Saat kendaraan roda empat berjalan lurus atau berbelok maka terdapat gaya yang bekerja. Gaya tersebut dapat terjadi pada bodi, ban, maupun suspense. Gaya-gaya yang terjadi pada kendaraan roda empat saat berjalan maupun berbelok antara lain gaya vertical, gaya lateral dan sudut slip ban. Kali ini akan membahas apa sih gaya-gaya tersebut dan bagaimana perhitungannya.
·
Gaya vertikal
Gaya vertikal pada ban
pada pokoknya terdiri dari 2 tipe gaya yaitu gaya vertikal statis dan gaya
vertikal dinamis. Gaya vertikal statis adalah gaya vertikal akibat beban statis
dan gaya vertikal dinamis adalah gaya vertikal yang disebabkan oleh gaya-gaya
dinamis seperti perpindahan gaya/beban karena pitching atau rolling.
Sudut pitching atau
rolling dapat diabaikan dengan menganggap daya redam suspensi cukup
baik. Anggapan ini berlaku dalam menghitung perpindahan beban/gaya normal dari
ban kiri ke kanan atau sebaliknya, dan dari ban belakang ke depan atau
sebaliknya.
Pertambahan gaya normal pada roda depan dan pengurangan gaya normal pada roda belakang didapat sebagai berikut :
karena suspensi kendaraan
dianggap baik, maka anggukan bodi atau pitching yang menghasilkan sudut
dianggap = 0 jadi rumusan tersebut menjadi :
dimana :
Fcgx = Gaya sentrifugal
sumbu x (N)
rc = Tinggi titik berat
kendaraan diatas sumbu guling (m)
Gaya vertikal
masing-masing roda dirumuskan sebagai berikut :
Untuk roda depan :
Untuk roda belakang :
·
Gaya lateral
Gaya lateral yang timbul
pada ban adalah terbatas besarnya yang mampu ditahan oleh bidang kontak ban dan
jalan. Gaya lateral pada ban akan mengakibatkan sudut slip pada ban yang mana
akan mempengaruhi arah gerak dari kendaraan. Percepatan lateral bodi kendaraan
pada sumbu y dan x dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
1.
acy = Vy + ay = V2 /R×Cos
(β+β×φ) + V×Sin (β + β×φ) - hr×θ 2×Sinφ
2.
acx = Vx + ax = V2 /R×Sin
(β+β×φ) + V×Cos (β + β×φ) - hr×θ 2×Sinφ
dimana :
V = Kecepatan
(m/s)
β, φ = Sudut
side slip dan sudut rolling
θ = Sudut yawing
hr = Tinggi
titik pusat kendaraan (m)
R = Radius belok
(m)
·
Sudut slip ban
Jika ban berputar dan tidak
ada gaya samping yang tegak lurus dengan bidang ban, maka akan bergerak pada
arah bidang ban. Jika pada ban bekerja gaya ke samping F pada pusat ban maka
ban akan mengalami deformasi lateral. Karena ban berputar maka bagian atas
tidak mengalami deformasi, namun akan juga mengalami deformasi pada saat sampai
dibawah. Karena adanya gaya kesamping dan deformasi pada ban maka terbentuk
sudut dengan arah bidang ban, sudut ini yang disebut sudut slip.