LAPORAN TUGAS AKHIR
BAB III PERANCANGAN
3.1 Rangkaian Rem Desain alat yang digunakan pada rangkaian rem merupakan desain alat yang cukup sederhana. Rangkaian rem ini dibuat untuk mengetahui analisis tekanan hidrolik pada sistem rem dan analisis gaya yang menekan sepatu rem pada rangkaian rem.
Gambar 3.1 Rangkaian Rem FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
28
LAPORAN TUGAS AKHIR
3.2
Prosedur Pengujian Adapun prosedur utama pada pengujian yang dilakukan penguji adalah : 1. Menjalankan motor penggerak. 2. Menekan pedal gas yang terdapat pada motor penggerak. 3. Mengatur kecepatan putaran. 4. Menekan pedal rem cakram dengan tekanan injakan berubah-ubah. 5. Mengulangi pengambilan data dengan kecepatan putaran yang berbeda. 6. Pengambilan data yang dilakukan dimulai dari putaran dan beban injakan pedal yang lebih kecil.
3.3
Metode Pengambilan Data Metode pengambilan data yang dilakukan pada perancangan ini adalah : 1. Dengan cara mengurutkan berbagai macam tekanan pada pedal dari beban yang kecil sampai ke beban yang besar, dan putaran rpm dari motor penggerak. 2. Menghitung
ukuran
dari
pedal,
pengukuran
master
silinder,
pengukuran diameter piston silinder rem, pengukuran jari-jari cakram dan lainnya.
3.4
Beban pada Roda Selanjutnya dilakukan kalkulasi berat total kendaraan ( Wtotal ) yang merupakan jumlah dari seluruh bagian kendaraan.
Beban depan FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
WD= 60 kg = 600 N 29
LAPORAN TUGAS AKHIR
3.5
Beban belakang
WB= 90 kg = 900 N
Berat total
Wtotal = WD + WB = 1500 N
Data Spesifikasi Data spesifikasi yang digunakan pada perancangan sistem pengereman
gokart adalah sebagai berikut :
3.6
Jarak kedua sumbu roda
L
= 1200 mm
Jarak titik berat gokart kepermukaan jalan
h
= 70 mm
Jari-jari ban
R
= 100 mm
Koefisien gesek
µ
= 0,3
Data Hasil Pengujian Dari hasil pengukuran manual dari rangkaian rem di dapat datadata sebagai berikut: 1. Rem Cakram
2. Hasil pengukuran manual dari jari-jari luar cakram dan jari-jari dalam cakram pada rangkaian rem adalah:
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
30
LAPORAN TUGAS AKHIR
No
Bagian yang diukur
Hasil yang diukur
1
Jari-jariluar cakram
90mm
2
Jari-jari dalam cakram
60 mm
3.7
Perhitungan Data Pengujian
3.7.1
Perbandingan pedal rem (K) Untuk mendapatkan data-data hubungan yang diinginkan, maka dilakukan
langkah-langkah pengolahan data sebagai berikut : 1. Menghitung perbandingan gaya pada pedal (K) didapat dari persamaan. K= Dimana : a = jarak dari pedal rem ke fulcrum/ tumpuan. b = jarak dari pushrod ke fulcrum / tumpuan
Gambar 3.2 Tipe pedal rem FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
31
LAPORAN TUGAS AKHIR
Dari hasil pengukuran pedal rem yaitu: Jarak dari pedal rem ke tumpuan (a) = 18,5 cm Jarak dari pushrod ke tumpuan (b)
K=
3.7.2
K=
= 4,50 cm
= 4,11
Gaya yang keluar dari pedal rem (FK)
1. Persamaan yang digunakan untuk mencari gaya yang keluar dari pedal rem (FK) : FK = F Dimana: FK
= Gaya yang dihasilkan dari pedal rem (kgf)
F
= Gaya yang menekan pedal rem (kgf)
Gambar 3.3 Gaya tekanan pedal ke master silinder
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
32
LAPORAN TUGAS AKHIR
Dari hasil perhitungan perbandingan pedal rem maka didapat perbandingan pedal remnya adalah 4,11 .Sedangakan gaya yang menekan pedal rem diasumsikan adalah 3 Kgf. FK = F atau FK = F.K FK
= 3 x 4,11 =12,33 Kgf = 123,3 N
3.7.3
Tekanan Minyak Rem ( Pw ) Dalam menghitung tekanan minyak rem, penulis menggunakan ketentuan yang telah ditetapkan pada referensi, ketentuan tersebut adalah sebagai berikut : ..…....…...... Sularso dan Kiyokatsu Suga (Ref.2, hal 93) Untuk Q < 21,3 ( kg ) Pw = 2,37 Q – 4,49 dan Untuk Q > 21,3 ( kg ) Pw = 0,92 Q + 26,4
Dengan Q adalah Gaya yang berasal dari tuas rem. Karena Q = 12,33kg atau < 21,3 kg Maka,
Pw
= 2,37 Q – 4,49 = 2,37 ( 12,33 ) – 4,49
= 24,66 kg = 2,466 N
cm 2
mm 2
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
33
LAPORAN TUGAS AKHIR
3.7.4
Beban Dinamis Beban depan, dan beban belakang. Jika titik singgung roda depan dengan jalanan diambil sebagai engsel, maka pengurangan gaya raksi pada roda belakang adalah WB = W . e . h/L.…....…. Sularso dan Kiyokatsu Suga ( Ref.2,hal 87 ) WB = W . e . h/L Sehingga :
WdD
h = WD + e x W L
= 60 + 0,6 (70/1200) 150 = 60 + 5,25 = 65,25 Kg = 652,5 N
WdB
h = WB – e x W L
= 90 – 0,6 (70/1200) 150 = 90 – 5,25 = 84,75 Kg = 847,5 N
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
34
LAPORAN TUGAS AKHIR
3.7.5
Faktor Efektif Rem ( FER) Karena cakram ditekan oleh gaya dari satu sisinya dan pusat tekanan ada di K1Rm = r, maka faktor efektifitas rem ( REF ) adalah : ..............Sularso dan Kiyokatsu Suga (Ref.2, hal 91) (FER) =
T Fr
= 0,3
3.7.6
Diameter Piston Kaliper Sebuah gokart dengan massa m =1500 N bergerak dengan kecepatan Vot =100 km/jam (27,8 m/s) melakukan pengereman sampai gokart itu berhenti. Dirancang gokart itu berhenti setelah menempuh jarak x = 20 m.Diasumsikan bahwa gokarttersebut melakukan perlambatan secara konstan, maka gaya gesek yang dibutuhkan agar gokart itu berhenti adalah :................................... Nieman Winter G.H., (Ref.4, hal 73) Vo2=Vot2 + 2.a.x 02=(27,8 m/s)2 + 2 . a . 20 m a=
772,84 20.2
a= 19,3 m/s2
Sehingga gaya gesek yang dibutuhkan menjadi : ......................................Nieman Winter G.H.,(Ref.4,hal 94) F= m . a FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
35
LAPORAN TUGAS AKHIR
F= 150 kg . 19,3 m/s2 F= 2895 kg.m/s2 ≈ 28950 N Karenaada tiga rem cakram yang di pergunakan dan saturem cakram memiliki dua sisi maka: Fkaliper =
28950 4825 N 2.3
Untuk mencari perbandingan luas penampang piston pada master dan kaliper digunakan persamaan Pascal :
Dimana, A =
A master=
D 2 4
(Dmaster = 12mm)
12 2 = 113,1 mm2 4
Acaliper =
A caliper=
A caliper =
D 2 4
= 4425,8 mm2
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
36
LAPORAN TUGAS AKHIR
Perhitungan diameter kaliper D2
=
= D2 = 6146,5 mm2 D = √6146,5mm = 78.4 mm
3.7.7
Gaya pengereman pada Daya maksimal Daya maksimal yang ditransmisikan mesin sebesar 21,4 hp pada 9000 rpm
Pmax = 21,4hp x 0,745 = 15,943 kW15943 Nm/s
ω=
9000 2π 60
= 942 rad/s
Tmesin =
=
Pmax
15943Nm/s 942 rad/s
= 16,9N.m
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
37
LAPORAN TUGAS AKHIR
Jika diketahui Dcakram = 18 cm ; rcakram = 9 cm = 0,09 m T = F.r Fcakram= =
T r 16,9 N.m 0,09m
= 187,7N
Sehingga gaya yang dapat menyebabkan rem terkunci sebesar :
Fpedal =
A master x F kaliper A kaliper
113,1 mm 2 x 4825 = 4425,8 mm2
3.7.8
N
= 123,3N
Waktu Pengereman (t)
Waktu pengereman adalah hasil bagi massa dikali perubahan kecepatan dengan gaya sewaktu mengerem, secara matematis dapat ditulis : …......... Nieman Winter G.H., (Ref.4,hal 94) F m.a m
Dimana :
dv m(v1 v 2 ) dt (t 2 t1 )
t1=Waktu sebelum pengereman t2= Waktu sesudah pengereman m= Massa gokart V1= Kecepatan sebelum terjadi pengereman V2= Kecepatan setelah terjadi pengereman F= Gaya pengereman
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
38
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diasumsikan : m
= 150 kg= 1500 N
V2
= 0 ( Diam ) dan t1 = 0 (titik acuan)
karena menggunakan tiga buah kaliper maka t di bagi jumlah kaliper Fkaliper total
= Fkaliper x jumlah kaliper = 4825 N x 3 = 14475 N
Fkaliper total
m(v1 v2 ) t
m(v 1 v 2 ) Fkaliper total
t
Jika gokart bergerak dengan kecepatan, V1 = 100 Km
t= 3.7.9
jam
→27,8 m
s
(1500 N ) x(27,8m / s) = 2,8 detik 14475 N
Momen Rem ( T ) T = µ.F. K1. Rm….......… Sularso dan Kiyokatsu Suga..( Ref.2,hal 91 ).
Dimana
T = Momen rem µ = Koefisien gesek cakram = 0,3 F = Hasil perkalian luas piston dan tekanan minyak K1 =
R 1R 2 2 [1 ] (R 1 R 2 ) 2 3sin(φ ) 2
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
39
LAPORAN TUGAS AKHIR
Rm =
R1 R 2 2
Gambar 3.4 Notasi Untuk Rem Cakram (Ref.2,hal 91)
Diketahui dari hasil pengukuran diperoleh : R2
= 90 mm
R1
= 60 mm
= 45
Sehingga :
K1
2φ R1R 2 [1 ] 2 φ (R R ) 1 3sin( ) 2
2.45 60.90 [1 ] 3 sin 22,5 (60 90)2
90 [1 0,24] = 4,14 1,14
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
40
LAPORAN TUGAS AKHIR
Rm
R1 R 2 2
60 90 75 mm 2
= 0,075 N/m²
F = Apiston x Pw
π = 2 ( d 2 ) x Pw 4 π = 2 ( 78,42 ) x 2,466 4 = 9650 x 2,466 = 23796 N
Sehingga
T = μ . F . k1 . R m = 0,3 x 23796 x 4,14 x 0,075 = 2216 Nm
3.7.10 Jarak Pengereman v = 100 Km
jam
→27,8 m
s
diketahui a = 19,3 m/s2
=
=
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
= 20 m
41
LAPORAN TUGAS AKHIR
3.8
Gambar Gokart
Gambar 3.4 Gokart
Gambar 3.5 Rem Depan FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
42
LAPORAN TUGAS AKHIR
Gambar 3.6 Rem Belakang
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MERCU BUANA
43
