Memilih Mesin yang Sesuai

Dalam tulisan sebelumnya telah dibahas gaya hambat angin untuk kendaraan sedan, bus mini , bus, dan truk. Gaya hambat ini tidak lain adalah gaya yang melawan gaya dorong atau gaya traksi kendaraan yang ditimbulkan torsi mesin. Jadi, makin besar gaya hambat angin pada kendaraan, makin besar pula torsi mesin yang harus digunakan untuk melawan gaya hambat tersebut. .

Besar/ kecilnya gaya hambat angin adalah faktor yang sangat menentukan pemilihan tenaga dari mesin yang digunakan untuk kendaraan tersebut. Pada waktu kendaraan jalan, satu gaya hambat lain, selain gaya angin, adalah tahanan rolling pada ban. Gaya hambat ini terjadi karena putaran roda dan defleksi pada roda selama berputar. Ban radial memunyai gaya hambat rolling lebih Eecil daripada ban biasa. Ban yang mempunyai kembangan lebih tebal mempunyai gaya hambat rolling lebih besar daripada yang kembangannya tipis atau gundul.

Kendaraan yang menggunakan ban gundul pada dasarnya membutuhkan tenaga mesin yang lebih kecil untuk melawan gaya hambat rolling.

Roda yang lebih gembos atau yang mempunyai tekanan angin lebih kecil akan mempunyai gaya hambat rolling yang lebih besar daripada roda yang mempunyai tekanan angin yang lebih besar. Jadi, peningkatan tekanan angin pada ban akan dapat menghemat tenaga mesin atau akan menghemat bahan bakar kendaraan. Namun tekanan yang tinggi pada ban akan mempertinggi kemungkinan ban meledak dan mengurangi kenyamanan penumpang.

Makin tinggi temperatur angin di dalam ban, makin kecil gaya hambat rolling yang terjadi. Hal ini berarti pada musim panas gaya hambat rolling yang terjadi akan lebih kecil daripada yang terjadi pada musim dingin.

Makin tinggi kecepatan kendaraan, makin tinggi pula gaya hambat rolling yang bakal terjadi.

Pada jalan yang keras, gaya hambat rolling yang terjadi roda kendaraan akan lebih kecil dibandingkan jikakendaraan berjalan pada jalan yang lembek. Perbedaan besarnya gaya hambat rolling yang terjadi pada jalan yang keras dan yang lembek cukup besar sehingga tenaga mesin yang harus digunakan untuk melawan gaya hambat rolling pada jalan lembek akan jauh lebih besar. Tenaga mesin yang dirancang untuk kendaraan yang akan berjalan di lumpur atau jalan lembek akan juga jauh lebih besar.

Roda yang mempunyai diameter yang lebih besar dapat menimbulkan gaya hambat rolling yang sedikit lebih kecil daripada yang diameternya lebih kecil. Tapi, roda yang diameternya lebih besar akan menimbulkan gaya traksi lebih kecil untuk nilai torsi mesin yang sama. Berkurangnya gaya traksi akibat bertambahnya diameter roda sering lebih besar dari ada berkurangnya gaya hambat rolling lantaran bertambahnya diameter. Berkurangnya daya traksi berarti berkurangnya kemampuan tarik kendaraan. Hal ini sering dirasakan orang yang mengganti rodanya dengan diameter yang lebih besar. Akan terasa tarikan kendaraannya berkurang, walau memang pada waktu yang lama akan didapat kecepatan maksimum yang lebih tinggi daripada sebelumnya.

Gaya hambat lain yang juga harus dilawan oleh gaya traksi adalah gaya hambat tanjakan. Makin terjal tanjakan, makin besar pula gaya hambat tanjakan yang harus dilawan oleh tenaga dari mesin. Gaya hambat tanjakan yang harus dilawan sebesar berat kendaraan dikalikan dengan sinus dari sudut tanjakan yang harus didaki kendaraan. Sebelum dioperasikan pada jalan yang banyak tanjakannya, perilaku traksi dan pengaruh gaya hambat tanjakan kendaraan harus dianalisis secara teliti. Kendaraan tersebut membutuhkan tenaga mesin yang besar agar mampu melaju cukup baik pada tanjakan sehingga tidak menghambat atau mengganggu laju lalu lintas sehingga kendaraan muatan besar seperti truk diberikan batasan minimum tenaga mesin yang harus dipakai.

Di samping gaya hambat di atas, gaya amat penting yang harus juga dilawan tenaga dari mesin adalah gaya enertia atau gaya yang dibutuhkan untuk menaikkan kecepatan kendaraan. Makin besar tenaga mesin yang digunakan untuk melawan gaya inertia setelah melawan gaya hambat yang lain, makin cepat atau makin mudah kendaraan mencapai kecepatan tinggi. Jika tenaga mesin kendaraan hanya mampu untuk melawan gaya hambat dan tidak ada tenaga yang tersisa untuk melawan gaya inertia, maka kecepatan kendaraan tidak akan dapat bertambah atau kendaraan, tidak akan bisa narik. Makin berat kendaraan, makin besar juga tenaga mesin yang dibutuhkan untuk menaikkan kecepatan yang sama. Untuk kendaraan yang lebih berat, walaupun mempunyai gaya hambat yang sama, ia akan membutuhkan tenaga mesin yang lebih besar untuk mendapatkan perilaku tarikan yang sama dengan kendaraan yang lebih ringan.

Hal penting yang juga harus diperhatikan dalam merancang tenaga mesin untuk suatu kendaraan adalah kehilangan tenaga yang terjadi pada sistem transmisi dan pada drive line kendaraan. Besarnya tenaga yang hilang sangat bergantung pada teknologi yang dipakai pada transmisi atau drive line kendaraan. Makin tinggi tingkat teknologinya, tentunya akan makin kecil tenaga yang hilang.

Ada faktor lain yang juga sangat menentukan perilaku traksi kendaraan yang tentunya secara langsung juga berpengaruh terhadap pemilihan atau penentuan tenaga mesin dari kendaraan. Faktor tersebut adalah faktor perbandingan dan tingkatan transmisi yang digunakan.

Dari uraian di atas, secara sederhana dapat dikatakan bahwa gaya traksi atau gaya dorong kendaraan harus mampu melawan gaya hambat angin kendaraan, gaya hambat rolling pada roda kendaraan, gaya hambat tanjakan jalan, gaya inertia kendaraan, dan gaya gesekan yang mungkin timbul pada drive line kendaraan.

Secara sederhana pula, besarnya gaya traksi yang diperlukan kendaraan adalah sbb:

Gaya traksi = Ra + Rr + Rg + Rd + Ri

Keterangan: Ra = Gaya hambat angin, Rr = Gaya hambat rolling, Rg = Gaya hambat grade atau tanjakan, Rd= Gaya hambat pada drive line, dan Ri= Gaya inertia kendaraan.

Jika kendaraan berjalan pada jalan datar, besamya Rg adalah 0. Makin besar gaya traksi yang dibutuhkan kendaraan, makin besar pula tenaga mesin yang butuhkan. Besar/kecilnya gaya traksi yang dapat ditimbulkan pada roda penggerak dapat diatur atau ditentukan oleh perbandingan gigi transmisi yang digunakan dan oleh diameter roda.

Secara sederhana pula, hubungan gaya traksi yang dapat ditimbulkan pada roda dengan torsi mesin dapat dirumuskan sebagai berikUt:

Gaya traksi = Tm . Pg . Etr

Keterangan: Tm = Torsi yang dapat dihasilkan mesin kendaraan, Pg Perbandingan total gigi yaitu perbandingan putaran mesin dengan putaran roda penggerak kendaraan, Et = efisiensi total transmisi termasuk gardan, dan r = jari-jari roda penggerak kendaraan.

Makin besar traksi yang dibutuhkan, makin besar pula torsi mesin yang dibutuhkan atau makin besar pula tenaga mesin yang dibutuhkan.

Sebaliknya, makin besar gaya traksi yang dibutuhkan, untuk tenaga mesin yang sama, perbandingan total gigi yang sama, dan efisiensi transmisi yang sama pula, harus digunakan roda dengan jari-jari yang lebih kecil. Upaya untuk menghasilkan traksi yang lebih besar dengan tenaga mesin yang sama dilakukan dengan memperbesar perbandingan total gigi transmisi.

Perancangan tenaga mesin kendaraan harus didasarkan pada gaya traksi maksimum yang diperlukan kendaraan.

Besarnya gaya traksi maksimum dihitung dari rumus sederhana yang telah ditulis di atas. Untuk gaya hambat rolling, secara umum besarnya adalah berat kendaraan dikalikan koeflsien gaya rolling.

Besarnya koeiisien gaya rolling dapat dilihat pada tabel.

Oleh Dr. Ir. I Nyoman Sutantra

Sumber: Jawa Pos, 8 November 1992