TUGAS AKHIR ANALISA LOSS POWER PADA DISC BRAKE SERI 5K Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menempuh Sarjana Teknik Strata Satu (S1) jurusan teknik mesin
Disusun oleh : Nama : HERMANTO NIM : 4130411-021
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008
LEMBAR PENGESAHAN
ANALISA LOSS POWER PADA DISC BRAKE SERI 5K
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana Jakarta
Disetujui dan Diterima Oleh :
Pembimbing Tugas Akhir
( Ir.Nanang Ruhyat, ST.MT )
LEMBAR PERSETUJUAN
ANALISA LOSS POWER PADA DISC BRAKE SERI 5K
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Teknik Mesin
Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana Jakarta
Disetujui dan Diterima Oleh :
Koordinator Jurusan
Koordinator Tugas Akhir
( Ir. Rully Nutranta,M.Eng )
( Ir. Nanang Ruhyat, ST.MT )
DAFTAR NOTASI
De
: Diameter piston
(m)
Dk
: Diameter baut
(m)
Ds
: Diameter poros
(m)
H
: Tinggi kendaraan
(m)
L
: Jarak gandar
(m)
MID
: Momen lentur
(kg/m)
Mp
: Momen puntir
(kg/m)
n
: Putaran
(rpm)
P
: Tekanan minyak
(kg/m2)
R
: Jari-jari
(m)
S
: Jarak pengereman
(m)
t
: Waktu
(s)
V
: Kecepatan
(m/s)
W
: Berat kendaraan
(kg)
α
: Perlambatan
(m/s2)
µ
: Koefisien gesek
σ
: Kekuatan tarik
(kg/m2)
τ
: Tegangan geser
(kg/m2)
ABSTRAK
Rem dirancang untuk mengurangi kecepatan (memperlambat) dan menghentikan kendaraan atau untuk memungkinkan parkir pada tempat yang menurun. Peralatan ini sangat penting pada kendaraan dan berfungsi sebagai alat keselamatan dan menjamin untuk pengendaraan yang aman . Dewasa ini menurut para ahli permobilan, rem adalah merupakan kebutuhan sangat penting untuk keamanan berkendaraan dan juga dapat berhenti ditempat manapun, dan dalam berbagai kondisi dapat berfungsi dengan baik dan aman. Tinggi pedal rem harus dalam ukuran yang telah ditentukan. Pedal rem juga harus mempunyai gerak bebas yang cukup. Tanpa gerak bebas ini, piston master silinder akan selalu mendorong keluar dimana mengakibatkan rem bekerja terus di karenakan adanya tekanan hidrolis yang terjadi pada sistem rem. Disamping itu, harus terdapat jarak pedal yang cukup pada waktu pedal rem ditekan, kalau mendadak akan terdapat langkah yang tidak efektif terlalu lama yang mengakibatkan pengereman yang terlambat dan tidak kuat. Pada waktu pengemudi menekan pedal rem, master silinder meneruskan minyak rem,dengan suatu tekanan, ke rem-rem roda melalui pipa dan selang. Pada roda minyak mendorong sepatu rem dan pad yang tidak berputar itu ke tromol dan piringan yang berputar. Aksi ini akan memperlambat atau menghentikan rodaroda yang sedang berputar.
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah Kehadirat Allah SWT yang melimpahkan Rahmat, Maghfirah, dan itkum Minan Naar, Kesempatan yang sangat berharga untuk mensucikan jiwa dan memompa semangat dalam berusaha menyelesaikan Tugas akhir ini dengan sebaik-baiknya. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan jenjang pendidikan Strata Satu (S-1) pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Industri, Universitas Mercu Buana. Tugas akhir ini dapat terselesaikan karena partisipasi dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu penulis baik dari segi moril maupun materil terutama kepada : 1. Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya. 2. Bapak Ir. Rully Nutranta,M.Eng. ketua program studi Teknik Mesin dan pembimbing tugas akhir yang telah memberikan arahan, kritik dan saran yang membangun yang dapat membuat penulisan ini dapat lebih berarti. 3. Bapak Ir. Nanang Ruhiyat, MT, selaku koordinator tugas akhir yang telah banyak memberikan masukan dan dukungan. 4. Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Teknologi Industri, Khususnya di Jurusan Teknik Mesin Mercu Buana yang telah banyak memberikan ilmunya dalam menjalani perkuliahan dan memberikan semangat sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. 5. Ayahanda, Ibunda, Kakakku dan Adikku tercinta atas kasih sayang, keikhlasan, kesabaran, perhatian, motivasi dan doa yang selalu mengiringi
disetiap langkah ku, serta dukungan baik moril maupun materil dalam pelaksanaan dan penyusunan akhir ini. 6. Teman-temanku yang telah membantu dan bertukar pikiran. Teman-teman baikku, Catur, Ruslina, Uyo, Adianto dan terutama Nia Amelia serta seluruh rekan mahasiswa Teknik Mesin 2008 atas segala dukungan dan bantuannya. 7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu. Semoga Allah SWT melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya atas segala kebaikan yang telah diberikan. Sangat disadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan pada tugas akhir ini , oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca dalam penyempurnaan tugas akhir ini dan pengembangan dari analisis ini menjadi desain yang baik. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan mahasiswa teknik mesin dan industri pada umumnya.
Tangerang, Juli 2008 Penulis
Hermanto
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
i
LEMBAR PERSETUJUAN
ii
DAFTAR NOTASI
iii
ABSTRAK
iv
KATA PENGANTAR
v
DAFTAR ISI
vii
DAFTAR GAMBAR
ix
DAFTAR TABEL
xi
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang
1
1.2
Tujuan Penulisan
1
1.3
Pembatasan Masalah
1
1.4
Metode Penulisan
2
1.5
Sistematika Penulisan
2
BAB II LANDASAN TEORI 2.1
Pengertian dan fungsi rem
5
2.2
Tipe Rem
6
2.3
Macam-macam Rem
6
2.3.1
Rem Kaki
6
2.3.2
Rem Tromol
14
Bagian-bagian Rem
16
2.4.1
Bagian-bagian Rem Tromol
16
2.4.2
Macam-macam Rem Tromol
19
2.4.3
Persinggungan Rem Tromol dan
2.4
Kanvas Rem (Lining)
22
2.4.4
Rem Cakram
23
2.4.5
Ram Parkir dan Rem Tangan
25
BAB III PERHITUNGAN REM TROMOL DAN DISC BRAKE 3.1
Definisi Rem
28
3.2
Rem Tromol
28
3.3
Gambar Rem Tromol dan Bagiannya
31
3.4
Cara kerja Rem Tromol
32
3.5
Data-Data Teknis
32
3.6
Perhitungan Rem Tromol
33
3.6.1
Perhitungan Luas Bidang Gesek
34
3.6.2
Perhitungan Diameter Piston Penekan
36
3.6.3
Perancangan Poros
37
3.6.4
Perancangan Bantalan
38
3.7
Disc Brake / Rem Cakram
39
BAB IV ANALISA LOSS POWER PADA DISC BRAKE SERI 5K 4.1
Hasil Penelitian
52
4.2
Pembahasan
52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1
Kesimpulan
58
5.2
Saran
59
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
1.1
Metodologi Penelitian yang diterapkan
3
2.1
Rem Hidraulis
7
2.2
Tipe Konvensional
8
2.3
Master Silinder Tandem
8
2.4
Pipa Diagonal
9
2.5
Input load (kg)
10
2.6
Gesekan Permukaan
11
2.7
Tekanan Master Silinder
12
2.8
Katup
12
2.9
Sistem Rem Anti Lock
13
2.10
Rem Tromol
14
2.11
Bagian-bagian Tromol
15
2.12
Permukaan Singgung Sepatu Rem
16
2.13
Tipe Single Piston
17
2.14
Kanvas Rem
18
2.15
Tipe Two- Leading
20
2.16
Tipe Uni- Servo
21
2.17
Adjusting Cylinder Movement
22
2.18
Temperatur Kanvas VS Koefisien Gesek
23
2.19
Rem Cakram
23
2.20
Gambar Rem Cakram
24
2.21
Tipe Rem Roda Belakang
25
2.22
Tipe Center Brake
25
2.23
Tipe-tipe Tuas
26
2.24
Baut Penyetel Rem Parkir
26
2.25
Komponen Parking Brake
27
3.1
Rem Tromol
28
3.2
Karakteristik Bahan Gesek Terhadap Temperatur
29
3.3
Komponen-Komponen Rem Tromol
31
3.4
Pembebanan Saat Pengereman
32
3.5
Letak Bantalan dan Pembebanan Pada Poros
37
3.6
Silinder Master
39
3.7
Rem Cakram
43
3.8
Notasi untuk Rem Cakram
43
DAFTAR TABEL
1.1
Jadwal Penelitian
4
3.1
Koefisien Gesek dan Tekanan Rem
30
3.2
Batas Harga µpv Pada Kondisi Kerja
31
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Rem dirancang untuk mengurangi kecepatan ( memperlambat ) dan menghentikan kendaraan atau untuk memungkinkan parkir pada tempat yang menurun. Peralatan ini sangat penting pada kendaraan dan berfungsi sebagai alat keselamatan dan menjamin untuk pengendaraan yang aman. Kendaraan tidak dapat berhenti dengan segera apabila mesin dibebaskan ( tidak dihubungkan ) dengan pemindakan daya , kendaraan cenderung tetap bergerak kelemahan ini harus di kurangi dengan maksud untuk menurunkan kecepatan gerak kendaraan hingga berhenti. Mesin mengubah energi panas menjadi energi kinetik ( energi gerak ) untuk menggerakkan kendaraan. Sebaliknya, mengubah energi kinetik kembali menjadi energi panas untuk menghentikan kendaraan. Umumnya, rem bekerja disebabkan oleh adanya sistem gabungan penekanan melawan sistem gerak putar.
1.2. Tujuan Penulisan Adapun tujuan penulisan skripsi ini adalah untuk mengetahui dan menganalisa loss power pada disc brake seri 5K serta problem pada komponen-komponen rem berikut penanganannya.
1.3. Pembatasan Masalah Didalam pembahasan masalah skripsi ini terbatas hanya pada analisa loss power pada disc brake seri 5K yang dilakukan oleh penulis.
2
1.4. Metode Penulisan Metode penulisan yang dipakai dalam penulisan Skripsi ini dilaksanakan melalui beberapa metode : 1. Metode kepustakaan, dilakukan dengan membaca buku 2. Metode lapangan, dilakukan dengan terjun langsung ke bagian pengerjaan kendaraan. 3. Metode wawancara, dilakukan dengan menanyakan kepada pihak yang terkait.
1.5. Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini berisi tentang latar belakang, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode penulisan,dan sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini membahas tentang pengertian dan fungsi rem,tipe rem, macammacam rem dan bagian-bagian rem. BAB III PERHITUNGAN REM TROMOL DAN DISC BRAKE Pada bab ini membahas tentang perhitungan-perhitungan pada rem tromol dan disc brake. BAB IV ANALISA LOSS POWER PADA DISC BRAKE SERI 5 K Pada bab ini membahas tentang analisa loss power pada rem mobil. BAB V PENUTUP Pada bab ini membahas kesimpulan dan saran. DAFTAR PUSTAKA
3
Tujuan penelitian:studi kasus sistem Rem dengan cara pengoprasian komponen
Identifikasi Variabelvariabel penelitian :
Landasan teori Observasi obyek penelitian
Identifikasi Penentuan cara kerja Rem
Survey Lokasi Pabrikasi & penempatan lokasi
STUDI PENDAHULUAN
Pabrikasi cut-way
PERANCANGAN Studi Dokumentasi,obyek penelitian :pustaka,website/inte rnet,seminar
Pemilihan rancangan
Verifikasi Rancangan
Perakitan alat Rem
PENGUJIAN AWAL Identifikasi komponen rancangan
Kondisi Setelah Awal Pengujian
Running Test
Kriteria keberhasilan proses Rem
KESIMPULAN Hasil Pengujian dan KendalaKendala Pengujian
Saran Dan Perbaikan
Perbaikan dan modifikasi
Gambar 1.1. Metodologi Penelitian yang di terapkan
Perhitungan tingkat keberhasilan
4
KEGIATAN Minggu ke1.persiapan penelitian
feb 2008 1 2 3 4
mar2008 1 2 3 4
Apr 2008 1 2 3 4
Mei 2008 1 2 3 4
2.Studi pendahuluan
3.Perancangan
4.pabrikasi pembuatan cutway 5.penyusunan laporan
Tabel 1.1 Jadwal penelitian
Juni 2008 1 2 3 4
Juli 2008 1 2 3 4
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Pengertian dan Fungsi Rem Rem dirancang untuk mengurangi kecepatan ( memperlambat ) dan menghentikan kendaraan atau untuk memungkinkan parkir pada tempat yang menurun. Peralatan ini sangat penting pada kendaraan dan berfungsi sebagai alat keselamatan dan menjamin untuk pengendaraan yang aman. Dewasa ini menurut para ahli permobilan, rem adalah merupakan kebutuhan sangat penting untuk keamanan berkendaraan dan juga dapat berhenti di tempat manapun , dan dalam berbagai kondisi dapat berfungsi dengan baik dan aman. Kendaraan tidak dapat berhenti dengan segera apabila mesin dibebaskan ( tidak dihubungkan ) dengan pemindakan daya , kendaraan cendrung tetap bergerak kelemahan ini harus di kurangi dengan maksud untuk menurunkan kecepatan gerak kendaraan hingga berhenti. Mesin mengubah energi panas menjadi energi kinetik ( energi gerak ) untuk menggerakkan kendaraan. Sebaliknya, mengubah energi kinetik kembali menjadi energi panas untuk menghentikan kendaraan. Umumnya, rem bekerja disebabkan oleh adanya sistem gabungan penekanan melawan sistem gerak putar. Efek pengereman ( Braking effect ) diperoleh dari adanya gesekan yang ditimbulkan antara dua objek. Kapasitas atau kemampuan rem pada kendaraan tergantung pada beberapa faktor antara lain adalah : 1. Besarnya tekanan pada bidang gerak 2. Besarnya koefisien gesek dari bidang gesek 3. Kemampuan penyalur panas pada rem.
6
2.2
Tipe Rem Rem yang digunakan pada kendaraan bermotor dapat digolongkan menjadi beberapa tipe tergantung pada penggunaannya. ·
Rem kaki ( foot brake ) digunakan untuk mengontrol kecepatan dan menghentikan kendaraan.
·
Rem parkir ( parking brake ) digunakan terutama untuk memarkir kendaraan.
·
Rem tambahan ( auxiliary brake ) digunakan pada kombinasi rem biasa. Rem Rem
hidraulis
Kaki
Rem
Rem Roda
Pneumatik Center brake REM
Rem
Rem
Parkir
Mekanik Rem roda belakang
Rem Tambahan
Exhaust brake
Selanjutnya “engine brake” ada kalanya digunakan untuk menurunkan kecepatan kendaraan . Braking effect ( reaksi pengereman ) ditimbulkan oleh tahanan putaran dari mesin itu sendiri, tidak ada peralatan khusus yang di perlukan.
2.3
Macam-Macam Rem 2.3.1. Rem Kaki Rem kaki ( foot brake ) dikelompokkan menjadi 2 tipe rem hidraulis ( hidraulic brake ) dan rem pneumatik ( pneumatik brake ).
7
Rem Hidraulis Rem hidraulis lebih respon dan lebih cepat dibandingkan dengan tipe lainnya, dan juga konstruksinya lebih sederhana. Rem hidraulis juga mempunyai konstruksi yang khusus dan handal ( superior design flexibility ). Dengan adanya keuntungan tersebut, rem hidraulis banyak digunakan pada kendaraan penumpang dan truck ringan. Bekerjanya rem hidarulis sebagai berikut : Rem hidraulis menekan mekanisme rem dan menyalurkan tenaga rem, dan mekanisme pengereman akan menimbulkan daya pengereman. Gambar 2.1
Mekanisme kerja : 1. Master silinder Master silinder ( master cylinder ) mengubah gerak pedal rem kedalam tekanan hidraulis. Master silinder terdiri dari reservoir tarik, yang berisi minyak rem, demikian juga piston dan silinder, yang membangkitkan tekanan hidraulis. Ada dua tipe silinder : silinder tunggal dan tipe ganda ( tandem ) Master silinder tipe ganda ( tandem type master cylinder ) banyak digunakan dibandingkan dengan tipe tunggal ( single type ). Tipe plunger ( Girling type ) Tipe tunggal ( Single type )
Tipe ganda konvensional Tipe konvensional
Tipe ganda
( Lockheed type )
( Tandem type )
(couble conventional type) Tipe konvensional
Tipe portless
atau tipe portless
8
Gambar 2.2
Pada master silinder tandem, sistem hidraulisnya dipisahkan menjadi dua, masing-masing untuk roda-roda depan dua belakang. Dengan demikian bila salah satu sistem tidak bekerja , maka sistem lainnya akan tetap berfungsi dengan baik.
Gambar 2.3
Pada kendaraan pengerak roda belakang (FR), salah satu sistem rem hidraulis pada roda depan dan sistem yang satunya terletak pada roda belakang . Pada kendaraan pengerak roda-roda depan (FF), terdapat beban tambahan pada roda depan. Untuk mengatasi hal tersebut maka digunakan sistem hidraulis split silang . (diagonal split hidraulic system) yang terdiri dari satu set saluran rem untuk roda
9
kanan depan dan kiri belakang, dan satu set saluran rem untuk roda kiri depan dan kanan belakang, dengan demikian efisiensi pengereman tetap sama pada kedua sisi ( tetapi dengan daya setengah penekanan normal ) walaupun salah satu dari kedua sistem tersebut terjadi kerusakan.
Gambar 2.4 2. Booster Rem (brake booster) Tenaga penekanan pada pedal rem dari seorang pengemudi tidak cukup kuat untuk segera dapat menghentikan kendaraan . Booster rem (brake booster) melipat gandakan daya penekanan pedal, sehingga daya pengereman yang lebih besar dapat diperoleh. Booster rem dapat dipasang menjadi satu dengan master silinder (tipe integral) atau dapat juga dipasangkan secara terpisah dari master silinder itu sendiri. Tipe integral ini banyak digunakan pada kendaraan penumpang dan truk kecil. Booster rem mempunyai diaphram (membran) yang bekerja dengan adanya perbedaan tekanan antara tekanan atmosfir dan kevakuman yang dihasilkan dari dalam intake menifold mesin. Master silinder dihubungkan dengan pedal dan membran untuk memperoleh daya pengereman yang besar dari langkah pedal yang minimum.
10
Gambar 2.5 Bila booster rem tidak dapat berfungsi dikarenakan satu dan lain hal , booster dirancang sedemikian rupa sehingga hanya tenaga boosternya saja yang hilang. Dengan sendirinya rem akan memerlukan daya penekanan pedal yang lebih besar, tetapi kendaraan dapat di rem dengan normal tanpa bantuan booster. Untuk kendaraan yang digerakkan oleh mesin diesel, booster remnya diganti dengan pompa vakum karena kevakuman yang terjadi pada intake manifold pada mesin diesel tidak cukup kuat. Booster rem terutama terdiri dari rumah booster (booster body), piston booster, membran (diagphram), reaktor mekanisme dan mekanisme katup pengontrolan (control valve mechanism). Booster body dibagi menjadi bagian depan (ruang tekan tetap) dan bagian belakang (ruang tekan variasi), dan masing-masing ruang dibatasi dengan membran dan piston booster. Mekanisme katup pengontrol (control valve mechanism) mengatur tekanan didalam ruang tekan variasi (variable pressure chamber) . Termasuk katup udara, katup vakum, katup pengontrol dan sebagainya yang berhubungan dengan pedal rem melalui batang penggerak katup (valve operating rod).
11
3. Katup Pengimbang ( P , valve ) Kendaraan dihentikan dengan adanya gesekan antara ban dan jalan. Gesekan ini akan bertambah sesuai dengan adanya pembagian beban pada ban. Biasanya kendaraan yang mesinnya terletak didepan , bagian depannya lebih berat dibanding dengan bagian belakangnya . Bila kendaraan direm maka titik pusat gravitasi akan pindah kedepan (bergerak maju) disebabkan adanya gaya inersia , dan karena adanya beban yang besar menyatu pada bagian depan.
Gambar 2.6
Bila daya cengkram pengeremannya berlaku sama terhadap keempat
rodanya,
maka
roda
belakang
akan
terkunci
(menyebabkan slip antara ban dan permukaan jalan) ini disebabkan oleh daya pengereman terlalu besar
dengan
terkuncinya rod belakang gesekan akan menurun, dan rod belakang seperti “Ekor ikan” (bergerak kekanan dan kekiri dan sukar terkontrol). Dan ini sangat berbahaya. Dengan alasan tersebut, diperlukan alat pembagi tenaga sehingga dapat diberikan pengereman yang lebih besar untuk roda depan daripada
roda
belakang.
Alat
tersebut
disebut
“katup
pengimbang” (proportioning valve) atau biasa disingkat katup P. Alat ini bekerja secara otomatis menurunkan tekanan hidraulis pada silinder roda belakang, dengan demikian daya pengereman (daya cengkeram) pada roda belakang akan berkurang.
12
Diagram berikut memperlihatkan tekanan hidraulis yang ideal pada silinder roda belakang.
Gambar 2.7 Disamping katup P, efek yang sama juga dapat diperoleh dari load sensing and proportioning valve (SLPV) yang mengubah tekanan awal split point dan rodaroda belakang sesuai dengan beban proportioning and baypass valve (P & BV) yang meneruskan tekanan master silinder langsung ke silinder roda tanpa melalui katup P bila sistem rem depan tidak berfungsi, katup deceleration sensing and proportioning valve (DSPV) yang membedakan tekanan awal split point sesuai dengan deselerasi selama pengereman dan perlengkapan lainnya.
Gambar 2.8
13
4.
Sistem Rem Anti Lock ( Anti-Lock Brake System ) Rem anti-lock ini diciptakan tidak hanya untuk mencegah terkuncinya roda-roda belakang selama pengereman secara tibatiba, tetapi juga untuk mengontrol roda-roda depan agar kendaraan tidak berputar (slip) serta menjaga pengendalian kemudi dengan baik. Bila kendaraan mulai dengan gejala slip akan dapat diperbaiki dengan adanya gerakan roda kemudi untuk lebih mudah menghindar dari rintangan. Bila rem bekerja selama kendaraan membelok, kendaraan dapat berhenti dengan aman tanpa mengalami perubahan langsung.
Gambar 2.9
14
Sistem Pneumatik Sistem rem pneumatik termasuk kompresor atau sejenisnya yang menghasilkan udara yang bertekanan yang digunakan untuk menambah daya pengereman. Tipe sistem rem ini banyak digunakan pada kendaraan berat seperti truk dan bus.
2.3.2. Rem Tromol Pada tipe rem tromol, kekuatan tenaga pengereman diperoleh dari sepatu rem yang diam menekan permukaan tromol bagian dalam yang berputar bersama-sama dengan roda. Karena self-energizing action ditimbulkan oleh tenaga putar tromol dan tenaga mengembangnya sepatu, kekuatan tenaga pengereman yang besar diakibatkan oleh usaha pedal yang relatif kecil.
Gambar 2.10 Ada dua jenis sepatu rem, seperti diperlihatkan pada gambar pada sebelah kiri : leading shoes (primer) dan trailing shoes (sekunder). Bila ujung bagian atas (atau toe) pada sepatu rem didorong kearah tromol rem (oleh wheel cylinder) yang berputar pada arah seperti ditunjukkan dengan panah, sepatu rem cenderung melengket (stick) pada tromol dan berputar. Sepatu rem ini disebut “leading shoe”. Di lain pihak, ujung atas sepatu bagian belakang terdorong kedalam oleh tromol yang cenderung mengembang keluar, ini disebut “trailing shoe”.
15
Kerjanya tromol mencoba mendorong leading shoes berputar bersama tromol, dan ini disebut “self energizing” atau “self selvo”. Self-energizing bekerja menimbulkan daya pengereman yang cukup besar. Dilain pihak, daya balik yang berlaku pada trailing shoes
mengurangi
daya
pengereman
pada
sepatu
tersebut.
Perbandingan tenaga pengereman dilakukan dengan leading dan trailing shoes diperkirakan 3 : 1. Leading shoes menghasilkan daya pengereman yang lebih baik, dari kelemahannya ialah cepat aus dibandingkan dengan trailing shoes. Backing plate Silinder roda Komponen
(wheel cylinder)
Sepatu rem dan kanvas (Brake shoe and lining)
Tromol rem (Brake drum)
Gambar 2.11
16
2.4
Bagian-Bagian Rem 2.4.1. Bagian-bagian Rem Tromol ·
Backing Plate Backing plate dibuat dari baja press yang di baut pada axle housing atau axle carrier bagian belakang. Karena sepatu rem terkait pada backing plate, maka aksi daya pengereman tertumpu pada backing plate. Bila permukaan gesek sepatu rem aus berlebihan, rem akan bergetar. Sepatu rem harus diperiksa dengan teliti setiap kali rem dibongkar untuk mencegah problem tersebut.
Gambar 2.12 ·
Silinder Roda Silinder roda (wheel cylinder) terdiri dari beberapa komponen seperti terlihat pada gambar. Setiap roda menggunakan satu atau dua buah silinder roda. Ada sistem yang menggunakan dua piston untuk menggerakkan kedua sepatu rem, yaitu satu piston untuk setiap sisi silinder roda. Sedangkan sistem yang lainnya yang menggunakan satu piston untuk menggerakkan hanya satu sepatu rem. Bila timbul tekanan hidraulis pada master cylinder maka akan menggerakkan piston cup, piston akan menekan ke arah sepatu rem, kemudian bersama-sama menekan rem tromol. Apabila rem
17
tidak bekerja , maka piston akan kembali keposisi semula dengan adanya kekauatan pegas pembalik sepatu rem, dan pegas kompresi yang mengkerut. Bleeder plug disediakan pada silinder roda gunanya untuk membuang udara dari minyak rem.
Gambar 2.13 ·
Sepatu Rem dan Kanvas Rem Sepatu rem (brake shoe), seperti juga tromol (drum) memiliki bentuk setengah lingkaran. Biasanya sepatu rem dibuat dari pelat baja. Kanvas rem dipasang dengan cara dikeling (pada kendaraan besar) atau di lem (pada kendaraan kecil) pada permukaan yang bergesekan dengan tromol. Kanvas ini harus dapat menahan panas dan aus dan harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi . Koefisien tersebut sedapat mungkin tidak mudah dipengaruhi oleh kendaraan turun naiknya temperatur dan kelembaban yang silih berganti. Umumnya
18
kanvas (lining) terbuat dari campuran fiber metalic brass lead, plastik, dan sebagaianya diproses dengan ketinggian panas tertentu.
Gambar 2.14 ·
Tromol Rem Tromol rem (brake drum) umumnya terbuat dari besi tuang (gray cast iron) dan gambar penampangnya terlihat pada gambar dibawah. Tromol rem ini letaknya sangat dekat dengan sepatu rem tanpa bersentuhan dan berputar bersama roda. Ketika kanvas menekan permukaan bagian dalam tromol bila rem bekerja, maka gesekan panas tersebut dapat mencapai suhu setinggi 2000C sampai 3000C.
·
Celah Sepatu Rem Celah antara tromol dan kanvas yang besar akan menyebabkan kelambatan pada pengereman . Bila celah antara tromol dan kanvas terlalu kecil, rem akan terseret dan menyebabkan keausan pada tromol dan kanvas. Begitu juga, apabila celah sepatu rem pada keempat rodanya tidak sama pada semua roda-rodanya, maka kendaraan akan tertarik ke salah satu arah atau roda belakang
19
kendaraan akan seperti ekor ikan (yang mengibas kekanan dan kekiri). Untuk mencegah kejadian ini, penting sekali untuk menyetel secara cepat celah antara tromol dan kanvas sesuai spesifikasi yang dianjurkan dan melakukan perawatan setiap saat . Pada beberapa tipe rem, penyetelannya bekerja secara otomatis, Sedangkan untuk tipe lainnya celahnya harus dilakukan penyetelan secara berkala . Penyetelan celah sepatu rem secara otomatis (automatic brake shoe clearance adjustment) mengacu pada penyetelan otomatis celah antara tromol dan kanvas termasuk penyetelan tipe seperti berikut : v Penyetelan terjadi pada saat pengereman selama kendaraan mundur v Penyetelan terjadi pada saat pengereman selama kendaraan maju v Penyetelan dilakukan dengan rem parkir
2.4.2. Macam-macam Rem Tromol Rem tromol digunakan pada berbagai kombinasi dari leading dan trailing shoes.
Tipe leading dan trailing Tipe two-leading em tromol Tipe uni-servo Tipe duo servo ·
Tipe Leading dan Tipe Trailing Seperti terlihat pada gambar, bagian ujung atas m asing-masing sepatu rem ditekan membuka oleh silinder roda (wheel cylinder), sedangkan bagian ujung bawah berputar atau mengembang.
20
Tipe ini hanya terdapat pada silinder roda tunggal (single wheel cylinder). ·
Tipe Two-Leading Tipe two-leading shoe dibagi menjadi dua single action double action. Tipe single action two-leading shoe mempunyai dua silinder roda yang masing-masing mempunyai satu piston pada tiap sisinya (lihat gambar). Bila rem bekerja, kendaraan dalam kondisi gerak maju, maka kedua sepatu akan berfungsi sebagai leading shoe . Tipe ini digunakan pada rem depan kendaraan penumpang dan niaga.
Gambar 2.15
Tipe double action two-leading shoe mempunyai dua silinder roda dan tiap sisinya terdapat dua torak . Bila tipe single-action bekerja sebagai self-energizing force dalam satu arah saja, maka tipe double-action ini bekerja efisiensi dalam dua arah, maju dan arah mundur. Tipe ini banyak digunakan pada rem belakang kendaraan niaga.
21
Gambar 2.16 ·
Tipe Uni-Servo Tipe uni-servo mempunyai silinder roda tunggal dengan satu piston saja, dan penyetelannya berhubungan dengan kedua sepatunya, Bila gerak di dalam wheel cylinder mendorong bagian atas kiri hingga menyentuh tromol, maka fungsi sepatu-sepatu sebagai leading shoe dan bekerja dengan gaya pengereman yang tinggi. Juga terdapat kelemahan pada tipe ini, dimana bila tromol berputar pada arah yang berlawanan, maka kedua sepatu berfungsi sebagai trailing shoe dan hanya mampu menghasilkan daya pengereman daya yang kecil,
22
Gamabr 2.17 ·
Tipe Duo-Servo Tipe duo-servo ini merupakan versi penyempurnaan uni-servo yang mempunyai dua piston pada setiap silinder rodanya. Sela silinder roda menekan kedua sepatu rem saat rem bekerja, maka tipe ini mempunyai gaya pengereman yang tinggi terhadap tromol tanpa terpengaruh oleh gerak arah putaran roda. Tipe ini digunakan pada rem belakang kendaraan niaga.
2.4.3. Persinggungan Tromol Rem dan Kanvas Rem ( lining ) Gesekan antara tromol dan kanvas rem (brake lining) akan dipengaruhi oleh temperatur kanvas itu sendiri, gesekan akan berkurang dan gaya pengereman pun menurun ketika tromol dan kanvas telah jadi panas.
23
Gambar 2.18 Temperatur Kanvas VS Koefisien Gesek
Daya pengereman juga dipengaruhi oleh posisi persinggungan antara tromol dan kanvas walaupun daerah pesinggungannya mungkin sama. Hal ini disebabkan oleh adanya self-energizing action yang berbeda, tergantung pada posisi persinggungannya.
Gambar 2.19
2.4.4. Rem Cakram Prinsip Kerja Walaupun terdapat banyak jenis rem piringan, prinsip kerjanya adalah banwa sepasang pad yang tidak berputar menjepit rotor piringan yang berputar menggunakan tekanan hidrolis, menyebabkan terjadinya gesekan yang dapat memperlambat atau menghentikan kendaraan.
24
Rem piringan efektif karena rotor piringannya terbuka terhadap aliran udara yang dingin dan karena rotor piringan tersebut dapat membuang air dengan segera . Karena itulah gaya pengereman yang baik dapat terjamin walau pada kecepatan tinggi. Sebaliknya , berhubung tidak adanya self servo effect, maka dibutuhkan gaya pedal yang lebih besar dibandingkan dengan rem tromol. Karena alasan inilah maka booster rem biasanya digunakan untuk membantu gaya pedal. Karena pad akan aus, perlu diperiksa secara berkala. Kalau keausannya melebihi limit atau mendekati limit , pad harus diganti.
Gambar 2.20 Rem cakram (disk brake) pada dasarnya terdiri dari cakram yang terbuat dari besi tuang (disk rotor) yang berputar dengan roda dan bahan gesek (dalam hal ini disc pad) yang mendorong dan
25
menjepit cakram. Daya pengereman dihasilkan oleh adanya gesekan antara disc pad dan cakram (disc).
2.4.5
Rem Parkir / Rem Tangan Rem parkir (parking brake) terutama digunakan untuk parkir kendaraan. Mobil penumpang dan kendaraan niaga yang kecil mempunyai rem parkir tipe roda belakang (rem kaki) , atau rem parkir eksklusif yang dihubungkan dengan roda-roda belakang . Kendaraan niaga yang besar mengguanakan rem parkir tipe center brake yang dipasang antara propeller shaft dan transmisi . Sistem rem parkir terdiri dari tuas rem, stick atau pedal, kabel atau tipe mekanisme batang (rod) dan tromol rem dan sepatu yang membangkitkan daya pengereman.
Gambar 2.21 Tipe rem roda belakang
Gambar 2.22 Tipe center brake
26
Mekanisme kerja (operating mechanism) pada rem parkir pada dasarnya sama untuk tipe rem parkir belakang dan tipe center brake . Tuas rem parkir ditempatkan berdekatan dengan tempat duduk pengemudi . Dengan menarik tuas rem parkir, maka rem bekerja melalui rem yang dihubungkan dengan tuas. Ada beberapa tipe tuas rem parkir seperti diperlihatkan dibawah ini, yang digunakan bergantung pada design tempat duduk pengemudi dan sistem kerja yang dikehendaki.
Gambar 2.23 Tuas rem parkir dilengkapi dengan ratchet untuk mengatur tuas pada suatu posisi pengetesan. Pada beberapa tuas rem parkir mur penyetelannya dekat dengan tuas rem, dengan demikian penyetelan jarak tuas dapat dengan mudah disetel.
Gambar 2.24
27
Kabel rem parkir memindahkan gerakan tuas ke tromol rem sub-assembly. Pada rem parkir roda belakang , di bagian tengah kabel diberi equalizer untuk menyamakan daya kerjanya tuas pada kedua roda-roda . Tuas intermediate (intermediate lever) dipasang untuk menambah daya pengoperasian.
Gambar 2.25
28
BAB III PERHITUNGAN REM TROMOL DAN DISC BRAKE
3.1
Definisi Rem Rem adalah elemen mesin untuk memperlambat atau menghentikan putaran poros, dan juga mencegah putaran yang tidak dikehendaki. Efek pengereman secara mekanis diperoleh dengan gesekan. Rem gesekan berdasarkan bentuk, dan penempatan bahan gesek terhadap bidang geseknya dapat diklarifikasikan sebagai berikut : a. Rem blok, yang dapat dibagi lagi atas rem blok tunggal dan ganda. b. Rem drum atau tromol, biasa digunakan pada roda belakang otomotif. c. Rem cakram, sering digunakan pada roda depan otomotif. d. Rem pita, digunakan pada alat Derek.
3.2
Rem Tromol Salah satu jenis rem yang banyak
digunakan dalam Teknik
Kendaraan adalah tipe internal expanding brake atau yag lebih dikenal dengan istilah drum brakes (rem tromol). Rem ini memakai sepasang semi circulator shoc (sepatu) dan biasanya memakai sistem hidrolik. Rem jenis ini dapat menghasilkan gaya pengereman yang besar, dimensi rem yang kecil, dan umur sepatu yang relatif lama. Kelemahan jenis rem ini adalah pelepasan panas ke lingkungan kurang baik.
Gambar 3.1 Rem tromol
29
Bahan rem harus memenuhi persyaratan keamanan, ketahanan dan dapat mengerem dengan halus. Disamping itu juga harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi, keausan yang kecil, kuat, tidak melukai permukaan drum , dan dapat menyerap getaran. Karakteristik gesekan dari beberapa macam bahan gesek diperlihatkan pada gambar berikut ini.
Gambar 3.2 Karakteristik bahan gesek terhadap temperatur Tekanan yang diizinkan Pa (kg/mm2) utuk bahan-bahan yang bersangkutan diperlihatkan dalam tabel berikut ini. Tabel 3.1 koefisien gesek dan tekanan rem Bahan Cakram
Bahan Gesek
Koefisien
Tekanan
Gesek µ
Permukaan Pa
Keterangan
(kg/mm2)
Besi cor Besi cor Besi cor
Besi cor
0.10 – 0,20 0.08 – 0,12
Kering Dilumasi
Perunggu
0.10 – 0.20
0.09 – 0,17 0.05 – 0.08
Kering-Dilumasi
Kayu Tenunan Cetakan (pasta)
0.10 – 0.35 0.35 – 0.60 0.30 – 0.60
0.02 – 0.03 0.007 – 0.07 0.003 – 0.18
Dilumasi Kapas, asbes Damar, asbes, setengah logam
Paduan sinter
0.20 – 0.50
0.003 – 0.10
Logam
Catatan : Jika kecepatan slip dan gaya tekan bertambah, maka µ berkurang.
30
Dalam perencanaan rem, persyaratan terpenting yang harus diperhatikan adalah besarnya momen pengereman yang harus sesuai dengan yang diperlukan. Disamping itu, besarnya energi yang diubah menjadi panas harus pula diperhatikan , terutama berhubungan dengan bahan gesek yang dipakai. Pemanasan yang berlebihan bukan hanya akan merusak lapisan bahan gesek , tetapi juga akan menurunkan koefisien gesekan. Jika gaya rem persatuan luas adalah P (kg/mm2) dan kecepatan keliling drum rem adalah v (m/s), maka kerja gesekan persatuan luas permukaan gesek persatuan waktu, dapat dinyatakan dengan µpv (kg.m/mm2.s) . Besaran ini disebut kapasitas pengereman. Bila suatu permukaan rem terus-menerus bekerja, jumlah panas yang timbul pada setiap 1 mm2 permukaan gesek tiap detik adalah sebanding dengan µpv. Dalam satuan panas besaran tersebut dapat ditulis sebagai µpv/860 (Kcal/(mm2.s)). Bila harga µpv pada suatu rem lebih kecil daripada harga batasnya. Maka pemancaran panas akan berlangsung dengan mudah, dan sebaliknya akan terjadi bila harga tersebut melebihi batas, yang dapat merusak permukaan lapisan gesek. Harga batas yang tepat dari
µpc tergantung pada macam dan
konstruksi rem serta bahan lapisannya. Namun demikian, pada umumnya kondisi kerja juga mempunyai pengaruh sebagai berikut :
Tabel 3.2 Batas harga µpv pada pengaruh kondisi kerja Batas Harga µpv
Pengaruh Kondisi Kerja
2
Kg.m / ( mm .s ) 0.1< x ≤ 0,3
Radiasi panas sangat baik
0,06 < x ≤ 0,1
Untuk pemakaian jarang dengan pendinginan radiasi biasa
≤ 0,06
Untuk pemakaian terus-menerus
31
Drum biasanya dibuat dari besi cor atau baja cor. Blok rem merupakan bagian yang penting. Dahulu biasanya dipakai besi cor, baja, perunggu,kuningan, tenunan, asbes, pasta asbes, serat, kulit, untuk bahan gesek, tetapi akhir-akhir ini banyak dikembangkan bahan gesek dari ferodo.
3.3
Gambar Rem Tromol dan Bagiannya Gambar perncanaan rem tromol (Drum Brakes) dapat dilihat pada gambar berikut ini. Katerangan gambar . 1. Piston penekan
10. Bantalan 2
2. Bidang gesek (pad)
11. Karet rem
3. Penutup drum
12. Karet piston
4. Drum
13. Pen pegas
5. Silinder blok
14. Pegas penarik
6. Hub
15. Baut
7. Poros
16. Mur pengunci
8. Sepatu rem
17. Penjepit sepatu
9. Bantalan I
Gambar 3.3 Komponen-komponen rem tromol
32
3.4
Cara Kerja Rem Tromol Prinsip kerja rem tromol dengan sistem hidrolik cukup sederhana. Drum berputar bersama dengan roda sedangkan sepatu dipasang pada axle housing sehingga sepatu tidak ikut berputar. Ketika pengemudi menginjak pedal rem, maka akan terjadi tekanan hidrolik pada master cilinder yang kemudian diteruskan pada wheel cylinder. Wheel cylinder ini akan menekan sepatu rem sehingga sepatu rem akan bergesekan dengan permukaan dalam drum. Gaya gesek yang akan terjadi antara sepatu rem dan permukaan dalam silinder akan mengurangi kecepatan putaran poros. Akibat laju kendaraan akan berkurang. Kemudian untuk mengembalikan posisi sepatu rem ke kedudukannya semula sewaktu rem dilepas biasa digunakan sistem pegas.
3.5
Data-Data Teknis
Gambar 3.4 Pembebanan saat pengereman
Untuk perhitungan dibawah ini saya menggunakan data-data teknis dari mobil TOYOTA KIJANG Wk Berat kosong kendaraan = 1220 kg Wp berat penumpang dengan berat rata-rata 60 kg = 300 kg Wt Berat total kendaraan = Wk + Wp = 1520 kg Wd Berat pada gandar depan = 0,4 Wt = 608 kg
33
Wb Beban pada gambar belakang = 0,6 x Wt = 912 kg L Jarak gandar = 2300 mm H Tinggi kendaraan = 1790 mm h Tinggi titik berat = H / 3 = 1790 / 3 = 596,67 mm pwd Tekanan minyak roda depan = 80 kg/cm2 = 0,8 kg/mm2 pwb Tekanan minyak roda belakang = 58 kg/cm2 = 0,58 kg/mm2
3.6
Perhitungan Rem Tromol Direncanakan : S Jarak pengereman = 100 m, pada V Kecepatan rata-rata = 120 km/jam atau 33,33 m/s
Perhitungan pengereman : µ Besar koefisien gesek ban dan jalan = v2 2Sg
=
33,3332 = 0,57 2.(100).9,81
α Perlambatan = µ g = (0,57).9,81 = 5,59 m/s2 te Waktu pengereman = v α =
33,33 = 5,96 detik = 6 detik 5,59
Ek Energi kinetik kendaraan = Wt . V2 2g = 1520 . (33,332) = 86062,8 kg/m 2.(9.81)
34
Beban dinamis : WdD Beban dinamis pada roda depan = Wd + Wt x µ x h l = 608 + 1520 x 0,57 x 596,67 2300 = 832,76 kg WdB Beban dinamis pada roda belakang = Wb – Wt x µ x h l
= 912 – 1520 x 0,57 x 596,67 2300 = 687,24 kg
Gaya pengereman yang diperlukan untuk menghentikan kendaraan : BiD Pada gandar depan = µ . WdD = 0,57.(832,76) = 474,67 kg BiB Pada gambar belakang = µ . WdB = 0,57.(687,24) = 391,73 kg Untuk bahan gesek berupa cetakan FERODO dengan baja cor harga koefisien geseknya, µd = 0,46 pada tekanan permukaan yang diizinkan, pa = 10 kg/cm2
3.6.1
Perhitungan luas bidang gesek
Direncanakan : R1 Jari-jari luas bidang gesek
= 100 mm
R2 Jari-jari dalam bidang gesek
= 97 mm
θ Besar sudut kontak bidng gesek = 90o Z Banyak keja rem per jam
= 80 kali/jam
L Waktu pemakaian rem
= 600 jam
Ak Kerja untuk menghabiskan bahan
35
= 75 dk / cm3
Gesek persatuan volume Diketahui : Nmax Daya maksimum
= 75 PS
n
= 5000 rpm
Putaran
Maka : Rm
Jari-jari rata-rata pad
= R1 + R2 2 = 100 + 97 = 98,5 mm 2
Mp
Momen puntir
= 71620 . Nmax n = 71620 . 75
= 1074,3 kg/cm
5000 = 10743 kg /mm Mg Momen geser
= (1,5 – 2) . Mp = 1,5 . 10743 = 16114,5 kg /mm
W = 2πn = 2π. 5000 = 523,6 rad/det 60
60
Ag Kerja yang hilang = Mg . w.te 2 = 16,1145.(523,6).6 = 25312,66 kg/m 2 Ng Daya kerja yang hilang = Ag x Z Ak x 3600 = 25312,66 x 80 = 3,75 dk 150 x 3600 Fk tot Luas total bidang gesek = Ng . L Ak . α = 3,75 x 600 = 60 cm2 = 6000 mm2 150 x 0,25 P
Panjang bidang gesek
=
θ
x 2π. Rm
36
360o x 2π 98,5 = 154, 72 mm
= 90o 360o F ½ Luas satu bidang gesek = 1
x Fk tot
2 x 60 = 30 cm2 = 3000 mm2
= 1 2
B
Lebar bidang gesek
= F1/2 P = 3000 = 19,4 mm 154,72
3.6.2
Perhitungan diameter piston penekan
F Gaya yang timbul pada bidang gesek = Pa .Ar = 0,1.(6000) = 600 kg Ac Luas penampang piston penekan = F
600 = 1034,48mm2
=
Pwb
0,58
Dc Diameter piston penekan = 4.Ac π =
4.1034,48
= 36,29 mm
π BdB Kemampuan pengereman pada gandar belakang =
2. (2µd). Pwb. A
c
.
Rm
Rban = 2. (2 x 0,46) . 0,58 x 1034,48 x
98,5 217,5
= 499,97 kg
37
3.6.3 Perancangan Poros
Gambar 3.5 Letak bantalan dan pembebanan pada poros
Keterangan gambar : LA = 25 mm
L1 = 30 mm
LB = 12,5
L = 70 mm
Gaya-gaya yang bekerja pada poros : Psb
Beban pada poros roda belakang = W ab = 687,24 = 343,62 kg 2
Pra Gaya radial pada bantalan A =
2
Psb . LB LA + LB
= 343,62 . 12,5 = 114,54 kg 25 + 12,5 PrB Gaya radial pada Bantalan B = Psb – Pra = 343,62 – 114,54 = 229,08 kg MID Momen lentur pada poros roda belakang = Pra. L1 + Prb.L = 114,54.(30) + 229,08. (70) = 19471,8 kg / mm
38
Bahan poros ditentukan BD 60 yang memiliki kekuatan tarik, σ = 60 kg/mm2 dan faktor keamanan, Sf = 8 . бbol Kekuatan tarik yang diperbolehkan =
σ Sf
3
Ds Diamter poros =
10 M id
=
3
б bol
= 60 =7,5 kg/mm2 8 10.19471,8 = 29,6 mm 7,5
Maka diambil poros dengan diameter 30 mm
3.6.4
Perancangan bantalan
Direncanakan Lh Umur dari bantalan = 25.000 jam n Jumlah putaran per menit = v
= 2000 (m/menit) =1463,5rpm
π. Dban
2 x 0,2175 π = 1500 rpm
fn faktor putaran =
33,3
1
n 33,3
1
1500
3
Lh
1
500
3
=
fh Faktor umur
3
=
=
= 0,28
25000
1
500
3
Faktor lainnya : X=1
3.7
Y=0
Disc Brake / Rem Cakram
V=1
39
Rem cakram (disc brake) pada dasarnya terdiri dari cakram yang terbuat besi tuang (disc rotor) yang berputar dengan roda dan bahan gesek (dalam hal ini disc pad) yang mendorong dan menjepit cakram. Daya pengereman dihasilkan oleh adanya gesekan antara disc pad dan cakram (disc). Perhitungan Pada Rem Cakram : Hitung gaya penginjakan rem penuh untuk sebuah roda, jika roda tidak memblokir. Kendaraan ini menggunkan rem cakram dengan dua buah piston
Gambar 3.6 Diketahui : Silinder master (dm)
= 25 mm = 0,025 m
silinder rem cakram (dk)
= 50 mm = 0,05 m
Jari-jari piringan (r)
= 12 cm = 0,12 m
Jari-jari roda (R)
= 30 cm = 0,30 m
Beban pada roda (Grd)
= 4500 N
Koefisien gesek jalan (m)
= 0,7
Koefisien gesek REM (m t)
= 0,3
Ditanya : Gaya penginjakan pedal rem Jawab : ·
Gaya pada kaliper
·
Gaya penginjakan pedal rem
MA = MA = 0
40
Ft.a - Fm . b = 0 Ft.a = Fm. B Ff = Fm x b a
Dimana
: a = 30 cm B = 30-20 cm = 10 cm
maka
: Ff = Fm ´ 10 30 Fm = P ´ Am P
= Fr kaliper A kaliper
A Kaliper = p/4 ´ dk2 ´ 2 = 0,785 ´ (o,o5)2 ´ 2 = 3,925 ´ 10-3 m2 P
=
262650 3,925 ´ 10-3
= 6687898 ´ 1 p/m2 (Pa…….(pascal) ) Am
= p/4 ´ (dm2) = 0,785 ´ (0,025)2 = 4906 10-4 m2
Fm
= 66878981 ´ 4906 10-4 = 3281,08 N
Jadi gaya pengisian rem adalah :
41
Ff = 3281 ´ o,8 3 = 1093,69 N
b.
Gaya Pengereman Statis Roda Belakang Frdm bs = Mbs
´
a
= 500 ´ 5 = 2500 N
Jadi gaya pengereman maksimum Frdm = m ´ g ´ m = 1300 ´ 10 ´ 0,05 = 650 N
Maka, beban dinamis aksel depan dan belakang - Gd din = mds ´ g + Fdm t/p = 800 ´ 10 + 1500 0,8/2,6 = 8000 + 2000 N = 10000 N Þ ( beban aksel depan) - Gb din = mbs ´ g - Frdm t/p = 500 ´ 10 - 1500 0,8/2,6 = 5000 - 2000 = 3000 N Þ ( beban aksel belakang )
c.
Gaya Pengereman Depan Dinamis Frdm din
= Gd din ´ a g = 10000 ´ 5
42
10 = 5000 N
d.
Gaya Pengereman Belakang Dinamis
Frdm bdin
= Gb din ´ a g = 3000 ´ 5 10 = 1500 N
43
Gambar 3.7 Rem cakera Gambar 3.8 Notasi untuk rem cakera
Ti = mFK1Rm dimana m adalah koefisien gesek lapisan, F (kg) adalah hasil perkalian antara luas piston atau silinder roda Aw (cm2) dan tekanan minyak Pw (kg/cm2), sedangkan K1 dan Rm dihitung dari rumus berikut :
Ki =
é R1 R2 ù 2f ê1 ú 3 sin (f / 2) ë ( R1 + R2 ) 2 û
Rm =
R1 + R2 2
Perhitungan ini dilakukan untuk membuat keausan lapisan yang seragam baik di dekat poros maupun di luar, dengan jalan mengusahakan tekanan kontak yang merata. Jika R2 = 1,5 R1, maka K1 = 1,021 untuk f = 250 K2 = 1,04 untuk f = 450 Satu cakera ditekan oleh gaya P (kg) x 2 dari kedua sisinya. Jika pusat tekanan ada di K1Rm = r, maka faktor efektivitas rem (FER) adalah : (FER) = 2T/Fr = 2m
44
Dalam hal otomobil, karena satu gandar mempunyai 2 roda dengan jari-jari R, gaya rem pada diameter luar roda adalah Bd = 2 (FER) . Pw . Aw .
r R
Faktor efektivitas rem diberikan dalam Gambar 3.24. Dibandingkan dengan macam rem yang lain, rem cakera mempunyai harga FER terendah karena pemancaran panas yang sangat baik, sehingga banyak dipakai. Dalam diagram 12 diberikan tata cara perhitungan FER yang disusun bersama-sama dengan rem drum.
DIAGRAM ALIR PERHITUNGAN PENGEREMAN START
45
Berat total kendaraan Wt (kg) Beban pada gandar depan Wd (kg) Beban pada gandar belakang Wb (kg) Jarak gandar L (mm) Tinggi kendaraan H (mm) Tinggi titik berat h (mm) Jarak pngereman S (m) Kecepatan rata-rata V (m/s)
Besar koefisien gesek dan jalan μ = v2 2Sg
Perlambatan α = μ g
Waktu pengereman te = v α
Energi kinetik kendaraan Ek = Wt . V2 2g
Beban dinamis pada roda depan WdD = Wd + Wt x μ x Beban dinamis pada roda belakang WdB = Wb – Wt x μ x
h l
STOP BIDANG GESEK DIAGRAM ALIR PERHITUNGAN START
h l
46
Jari-jari luas bidang gesek R1 (mm) Jari-jari dalam bidang gesek R2 (mm) Besar sudut kontak bidang gesek θ (90o) Banyak kerja rem per jam Z (kali/jam) Waktu pmakaian rem L (jam) Kerja untuk menghabiskan bahan gesek persatuan Volume Ak (dk / cm3) Daya maksimum Nmax (PS) Putaran n (rpm)
Jari-jari rata-rata pad Rm = R1 +R2 2
Momen puntir Mp = 71620. Nmax n
Momen geser Mg = (1,5). Mp
Kerja yang hilang Ag = Mg.w.te 2
Daya kerja yang hilang Ng = Ag x Z Ak x 3600
Luas total bidang gesek Fk tot = Ng.L Ak.α Panjang bidang gesek P =
θ 360o
x 2π.Rm
Luas satu bidang gesek F1/2 = 1 x F tot 2
47
Lebar bidang gesek B = F1/2 P
Jari-jari rata-rata pad (mm) Panjang bidang gesek (mm) Lebar bidang gesek (mm)
STOP
48
DIAGRAM ALIR PERHITUNGAN DIAMETER PISTON PENEKAN START
Luas total bidang gesek Fk tot (mm)
Tekanan permukaan yang Diizinkan Pa (kg/mm2)
Gaya yang timbul pada bidang gesek F = Pa. Fk tot
Pwb Tekanan minyak roda belakang Pwb (kg/mm2) Luas penampang piston penekan Ac = F Pwb
Diameter piston penekan Dc =
4.Ac p
Kemampuan pengereman pada gandar belakang BdB = 2. (2md). Pwb. Ac. Rm Rban
Diameter piston Penekan (mm)
STOP
49
DIAGRAM ALIR PERHITUNGAN POROS
START
Beban dinamis pada roda belakang WdB (kg) Jarak antara bantalan LA,LB,L1,L (mm)
Beban pada poros roda belakang Psb = Wdb 2
Gaya radial pada bantalan A Pra = Psb.LB LA + LB
Gaya radial pada bantalan B PrB = Psb - Pra
Momen lentur pada poros roda belakang Mid = Pra.L1 + Prb.L
Bahan poros,sf Kekuatan tarik σ (kg/mm2)
Kekuatan tarik yang diperbolehkan σ bol = σs Sf
Diameter poros Ds =
Diameter poros (mm)
STOP
3
10 Mid s bol
50
DIAGRAM ALIR PERHITUNGAN BANTALAN
START
Kecepatan rata-rata v (m/menit) Diameter ban Dban (mm) Lh Umur dari bantalan Lh (jam)
Jumlah putaran per menit n =
fn Faktor putaran =
fh Faktor umur =
33,3 n
Lh 500
v p.Dban
1 3
1 3
Beban yang bekerja pada bantalan A,Pa = X.V.Pra + Y.PaA C Beban dinamis = Pa fh fn
Beban yang bekerja pada bantalan B,Pb = X.V.Prb + Y.PaB C Beban dinamis = Pb fh fn
STOP
51
DIAGRAM ALIR PERHITUNGAN BAUT
START
Momen puntir mesin T (kg/m) Putaran n (rpm) Perbandingan gigi mundur I5 = 4,743 Jumlah baut n = 4 buah Diameter peletakan baut D = 120 mm
Momen puntir maksimal pada gigi mundur Tg = T x I5 IF
Momen puntir pada saat pengereman Tb = F(2.μ d). Rm
P Gaya pada baut = 2Tb nD
Diameter inti baut Dp =
Diameter baut (mm)
STOP
4.P p.tbol
52
BAB IV ANALISA LOSS POWER PADA DISC BRAKE SERI 5K
4.1
Hasil Penelitian Dari hasil penelitian didapatkan data : Tabel 1. Data Hasil Pengamatan
Kasus Sistem Rem yang Terjadi Rem tidak pakem
Penyebab Kerusakan Sistem Rem Seal roda bocor, karet tutup debu sobek, wheel master bocor.
Tekanan uadara terlalu rendah
Breake valve bocor
Rem buang kanan
Kanvas rem tipis, wheel master bocor
Minyak rem boros, booster rem Seal booster mengeras bocor Rem keras
Banyaknya kotoran dalam tangki udara
4.2
Pembahasan Dari permasalahan rem diatas dapat diatasi dengan : a.
Penyebab dari rem tidak pakem tersebut setelah dilakukan penelitian adalah : 1). Seal roda bocor roda belakang kanan, kiri sehingga grease akan membasahi kanvas rem dan tromol akan menjadi licin. 2). Karet tutup debu sobek sehingga kotoran mudah masuk ke wheel master. 3). Wheel master bocor roda belakang kanan, kiri sehingga tekanan minyak terhadap piston roda tidak maksimal.
53
v Cara mengatasi permasalahan diatas adalah dengan mengganti seal roda, tutup debu dan seal piston wheel master.
b.
Penyebab tekanan udara rendah setelah dilakukan penelitian adalah : 1). Breake valve bocor sehingga tekanan udara dari tangki ke booster menjadi lemah.
v Cara mengatasi permasalahan diatas adalah dengan mengganti seal-seal (repair-kit) dari breake valve.
c.
Setelah diadakan penelitian penyebab rem buang kanan adalah : 1). Kanvas rem tipis sehingga gesekan antara kanvas rem dengan tromol menjadi kurang maksimal. 2). Wheel master bocor sehingga tekanan minyak terhadap piston roda tidak maksimal.
v Cara mengatasinya adalah dengan mengganti kanvas rem dan seal piston wheel master roda depan sebelah kiri. d.
Setelah dilakukan penelitian penyebab minyak rem boros dan rem kurang pakem adalah : 1). Terjadi kebocoran pada booster rem yang disebabkan seal booster telah mengeras sehingga minyak rem akan menjadi boros dan tekanan minyak rem dari master silinder ke wheel master menjadi kurang maksimal.
v Cara mengatasi permasalahan diatas adalah dengan mengganti seal-seal (repair kit) booster rem. e.
Setelah diadakan penelitian penyebab rem keras adalah : 1). Banyaknya kotoran pada tangki udara sehingga mengakibatkan aliran udara ke breake valve menjadi tidak lancar.
v Cara mengatasinya adalah dengan membersihkan nepel pembuangan udara dan menguras kotoran yang ada pada tangki udara.
54
Gunakan tabel di bawah ini untuk membantu menemukan penyebab dari problem nomor-nomor menunjukkan prioritas yang sangat mungkin menjadi penyebab dari problem. Periksa setiap bagian sesuai dengan urutan . Bila perlu, gantilah komponen tersebut.
Gejala
Area yang diduga
Pedal rendah atau pedal
1. Sistem rem (minyak bocor)
blong
2. Sistem rem (Ada udara) 3. Dudukan piston (Aus atau rusak) 4. Celah sepatu rem belakang (penyetelan berlebihan) 5. Master silinder (rusak) 6. Booster batang pendorong (penyetelan berlebihan)
Rem macet
1. Gerak bebas pada rem (minimal) 2. Langkah tuas rem parkir (penyetelan berlebihan) 3. Kabel rem parkir (macet) 4. Celah sepatu rem belakang (penyetelan berlebihan) 5. Pad atau sepatu rem (retak atau berubah bentuk) 6. Piston (macet) 7. Piston (membeku) 8. Anchor atau pegas pembalik (rusak) 9. Booster barang pendorong (penyetelan berlebihan) 10. Sistem booster (vakum bocor) 11. Master silinder (rusak)
55
Rem narik
1. Piston (macet) 2. Pad atau sepatu rem (berminyak) 3. Piston (membeku) 4. Piringan (tergores) 5. Pad atau sepatu rem (retak atau berubah bentuk)
Pedal keras tetapi rem
1. Sistem rem (minyak bocor)
tidak pakem
2. Sistem rem (ada udara) 3. Pad atau sepatu rem (aus) 4. Pad atau sepatu rem (retak atau berubah bentuk) 5. Celah sepatu rem belakang (penyetelan berlebihan) 6. Pad atau sepatu rem (berminyak) 7. Pad atau sepatu rem (mengeras dan berkilau) 8. Piringan (tergores) 9. Booster batang pendorong (penyetelan berlebihan) 10. Sistem booster (vakum bocor)
Suara berisik dari rem
1. Pad atau sepatu rem (retak atau berubah bentuk) 2. Baut pemasangan (kendor) 3. Piringan (tergores) 4. Plat penahan plat (kendor) 5. Pin geser (aus) 6. Pad atau sepatu rem (kotor) 7. Pad atau sepatu rem (mengeras dan berkilau)
56
8. Anchor atau pegas pembalik (rusak) 9. Shim anti squeal (rusak) 10. Pegas penahan sepatu (rusak)
Sistem rem yang terdapat pada mobil merupakan salah satu yang penting. Hal itu disebabkan karena sistem pengereman sangat penting pada sebuah kendaraan. Apabila sistem rem pada mobil ini tidak bekerja maka pengguna kendaraan akan menjadi kurang nyaman. Oleh karena itu diperlukan adanya perawatan yang rutin untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan pada saat mengendarai. Dengan banyaknya komponen yang terdapat pada sistem rem ini maka kita perlu melakukan pengecekan secara bertahap dan satu persatu. Pada dasarnya ada 3 faktor uatama yang menyebabkan kerusakan pada sistem rem yang terdapat pada mobil, yaitu : 1.
Masuknya oli kedalam tangki uadara yang menyebabkan kerusakan pada komponen sistem rem terutama seal-seal akan menjadi keras dan akan menyebabkan banyaknya kotoran yang ada di tangki udara hal ini bisa menyumbat aliran udara. Hal ini dapat kita atasi dengan melakukan pembongkaran pada bagian kompresor. Ini dikarenakan hanya pada bagian kompresor saja yang menggunakan pelumasan dengan menggunakan oli. Kebocoran oli tersebut dapat disebabkan sudah lemahnya ring piston yang terdapat pada kompresor , silinder yang sudah afkir. Untuk perbaikan pada ring piston hanya dapat kita ganti dengan yang baru.
2.
Kualitas spare-part yang digunakan pada waktu perbaikan komponen yang mengalami kerusakan. Apabila kita menggunaklan spare part yang original maka akan kita peroleh usia pakai yang lebih lama daripada ketika menggunakan spare-part yang non original.
3.
Kotoran yang menempel pada body komponen sistem rem yang menyebabkan tersumbatnya saluran udara maupun saluran minyak rem
57
sehingga menyebabkan kerusakan pada komponen yang ada. Untuk itu kotoran yang menempel pada body komponen harus selalu dibersihkan. Dalam melakukan perawatan pada sistem rem ini hendaknya kita lakukan secara berkala dan rutin, hal ini dimaksudkan untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan pada saat melakukan perjalanan jarak jauh. Apabila terjadi kerusakan maka hendaknya kita harus menggunakan spare part yang original, hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan umur pakai yang lebih lama daripada menggunakan spare part yang non original . Lakukanlah pengecekan dan penyetelan rem secara rutin. Lakukan juga pembuangan udara pada tangki udara secara rutin supaya tidak terjadi penyumbatan pada katup pembuangan udara yang ada pada tangki udara. Kesimpulan : · Gaya pengereman untuk aksel belakang pada beban statis dua kali lebih besar daripada beban dinamis · Kalau tekanan hidraulis pada aksel belakang tidak dikurangi, roda belakang akan memblokir · Maka diperlukan pengatur tekanan hidraulis pada silinder roda belakang
58
BAB V PENUTUP
5.1.
Kesimpulan Sistem rem yang terdapat pada mobil merupakan salah satu yang penting. Hal itu disebabkan karena sistem pengereman sangat penting pada sebuah kendaraan. Apabila sistem rem pada mobil ini tidak bekerja maka pengguna kendaraan akan menjadi kurang nyaman. Oleh karena itu diperlukan adanya perawatan yang rutin untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan pada saat mengendarai. Jika gaya rem persatuan luas adalah P (kg/mm2) dan kecepatan keliling drum rem adalah v (m/s), maka kerja gesekan persatuan luas permukaan gesek persatuan waktu, dapat dinyatakan dengan µpv (kg.m/mm2.s) . Besaran ini disebut kapasitas pengereman. Bila suatu permukaan rem terus-menerus bekerja, jumlah panas yang timbul pada setiap 1 mm2 permukaan gesek tiap detik adalah sebanding dengan µpv. Dalam satuan panas besaran tersebut dapat ditulis sebagai µpv/860 (Kcal/(mm2.s)). Bila harga µpv pada suatu rem lebih kecil daripada harga batasnya. Maka pemancaran panas akan berlangsung dengan mudah, dan sebaliknya akan terjadi bila harga tersebut melebihi batas, yang dapat merusak permukaan lapisan gesek. Kotoran yang menempel pada body komponen sistem rem yang menyebabkan tersumbatnya saluran udara maupun saluran minyak rem sehingga menyebabkan kerusakan pada komponen yang ada. Untuk itu kotoran yang menempel pada body komponen harus selalu dibersihkan.
59
5.2.
Saran Menurut kesimpulan yang dibuat berdasarkan pada perhitungan dan analisa loss power bahwa rem perlu dilakukan pemeriksaan secara berkala dan penggantian juga perlu dilakukan bila sudah tidak sesuai dengan standar spesifikasi. Komponen-komponen dari rem itu sendiri harus di setel sesuai dengan fungsinya agar menghasilkan kenyamanan dan keamanan dalam berkendara.
60
DAFTAR PUSTAKA
Hino Training Text. Pengetahuan Dasar Kendaraan .1999. Jakarta .
PT. Toyota Astra Motor. New Step 1 Training Manual. 1995. Jakarta
PT Toyota Astra Motor. Pedoman Reparasi Mesin 5A-FE Soluna AL 50. Volume1. April 2000. Jakarta.
PT. Toyota Astra Motor. Pedoman Reparasi Chasis & Body Soluna AL 50. Volume 2. April 2000. Jakarta.
Sularso. Dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin. 1987. PT. Praditya Paramita. Jakarta.
PT . Toyota Astra Motor. Teknik-Teknik Service Dasar. 1983. Jakarta.
Kumala, Tedja .Dasar Perencanaan elemen mesin. Universitas Trisakti. Jakarta
http : //okezone.com. tgl 26-08-2008
http : //Republikaonline.com. tgl 27-03-2008
