Pada bab ini akan dijelaskan dasar teori dalam keseluruhan tahap analisis ,
seperti dasar pemilihan roda, metode elemen hingga, teori tegangan termal, metode
desain gambar dan metode simulasi menggunakan perangkat lunak ANSYS.
3.1.1 TujuanTujuan utama dari prosedur ini adalah untuk memberikan metode tambahan
untuk membantu mengevaluasi desain roda yang diberikan agar dapat memenuhi
kebutuhan di bawah kondisi layanan operasi kereta api normal. Database berisi desain
roda menunjukkan apakah kinerja lapangan telah memuaskan atau tidak memuaskan
dengan tingkat kegagalan yang tinggi .
Langkah pertama adalah untuk memastikan bahwa perhitungan memiliki cukup
akurasi dan reproduktifitas , terlepas dari mana dan oleh siapa mereka dibuat. Prosedur
ini memungkinkan penggunaan semua teknik Perhitungan yang dapat ditunjukkan
untuk memberikan hasil yang akurat dan diizinkan. Analisis yang akan dilakukan di
bawah beberapa standar asumsi ( yaitu , data properti material dan pemuatan kondisi )
.
3.1.2 Latar BelakangBeberapa perangkat lunak komputer dapat menghitung tekanan roda , dan hasil
ini dapat membantu dalam evaluasi kesesuaian desain roda . Jika perbandingan
tegangan dibuat antara desain roda yang berbeda , maka besaran dan cara aplikasi beban
desain untuk roda , serta persyaratan akurasi untuk teknik komputasi harus ditentukan
jika ingin mendapatkan hasil yang konsisten.
Beban mekanik dan termal yang dihitung tidak dimaksudkan untuk
menunjukkan beban maksimum yang mungkin terjadi dalam kondisi layanan normal,
juga tidak selalu mewakili kondisi layanan tertentu . Nilai-nilai yang dipilih mewakili
tingkat yang akan diharapkan melebihi persentase yang sangat kecil. Tingkat
pembebanan ini dapat terjadi di bawah kondisi khusus tertentu dan belum tentu
menyebabkan kegagalan roda .
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
23/42
Kerja Praktek PT. INKA | 16
3.1.3 Batasan
Perhitungan stres terbatas pada analisis elastis . Hasil analisis elastis akan
memberikan beberapa indikasi kualitas desain roda . Input termal ( sebagaimana
didefinisikan kemudian ) terbatas , yang memungkinkan penggunaan persamaan
sederhana untuk menggambarkan sifat mekanik dan fisik .
3.1.4 HasilHasil perhitungan suhu akan ditampilkan di sebidang kontur . Suhu maksimum
harus ditunjukkan . Hasil perhitungan stres akan dinyatakan dalam tegangan efektif .
tegangan Efektif , atau tegangan von Mises dihitung dari tegangan utama oleh
persamaan berikut :
= 1√2 ( − ) + ( − 3) + (3 − )
dimana σ1, σ2 dan σ3 adalah tengangan utama.
Meskipun diakui bahwa beban panas tidak bisa muncul sendirian , tidak
dianjurkan mengkombinasikan beban mekanik ( vertikal dan / atau lateral) dan thermal
dalam perhitungan tegangan tapak roda karena ada kompleksitas analitik dalam
menghitung tekanan dekat titik aplikasi beban. Hal ini membawa pada sejumlah
informasi yang diinginkan :
1. Sebuah tegangan efektif maksimum pada permukaan roda , yang dihasilkan dari
aksi individu atau Aksi gabungan dari beban vertikal , lateral, dan termal .
2. Tegangan efektif maksimum pada titik-titik yang ditunjuk pada permukaan
roda, yang dihasilkan dari hanya beban termal .
Tegangan maksimum akan ditemukan , tanpa memandang orientasi roda . Jika
tegangan maksimum terjadi pada orientasi selain 0º , orientasi harus ditentukan dalam
tabulasi hasil . Data harus disediakan di kedua tabel dan grafik (kontur). Kontur
tegangan konstan harus diberi label , dan jarak mereka harus dipilih untuk kejelasan.
3.2 Dasar Perhitungan
Besar beban merupakan fungsi dari beban statik maksimum dari roda. Besar
beban mekanik adalah dua kali dari beban statik maksimum roda untuk beban vertical
dan beban statik maksimum roda untuk beban lateral. Beban termal juga proporsional
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
24/42
Kerja Praktek PT. INKA | 17
dengan beban statik maksimum roda. Contoh dari beban yang telah distandarkan
diberikan pada tabel 3.1
Wheel TypesVertical
Load (kg)
Lateral Load
(kg)
Thermal Load( (Watts)
20 % into Wheel)
125 ton : 965.2 mm diameter 35720.40 17860.20 6251.95
110 ton : 914.4 mm diameter 32431.85 16215.93 5667.32
100 ton : 711.2 mm, 762 mm, 838.2
mm diameter30277.30 14911.85 5219.9
70 ton : 838.2 mm diameter 24947.60 12473.80 4366.82
One Wear 711.2 mm diameter 22112.63 11056.30 3870.2
Locomotive : 1016 mm diameter andover
31751.47 15875.73 5518.2
Tabel 3.1. Wheel Loads Parameters
1.
Contoh Posisi Beban Vertikal ( 32431.85 kg untuk roda berdiameter 914.4
mm)
Dua posisi yang berbeda untuk garis aksi beban vertikal harus dipertimbangkan.
Sebuah beban V1 harus dikenakan di flange throat , sehingga garis aksi beban melewati
titik 1/8 inch secara horisontal dari titik pengukuran pada flange . ( Persyaratan ini
menjadi 1 1/2 inch dari tepi sisi belakang untuk roda dengan flange lebar dan 1 9/32
inch Untuk roda dengan flange sempit). Sebuah beban tepi , V2 , akan memiliki garis
aksi 1 inch dari tepi roda bagian depan.
2. Contoh Posisi Beban Lateral ( 16215.93 untuk roda berdiameter 914.4 mm)
Garis aksi beban lateral, L1 , dikenakan pada titik yang sama dengan V1 ,
dijelaskan dalam bagian a ( lihat Gambar x )
3. Beban Thermal (5667.32 Watts (20 %) selama 20 menit pada roda dengan
diameter 914.4 mm)
Beban termal , Th , akan diletakkan secara aksissimetri pada sekitar tapak roda.
Beban harus diterapkan secara merata di daerah 1 11/16 inch di kedua sisi garis berpusat
3 7/16 inch dari muka belakang roda dengan flange lebar dan 1 11/16 inch di kedua sisi
garis berpusat 3 7/32 inch untuk roda dengan flange sempit, seperti ditunjukkan pada
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
25/42
Kerja Praktek PT. INKA | 18
Gambar 10. Beban konvektif akan diterapkan untuk masing-masing elemen di daerah
atas .
Brake power yang dihasilkan oleh rem adalah 30 kW. Panas yang timbul
akibat adanya proses pengereman didapatkan dengan mengalikan brake power dengan
koefisien gesek material sebesar 0.581 dan heat generation akibat gesekan sebesar
25% dari total brake power .
4.
Kombinasi Pembebanan
Kombinasi beban yang kemungkinan terjadi diberikan untuk pertimbangan
terpisah dari tekanan piringan dan tapak roda . salah satunya harus membatasi jumlah
kombinasi beban untuk menjaga total waktu perhitungan dalam batas yang wajar .
Pengalaman menunjukkan kombinasi yang menyebabkan tegangan yang kritis.
5.
Hasil tegangan Piringan Roda
Hasil didapatkan dari perhitungan tegangan permukaan efektif maksimum pada
kombinasi berikut :
Beban Vertikal V1 + Beban Lateral L1 , Beban Vertikal V2 , Beban ThermalTh, V2 + Th , dan V1 + L1 + Th .
Gambar 3.1. Lokasi dari beban yang diasumsikan untuk roda
dengan flange lebar, baja , kereta angkutan (tidak skala )
Paragraf a dan b
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
26/42
Kerja Praktek PT. INKA | 19
6.
Hasil Tegangan Rims (termal)
Hasil tegangan rims didapat dari perhitungan tekanan permukaan efektif
maksimum pada tapak , muka depan dan belakang rims ( termasuk sudut ) , dan flange.
hasil ditampilkan pada plot kontur.
3.3 Konfigurasi Roda
1. Kondisi Baru
Konfigurasi roda yang digunakan dalam analisis harus sesuai dengan
persyaratan yang tercantum dalam M - 107 / M - 208 . Ketebalan rim minimum dan
lebar rim normal yang diberikan dalam spesifikasi AAR untuk roda baru harus
digunakan . Jika perlu , itu harus diperoleh dengan menerjemahkan tapak roda baru dan
geometri radial flange ke dalam untuk memposisikan garis tanda ke tepi posisi
ketebalan minimum. Kontur piringan dan fillet rim dan lokasinya harus disimpan.
Dalam ringkasan data, sumber profil roda (gambar atau pengukuran roda) akan
dinyatakan . Ketebalan plat ( N ) dinyatakan . Diameter tepat di garis penanda sebelum
dan setelah translasi dan besar translasi geometri tapak - flange ( untuk meletakkan
garis penanda pada posisi ketebalan rim minimum yang ditentukan ) juga harus
dinyatakan jika perlu mengurangi ketebalan rim untuk tujuan perhitungan.
2. Kondisi Ketebalan Batas
Konfigurasi roda (pada ketebalan batas) cukup sensitif terhadap perkembangan
tegangan termal besar . Asumsi konfigurasi roda terpakai harus diperoleh dengan
menerjemahkan geometri tapak - flange roda baru secara radial ke dalam untuk
memposisikan garis tanda untuk ketebalan rim yang ditentukan sebagai kondisi
ketebalan batas (AAR Field Manual of Interchange Rules,
Rule 41, Section A.1.h ) . Kontur piring dan rim asli dan lokasinya harus direkam.
3.4 Properti Material
1. Data Perhitungan Temperatur
Initial Temperature : 22 oC
Density : 7,85 Kg / mm2
Specific Heat : 434 J/ Kg oC
Thermal Conductivity : 60.5 W / m oC
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
27/42
Kerja Praktek PT. INKA | 20
Convection Coefficient : 2.2713 x 10-5W / mm2 oC
2.
Data Perhitungan Tegangan
Modulus of Elasticity : 200 GPa
Poisson’s Ratio : 0.3Coefficient of Thermal Expansion : 1.2 x 10-5 / oC
Yield strength : 530 MPa
3.5 Perangkat Roda dan Sistem Pengereman Kereta TMC
TMC merupakan kendaraan yang dilengkapi dengan 2 (dua) set perangkat roda
penggerak. Setiap perangkat roda penggerak terdiri dari roda, gandar, journal bearing
dan gearbox. Bracket penopang dilas pada rangka utama dengan fungsi untuk
menopang baut penahan gearbox pada motor bogie. Perangkat roda dan sistem suspensi
terdiri dari :
1.
Roda
Roda terbuat dari solid forged type sesuai standard JIS E 5402 dengan ketirusan
profil tread 1/40. Diameter roda pada kondisi baru adalah 860 +3/-0 mm dengan
ketebalan tire roda adalah 130 mm dengan kekerasan roda lebih rendah dari kekerasan
jalan rel.
2. Gandar
Gandar terbuat dari baja tempa pejal SFA 60 B sesuai JIS E 4502
3. Journal Bearing
Journal bearing yang digunakan adalah jenis Cartridge Type Tapperred Roller
Bearing standard AAR kelas C tanpa pelumasan lapangan ( Non Field Lubrication /
NFL).
4. Penerus Gaya Traksi / Batang Traksi
Perangkat roda dilengkapi dengan penerus gaya traksi sebagai peralatan penerus
gaya tarik / tekan. Batang traksi mempunyai karet peredam getar dan impak dikedua
ujungnya. Salah satu ujungnya dihubungkan dengan rangka dasar.
5. Sistem Suspensi
Suspensi primer menggunakan pegas ulir baja ( Coil Spring ) dilengkapi dengan
karet peredam getar ( Rubber Pad ). System suspense dirancang agar TMC berjalan
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
28/42
Kerja Praktek PT. INKA | 21
stabil dan memiliki kualitas pengendaraan yang baik, dengan ride index sebesar 3 pada
jalan rel dengan bantalan beton.
Vertical oil damper dipasang antara rangka utama dengan rumah journal
bearing pada gandar.
6.
Sistem Pengereman
Sistem pengereman menggunakan sistem pengereman pneumatik yang
digunakan untuk pengereman pelayanan, pengereman darurat dan rem parkir. Sistem
engereman didesain agar mampu menghentikan TMC pada kecepatan maksimum dan
dikontrol melalui tuas kendali pada kabin masinis. Peralatan pengereman mampu
memberikan perlambatan minimal 0.8 m/det2 dan dapat bekerja otomatis pada keadaan
sistem gagal bekerja.
Rem pelayanan dioperasikan untuk mengendalikan kecepatan atau
menghentikan peralatan khusus dan rangkaiannya sesuai tingkat kecepatan. Rem
darurat merupakan sistem yang dapat berfungsi otomatis untuk mengaktifkan
pengereman darurat. Rem parker harus mampu menahan beban TMC pada kelandaian
17o.
TMC dilengkapi air reservoir dengan kapasitas sebesar 600 liter yang berfungsi
untuk melayani suplai tekanan udara untuk system pengereman.
3.6 Metode Elemen Hingga
Metode Elemen Hingga (MEH), Finite Element Method (FEM) atau biasanya
disebut Finite Element Analysis (FEA), adalah prosedur numeris yang dapat dipakai
untuk menyelesaikan masalah-masalah dalam bidang rekayasa (engineering ), seperti
analisa tegangan pada struktur, frekuensi pribadi dan mode shape-nya, perpindahaan
panas, elektromagnetik dan aliran fluida (Moaveni).
Metode ini digunakan pada masalah-masalah rekayasa dimana exact
solution/analytical solution tidak dapat menyelesaikannya. Inti dari FEM adalah
membagi suatu benda yang akan dianalisa, menjadi beberapa bagian dengan jumlah
hingga ( finite). Bagian-bagian ini disebut elemen yang tiap elemen satu dengan elemen
lainnya dihubungkan dengan nodal (node). Kemudian dibangun persamaan matematika
yang menjadi reprensentasi benda tersebut. Proses pembagian benda menjadi beberapa
bagian disebut meshing .
https://mechanicalbrothers.wordpress.com/2011/01/08/frekuensi-pribadi-natural-frequency-dan-putaran-kritis-critical-speed/https://mechanicalbrothers.wordpress.com/2011/01/08/frekuensi-pribadi-natural-frequency-dan-putaran-kritis-critical-speed/https://mechanicalbrothers.wordpress.com/2011/01/08/frekuensi-pribadi-natural-frequency-dan-putaran-kritis-critical-speed/https://mechanicalbrothers.wordpress.com/2011/01/08/frekuensi-pribadi-natural-frequency-dan-putaran-kritis-critical-speed/
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
29/42
Kerja Praktek PT. INKA | 22
Untuk menggambarkan dasar pendekatan FEM perhatikan gambar 1. Gambar 1
adalah gambar sebuah plate yang akan dicari distribusi temperaturnya. Bentuk geometri
plate di ”meshing” menjadi bagian-bagian kecil bentuk segitiga untuk mencari solusi
yang berupa distribusi temperatur plate. Sebenarnya kasus ini dapat diselsaikan dengan
cara langsung yaitu dengan persamaan kesetimbangan panas (heat balance equation).
Namun untuk geomtri yang rumit seperti engine block diperlukan FEM untuk mencari
distribusi temperatur.
.
3.6.1 Langkah Dasar dalam Metode Elemen Hingga
Langkah-langkah dasar dalam finite element analysis adalah sebagai berikut:
1. Processing Phase
a. Membuat dan menentukan daerah yang akan diselesaikan menggunakan elemen
hingga, kemudian menguraikan masalah menjadi nodal-nodal dan elemen-elemen.
b. Mengasumsikan bentuk fungsi untuk menggambarkan sifat fisik dari sebuah
elemen, yang merupakan pendekatan fungsi kontinyu yang diasumsikan untuk
menggambarkan solusi dari sebuah elemen.
c. Menyelesaikan persamaan untuk sebuah elemen.
d. Menyatukan elemen-elemen untuk menghadirkan keseluruhan masalah.
Membentuk matrik kekakuan global discretize.
Gambar 3.2. Meshing pada plate. Sumber: A First Course in Finite Elements.
Jacob Fish & Ted Belytschko
https://mechanicalbrothers.files.wordpress.com/2011/01/gambar-1mesh.jpg
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
30/42
Kerja Praktek PT. INKA | 23
e. Terapkan kondisi batas, kondisi awal dan pembebanan.
2. Solution Phase
Memecahkan satu set persamaan aljabar linier atau non linier secara cepat untuk
mendapatkan hasil nodal seperti nilai perpindahan pada nodal-nodal yang berbeda atau
nilai temperatur pada nodal-nodal yang berbeda dalam masalah perpindahan panas
3. Postprocesssing Phase
Pada sesi ini kita akan mendapatkan informasi penting lainnya. Seperti nilai
tegangan (stress) dalam analisa statik, distribusi kecepatan meknika fluida, distribusi
temperatur dan lain-lain.
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
31/42
Kerja Praktek PT. INKA | 24
BAB IV
HASIL DAN ANALISIS
4.1 Proses Pemodelan dengan Perangkat Lunak ANSYS
Geometri roda sesuai spesifikasi yang diminta digambar dengan ukuran skala
1:1. Model roda TMC digambar mendekati bentuk aslinya agar data simulasi yang
diperoleh adalah hasil yang akurat. Langkah pertama dalam memodelkan roda adalah
dengan membuat sketsa Wheel Profile. setelah sketsa dibuat, selanjutnya adalah
membangun solid Wheel dengan menggunakan menu Revolve pada penampang Wheel
Profile sehingga menjadi bentuk roda utuh. Kemudian untuk memudahkan simulasi
bentuk roda utuh di bagi menjadi dua dengan menu Symmetry.
Gambar 4.1. Wheel Profile
Gambar 4.2. penampang simetri Solid Wheel
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
32/42
Kerja Praktek PT. INKA | 25
4.2 Simulasi
4.2.1 Sistem Koordinat
Sistem koordinat yang digunakan dalam simulasi adalah sebagai berikut
X = arah vertikal
Y = arah lateral
Z = arah longitudinal
4.2.2 Meshing
Meshing dilakukan dengan metode sweep dengan cara membagi bagian-bagian
roda menjadi potongan secara manual dengan tujuan memperbaiki bentuk mesh yang
diinginkan.
4.2.3 Kondisi Batas dan Skema Pembebanan
Beban yang diterapkan pada roda kereta TMC merupakan beban statis dan beban termal yang besarannya telah diperoleh dari standar dan spesifikasi teknis yang
telah ditentukan. Kondisi batas dan skema pembebanan untuk masing-masing simulasi
adalah sebagai berikut:
JENIS BEBAN BESAR BEBAN
Beban Vertikal 1 110362.5 N
Beban Vertikal 2 110362.5 N
Beban Lateral 55181.25 N
Gambar 4.3. Tampilan Meshing Roda TMC
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
33/42
Kerja Praktek PT. INKA | 26
Beban Termal akibat Pengereman 4366.8 Watt
Beban Termal akibat Konveksi 22.713 W/m2.oC
Tabel 4.1. Pembebanan Pada Roda Kereta
berikut adalah kondisi batas yang digunakan dalam simulasi:
Gambar 4.4. Kondisi batas konveksi panas pada permukaan roda
Gambar 4.5. Kondisi batas heat flow pada permukaan tapak roda
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
34/42
Kerja Praktek PT. INKA | 27
Gambar 4.6. Kondisi batas beban termal pengereman
Gambar 4.7. Kondisi batas beban vertikal V1 dan beban lateral L1
Gambar 4.8. Kondisi batas beban vertikal V2
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
35/42
Kerja Praktek PT. INKA | 28
4.2.4 Hasil Simulasi Steady State Thermal
Simulasi steady state thermal dilakukan untuk mengolah input berupa
temperatur udara sekitar, koefisien konveksi udara dan panas yang ditimbulkan akibat
pengereman.
Data yang dimasukkan adalah sebagai berikut :
Ambient Temperature : 22 oC
Film Coefficient : 2.2713 x 10-5 W/mm2 oC
Heat Flow : 4366.8 W
Pada simulasi steadystate thermal diketahui bahwa temperatur maksimum
terletak pada bagian thread roda. Pada saat pengereman dilakukan, timbul gaya gesek
antara brake pad dengan thread sehingga menimbulkan heatflow pada bagiantersebut. Nilai temperatur maksimum pada roda adalah sebesar 117.008 oC
4.2.5 Hasil Simulasi Thermal Stress
Setelah hasil simulasi steady state thermal didapatkan, hasilnya digunakan
untuk menjadi data input untuk menentukan tegangan termal yang terjadi akibat
pengereman. Hasil simulasi tegangan termal ditinjau pada beberapa lokasi yaitu
berupa equivalent stress (Von Mises) pada flange roda, permukaan plate roda bagian
dalam dan permukaan plate roda bagian luar.
Dari hasil simulasi dapat dilihat bahwa beban maksimum pada bagian thread
roda adalah sebesar 84.7 MPa. Pada permukaan plate roda bagian dalam didapatkan
beban termal maksimum sebesar 185.32 MPa. Pada permukaan plate roda bagian luar
didapatkan beban termal maksimum sebesar 183.33 MPa. tegangan yang terdistribusi
dipengaruhi oleh bentuk geometri plate roda serta pemuaian material roda.
4.2.6 Hasil Simulasi Beban Vertikal V1 dan Beban Lateral L1
Hasil simulasi tegangan V1 + L1 ditinjau pada beberapa lokasi yaitu berupa
equivalent stress (Von Mises) pada permukaan plate roda bagian dalam dan
permukaan plate roda bagian luar. Dari hasil simulasi didapatkan tegangan
maksimum V1 + L1 pada permukaan plate roda bagian dalam sebesar 247.75 MPa
dan tegangan maksimum V1 + L1 pada plate roda bagian luar sebesar 212.3 MPa.
Tegangan maksimum terjadi pada bagian plate yang dekat dengan titik sentuh beban
V1 + L1.
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
36/42
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
37/42
Kerja Praktek PT. INKA | 30
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kriteria kekuatan yang digunakan sebagai batasan nilai tegangan maksimum
yang diperbolehkan adalah tegangan yang dihasilkan akibat pembebanan pada
struktur roda kereta TMC Provinsi Aceh tidak boleh melebihi yield strength material
roda yaitu sebesar 530 MPa. Sedangkan factor keamanan untuk struktur roda kereta
TMC adalah sebesar 75% dari yield strength material atau sebesar 397.5 MPa.
Dari hasil analisis tegangan pada struktur roda kereta TMC Provinsi Aceh
dengan menggunakan alat bantu software ANSYS 14.0 dapat disimpulkan bahwa
tegangan maksimum pada masing masing kombinasi pembebanan berada dibawah
batas nilai yang diizinkan sehingga profil dan material struktur roda kereta TMC
provinsi Aceh dapat digunakan. Tegangan maksimum terjadi pada kombinasi
pembebanan V1 + L1 + Termal yaitu sebesar 317.89 MPa sedangkan tegangan
maksimum yang diizinkan adalah sebesar 397 MPa
5.2 Saran
Selama proses kerja praktek penulis mendapatkan banyak pengalaman bekerja
pada lingkungan kerja yang sebenarnya. Untuk kegiatan kerja praktek di masa yang
akan dating penulis menyarankan agar disediakan perangkat keras dan perangkat
lunak pendukung kerja praktek yang lebih memadai sehingga peserta kegiatan praktek
tidak mengganggu kegiatan utama dalam perusahaan. Selain itu perlu adanya
kurikulum yang standar yang dapat digunakan untuk mengatur jadwal dan jenis
kegiatan kerja praktek. Akhirnya, penulis berharap semoga kegiatan kerja praktek
dapat digunakan sebagai bekal untuk memasuki dunia industri bagi pesertanya.
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
38/42
Kerja Praktek PT. INKA | 31
LAMPIRAN
Lampiran A
Tampilan Hasil Simulasi
Tampilan tegangan termal pada thread dan flange roda
Tampilan tegangan termal pada plate roda sisi luar
Tampilan tegangan termal pada plate roda sisi dalam
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
39/42
Kerja Praktek PT. INKA | 32
Tampilan tegangan V1 + L1 pada plate roda sisi dalam
Tampilan tegangan V1 + L1 pada plate roda sisi luar
Tampilan tegangan V2 + Termal pada plate roda sisi dalam
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
40/42
Kerja Praktek PT. INKA | 33
Tampilan tegangan V2 + Termal pada plate roda sisi luar
Tampilan tegangan V1 + L1 + termal pada plate roda sisi dalam
Tampilan tegangan V1 + L1 + Termal pada plate roda sisi dalam
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
41/42
Kerja Praktek PT. INKA | 34
Lampiran B
Bagan Struktur Organisasi Perusahaan
-
8/17/2019 Laporan Kp Print Mimin
42/42
DAFTAR PUSTAKA
[1] http : //inka.co.id//
[2] https://id.wikipedia.org/wiki/Kereta_api
[3] The Association of American Railroad. 2009. Safety and Operation - Manual of Standard
and Recommended Practice Section G : Wheel and Axle . Washington DC : Association of
American Railroad
[4] International Union of Railways (UIC). May 2007. Technical Approval of Monobloc
Wheels : Application Document for Standard EN 13979-1. Paris : International Union of
Railways