Laporan Tugas Akhir
BAB III PERANCANGAN SISTEM REM DAN PERHITUNGAN
3.1 Metode Perancangan Metode yang dipakai dalam perancangan ini adalah metode sistematis. Tahap-tahap perancangan yang harus dilakukan adalah : 1. Penjabaran tugas (clarification of the task) Tahap ini meliputi pengumpulan informasi tentang syarat-syarat yang diharapkan dipenuhi oleh solusi akhir. Dari informasi yang di peroleh kemudian disusun dalam daftar syarat-syarat daftar spesifikasi. 2. Perancangan konsep (conceptual design) Perancangan konsep meliputi pembuatan struktur-struktur fungsi, mencari prinsip-prinsip pemecahan masalah dan mengkobinasikannya menjadi beberapa konsep (consept varian). Solusi terbaik dipilih berdasarkan hasil analisis konsep varian tersebut. 3. Perancangan wujud (embodiment design) Perancangan
wujud
meliputi
pengembangan
perancangan
dengan
menggunakan kriteria teknik dan ekonomi. Hasil dari tahap ini berupa lay out 19 Universitas Mercubuana
Laporan Tugas Akhir
yaitu penggambaran dengan jelas rangkaian dan bentuk elemen suatu produk, pemilihan bahan dan proses produksi. 4. Perancangan terperinci ( detail design) Bentuk dimensi dan sifat permukaan semua komponen ditetapkan dalam tahap ini. Kemungkinan produk tersebut dapat dibuat secara ekonomis dan teknis diperiksa kembali, kemudian semua gambar dan dokumen produksi diselesaikan. Untuk lebih jelasnya urutan proses perancangan dengan metode seperti diatas dapat dilibat pada Gambar (3.1). TUGAS
PENJABARAN TUGAS
SPESIFIAKASI (Lihat Tabel 3.1)
PERANCANGAN TUGAS
PERANCANGAN UJUD LAY OUT (Lihat Tabel 3.2)
SOLUSI (Lihat Tabel 3.3)
PERANCANGAN TERPERINCI (Lihat Tabel 3.2 )
Gambar 3.1 Tahap-tahap perancang umum
20 Universitas Mercubuana
KONSEP
Laporan Tugas Akhir
3.2. Perancangan Wujud Sistcm Pengereman Perancangan Struktur Dudukan Rem Rangka yang digunakan dalam perancangan sistem pengereman adalah batang profil persegi empat. Rangka ini berfungsi sebagai dudukan sistem pengereman.
3.2.2. Perencanaan
Rem yang Digunakan pada Sistem Pengereman
Pada sistem pengereman ini, jenis rem yang digunakan adalah rem cakram. Rem jenis ini dipilih karena strukturnya yang sederhana dan mudah dalam perawatan.
3.2.3. Perencanaan Bantalan Pada perancangan sistem, jenis bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding. Keuntungan dari bantalan gelinding ini adalah gesekannya sangat kecil dibandingkan bantalan luncur, juga mampu menahan beban radial dan aksial. Karena gesekannya sangat kecil maka kerugian energi yang terjadi juga relatif kecil. Jenis bantalan gelinding yang digunakan adalah bantalan bola. Bantalan bola digunakan sebagai dudukan kerangka pada poros roda
3.2.4. Perencanaan Poros Roda Poros roda yang digunakan merupakan poros yang menggunakan baja carbon dengan type SC 45 JIS G 5101 dimana bahan tersebut mampu menahan beban yang cukup besar dan dimensinya telah disesuaikan dengan diameter bantalan dan lebar kendaraan. 21 Universitas Mercubuana
Laporan Tugas Akhir
3.2.5. Perencaaaan Pasak Pasak yang akan digunakan sebagai penyambung system rem dan poros roda menggunakan bahan SKD11 dengan dimensi yang disesuaikan dengan beban yang bekerja, dan bentuknya yang sederhana sehingga dapat dibuat dengan proses pemesinan biasa.
3.3 Perhitungan Sistem Rem Pada bagian ini membahas tentang perhitungan komponen-komponen pada sistem pengereman yang terdiri dari: 1. Perhitungan poros roda 2. Perhitungan torsi pengereman 3. Perhitungan pasak
3.4
Perhitungan Gaya Rem
Gambar 3.2 Grafik Gaya Rem Sumber : Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin
22 Universitas Mercubuana
Laporan Tugas Akhir
KLD =
E k ( BD) D 2 ALD .t e
KLB =
E k ( BD) B 2 ALB .t e
Harga-harga KLD dan KLB diusahakan dapat ditekan sampai sebesar 0,18[kg.m/(mm2s)] atau kurang untuk rem drum dan untuk rem cakerayang sangat baik radiasinya sampai 0,65[kg.m/(mm2s)] atau kurang. Perhitungan di sini didasarkan pada kecepatab kendaraan sebagai berikut: Mobil Penumpang
100 (km/h) = 27,8 (m/s)
Truk Kecil
80 (km/h) = 22,8 (m/s)
Truk Besar
60 (km/h) = 16,7 (m/s)
Serta perlambatan sebesar 0,6g Disamping untuk perhitungan di atassebenaarnya masih ada perhitungan koefisien gesekan antara roda dan permukaan jalanan pada batas slip, dll. Namun, perhitungan-perhitungan tersebut tidak akan dilakuan di sini.
Tabel. 2.2. Kecepatan Pengereman
23 Universitas Mercubuana
Laporan Tugas Akhir
Gambar. 3.3 Grafik Kecepatan Rem 3.4.1. Perhitungan Poros Roda •
Jenis poros yang dipakai adalah jenis poros transmisi, karena poros menerima beban punter dan lentur. Besarnya beban.( P ) yang menimbulkan momen lentur pada poros roda belakang adalah ekivaien dengan ' /2 dari jumlah gaya yang bekerja pada roda belakang, gaya yang bekerja pada roda belakang ( Pb ) adalah ' /2 jumlah berat kendaraan dengan muatan penumpang maksimum dikurangi dengan berat roda, torsi yang bekerja pada poros roda belakang ( Tb ) adalah 3000 N.cm :
•
Pb = 1/2(200 + 100) kg =150kg
•
P=' /2(150) kg = 75 kg
24 Universitas Mercubuana
Laporan Tugas Akhir •
Jarak antara roda dan bantalan poros, L1 / L3 = 5 cm
•
Momen lentur yang terjadi pada poros roda belakang ( Mb ) = 375 N.cm
•
Z = momen tahanan lentur = (
•
Bahan poros adalah SC 45 JIS G 5101, dengan
/ 32 ) d3 B=
45 N/mm2 (Sularso, Dasar
Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin) •
Total momen yang terjadi pada poros roda belakang ( Mtotal ) = ( Tb2 + Mb2 )
Gambar 3.4 Prinsip Kerja Pedal Rem Sumber: Wilson Charles E, Machine Design
25 Universitas Mercubuana
Laporan Tugas Akhir
Gambar 3.4 Mekanisme Kerja Rem Piringan Sumber: Wilson Charles E, Machine Design
3.5 Pengujian Sistem Pengereman dan Perawatan 3.5.1 Tujuan Pengujian Pengujian yang dilakukan pada sistem pengereman ini bertujuan untuk mengetahui apakah sistem pengereman dapat bekerja atau tidak. Apakah bisa bekerja sesuai fungsinya yaitu untuk memperlambat laju kendaraan atau menghentikan laju kendaraan. Pengujian dilakukan dengan beban satu penumpang yaitu pengemudi. Untuk melakukan pengujian pengeremam terlebih dahulu perlu dilakukan proses pengujian akselerasi kendaraan agar dapat dipastikan bahwa kendaraan yang akan diuji dapat melaju sesuai kemampuan.
Universitas Mercubuana
26
Laporan Tugas Akhir 3.5.2 Pengujian Akselerasi Pengujian akselerasi merupakan pengujian untuk mengetahui kecepatan kendaraan dengan jarak tertentu. Dalam pengujian ini diperlukan jalur dengan panjang tertentu sebagai lintasan pengujian dan stopwatch sebagai alat pengukur waktu. Untuk mengetahui kecepatan dan percepatan kendaraan menggunakan rumus sebagai berikut : Vt = Vo + a.t dan S = Vo . t + 1/2 . a . t2 Selanjutnya terlebih dahulu menentukan data-data sebagai berikut : Vo = 0 m/s S
= 100 m
Dari hasil pengujian didapat data-data sebagai berikut : Tabel 3.1 Data Hasil Pengujian Akselerasi Pengujian Ke-
t ( detik )
1
17.51
2
18.29
3
18.16
4
17.96
5
17.77
Universitas Mercubuana
27
Laporan Tugas Akhir
6
17.43
7
17.69
8
17.28
9
17.85
10
17.16
Sehingga dengan rumus Vt = Vo + a.t dan S = Vo . t + 1/2 . a . t2 Dimana Vo = 0 m/s dan S = 100 m
akan didapat data analisa sebagai berikut :
Tabel 3.2 Data Analisa Pengujian Akselerasi Pengujian Ke-
t (detik)
a ( m/s2)
Vt ( m/s )
Vt ( km/h)
1
17.51
0.652316
11.42204
41.11936
2
18.29
0.597864
10.93494
39.36577
3
18.16
0.606455
11.01322
39.64758
4
17.96
0.620037
11.13586
40.08909
5
17.77
0.633367
11.25492
40.51773
6
17.43
0.658317
11.47447
41.30809
7
17.69
0.639108
11.30582
40.70096
Universitas Mercubuana
28
Laporan Tugas Akhir
8
17.28
0.669796
11.57407
41.66667
9
17.85
0.627702
11.20448
40.33613
10
17.16
0.679196
11.65501
41.95804
t = 177.1
a = 6.38416
Vt = 112.975
Vt = 406.709
Sumber: Rugerri T.L, Diktat factor of safety.
Dari perhitungan tersebut dapat diketahui kecepatan rata-rata dan percepatan rata-rata yang diperlukan untuk menempuh jarak 100 m dengan kecepatan awal nol ( 0 m/s ) adalah sebesar : Vtrata-rata = Vt / 10 = 112.975 / 10 = 11.2975 m/s = 40.6709 km/h Sedangkan percepatan rata-rata adalah sebagai berikut : a rata-rata = a / 10 = 6.38416 / 10 = 0.638416 m/s2
3.5.3 Pengujian Deselerasi Pengujian deselerasi merupakan pengujian untuk mengetahui jarak pengereman dengan kecepatan tertentu. Pada pengujian deselerasi menggunakan beban satu penumpang yaitu pengemudi. Perlengkapan yang diperlukan dalam pengujian deselerasi adalah lintasan pengujian, stopwatch sebagai pengukur waktu, dan ditambahkan sebuah sepeda motor untuk mengetahui kecepatan awal dimana pengereman dimulai dengan menggunakan
Universitas Mercubuana
29
Laporan Tugas Akhir rumus Vt = Vo + a.t dan S = Vo . t + 1/2 . a . t2 untuk mengetahui percepatan dan jarak henti. Selanjutnya data awal yang diberikan adalah Vo = 40 km/jam = 11.111m/s Vt = 0 km/jam
Dari hasil pengujian didapat data-data sebagai berikut : Table 3.3 Data Hasil Pengujian Deselerasi Pengujian Ke-
t (detik)
1
1.56
2
1.62
3
1.48
4
1.61
5
1.57
6
1.58
7
1.82
Universitas Mercubuana
30
Laporan Tugas Akhir
8
1.45
9
1.62
10
1.51
Sehingga dengan rumus Vt = Vo + a.t dan S = Vo . t + 1/2 . a . t2 Dimana Vt = 0 m/s dan Vo = 11.111 m/s
akan didapat data analisa sebagai berikut :
Table 3.4 Data Analisa Pengujian Deselerasi Pengujian Ke-
t (detik)
a ( m/s2)
S(m)
1
1.56
-7.12244
8.66658
2
1.62
-6.85864
8.99991
3
1.48
-7.50743
8.22214
4
1.61
-6.90124
8.94436
5
1.57
-7.07707
8.72214
6
1.58
-7.03228
8.77769
7
1.82
-6.10495
10.11101
8
1.45
-7.66276
8.05548
Universitas Mercubuana
31
Laporan Tugas Akhir
9
1.62
-6.85864
8.99991
10
1.51
-7.35828
8.38881
t = 15.82
a = -70.4837
S = 87.88801
Dari perhitungan tersebut dapat diketahui jarak pengereman rata-rata dan perlambatan rata-rata yang diperlukan untuk pengereman dengan kecepatan awal 11.111m/s atau kecepatan awal 40 km/jam adalah sebesar : Srata-rata = S / 10 = 87.88801 / 10 = 8.788801 m arata-rata = a / 10 = -70.4837 / 10 = -7.04837 m/s2 ( perlambatan ) trata-rata = t / 10 = 15.82 / 10 = 1.582 detik
3.6
Perawatan Sistem Rem
3.6.1 Teori Perawatan Perawatan
adalah
suatu
usaha
untuk
memperpanjang
umur
serta
mempertahankan kondisi suatu alat dalam keadaan siap beroperasi dengan baik disamping itu merupakan usaha untuk memperkecil biaya dalam hal pemeliharaan suatu alat tersebut. Perawatan yang dilakukan pada suatu alat adalah perawatan yang mengupayakan pencegahan kerusakan atau preventif. Alasan dari perawatan jenis ini adalah
Universitas Mercubuana
32
Laporan Tugas Akhir a. Biaya yang dibutuhkan lebih kecil dibandingkan daripada harus menggantinya saat terjadi kerusakan. b. Mengurangi waktu yang terbuang akibat penggantian komponen apabila terjadi kerusakan. c. Suatu alat akan menjadi lebih awet dan tidak akan terganggu operasionalnya bila tidak terjadi kerusakan.
3.6.2 Perawatan Rem Rem adalah alat keamanan pada kendaraan yang harus dijaga dalam keadaan terbaik agar selalu siap untuk dioperasikan setiap saat diperlukan. Hal-hal yang perlu dilakukan perawatan rem adalah sebagai berikut : 1. Periksa sistim rem dari kebocoran minyak rem 2. Periksa keretakan atau kebocoran pada slang rem 3. Periksa fungsi tuas rem atau pedal rem 4. Periksa keausan atau kerusakan pada pad set dan piringan rem 5. Periksa ketinggian permukaan minyak rem. 6. Bersihkan kotoran atau minyak yang melekat pada piringan atau pad set.
Universitas Mercubuana
33
Laporan Tugas Akhir
Gambar 3.6 Pemeriksaan Kebocoran Rem
Gambar 3.7 gambar caliper, posisi pad pada disc dan pemeriksaan keausan pad Sumber : Wilson Charles E, Machine Design
Universitas Mercubuana
34
Laporan Tugas Akhir
Gambar 3.8 Pemeriksaan Tinggi Minyak Rem.
Universitas Mercubuana
35
