Daya Mesin dan Hambatan pada Kendaraan

SEPERTI kita semua maklumi, kendaraan dapat bergerak-karena mempunyai mesin yang menggerakkan mekanisme roda penggeraknya. Tetapi ternyata tidak seluruh daya mesin yang disalurkan ke mekanisme roda penggerak dapat efektif menjadi daya gerak kendaraan, karena sebagian daya tersebut dikonsumsikan untuk mengatasi hambatan yang dialami oleh kendaraan pada waktu bergerak.

Hambatan-hambatan tersebut adalah sebagai berikut:
1. Hambatan gelinding dari han oleh jalan, di mana hal ini terjadi karena deformasi dari ban akibat elastisitas ban, kondisi jalan (gesekan antara ban dengan jalan), serta efek fan dari roda yang berputar. Hambatan ini semakin besar bila ukuran ban semakin kecil dan semakin lebar, jalannya lebih kasar atau Iebih lunak (lumpur), tekanan ban semakin rendah, deformasincndutan (elastisitas longitudinal) ban semakin besar, beban kendaraan semakin besar, atau kecepatan kendaraan semakin tinggi.

2. Hambatan acrodinarnik dari udara yang menahan kendaraan. Kendaraan bergerak dalam suatu medium fluida yaitu udara atmosfer. Olch sebab itu ia harus dapat menembus hambatan dari medium ini. Besarnya hambatan aerodinamik tergantung dari kerapatan mediumnya, bentuk badan kendaraan, kehalusan permukaan, luas penampang frontal, dan kecepatan geraknya. Faktor bentuk dan kehalusan badan kendaraan biasanya ditunjukkan dalam satu koefisien hambatan aerodinamik (drag coef) dengan simbol Cd. Semakin besar nilai Cd semakin besar pula hambatan aerodinamiknya.

Bentuk badan kendaraan yang mempunyai nilai Cd yang kecil dikatakan sebagai bentuk aerodinamis di mana ben-tuknya adalah bentuk streardline yang mengikuti arah aliran udara yang melewati permukaan badannya. Besarnya nilai Cd dapat ditentukan dari percobaan terhadap model kendaraan di dalam suatu alat pengujian terowongan angin, atau percobaan langsung terhadap prototipenya. Berikut adalah beberapa contoh nilai-nilai Cd dari beberapa bentuk dan model kendaraan.

3. Hambatan tanjakan, dialami oleh suatu kendaraan yang bergerak menanjak diakibatkan oleh pengaruh gravitasi terhadap berat kendaraannya. Besarnya tergantung dari berat (massa) kendaraan total berikut muatannya, serta kemiringan (tinggi) tanjakan.

4. Hambatan pada sistem transmisi daya, sebenarnya lebih tepat disebut sebagai kehilangan (kerugian) daya pada proses transmisi daya dari mesin penggerak ke sistem roda penggerak. Besarnya ditunjukkan oleh nilai efisiensi transmisi, a.l. disebabkan oleh gesekan elemen mesin seperti bantalan, poros, gigi, dan juga oleh kekentalan serta olakan minyak pelumas.

5. Hambatan inersia. Karena kendaraan yang bergerak merupakan suatu sistem dinamik maka efek kelembaman (inersia) dari komponen-komponen kendaraan yang mempunyai massa menjadi hambatan bagi pergerakan kendaraan itu secara total. Besamya hambatan ini tergantung dari massa total dan kecepatan kendaraan. Hambatan ini sangat berpengaruh pada saat kendaraan melakukan percepatan.

6. Hambatan lain-laini adalah hambatan yang dialami ken-daraan akibat adanya tambahan beban luar. Contohnya, bila kendaraan harus menarik gandengan, gerobak atau ken-daraan lain.

Secara persamaan matematik sederhana, dapat disimpulkan:

Pmesin Jumlah Hambatan + Jumlah Losses

Pmesin
Rgelinding + Raerodinamik + Rtanjakan + LOSSeStrans
+ Rlain

Bila suku kiri lebih besar dari jumlah suku-suku kanan, artinya masih tersisa daya mesin penggerak yang dapat digunakan untuk mempercepat gerak kendaraan dan mengatasi pertambahan hambatan sehubungan dengan kenaikan kecepatannya. Bila suku kiri sama dengan jumlah suku-suku kanan, artinya daya mesin penggerak tepat (pas) untuk mengatasi semua hambatan dan kerugian. Hal ini berarti bahwa pada kondisi itu kendaraan bergerak dengan kecepatan maksimumnya, karena sudah tidak tersisa lagi daya mesin untuk mempercepat gerak kendaraan.

Dengan demikian, dalam perancangan suatu kendaraan, pemilihan mesin penggerak yang akan digunakan adalah mesin dengan daya yang besarnya sama dengan jumlah hambatan-hambatan dan kerugian-kerugian pada kecepatan maksimum rancangannya.

Hubungan karakteristik daya mesin dengan besarnya hambatan dapat dilihat pada suatu diagram kemampuan kendaraan. Daya mesin efektif bila dibagi dengan kecepatan-kecepatan yang bersangkutan akan didapat gaya tarikan (dorongan) kendaraan (Tractive Effort/Force) pada kecepatan-kecepatan tersebut. Demikian pula jumlah daya untuk mengatasi hambatan bila dibagi dengan keeepatan-kecepatan ,yang bersangkutan akan didapat gaya hambatan (Tractive Resistance) pada kecepatan-kecepatan tersebut. Sumbu horizontal pada diagram kemampuan kendaraan adalah kecepatan gerak kendaraan, sedangkan sumbu vertikal adalah besaran gaya tarikan maupun gaya hambatan kendaraan. Biasanya dibuat pula satu sumbu vertikal tambahan yang menunjukkan putaran mesin guna memperlihatkan pula hubungan antara kecepatan gerak kendaraan dengan putaran mesinnya. Dalam diagrarn kemampuan kendaraan dapat diplot kurva hubungan gaya tarikan kendaraan pada setiap tingkat transmisi (versnelling) dengan kecepatan kendaraan, kurva hubungan total gaya hambatan dengan kecepatan kendaraan serta garis hubungan putaran mesin dengan kecepatan kendaraan. Perpotongan antara kurva gaya tarikan mesin dengan kurva gaya hambatan, bila ditarik ke sumbu horizontal, menunjukkan kecepatan maksimum kendaraan yang bisa dicapai. Perpotongan antara kurva-kurva gaya tarikan pada setiap tingkat transmissi bila ditarik ke garis hubungan putaran mesin dengan kecepatan kendaraan, akan dapat menunjukkan diagram putaran kerja efektif dari mesin penggerak sejak kendaraan mulai bergerak sampai tercapai kecepatan maksimumnya.

OLEH. IR. WAHYU NIRBITO M.SC

Sumber: Majalah AKUTAHU/JULI 1990