TUGAS ELEMEN MESIN II ANALISA REM BALOK

(1)

TUGAS ELEMEN MESIN II

ANALISA REM BALOK PADA SEPEDA ONTHEL

Dosen Pengampu : Darmanto, ST.M.Eng

Disusun Oleh:

Nama : Mohamad Lasno

NIM : 143010016

Prodi : Teknik Mesin

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS WAHID HASYIM SEMARANG

(2)

KATA PENGANTAR

Asalamu’alaikumWr. Wb

Puji Syukur Kami Panjatkan Kehadirat Allah SWT Atas Segala Limpahan Rahmat

dan Karunia-Nya, Atas Terselesaikannya Tugas Elemen Mesin ini walaupun masih jauh dari

tahap Kesempurnaan.

Dalam Tugas Elemen Mesin ini, penulis mencoba menganalisa Torsi dan Material

Rem Balok Pada Sepeda Onthel dengan Kemiringan serta Kecepatan Tertentu . Dalam

Menganalisa Rem ini penulis mengambil Data Pendukung dari berbagai Sumber dan

Literatur Dari Buku-Buku Teknik Mesin, Serta Masukan Dari Teman-Teman.

Penulis Hendak Mengucapkan Banyak Terima Kasih kepada Bapak Darmanto,ST.,M

Eng. Yang Sudah membantu serta menjadi pembimbing dalam penyusunan Tugas Elemen

Mesin ini. Serta kepada rekan-rekan mahasiswa jurusan Teknik Mesin Unwahas.

Akhir kata penulis mengharapkan adanya sumbang saran yang dapat bermanfaat bagi

penulis untuk Tercapainya Perencanaan Yang Lebih Baik.

Wasalamu’alaikumWr. Wb

Semarang, 11 November 2016

(3)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang... 1

1.2. Tujuan... 2

1.3. Batasan masalah... 2

BAB II DASAR TEORI

2.1. Rem ... 3

2.2.Klasifikasi Rem ……... 6

2.3. Perencanaan ... 9

BAB III PERHITUNGAN

3.1. Data ... ... 12

3.2. Analisis ... 13

BAB IV PENUTUP

4.1. Kesimpulan... 18

4.2. Saran... 18

DAFTAR PUSTAKA

(4)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari-hari di zaman yang modern ini, banyak manusia yang

menggunakan tehnologi untuk memudahkan pekerjaannya serta juga efisen dalam

penggunaannya. Termasuk dalam hal ini mobilitas manusia dalam beraktifitas.

Sebelum adanya kendaraan bermotor dahulu banyak orang yang menggunakan

tehnologi sepeda dalam menjalankan aktifitas tersebut, biarpun sekarang banyak

orang yang sudah beralih menggunakan kendaraan bermotor namun bagi sebagian

orang masih banyak yang menggunakan sepeda.

bahkan perkembangan sepeda onthel di nusantara akhir-akhir ini sangat

berkembang pesat, ini terlihat dengan banyaknya sepeda-sepeda yang mulai memadati

jalanan, khususnya di kota-kota besar. hadirnya komunitas-komunitas sepeda onthel

di berbagai wilayah juga turut menjadi saksi betapa pesatnya perkembangan sepeda

onthel ini, tak jarang sekarang banyak masyarakat yang memodifikasi atau

menumpahkan ide-ide kreatif mereka ke dalam sebuah sepeda onthel agar tampilan

sepeda-sepeda tersebut menjadi unik, berbeda dan ini menjadi daya tarik bagi setiap

orang yang melihatnya.

Namun selain hanya membuat unik dan menarik sepeda tersebut, hal yang

perlu diperhatikan saat menaiki sepeda adalah sistem keamanannya. Dan pada sepeda

onthel sistem keamanan tersebut terletak pada Rem. karena rem merupakan salah satu

elemen mesin mekanik yang sangat vital keberadaannya, terutama pada sepeda.

Adanya rem memberikan gaya gesek pada suatu massa yang bergerak sehingga dapat

mengurangi kecepatan suatu benda yang berputar, selain itu sistem rem juga berfungsi

sebagai penjamin sebuah pengendaraan yang aman dan mencegah putaran yang tidak

(5)

Dalam perencanaan Rem pada sepeda onthel, hal utama yang harus

diperhatikan adalah besarnya momen pengereman yang harus sesuai dengan yang

dibutuhkan. Di samping itu besarnya energi gesekan yang dirubah menjadi energy

panas juga harus diperhatikan, karena hal ini akan berpengaruh besar terhadap bahan

rem yang akan dipakai, karena pemanasan yang berlebihan bukan hanya akan

merusak bahan lapisan rem, tetapi juga akan menurunkan nilai koefisien geseknya.

Sehingga membuat rem cepat aus dan tidak efektif.

1.2Tujuan

Dikarenakan dalam sebuah perencanaan suatu elemen mesin haruslah akurat dan teliti,

maka dalam analisis Rem Balok pada sepeda onthel ini terdapat beberapa tujuan yang

hendak dicapai, antara lain:

a. Mencari Torsi Pengereman

b. Mencari Material Rem Yang digunakan

(6)

DASAR TEORI

2.1 Rem

Rem adalah suatu alat yang berguna untuk menghentikan serta memperlambat putaran

dari suatu poros atau roda yang berputar dengan cara memberikan gaya gesek mekanis pada

poros atau roda yang berputar tersebut. karena adanya gesekan, maka energi kinetik yang

hilang dari benda yang bergerak ini biasanya diubah menjadi energi panas. Sejatinya Sistem

Rem pada sebuah kendaraan merupakan piranti atau elemen mesin yang sangat penting

karena dapat menjamin Keamanan dalam berkendara, dengan tidak berfungsinya rem pada

sebuah kendaraan maka dapat menimbulkan bahaya yang besar dan mengurangi tingkat

keamanan dalam berkendara. (http://pakprofesor.blogspot.co.id/2011/11/pengertian-rem.html) Adapun fungsi dari sistem Rem pada sebuah kendaran ialah:

a. Untuk memperlambat atau menghentikan gerak putar roda kendaraan

b. Mengatur Kecepatan dan Menjamin Keamanan saat Berkendara

c. Guna menahan kendaraan saat berhenti di jalan yang menurun atau menanjak

Pada dasarnya prinsip kerja sistem rem adalah mengubah energi kinetic menjadi energi panas

dengan cara menggesekkan dua buah logam benda yang berputar sehingga membuat

putarannya melambat, oleh sebab itu komponen rem yang bergesekan harus terbuat dari

bahan yang tidak mudah aus, tahan panas dan tidak mudah berubah bentuk saat bekerja pada

suhu tinggi.

Umunya pada sebuah Rem terdapat komponen-komponen utama yang masing-masing

mempunyai fungsi penting dan vital, diantaranya:

a. Backing Plate

Komponen ini biasanya terbuat dari bahan baja yang di press. Bagian belakang dari

backing plate di ikat dengan baut pada real axle housing dan backing plate bagian

depan di ikat dengan baut pada steering knuckle, fungsi dari backing plate adalah

sebagai tempat terjadinya pengereman, karena backing plate sebagai tempat

dipasangkannya sepatu rem, silinder roda, anchorpin serta mekanisme rem tangan

juga dipasangkan pada backing plate.

(7)

b. Silinder Penyetel Sepatu

Komponen ini berfungsi sebagai penjamin ujuunhg sepatu rem dan penyetelan

renggang antara sepatu dengan drum. Dan biasanya pada beberapa macam rem,

sebagai pengganti untuk komponen ini maka anchor pin dan kam penyetel sepatu

digunakan terpisah.

(https://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/teori-rem1.doc)

c. Sepatu Rem

Komponen ini berbentuk busur yang disesuaikan dengan lingkaran drum dan

dilengkapi dengan kanvas yang dikeling ataupun direkatkan pada bagian dalam

permukaan dalam sepatu rem, salah satu ujung sepatu rem dihubungkan pada anchor

pin atau baut silinder penyetel sepatu rem dan ujung sepatu rem yang lain

dipasangkan pada roda silinder yang berfungsi untuk mendorong sepatu sepatu ke

drum dan juga sepatu rem ini berhubungan dengan mekanisme rem tangan.

d. Pegas Pembalik

Pegas pembalik berfungsi untuk menarik kembali sepatu rem pada drum ketika

pijakan rem di bebaskan, dan komponen ini biasanya dipasang di bagian sisi silinder

roda. (https://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/teori-rem1.doc)

e. Kanvas Rem

Kanvas rem dipasangkan pada sepatu rem dan berfungsi untuk menambah tenaga

gesek pada drum. Komponen ini biasanya terbuat dari bahan asbes dicampur dengan

tembaga atau campuran plastic untuk memperoleh tahanan panas yang tinggi dan

tahan aus. (https://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/teori-rem1.doc)

f. Silinder Roda

Silinder roda terdiri dari bodi dan torak yang berfungsi untuk mendorong sepatu rem

ke drum dengan adanya tekanan hidrolik yang dipindahkan dari master silinder. Dan

untuk silinder roda sendiri itu terdapat dua macam, yang satu bekerja pada sepatu rem

di kedua arah, dan yang satunya lagi gerakannya hanya pada satu arah saja.

g. Drum Rem

Pada umumnya komponen initerbuat dari besi tuang. Drum rem ini dipasangkan

(8)

roda. Bila rem ditekan maka kanvas rem akan menekan terhadap permukaan dalam

drum, sehiingga mengakibatkan terjadinya gesekan serta menimbulkan panas pada

drum cukup tinggi (200°C-300°C).

Sehingga untuk mencegah drum ini menjadi terlalu panas, maka ada semacam

drum yang di sekeliling bagian luarnya diberi sirip yang terbuat dari paduan

merupakan rem blok yang paling sederhana. Dan biasanya pada permukaan gesek rem blok

tersebut dipasang lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti bila sudah aus.

F

Gambar 2.1 Rem Blok Tunggal

(https://yefrichan.files.wordpress.com/2010/12/rem-blok-tunggal.jpg)

namun pada umunya jenis rem ini besarnya gaya F hanya kurang lebih 15 kg – 20 kg saja.

Dan salah satu hal yang kurang menguntungkan rem blok ini adalah gaya tekan yang bekerja

pada drum rem hanya dalam satu arah saja, sehingga pada poros timbul momen lentur serta

gaya tambahan pada bantalan yang tidak dikehendaki. Demikian untuk pelayanan manual jika

diperlukan gaya pengereman yang besar, tuas perlu dibuat sangat panjang sehungga kurang

ringkas. Karena alasan inilah maka rem blok tunggal jarang dipakai pada mesin-mesin yang

memerlukan momen pengereman yang besar.

(9)

Jenis rem blok ini menggunakan dua blok rem yang mennekan drum rem dari dua arah yang

berlawanan, baik dari dalam maupun luar drum. Rem dengan blok yang menekan dari luar

dipergunakan untuk mesin-mesin industry dan kereta yang pada umumnya digerakkan secara

pneumatic, sedangkan yang menekan dari dalam dipakai pada kendaraan jalan raya yang

digerakkan secara hidrolik.

Gambar 2.2 Rem Blok Ganda

Karena memakai dua blok rem, maka momen T yang diserap oleh rem dapat dinyatakan

dengan rumus-rumus. Dengan catatan bahwa besarnya gaya rem dua blok harus sama atau

hampir sama (https://gam-info.blogspot.co.id/2014/08/sistem-rem-klasifikasi.html)

C. Rem Pita

Rem pita pada dasarnya terdiri dari sebuah pita baja yang disebelah dalamnya dilapisi dengan

bahan gesek, drum rem dan tuas. Gaya rem akan timbul apabila pita diikatkan pada drum rem

dengan gaya tarik pada ujung pita tersebut. Jika gaya tarik pada dua ujung pita adalah F1 dan

F2, maka besarnya gaya gesek adalah sama dengan (F1 - F2).

(10)

F

2

F

1

Gambar 2.3 Rem Pita (Tunggal)

D. Rem Drum (Tromol)

Rem drum adalah rem yang bekerja atas dasar gesekan antara sepatu rem dengan drum yang

ikut berputar dengan putaran roda kendaraan. Agar kesekan dapat memperlambat kendaraan

dengan baik maka, sepatu rem dibuat dari bahan yang mempunyai koefisien gesek yang

tinggi. Rem drum memiliki kelemahan jika terendam air, sehingga tidak dapat berfungsi

dengan baik karena koefisien gesek berkurang secara signifikan. Oleh karena itu part ini

mulai ditinggalkan dalam dunia otomotif dan kemudian menggantinya dengan rem cakram.

(https://gam-info.blogspot.co.id/2014/08/sistem-rem-klasifikasi.html)

Gambar 2.4 Rem Drum (Tromol)

(https://dianmotorcell.blogspot.com)

E. Rem Cakram

Rem Cakram adalah perangkat pengereman yang digunakan pada kendaraan modern. Cara

(11)

kendaraan, dan untuk menjepit cakram tersebut biasanya digunakan komponen tambahan

yang biasa disebut kaliper, dan kemudian caliper tersebut digerakkan oleh piston untuk

mendorong sepatu rem (brake pads) ke cakram. Jenis rem ini kadang juga digunakan dalam

industry kereta api, sepeda motor dan juga sepeda onthel. Sementara pada mobil balap ,

bahan yang digunakan biasanya dari keramik karena mempunyai daya tahan panas yang

cukup baik dan tahan terhadap proses pengereman yang berlebihan.

Gambar 2.5 Rem Cakram

(https://dianmotorcell.blogspot.com)

2.3 Perencanaan Rem

(12)

Untuk mengetahui atau menghitung berapa jarak pengereman yang dibutuhkan dan koefisien

gesek pada material yang akan digunakan adalah menggunakan persamaan sebagai berikut:

1. Energi Potensial

.... (2.1)

(Khurmi,2005)

Dimana : m : Massa (kg)

g : Grafitasi (m/s)

(13)

... _(2.2)

(Khurmi,2005)

Dimana: Sin : Sudut Kemiringan (0)

L : Jarak Pengereman (m)

2. Energi Kinetik

_..._(2.3)

(Khurmi,2005)

Dimana :

v

: Kecepatan Gaya Pada Roda (m/s)

3. Energi Total

... _(2.4)

(Khurmi,2005)

Dimana, Etot : Energi total (N.m)

Ep : Energi Potensial (N.m)

Ek : Energi Kinetik (N.m)

4. Gaya Pengereman Pada Roda

Ft = Etot /l ... (2.5) (Khurmi,2005)

Dimana:

(14)

5. Torsi Pengereman

Tb= Ft rroda ... (2.6) (Khurmi,2005)

Dimana:

Tb : Torsi pengereman (N-m)

6. Intensitas Tekanan

Ft = µ . RN

= µ. p . A ... (2.7)

(Khurmi,2005)

Dimana:

µ : Koefisien Gesek

RN : Gaya Normal (N)

P : Intensitas Tekanan (N/mm2)

A : Luas Kanvas (mm)

BAB III PERHITUNGAN 3.1 DATA

(15)

1. Diameter Roda : 60 cm

: 0,6 m

2. Jari – Jari Roda : 30 cm

: 0,3 m

3. Berat Sepeda (mkendaraan) : 25 kg

4. Berat Penumpang (mpenumpang) : 70 kg

5. Berat Total (mtotal) : 95 kg

6. Berat Masing-Masing Roda : 8 kg

7. Kecepatan Maksimal : 30 km/jam

: 8,33 m/s

8. Jarak Pengereman : 12 m

9. Gaya Grafitasi : 8,91 m/s

10. Sudut Kemiringan (Asumsi) : 300

3.2 Analisis

a. Energi Potensial Sepeda

Ep : m.g.h

h : I sin α

h : 12 Sin 300

:

(16)

Sehingga Energi Potensial

Ep : m.g.h

: 95. 9,81. 6

: 5591 N-m

b. Energi Kinetik Sepeda

Ek : . m. v2

: . 95. (8,33)2

: 47,5 . 69,38

: 3296 N-m

c. Besarnya Energi Total

Etot : Ep + Ek

: 5591 + 3296

: 8887 N-m

d. Gaya Pengereman Pada Roda

Ft :

:

: 740 N

Sehingga Gaya Pengereman di masing-masing Kanvas rem adalah

(17)

:

: 185 N

e. Torsi Pengereman

Tb : Ft .

r

roda

: 185. 0,3

: 55,5 N-m

: 5,6 Kg.m

Gambar DBB

Dari gambar DBB diperoleh nilai:

L = 100 mm

X = 50 mm

(18)

f. Sistem Rem Pada Sepeda

Gaya Normal Pada Kampas Rem dengan Asumsi P = 3 Kg (29,4 N) maka:

F = P.

= 29,4 .

= 60 N.mm

Torsi Pengereman Pada Rem atau Pelek

Tb = µ. F. R

Intensitas Tekanan Kampas Rem :

P =

=

(19)

Dari Tabel 2.1 Dapat Dipilih Bahwa Bahan Material Rem Yang Sesuai Adalah Cork

(20)

BAB IV PENUTUP

4.1Kesimpulan

Dari Hasil Perhitungan dapat disimpulkan bahwa:

a. Torsi Pengereman = 55,5 N.m

b. Bahan Material Rem Yang Digunakan adalah Cork On Metal dengan Intensitas

Tekanannya 0,05 – 0,10 N/mm2.

4.2 Saran

1. Untuk Perencanaan Rem pada Sepeda Onthel Sebaiknya diperhatikan Bahan

Material

Apa yang sesuai dengan Desain Rem.

2. Suatu Perencanaan Perlu Memperhatikan bahwa Harga yang didapat dari Hasil

Perhitungan Harus Lebih Kecil dari Harga yang Diizinkan.

3. Dalam Perencanaan Rem, Persyaratan Terpenting Yang Harus Dipenuhi Adalah

Besarnya Momen Pengereman Yang Harus Sesuai Dengan Yang Diperlukan.

(21)

DAFTAR PUSTAKA

- https://dianmotorcell.blogspot.com

- https://gam-info.blogspot.co.id/2014/08/sistem-rem-klasifikasi.html

- http://pakprofesor.blogspot.co.id/2011/11/pengertian-rem.html

- https://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/teori-rem1.doc