3. Elmes 2 Bab 3 Rem

(1)

Bab III

Rem ( Break )

TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS: TUJUAN INSTRUKSIONAL KHUSUS:

•

• Memahami Memahami fungsi fungsi RemRem •

• Klasifikasi, Bahan, Klasifikasi, Bahan, keuntungan keuntungan dan kerugiandan kerugian •

• Perhitungan kekuatan Perhitungan kekuatan dan pemilihan sistem dan pemilihan sistem sesuai dengan sesuai dengan fungsi danfungsi dan penggunaannya

penggunaannya

3.1. 3.1. Teori Pengenalan

Teori Pengenalan

Fungsi utama rem adalah menghentikan putaran poros, mengatur putaran Fungsi utama rem adalah menghentikan putaran poros, mengatur putaran poros dan juga mencegah putaran yang tidak dikehendaki.

poros dan juga mencegah putaran yang tidak dikehendaki.

Efek pengeremanan secara mekanis diperoleh dengan gesekan , dan secara listrik Efek pengeremanan secara mekanis diperoleh dengan gesekan , dan secara listrik diperoleh dengan serbuk magnet, arus pusar, fasa yang di balik, arus searah yang diperoleh dengan serbuk magnet, arus pusar, fasa yang di balik, arus searah yang dibalik, atau penukaran katup.

dibalik, atau penukaran katup.

Rem geskan dapat diklasifikasikan menjadi. Rem geskan dapat diklasifikasikan menjadi.

A.

A. Rem Blok ( Tunggal dan ganda )Rem Blok ( Tunggal dan ganda ) B.

B. Rem DrumRem Drum C.

C. Rem cakraRem cakra D.

D. Rem PitaRem Pita

3.1.1.

3.1.1. Rem Blok TunggalRem Blok Tunggal

Rem blok macam yang paling sederhana, terdiri dari satu blok rem yang Rem blok macam yang paling sederhana, terdiri dari satu blok rem yang

ditekan terhadap drum rem, biasanya pada blok rem tersebut pada permukaan ditekan terhadap drum rem, biasanya pada blok rem tersebut pada permukaan geseknya dipasang lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti bila telah geseknya dipasang lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti bila telah aus. aus. Q Q f f == µ µ .. …….kg…….kg

(2)

dimana :

f = Gaya gesek yang ditimbulkan pada rem ( kg )

µ = Koefisien Gesek

Q= Gaya tekan blok terhadap drum ( kg )

Momen T yang diserap oleh drum rem adalah :

) 2 / .( . ) 2 / ( D atau T Q D f T = =µ ...kg.m Dimana :

D= Diameter Drum Rem ( mm )

Jika garis kerja gaya f melalui engsel tuas, maka dari keseinbabgan momen adalah : 1 2 1 2 1 2 . . 0 l l f l l Q F Fl Ql µ = = = − Dimana :

F = Gaya yang diberikan pada tuas

1

l = Panjang tuas rem

2

l = Jarak ensel tuas sampai garis kerja Q

Dalam pelayanan manual, besarnya gaya F kurang lebih 15 sampai 20 kg. Gaya tekan pada blok rem dapat diperbesar dengan memperpanjang l₁.

Satu hal yang yang kurang menguntungkan pada rem blok tunggal adalah gaya tekan yang bergerak satu arah saja pada drum, sehingga pada poros timbul momen lentur yang bekerja serta gaya tambahan pada bantalan yang tidak dikehendaki.

Demikian pula pada pelayanan manual jika diperlukan gaya pengereman yang besar tuas perlu dibuatkan sangat panjang sehingga kurang ringkas, karena alasan-alasan inilahj maka rem blok tunggal tidak banyak dipakai pada mesin yg memerlukan momen pengereman besar.

(3)

(

)

1 2 1 2 1 2 . . / 0 . l c l f F l fc l f F fc Fl l Q µ µ µ µ + = + = = + −

Untuk putaran berlawanan jarum jam

1 2 . . l c l f F µ µ − =

Bila engsel menjauhi garis kerja gaya f dengan jarak c dalam arah menjahui sumbu poros maka untuk arah putaran sesuai dengan jarum jam :

1 2 . . l c l f F µ µ + =

untuk putaran berlawanan dengan jarum jam :

1 2 . . l c l f F µ µ − =

Untuk gaya tekan persatuan luas adalah :

) . /( hb Q p= ...kg/mm2 Dimana : ) 2 / sin( . α D h = =

α Sudut kontak besarnya antara 0 0

70 / 50 s d

(4)

Kecepatan keliling drum rem ) / ...( ... 1000 60 . . ₁ s m n D v × = π Kapasitas Rem ) . /( . ...( ... ... . . pv kg m mm2 s µ

Harga batas yang tepat dari kapasitas rem tergantung pada macam dan kontruksi rem serta bahan lapisannya. Pada umumnya kondisi kerja juga mempunyai pengaruh seperti berikut :

• 0,1kg.m /

(

mm2.s

)

atau kurang, untuk pemakaian jarang dengan

pendinginan radiasi biasa.

• 0,06kg.m /

(

mm2.s

)

atau kurang, untuk pemakaian terus menerus. • 0,3

[

kg.m /

(

mm2.s

)

]

atau kurang, jika radiasi sangat baik.

3.1.2. Contoh soal :

Sebuah drum rem diameter =300 mm, dipasang pada sebuah poros yang mempunyai putaran = 250 rpm, dengan daya = 1,6 kW dan gaya pada ujung tuas F = 20 kg.

Perbandingan rem tersebut dengan udara sekitarnya ditanya :

1. berapa panjang tuas, agar putaran poros berhenti ( panjang kurang dari 1 meter )

2. Berapa ukuran bahan gesek ( asbes ) yang di perlukan µ .asbes =0,3

Jawab :

1. daya yang akan di rem = 1,6 kW

Putaran Drum rem = 250 rpm

Untuk pendinginan udara sekitarnya.

2. faktor koreksi = fc ( lihat tabel 2.3 ) di dapat fc = 1,2 3. Daya rem rencana

kW f

P

P_d = × _c =1,6×1,2=1,92

Maka direncanakan daya nominal motor = 2 kW 4. Momen puntir yang di teruskan :

mm kg n P T d ₇₇₉₂ _. 250 92 , 1 10 74 , 9 10 74 , 9 × 5× = × 5× = = a

(5)

6. substitusia a ke b ) 2 / ( 3 , 0 Q D T = × kg D T Q 173 ) 2 / 300 ( 3 , 0 7792 ) 2 / ( 3 , 0 = × = × = 7. Gaya Rem: kg Q f =µ × =0,3×173=51,9

8. Gaya pelayanan F bila drum berputar searah jarum jam

kg F 20= mm f l l c l f F 943 20 3 , 0 ) 30 3 , 0 ( 100 ; . . 1 1 2 ₌ × + = ==> − = µ µ

9. Gaya tekan persatuan luas :

Misalkan tekanan permukaan = pa=0,03 kg/mm

2 _{Cek tabel 3,6 koefisien}

gesek & tekanan rem. Dan sudut kontak α =500,maka : 03 , 0 / 173 . ); . /( 173 03 , 0 ); . /( ==> = ==> = =Q bh bh bh p

dimana : h= D.sin(500 / 2)=300.sin250 =126.78mm mm b 45,4 127 5767 127 03 , 0 / 173 = = =  50 mm

10. Tekanan rem yang sesungguhnya :

) / ( 027 , 0 ) 50 127 /( 173 ) . /(hb kg mm2 Q p = = × =

11. Kecepatan keliling drum rem

) / ( 93 , 3 000 . 60 250 300 1000 60 . . ₁ s m n D v = × × = × = π π 12. Kapasitas Rem = µ . p.v =0,3×0,027×3.93=0,032(kg.m /(mm2.s)

13. Maka perencanaan rem di dapat : 14. l₁ =950(mm);b =50 mm( );h =127 mm( )

3.1.3. Rem Blok Ganda

Kelemahan dari rem blok tunggal adalah

timbulnya momen lentur pada poros dan gaya tambahan pada bantalan, karena disebabkan gaya tekan hanya dalam satu arah.

Untuk mengatasi hal tersebut di pakai dua blok rem yang menekan drum dari arah yang berlawanan.

Dalam hal ini rem blok ganda hanya di tinjau tekanan dari luar, dan untuk rumus rumus dan tabel dapat dipakai dari rumus blok tunggal.

(6)

Karena di pakai dua buah blok, maka momen T yang di serap oleh rem dapat dinyatakan dengan rumus, dengan catatan bahwa besarnya gaya rem dari kedua blok harus sama atau hampir sama.

' ;

' gaya pada tuas Q Q f f rem Gaya = ≈ = ≈ Maka : D f D f D f T = ×( / 2)+ '×( / 2)≈ . Atau D Q D Q D Q T = µ . ×( / 2)+ µ . '×( / 2)≈µ . .

Q dapat dihitung dengan perbandingan tuas sebagai berikut :

' ' ' ' ' e e e c c a a a F Q × × + + × =

Daya rem dapat diketahui :

5 1 10 74 , 9 . × = T n P_b

(7)

3.1.4. Contoh soal :

Pada rem blok ganda seperti yang di perlihatkan pada gambar, dimisalkan a= 520 mm, a’=80 mm, c = 80 mm, c’ = 160 mm, e = 300 mm, e’ = 300 mm, dan D = 600 mm, jika berat F adalah 60 kg dan putaran drum rem adalah 100 rpm, berapakah besar daya rem yang dapat di rem, dalam hal ini untuk µ =0,25

Jawab :

1. gaya tekan Blok :

kg e e e c c a a a F Q 450 300 300 300 160 80 80 80 520 60 ' ' ' ' ' = + × × + × = + × × + × =

2. Momen T yang di serap oleh drum rem :

kg D Q T =µ . . =0,25×450×600=67500 3. Daya rem : kW n T P_b 6,9 10 74 . 9 100 67500 10 74 , 9 . 5 5 1 ₌ × × = × = 3.1.5. Rem Drum

Rem untuk otomobil berbentuk rem drum dan rem cakra. Rem drum mempunyai ciri lapisan rem yang terlindungi, dapat menghasilkan gaya rem yang kecil, dan umur lapisan rem cukup panjang.

Satu kelemahan rem drum adalah pemancaran panasnya buruk, blok rem dari rembiaanya disebut sepatu rem, Gaya rem tergantung pada letak engsel sepatu rem dan silinder hidrolik serta arah putaran roda.

Biasanya macam seperti ini seperti gambar di bawah yang terbanyak dipakai, yaitu memakai sepatu depan dan belakang Gambar ( a ) , meskipun roda

berputar dalam arah yang berlawanan, gaya rem tetap besarnya. Gambar ( b ) memakai dua sepatu depan, dimana gaya rem dalam satu arah putaran jauh lebih besar dari pada dalam arah yang berlawanan, gambar ( c ) di sebut dua servo.

(8)

3.1.6. Contoh Soal :

Sebuah Rem otomobil mempunyai ukuran sebagai berikut, a = 162 mm, b = 77 mm, e = 86 mm, dengan µ =0,38. Tentukan Gaya F untuk mengembangkan

sepatu rem dan mendapatkan gaya f = f ₁+ f ₂ =647kg, gaya f diperoleh

dengan perhitungan seperti di bawah ini :

Berat seluruh kendaraan W = 1320 ( kg ) Diameter ban Efektif D = 562 ( mm )

Diameter dalam drum rem d = 228 ( mm )

Kecepatan mobil V = 50 ( km/h 0, v = 13,9 ( m/s ) Jarak pengereman S = 12,4 ( m )

Atas dasar dia tas, jika enesi kecepatan yang harus dihabiskan sampai mobil berhenti adalah sama dengan kerja rem pada 4 roda, maka :

1. gaya f di dapat : 4 ) / . ( ) 2 /( .v2 g = f d D ×S × W ) 4 4 , 12 ) 562 / 228 ( ) 8 , 9 2 /( 9 , 13 1320× 2 × = f × × ×

2. Untuk sepatu depan

0 77 ) 38 , 0 / ( 86 162 0 ) / ( = ÷ + × − × − = × + × − × − l l f f F b f e f a F µ

(9)

F F f _l 1,389. 6 , 116 162 = =

3. Untuk sepatu belakang :

0 77 ) 38 , 0 / ( 86 162 0 ) / ( = ÷ − × − × − = × − × − × − t t t t f f F b f e f a F µ F F f _l 0,516. 6 , 288 162 = =

4. Gaya tiap rem adalah :

kg f f f = ₁+ ₂ =647 atau kg F F F 332 561 , 0 389 , 1 647 647 561 , 0 389 , 1 = + = = +

Menurut perhitungan dari pabrik, gaya rem total adalah 1030 kg pada

diameter luar roda, untuk mobil yang sama. Harga ini hampir sama dengan 647 kg X 4 X 228/562 = 1050 kg, dengan dasar perhitungan diatas, gaya untuk

menekan sepatu roda belakang adalah 149 kg, yang ternyata sangat berbeda dengan 332 kg yang didasarkan perhitungan diatas.

Dalam keadaan darurat, pengereman dilakukan dengan perlambatan sebesar :

) / ( . '= eg m s2 α Dimana : e =0,5−0,8 ; g =9,8(m / s2)

Gaya Reaksi pada roda depan :

h e W L W _D' = _D. . ; L h e W W '_D = . . / ∴ Dimana :

(10)

L = Jarak sumbu roda depan dan belakang ( mm )

h = Tinggi titik berat ( mm )

Untuk Beban Dinamis roda depan W dD adalah :

) / .( .e h L W W W _dD = _D +

Jika titik singgung roda depan dengan jalanan , diambil sebagai engsel, maka pengurangan gaya reaksi pada roda belakang adalah :

L h e W W '_B = . . / ∴ Dimana : B

W = Beban Roda Belakang dalam keadaan jalan biasa. ( kg )

Untuk Beban Dinamis roda depan W _dD adalah :

) / .( .e h L W W W _dB = _B −

Perlambatan α ' yang terjadi pada masa mobil ( W / g ) adalah disebabkan oleh gaya gesek µ .W

Sehingga menurut hukum newton kedua :

' ) / ( . α µ W = W g e g = =(α ' / ) µ

Gaya rem untuk roda depan pada diameter luarnya adalah

) . . ( L h e W W e B_ID = _D + Dimana : ID B = Gaya rem ( kg ) D

W = Beban Roda Depan dalam keadaan jalan biasa. ( kg )

Gaya rem untuk roda Belakang pada diameter luarnya adalah

) . . ( L h e W W e B_ID = _D −

Luas penampang piston silinder hidrolik adalah :

100 / ) 4 / ( _wD2 wD d A = π 100 / ) 4 / ( _wB2 wB d A = π

(11)

Dimana :

wD

A = Luas penampang Piston roda depan ( cm2₎

wB

A = Luas penampang Piston roda belakang ( cm2)

wD

d = Diameter Piston silinder hidrolik roda depan ( mm )

wB

d = Diameter Piston Silinder Hidrolik Roda belakang ( mm )

Jika tekanan minyak adalah p_w(kg / cm2), Gaya tekanan A .wD pw dan A .wB pw

( kg ) akan dikenakan pada masing-masing roda depan dan roda belakang. Tekanan kontak pada lapisan rem tergantung pada letaknya yaitu :

) ( . _max max l l l l P Cos P = θ −θ Dimana : l

P = Tekanan Kontak pada letak θ l dari sumbu Y.

max l

P = Tekanan Kontak maksimum

max l

θ = adalah sudut tekanan kontak maksimum.

Untuk gaya rem yg di perlukan dari persamaan gaya gaya rem sebelumnya, gaya rem per gandar BdDdan BdB dapat dinyatakan dengan rumus sebagai

berikut : R r A p FER B D wD w D dD =2( ) . . . Dan R r A p FER B B wB w B dB = 2( ) . . . eW B B_dD + _dB =

(12)

dD

B = Gaya rem gandar roda depan

dB

B = gaya rem gandar roda belakang

FER = faktor Efektivitas Rem

w

p = Tekanan Minyak (kg / cm2)

wD

A = Luas penampang Piston roda depan ( cm 2)

wB

A = Luas penampang Piston roda belakang ( cm 2)

Dengan harga e tersebut, jarak rem pada kecepatan V = 50 ( km/h) atau v = 13,9 ( m/s ) dapat diperoleh dengan ;

eg v S 2 2 = 3.1.7. Rem Cakra

Rem Cakra terdiri dari sebuah cakra dari baja yang di jepit oleh lapisan rem dari kedua sisi pada waktu pengereman. Rem ini biasanya mempunyai sifat sifat yg baik seperti mudah di kendalikan, pengereman yang stabil dan radiasi yang baik, sehingga sangat baik untuk roda depan, kelemahannya adalah umur lapisannya yang pendek, serta ukuran silinder yang besar pada roda.

Momen Rem dari satu sisi cakra adalah :

m

R FK

T ₁ =µ ₁ ( kg.mm ) dimana :

µ = Koefisien Gesek lapisan

F _{= Hasil perkalian antara luas piston atau silinder roda}

w A dan tekanan minyak pw 1 K =       + − 2 2 1 2 1 ) ( . 1 ) 2 / sin( 3 2 R R R R φ φ

dimana R = Jari jari roda.

m R = 2 2 1 R R +

(13)

Perhitungan ini untuk membuat keausan lapisan yang seragam, baik dekat poros maupun diluar, dengan jalan mengusahakan tekanan kontak yang merata, Jika R₂ =1 R,5 ₁ maka :

0 1 =1,021 untuk φ =25 K 0 2 =1,04 untuk φ =45 K

Satu cakara ditekan oleh gaya P×2 dari kedua sisi, jika pusat ada di K R =r 1

1. , maka

faktor faktor efektivitas rem adalah :

µ 2 / 2 ) (FER = T Fr =

Gaya Rem pada diameter luar roda adalah :

R r A p FER B_d= 2( ). _w. _w.

3.1.8. Rem Sabuk / Band brake

Rem sabuk sederhana terlihat secara sistimatik pada gambar dibawah ini. Pada gambar (b) dengan skala diperbesar, gaya bekerja pada element dari lining yang terletak antara dua bidang aksial dengan sudut kecil d.

Gaya tarik pada sisi yang ketat sama dengan gaya tarik T sisi yang longgar di tambah penambahan dT.

(14)

Maka :

dR DT = µ .

Jika sudut d sangat kecil, komponen kedalam dari gaya tangensial adalah T x d, yang mana sama dengan reaksi dR. Kemudian :

ϕ µ d T dT = . . ϕ µ ..d T dT =

Gaya pada sabuk T berpariasi dari T ₂ diamanaϕ sama dengan nol, ke T ₁

dimana ϕ mempunyai harga ϕ =α

Maka persamaan di intergrasikan :

µα e T T = 2 1

Harga fungsi ekponensial µα

e dapat dilihat dalam tabel :

Biasanya pengereman adanya gaya P yang bekerja pada ujung tuas. Pada diffrensial band brake berlaku persamaan :

) . ( . . ₁ ₂ 2 µα e a b T a T b T P_a = − = − dan max 1 b. pr . T =

(15)