Analisis Kekuatan Struktur Pada Desain Traction Rod Lokomotif Kereta Api Dengan Metode Finite Element Analysis (FEA)

Jurnal Engine: Energi, Manufaktur, dan Material e-ISSN: 2579-7433 Ilyasa, Hendaryanto, Handoko & Winarno, Vol. 8 No. 2 November 2024, Hal: 190-199 Analisis Kekuatan Struktur pada Desain Traction Rod Kereta Api Lokomotif dengan Metode Finite Element Analysis (FEA) 1) Irsad Makhbulloh Ilyasa, 2)*Ignatius Aris Hendaryanto, 3)Handoko, 1,2,3,4) 4) Agustinus Winarno Program Studi Teknologi Rekasaya Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada, Bulaksumur Caturtunggal, Depok, Sleman, Yogyakarta, Indonesia *Email: Diterima: 06 September 2024, Disetujui: 29 November 2024, Diterbitkan: 01 Desember 2024 ABSTRACT The structural strength of locomotive bogies is crucial for bearing operational loads and absorbing engine vibrations to efficiently transmit torque to the train wheels. The traction rod, a critical component in this system, plays a key role in transferring power from the main engine to the locomotive wheels. With the CC300 locomotive engine producing 2.200 hp, the traction rod experiences significant loads, necessitating regular maintenance. Given that this component is currently imported, the company is striving to redesign the traction rod to ensure strong structural integrity for local production, reducing dependency on imports and optimizing maintenance costs. The redesign involves adding structures to the existing design to even out stress distribution and enhance safety factors. Finite Element Analysis (FEA) is utilized to compare the structural strength between the original and redesigned designs, resulting in significant improvements in load-bearing capacity and deformation reduction. Simulation results show variations in stress, deformation, and safety factors among the original design, the redesign by the company, and the redesign by the researchers. The original design exhibits a stress of 194,64 MPa, deformation of 4,2817 mm, and a safety factor of 1,2844. The company's redesign achieves a stress of 438,37 MPa, deformation of 3.4356 mm, with a safety factor of 0,5703. Meanwhile, the researchers' redesign shows a stress of 154,05 MPa, deformation of 4,4812 mm, and a safety factor of 1,6288. Keywords: Traction Rod, Locomotive, Train, Finite Element Analysis, Bogie ABSTRAK Kekuatan struktur pada bogie lokomotif sangat penting untuk menanggung beban operasional dan mengabsorbsi getaran mesin penggerak agar torsi dapat ditransmisikan ke roda-roda kereta dengan efisien. Traction rod sebagai bagian krusial dalam sistem ini, berperan mentransfer tenaga dari mesin utama ke roda-roda lokomotif. Dengan daya mesin lokomotif CC300 sebesar 2.200 hp, traction rod mengalami beban yang signifikan, memerlukan perawatan berkala. Mengingat komponen ini saat ini diimpor, perusahaan dihadapkan dalam berupaya merancang ulang traction rod yang memiliki kekuatan struktur yang baik agar dapat diproduksi lokal, mengurangi ketergantungan pada impor dan mengoptimalkan biaya perawatan. Perancangan ulang dilakukan dengan menambahkan struktur pada desain sebelumnya untuk meratakan distribusi tegangan dan meningkatkan faktor keamanan. Metode Finite Element Analysis (FEA) digunakan untuk membandingkan kekuatan struktur antara desain sebelum dan sesudah redesign, menghasilkan peningkatan signifikan pada kemampuan menahan beban serta pengurangan deformasi. Hasil simulasi menunjukkan bahwa desain traction rod yang sudah ada memiliki nilai tegangan, deformasi, dan faktor keamanan yang berbeda antara desain lama, desain dari pihak perusahaan, dan desain dari peneliti. Desain lama memiliki tegangan sebesar 194,64 MPa, deformasi 4,2817 mm, dan faktor keamanan 1,2844. Redesign dari pihak perusahaan mencapai tegangan 438,37 MPa, deformasi 3,4356 mm, dengan faktor keamanan 0,5703. Sementara itu, redesign dari peneliti memiliki tegangan 154,05 MPa, deformasi 4,4812 mm, dan faktor keamanan 1,6288. Kata Kunci: Traction Rod, Lokomotif, Kereta Api, Finite Element Analysis, Bogie. -190- Jurnal Engine: Energi, Manufaktur, dan Material e-ISSN: 2579-7433 Ilyasa, Hendaryanto, Handoko & Winarno, Vol. 8 No. 2 November 2024, Hal: 190-199 dari mesin utama ke roda-roda lokomotif, memungkinkan kereta untuk bergerak maju atau mundur dengan efisien. Kinerja traction rod memiliki dampak langsung terhadap traksi, keandalan, dan keselamatan operasi kereta api secara keseluruhan. Dalam kondisi operasional yang berat dan lama, traction rod sering kali mengalami beban cukup berat yang dapat menyebabkan keausan material, distribusi tegangan tidak merata dan kegagalan struktural Daya mesin lokomotif CC300 sebesar 2.200 hp yang ditransmisikan pada bogie lokomotif mengkibatkan rangkaian pada komponen pendukung bogie mengalami penahanan beban yang cukup besar sehingga perlu dilakukan beberapa perawatan yang berkala. Perusahaan dihadapkan tuntutan untuk merancang ulang traction rod pada lokomotif diesel hidraulik tipe CC300. Komponen traction rod saat ini merupakan komponen import dari luar negeri, dan mengingat setiap lokomotif memiliki 12 traction rod, hal ini berpotensi mengakibatkan banyaknya penggantian komponen selama perawatan yang dapat mengakibatan biaya import yang berlebihan. Oleh karena itu, perusahaan sedang melakukan beberapa perancangan ulang traction rod agar dapat diproduksi secara lokal. Penelitian riset ini bertujuan untuk mengembangkan produk yang telah ada dengan cara rekayasa geometry dan struktur agar didapat efek penguatan sehingga dapat meningkatkan faktor keamanan yang telah ada. Metode yang digunakan adalah optimalisasi desain serta melakukan pengujian statik terhadap prototipe yang telah dimodifikasi. Tujuan redesign traction rod adalah untuk menghasilkan perancangan yang dapat mengurangi resiko kerusakan serta menghasilkan perancangan yang dapat meningkatkan kekuatan struktur pada bogie sehingga bogie dapat menahan torsi mesin penggerak dengan optimal. Perbaikan desain diharapkan dapat memenuhi tujuan diatas. Model redesign traction rod dirancang oleh pihak PT INKA dan peneliti dengan menambahkan berbagai struktur pada desain sebelumnya. Penelitian ini berfokus pada perbandingan analisis kekuatan struktur dari desain sebelum dan sesudah redesign guna untuk menjadi verifikasi awal dalam tahap rancangan sebelum produksi lokal serta perbaikan pada komponen traction rod yang I. Pendahuluan PT INKA (Persero) merupakan Badan Usaha Milik Negara (BUMN) yang bergerak dibidang manufaktur kereta api terbesar di asia tenggara. Salah satu produk yang diproduksi oleh PT INKA adalah lokomotif dan gerbong kereta api. Material yang digunakan bermacammacam, mulai dari mild steel, carbon steel, stainless steel, hingga paduan aluminium. Jenis dari material yang digunakan disesuaikan dengan masing-masing kegunaan dan bagiannya di kereta api. Karakteristik dan sifat material sangat mempengaruhi kekuatan material tersebut untuk menahan suatu beban. Lokomotif kereta api adalah kendaraan yang digunakan untuk menggerakkan kereta api melalui rel. Lokomotif ini merupakan sumber tenaga utama yang digunakan untuk mena (...truncated)