R . Z . M . S . P . E . E . D : TUGAS MANDIRI ELEMEN MESIN II PERENCANAAN REM CAKRAM PADA SEPEDA MTB

TUGAS MANDIRI ELEMEN MESIN II

PERENCANAAN REM CAKRAM

PADA SEPEDA MTB

DISUSUN OLEH :

NAMA : RUSMAN

NIM : 11 301 0260

PRODI : TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS WAHID HASYIM SEMARANG

2014

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, atas segala limpahan rahmat, hidayah dan karunianya dalam menyelesaikan tugas perencanaan rem cakrampadasepeda MTB.

Dalam tugas Elemen Mesin ini, penulis mencoba merencanakan ulang rem cakampadasepeda MTB. Dalam perencanaan ini penulis mengambil data pendukung dari berbagai sumber dan litelatur, buku-buku Teknik Mesin, Diktat Ajar Dosen dan searching dari internet.

Tak lupa ucapan terima kasih kepada Bapak Darmanto, ST, M.Eng. selaku dosen dan pembimbing dalam tugas perencanaan ulang rem cakramsepeda MTB, yang teleh banyak memberi masukan, bimbingan dan pengarahan demi terwujudnya tugas Elemen Mesin II.

Akhir kata untuk lebih sempurnanya penuliasan perencanaan rem cakram ini, baik mengenai penulisan, perhitungan dan penyusunan besar harapan kami adanya saran-saran untuk tercapainya perencanaan yang lebih baik.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb.

Semarang, 2014

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

1.2. Tujuan

1.3. Batasan Masalah

BAB II DASAR TEORI

2.1 Rem

2.2 Jenis Jenis Rem

2.3 Fungsi Rem

2.3 Perencanaan Rem

BAB III PERHITUNGAN

3.1 Desain Rem

BAB IV PENUTUP

4.1 Kesimpulan

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Balakang

Suatu mesin terdiri dari suatu komponen yang jumlahnya dapat mencapai lebih dari seribu bagian. Semua bekerja saling mendukung dan terpadu, sehingga dapat menghasilkan suatu gerakan. Banyak hal yang harus diperhatikan oleh seorang perancang dalam perancangan suatu komponen dari sebuah mesin antara lain yaitu menyesuaikan suatu komponen dengan fungsi sebenarnya, faktor keamanan dari komponen yang direncanakan, efisiensi serta faktor biaya. (http://www.ronggolawee.files.wordpress. com /.../85702598-tugas-elemen-mesin)

Rem merupakan salah satu bagian dari kendaraan yang mempunyai peran yang sangat penting untuk kenyamanan dan keselamatan pengendara sepeda motor. Rem berfungsi mengurangi kecepatan atau menghentikan kendaraan melalui gesekan antara sepatu rem dengan tromol dengan mekanisme tertentu. Rem tromol itu sendiridibagi menjadi lima jenis yaitu: simplek, duplek, duo duplek, servo, dan duo servoyang mempunyai kelebihan dan kekurangan masing- masing (http://www.ronggolawee.files.wordpress. com /.../85702598-tugas-elemen-mesin)

Teknologi rem memiliki umur yang hampir sama tuanya dengan penemuankendaraan itu sendiri. Apa itu rem? Bisa dipastikan semua pemakai kendaraan bermotor mengenal benar fungsi alat ini. Rem merupakan alat untuk menghentikanlaju kendaraan. Seiring dengan kian canggihnya teknologi otomotif, rem pundilengkapi dengan teknologi elektronik agar kinerjanya lebih baik. Salah satu fitur yang telah menjadi standar adalah ABS atau Antilock Braking System. Sayangnya,ABS sering disalah artikan sebagai performa pengereman yang lebih pakem.Padahal, ABS hanya sebuah peranti yang memudahkan pengemudi melakukan pengereman tanpa ada risiko menguncinya roda. ( http://www.scribd.com/doc/139039950/ 130077730-109912849-Perhitungan-Rem-Cakram)

Peranti ABS diperlukan karena roda yang terkunci akan membuat daya manuver mobil berkurang atau setengah mengerem. Bila roda depan yang terkunci, lajukendaraan akan terganggu dan terasa berat. Itu tentu akan berpengaruh kepadastabilitas pengendalian kendaraan. Pada kecepatan tinggi, jika roda belakangterkunci, kendaraan akan hilang keseimbangannya malahan bisa berputar. ( http://www.scribd.com/doc/139039950/ 130077730-109912849-Perhitungan-Rem-Cakram)

Sistem ABS merupakan perangkat yang terintegrasi dan terpasang di antara master silinder dan roda rem. Perangkat ini berfungsi pasif dalam pengereman normal.Dalam kaitan itu, ABS bekerja lewat sebuah sensor yang mendeteksi gejala rodamengunci. Ketika kondisi ini berpotensi terjadi, prosesor elektronik akan memerintahkan pasokan minyak rem dikurangi. Ini membuat jepitan kampas remmenjadi berkurang meski pedal rem terus diinjak.Banyak pengemudi yang kaget akan getaran di pedal rem sehingga melepasinjakkannya. Ini adalah tindakan yang salah karena melepas injakan pedal akanmembuat kinerja ABS tidak maksimal. Getaran mengindikasikan sistem rem ABS sedang bekerja. ( http://www.scribd.com/doc/139039950/ 130077730-109912849-Perhitungan-Rem-Cakram)

1.2.Tujuan

Tujuan dari penulisan perencanaan ulang rem cakram sepeda MTB adalah:

a. Mengetahui torsi pengereman rem cakram

b. Mengetahui koefisien gesek.

c. Menentukan jenis bahan yang akan di gunakan dalam perencanaan rem cakram

d. Menentukan jenis bahan yang akan di gunakan dalam perencanaan rem cakram

1.3. Batasan Masalah

Dalam perencanaan ulang pembuatan rem cakram ini, penulis tidak melakukan perencanaan rem cakram secara keseluruhan tetapi hanya pada beberapa bagian di antaranya adalah:

1. Kecepatan maksimal (V_max) sepeda MTB

2. Jarak pengereman menggunakan rem cakram dengan asumsi bergerak bergerak turun dengan sudut (α) 25^o, untuk menentukan torsi dan koefisien gesek minimum pada rem cakram

BAB II

DASAR TEORI

1.1. Pengertian Rem

Rem adalah suatu alat yang berguna untuk menghentikan atau memperlambat putaran dari suatu poros yang berputar dengan perantara gesekan Efek pengereman secara mekanis diperoleh dengan gesekan secara listrik dengan serbuk magnet, arus putar, fasa yang dibalik, arus searah yang dibalik atau penukaran katup dan lain-lain. (http://www.ronggolawee.files. wordpress. com /.../85702598-tugas-elemen-mesin)

Karena itu dalam banyak hal rem tidak bertindak sebagai rem penyetop, dalam hal instalasi dihentikan oleh gaya rem, melainkan mempunyai tugas untuk mempertahankan pesawat dalam suatu kedudukan tertentu (rempenahan). (http://www.ronggolawee.files.wordpress. com /.../85702598-tugas-elemen-mesin)

Momen rem terkecil terjadi pada poros yang berputar paling cepat. Karena itulah maka rem sedapat mungkin kebanyakan dipasang pada porosyang digerakkan oleh motor. Syarat paling utama yang harus dipenuhi oleh rem ialah kelembutan artinya tidak ada tumbukan ketika menghubungkan dan melepaskan rem, pelepasan kalor yang cukup ketika terjadi kemungkinan penyetelan ulang setelah aus. (http://www.ronggolawee.files.wordpress. com /.../85702598-tugas-elemen-mesin)

Pada mesin pengangkat, rem digunakan untuk mengatur kecepatan penurunan muatan atau untuk menahan muatan agar diam dan untuk menyerap inersia massa yang bergerak seperti truk, crane, muatan dan sebagainya. (http://www.ronggolawee.files.wordpress. com /.../85702598-tugas-elemen-mesin)

1.2. Prinsip Kerja Rem

Kendaraan tidak dapat berhenti dengan segera apabila mesin dibebaskan (tidak dihubungkan) dengan pemindahan daya, kendaraan cenderung tetap bergerak. Kelemahan ini harus dikurangi dengan maksud untuk menurunkan kecepatan gerak kendaraan hingga berhenti. Mesin mengubah energi panas menjadi energi kinetik (energi gerak) untuk menggerakan kendaraan. Sebaliknya, ( http://jerycazsanovaright.Blogspot .com 2013/07/sistem-rem_9.html )

Prinsip kerja rem adalah 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 timbul antara dua objek. Sistem pengereman dilakukan dengan friction brake, yaitu pengereman dengan cara gesekan. Sistem rem yang digunakan untuk kendaraan harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : (http://haryanto-wagiyo.blogspot.com/2013/05/memperbaiki-sistem-rem.html)

a) Dapat bekerja dengan baik dan cepat.

b) Mempunyai daya gesekan yang baik.

c) Mempunyai sifat tahan lama, serta mudah digunakan.

d) Rem itu harus mudah diperiksa dan disetel.

Bahan rem pun harus memenuhi persyaratan sebagai berikut sehingga reaksi pengereman dapat bekerja sempurna, yaitu :

a) Aman dan tahan terhadap gesekan dan remperatur tinggi.

b) Dapat mengerem dengan halus.

1.3.Jenis - Jenis Rem

Ø Menurut Konstruksinya : (http://alfathoni.wordpress.com /2009 /10 /02 /jenis-jenis-rem)

a. Rem Cakram

b. Fixed Caliper

c. Floating Caliper

d. Rem Tromol

e. Anchor pin

f. Leading Trailing

g. Two Leading

h. Dual Two Leading

i. Uni Servo

j. Duo Servo

Ø Rem menurut mekanisme kerjanya : (http://alfathoni.wordpress.com /2009 /10 /02 /jenis-jenis-rem)

a. Rem Mekanik, yaitu : rem yang menggunakan kawat atau kabel baja sebagai penggerak rem.

b. Rem hidrolik, yaitu : rem yang menggunakan minyak rem (oli rem) untuk menggerakan rem.

c. Rem Pneumatikk, yaitu : rem yang menggunakan udara (dari kompresor yang digerakkan mesin) untuk membantu menggerakan rem

Pembahasan pada sistem rem ini hanya terpaku pada rem cakram saja karena yang akan di rencanakan ulang adalah pada rem cakram sepeda :

1.4. Rem Cakram

Rem cakram terdiri atas sebuah cakram dari baja yang dijepit oleh lapisan rem dari kedua sisinya pada waktu pengereman (gambar 2.1). Rem ini mempunyai sifat-sifat yang baik seperti mudah dikendalikan, pengereman yang stabil, radiasi panas yang baik, sehingga sangat banyak dipakai untuk roda depan. Adapun kelemahannya adalah umur lapisan yang pendek, serta ukuran selinder rem yang besar pada roda. ( http://www.scribd.com /doc/109912849/Perhitungan-Rem-Cakram)

Gambar 2.1. Rem Cakram

( http://m-edukasi.net/online/2008/servicerem/komponen%20rem.html )

Kerja rem cakram dalam mengerem menggunakan sistim hidrolik (memakai fluida) sehingga dapat disebut juga dengan rem hidrolik. Fluida yang digunakan haruslah memenuhi kriteria berikut : tidak menimbulkan korosi pada pipa atau slang rem, tidak merusak karet-karet (seal) yang berada pada master rem atau pun pada kaliper, kekentalan (Viskositas) kecil dan tidak mudah menguap. Biasanya setiap pabrikan telah merekomendasikan minyak rem yang harus digunakan pada setiap motor hasil produksinya misalnya : dot 3 atau dot 4. Kerja rem cakram akan optimal apabila kebersihan dari kampas rem (brake pad) terjaga, menggunakan minyak rem yang direkomendasikan, permukaan cakram yang rata dan mempunyai tebal minimal 3,5 mm.( http://www.scribd.com /doc/109912849/Perhitungan-Rem-Cakram)

1.5. Perencanaan Rem CakramdanPerhitungan

Untuk mengetahui berapa jarak pengereman yang dibutuhkan dan koefisien gesek pada material yang akan di gunakan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Tabel 2.1 propertis material rem cakram (R.S.khurmi,J.K Gupta 2009)

Persamaan persamaan yang di gunakan dalam perencanaan ulang rem cakram pada sepeda MTB

Torsi pengereman

..................................................................................(1)

Dimana: T = torsi

Ep = EnergiPotensial

Ek = Energikinetik

Energi Potensial

.......................................................................................(2)

Dimana: Ep = EnergiPotensila

m = massa

g = grafitasi

h = ketinggiankeiringan

Ketinggian kemiringan menggunakan persamann

.......................................................................................(3)

Diamana: h = ketinggian kemiringan

= jarak pengereman

Sin α = sudut kemiringan

Energi kinetik

.....................................................................................(4)

Dimana: Ek = Energi Kinetik

m = massa

v =kecepatan

Gaya pada roda

..................................................................(5)

Dimana: F = gaya pada roda

T = torsi

Torsi Pengereman

...........................................................................................(6)

Dimana: T_b = Torsi Pengereman

F = gaya pada roda

R = diameter cakaram

Torsi pada masing-masing kampas rem

...................................................................(7)

Dimana: T_lapisan = torsi pada kampas rem

T_b= torsi pengereman

2 = jumlah kampas rem

Jari-jari cakram

..................................................................................(8)

Dimana, r = jari-jari cakram

R₁ = jari-jari batas dalam cakram

R₂ = jari-jari luar batas cakram

Tekanan pada kawat rem

P = F/A ..............................................................................................(9)

Dimana, p = Tekanan
F = Gaya

A = Luas alas/penampang

BAB III

PERHITUNGAN

Data sepeda MTB

Berat sepeda MTB (m_kendaraan) : 14 kg
Berat Penumpang (m_penumpang) : 55 kg
Berat total (m_total) : 69 kg
Kecepatan maksimal : 40 km/jam = 11,11 m/s
Jarakpen gereman :10 m
Diameter cakram : 177,8 mm = 0,1778 m
Jari-jari cakram : 80 mm = 0,08 m
Diameter roda : 660,4 mm = 0,66 m
Jari-jari roda : 330 mm = 0,33 m

1.1. Perhitungan

Energi potensial kendaraan

Sehingga Energi Potensial

Energi Kinetikkendaraan

Sehingga besarnya torsi pengeremanadalah:

Jari-jari cakram

Gaya pada roda

Torsi pengereman

Gaya pada cakram

Gaya Normal (R_N)

P _kampas= 45 mm

L _kampas= 20 mm

A_kampas= P _kampas. L _kampas

= 45 × 20

= 900 mm²

Tekanan pada kawat rem di asumsikan 3 kg

ASUMSI efisiesi pada sistem kawat rem 80%

Asumsi efisiensi pada sistem rem 50%

3x80%x50%= 1,2 kg = 11,77N

P = F/A
=

= 14,53 N/m

R_N=P_piston.(A_kampas_.2)

= 14,53x( 900 x 2 )

= 9720 N mm²

Koefisien gesek adalah

μ = F/RN

= 1305 /9720

= 0,13

Dari tabel 2.1 diperoleh material

BAB IV

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengukuran, perhitungan dan perancangan rem cakram pada sepeda MTB dengan data-data yang telah disebutkan maka didapatkan perhitungan rem cakram ini sebagai berikut :

1. Torsi pengereman sampai sepeda berhenti adalah =

2. Gaya yang terjadi pada roda =

3. Torsi pengereman =

4. Torsi pada masing-masing kampas rem =

5. Koefisien gesek =

Sepeda MTB meluncur pada turunan dengan kemiringan 25⁰ dan pada kecepatan maximum 40 km / jam akan berhentipadajarak10 m, membutuhkan Torsi pengeremansampaisepedaberhenti adalah