KERETA API CC 201
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh:
PRIKA DITYA MARGANI
NIM : 045214087
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
KERETA API CC 201
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh:
PRIKA DITYA MARGANI
NIM : 045214087
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2009
FINAL PROJECT
Presented as Partial fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Engineering
By :
PRIKA DITYA MARGANI
Student Number : 045214087
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2008
Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, Februari 2009
Prika Ditya Margani
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama : Prika Ditya Margani
Nomor Mahasiswa : 045214087
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kapada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma Karya ilmiah saya yang berjudul :
SISTEM OPERASI PENGEREMAN UDARA
PADA
KERETA API CC201
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan, dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : Februari 2009 Yang menyatakan
(Prika Ditya Margani)
Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yesus Kristus atas setiap waktu yang telah diberikan serta semangat, harapan baru yang berlimpah dan tiada henti di dalam penulisan tugas akhir ini hingga selesai.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi bagi mahasiswa Teknik Mesin sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik. Dalam pelaksanaan dan penulisan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, baik berupa materi, bimbingan, kerja sama serta dukungan moril. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :
1. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Rines, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan serta meluangkan waktu untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
3. Bapak Ir. YB. Lukiyanto, M.T., selaku dosen pembimbing akademik.
4. Seluruh dosen, staf dan karyawan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta atas kuliah, bimbingan , serta fasilitas yang diberikan selama masa kuliah.
5. Segenap staf dan karyawan PT. Kereta Api (persero) Balai Yasa Yogyakarta atas kesempatan dan arahan dalam penulisan Tugas Akhir ini.
6. Kepada Ayah dan Ibu tercinta, terimakasih atas dukungan moral, financial, doa dan motivasi yang tiada henti hingga tugas akhir ini bisa selesai.
tersisa, banyak pembelajaran yang penulis dapatkan bersama kalian.
9. Saudara-saudara penulis dan teman-teman penulis yang tidak dapat disebutkan oleh penulis satu per satu.
Saya menyadari penulisan Tugas Akhir ini banyak kekurangan, dengan sedikit inspirasi ini dapat menjadi jalan menuju suatu hal yang lebih baik untuk penulisan tugas akhir teman-teman nantinya serta melanjutkan ke arah penelitian dan penciptaan demi kemajuan Universitas kita.
Yogyakarta, Februari 2009
Prika Ditya Margani
untuk standar jarak-penghentian perkereta-apian internasional.
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode observasi dan studi literatur guna mendapatkan data yang akurat. Hasil perhitungan disajikan dalam bentuk Tabel, hasil perhitungan menggunakan bantuan program Office Excel.
Dari hasil perhitungan kemudian dapat di ketahui kesesuaian antara besar tekanan udara di dalam silinder rem pada kereta api CC 210 dengan besar tekanan udara di dalam silinder rem untuk standar jarak penghentian perkereta-apian internasional. Kemudian disimpulkan bahwa dengan penggunaan tekanan udara sebesar 3,8 kg/cm2 pada silinder remnya, kereta api CC 201 sesuai dan layak untuk melaksanakan berbagai pelayanan pengereman.
HALAMAN PENGESAHAN PEMBIMBING .………... iii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI DAN DEKAN ………... iv
HALAMAN PERNYATAAN .………... v
KATA PENGANTAR ... vii
INTISARI ……… ix
DAFTAR ISI ………... x
DAFTAR GAMBAR …...………... xiii
DAFTAR TABEL ….………... xv
BAB I PENDAHULUAN ………... 1
1.1. Latar Belakang Masalah ………...………... 1
1.2. Permasalahan ………....………...….………... 2
1.3. 1.4. 1.5. Batasan Masalah ...…………....………...………... Hipotesa ... Tujuan ... 3 3 4 BAB II DASAR TEORI………...…….………... 5
2.1. Pneumatik ………..………. 5
2.1.1. Sifat-sifat Pneumatik ... 6 2.1.2. Istilah dan Lambang dalam Pneumatik ...
2.1.3. Komponen Pendukung Pneumatik ... 2.1.4. Penerapan Pneumatik ...
10 13 17
2.2.3. Tekanan Udara di dalam Silinder Rem ....……… 26
2.2.4. Persentase Tekanan Rem ... 26
2.2.5. Jarak Penghentian ... 29
BAB IIIMETODE PENELITIAN………... 31
3.1. Diagram Alir penelitian ... 31
3.2. Persiapan ... 32
3.3. Metode Penelitian ... 32
3.4. Data Hasil Penelitian .………. 34
3.5. Skema Rem Udara Otomatis pada Lokomotif ………... 36
3.6. Skema Rem Udara Otomatis pada Kereta ……….. 37
BAB IV SISTEM REM PNEUMATIK KERETA API CC 201 …...……….. 39
4.1. Komponen Rem Pneumatik ...……….. 39 4.1.1. 26-L Brake Valve …..………...
4.1.2. Automatic Brake Valve ……… 4.1.3. Independent Brake Valve ………. 4.1.4. J-1 Relay Valve ……… 4.1.5. Control Valve ………... 4.1.6. P2A Brake Application Valve ……….. 4.1.7. A-1 Charging Cut-off Pilot Valve ……… 4.1.8. MU2-A Brake Valve ………
40 46 52 53 56 59 62 63
4.1.12. Tangki Udara Tekan ………... 4.1.13. Slack Adjuster ………
70 71
4.2. Supply Udara Tekan ... 72
4.2.1. Kompresor ... 4.2.2. Sistem Kerja Kompresor ... 72 72 4.3. Rem Udara Bekerja pada Kereta Api ... 75
4.3.1. Sistem Kerja ... 75
4.4. Rem Udara Bekerja Langsung untuk Lokomotif ... 80
4.4.1. Sistem Kerja ... 80
BAB V HASIL PENELITIAN ….………... 82
5.1. Perhitungan ... 82
5.1.1. Perhitungan Besar Udara Tekan pada Kecepatan 110 km/jam untuk Jarak Penghentian 1000 m ... 83
5.2. Analisa dan Pembahasan ... 86
BAB VI PENUTUP ... 89
6.1. Kesimpulan ... 89
6.2. Saran ... 90
DAFTAR PUSTAKA... 91
LAMPIRAN... 92
Gambar 2.2. Lambang ANSI Shuttle Valve ... 10
Gambar 2.3a. Lambang ANSI Push-Button Valve Tiga-jalan ... 11
Gambar 2.3b. Lambang ANSI Push-Button Valve Empat-jalan ... 11
Gambar 2.4a. Lambang ANSI Palm-Button Valve Tiga-jalan ... 11
Gambar 2.4b. Lambang ANSI Palm-Button Valve Empat-jalan …………... 11
Gambar 2.5a. Lambang ANSI Limit Valve Tiga-jalan ... 12
Gambar 2.5b. Lambang ANSI Limit Valve Empat-jalan ... 12
Gambar 2.6a. Lambang ANSI Hand-Lever Operated Valve Empat-jalan Dua Posisi ………... 12
Gambar 2.6b. Lambang ANSI Hand-Lever Operated Valve Empat-jalan Tiga Posisi ………..………. 12
Gambar 2.7a. Lambang ANSI Single Solenoid ………. 13
Gambar 2.7a. Lambang ANSI Double Solenoid ... 13
Gambar 2.8. Cara Kerja Sistem Abar Metoda Langsung (tidak otomatis).... 21
Gambar 2.9. Metoda Tidak Langsung “Dua-Kamar”... 23
Gambar 2.10. Abar Udara-Tekan Sistem “Satu-Kamar” ... 24
Gambar 2.11. Skema Faktor Pemindah pada Silinder Rem ... 25
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian ………..………. 31
Gambar 3.2. Skema Rem Udara Tekan Otomatis pada Lokomotif ……….. 36
Gambar 3.3. Skema Rem Udara Tekan Otomatis pada Kereta ……… 37
Gambar 4.4. Independent Brake Valve ... 52
Gambar 4.5. J-1 Relay Valve ... 54
Gambar 4.6. Skema J-1 Relay Valve ... 54
Gambar 4.7. Control Valve ... 57
Gambar 4.8. Skema Control Valve ... 58
Gambar 4.9. P2A Brake Application Valve ... 60
Gambar 4.10. A-1Charging Cut-off Pilot Valve ………... 62
Gambar 4.11. MU2-A Brake Valve ……….……..………. 64
Gambar 4.12. F-1 Selector Valve ……..………. 66
Gambar 4.13. Silinder Rem ... 68
Gambar 4.14. Slack Adjuster ... 71
Tabel 3.1. Standar Jarak Penghentian Perkereta-apian Internasional …….. 34 Tabel 5.1. Standar Jarak Penghentian Kereta Api dan Harga Konstanta
Berdasarkan Kecepatan ………... 82 Tabel 5.2. Hasil Perhitungan dan Analisa ……… 85
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Perkembangan transportasi yang kian pesat saat ini menjadi suatu persoalan yang tanpa disadari dapat mengakibatkan kerugian bagi banyak orang, terutama dalam hal kecepatan menempuh jarak tertentu dalam waktu yang relatif singkat.
Khusus pada kendaraan rel, dimana kendaraan ini merupakan transportasi darat yang mampu dan memiliki kapasitas terbanyak, menjadi sangatlah penting untuk diperhatikan terutama pada kendaraan rel dengan lokomotif seri CC201 yang merupakan tipe kereta diesel-elektrik dimana lokomotif ini digunakan pada kereta penumpang. Tingginya tingkat kecelakaan yang terjadi mengakibatkan pihak pengelola harus, berusaha untuk mengurangi kejadian tersebut.
Peningkatan kecepatan jarak tempuh haruslah didukung oleh kehandalan komponen-komponen kendaraan yang meyakinkan, sehingga sekalipun kendaraan melaju dengan kecepatan tinggi faktor keamanan dan keselamatan tetaplah terjamin.
Kendaraan terdiri dari beberapa jenis komponen yang memiliki peranan beragam, salah satu komponen yang memegang peranan penting dalam hal keselamatan penumpang adalah komponen-komponen pengereman yang tergabung dalam sistem pengereman.
Pada kendaraan rel, sistem pengereman yang digunakan yaitu sistem pneumatik dimana sistem ini dianggap mampu untuk menghentikan kendaraan rel yang memiliki beban relatif besar, disamping itu sistem pengereman kereta api haruslah memiliki prestasi kerja yang tinggi dan dapat bekerja secara otomatis. Hal ini disebabkan kendaraan rel dalam pengoperasianya merupakan kendaraan rangkaian yang memungkinkan putusnya alat rangkaian (coupling device) yang berfungsi sebagai penyambung pipa rem utama (brake pipe) dari lokomotif hingga rangkaian kereta atau gerbong pada saat beroperasi. Dalam keadaan seperti ini diharapkan sistem pengereman dapat bekerja secara otomatis sehingga kereta ataupun gerbong yang terpisah dari rangkaiannya dapat berhenti dengan sendirinya.
Pada keadaan normal, rem dalam menjalankan fungsinya haruslah dapat bekerja dengan baik dan aman, yaitu mengurangi kecepatan hingga menghentikan kereta secara bertahap, halus tanpa kejutan serta jarak penghentian yang tidak terlampau jauh. Karena apabila jarak penghentian terlampau jauh dilihat dari segi keamanan adalah kurang baik.
1.2. Permasalahan
Sistem pengereman pada kereta api penumpang, dalam operasinya membutuhkan jarak penghentian yang relatif panjang untuk itu besar tekanan udara di dalam silinder rem haruslah memadai. Permasalahan yang timbul adalah bagaimana kesesuaian besar tekanan udara di dalam silinder rem pada spesifikasi kereta api CC 201 dengan besar tekanan udara di dalam silinder rem untuk standar jarak-penghentian perkereta-apian internasional, sehingga dapat diketahui kelayakan kerata api CC 201 dalam melaksanakan pelayanan pengereman.
Selain itu dalam karya tulis ini akan dipaparkan mengenai bagaimana sistem operasi pengereman pneumatik kereta api terutama pada sistem operasi aliran fluida menuju silinder rem pada Kereta Api CC 201.
1.3. Batasan Masalah
Mengingat begitu banyaknya permasalahan yang ada pada sistem pengereman pneumatik, maka penulis memberikan beberapa batasan permasalahan guna menghindari terjadinya kesalahpahaman, adapun batasan masalahnya yaitu :
a. Sistem rem udara otomatis pada kereta api.
b. Jarak penghentian dengan asumsi kondisi rel adalah datar.
c. Kecepatan dan jarak penghentian berdasarkan standar jarak penghentian perkereta-apian internasional.
1.4. Hipotesa
Bila kebutuhan tekanan udara di dalam silinder pengereman yang ada memenuhi standar jarak penghentian perkereta-apian internasional maka faktor keamanan dan kenyamanan akan lebih terjamin.
1.5. Tujuan
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Pneumatik
Pneumatik merupakan teori atau pengetahuan tentang udara yang bergerak, keadaan-keadaan seimbang udara syarat-syarat keseimbangan. Kata pneumatik berasal dari bahasa Yunani, yaitu pneuma yang berarti napas atau udara. Jadi, pneumatik berarti terisi udara atau digerakkan oleh udara mampat. Sedangkan udara mampat merupakan udara atmosfer yang diserap oleh kompresor dan dimampatkan dari tekanan normal (0,98 bar) sampai tekanan yang lebih tinggi (biasanya antara 4 bar dan 8 bar).
Pneumatik merupakan cabang teoritis aliran atau mekanika fluida dan tidak hanya meliputi penelitian aliran-aliran udara melalui suatu sistem saluran, yang terdiri atas pipa-pipa, selang-selang, dan sebagainya, tetapi juga aksi dan penggunaan udara mampat.
Pneumatik menggunakan hukum-hukum aeromekanika, yang menentukan keadaan keseimbangan gas dan uap (khususnya udara-udara atmosfer) pada adanya gaya-gaya luar (aerostatika), dan teori aliran (aerodinamika).
Pneumatik dalam pelaksanaan teknik udara mampat dalam industri, keteknikan dan sebagainya, merupakan ilmu pengetahuan dari semua proses mekanis dimana udara memindahkan suatu gaya gerak, jadi pneumatik itu meliputi semua komponen mesin atau peralatan, dimana terjadi proses-proses pneumatik.
Sebagai sebutan dari bidang kejuruan teknik pneumatik yang lebih sempit
lagi adalah teknik udara mampat (compressed air technology). Jadi, banyak sekali
penggunaan yang berbeda-beda termasuk ke dalam bidang kejuruan ini. Titik
persamaan dalam penggunaan–penggunaan tersebut ialah semua menggunankan
udara sebagai fluida kerja (jadi udara mampat sebagai pendukung, pengangkut
dan pemberi tenaga).
2.1.1. Sifat–Sifat Pneumatik
Adapun keuntungan yang dihasilkan oleh pneumatik antara lain :
1. Fluida kerja yang murah dapat diperoleh dan mudah diangkut. Udara
dimana saja tersedia, saluran balik tidak diperlukan karena udara bekas
dapat dibuang dengan bebas.
2. Dapat disimpan dengan baik (kecocokan udara mampat untuk
menyimpan energi). Sumber udara mampat (kompresor) tidak selalu
bekerja.
3. Bersih dan kering.
Bila terjadi kebocoran pada saluran pipa, bahan tidak akan menadi kotor
dan tidak akan menjadi bintik minyak (kering).
4. Tidak peka terhadap suhu.
Udara tanpa uap air, dapat digunakan sepenuhnya pada suhu tinggi
maupun rendah.
Udara mampat tidak mengandung bahaya kebakaran maupun ledakan
sehingga tidak membutuhkan pengamanan yang mahal.
6. Tidak diperlukan pendinginan (penyegaran) fluida kerja.
Pembawa energi (udara mampat) tidak perlu diganti sehingga tidak
dibutuhkan biaya.
7. Kesederhanaan (mudah dipelihara)
Karena sangat sederhana, peralatan udara mampat hampir tidak peka
terhadap gangguan.
8. Aman.
Sama sekali tidak ada bahaya seperti halnya pada alat-alat elektrik yang
terdapat bahaya hubungan arus singkat.
9. Jaminan bekerja besar.
Peralatan dan komponennya sangat tahan aus.
10.Biaya pemasangan murah.
Udara bekas tidak memerlukan saluran balik.
11.Fluida kerja cepat.
Kecepatan udara sangat besar menjamin bekerjanya elemen pneumatik
dengan cepat, oleh sebab itu waktu menghidupkan singkat dan
perubahan energi menjadi kerja berjalan cepat.
12.Dapat diatur tanpa bertingkat.
Dengan memasang katup pengatur arus (katup penghambat) kecepatan
13.Ringan sekali
Berat alat pneumatik jauh lebih kecil dibanding mesin elektrik.
14.Kemungkinan penggunaan lagi (ulang).
15.Kontruksi Kokoh.
Komponen pneumatik dikonstruksikan secara kokoh, oleh karena itu
tahan terhadap perlakuan kasar.
16.Fluida kerja murah.
Pengangkut energi (udara) adalah gratis dan dapat diperoleh dimana
saja.
Adapun kerugian Pneumatik ditinjau dari segi sifat meliputi :
1. Ketermampatan (udara)
Kemampatan udara tidak memungkinkan untuk mewujudkan kecepatan
torak dan pengisian yang perlahan dan tetap.
2. Gangguan suara (bising).
Udara yang ditiup keluar mengakibatkan kebisingan,
penanggulangannya dapat dilakukan dengan memberi peredam suara.
3. Kelembaman udara.
Kelembaman udara dalam udara mampat pada waktu suhu menurun dan
tekanan meningkat dipisahkan sebagai tetesan air (air embun),
pemecahannya dengan menggunakan dryer untuk pemisahan air embun
4. Pelumasan udara mampat.
Oleh karena tidak adanya sistem pelumasan untuk bagian yang bergerak
maka bahan pelumasan ini dimasukkan bersama udara yang mengalir,
untuk itu bahan pelumasan harus dikabutkan dalam udara mampat.
5. Gaya tekan terbatas.
Dengan udara mampat hanya dapat dibangkitkan gaya yang tebatas.
6. Ketakteraturan.
Suatu gerakan teratur hampir tidak dapat diwujudkan khususnya pada
kecepatan–kecepatan kecil (kurang dari 0,25 cm/s).
Pada umumnya, hal-hal yang merugikan itu benar-benar dapat dikurangi
atau dapat dikompensasikan dengan :
1. Peragaman yang cocok dari komponen-komponen maupun alat
pneumatik.
2. Pemilihan sebaik mungkin sistem pneumatik yang dibutuhkan.
3. Kombinasi yang sesuai dengan tujuan dari berbagai sistem penggerak
dan pengendali (elektrik, hidraulik, pneumatik).
2.1.2 Istilah dan Lambang dalam Pneumatik
Dalam pneumatik sering digunakan beberapa istilah dan lambang-lambang
antara lain :
1. Check valve
Merupakan salah satu komponen pneumatik yang berfungsi menahan
aliran balik, sehingga akan menghindari kejutan fluida ketika terjadi
tekanan balik.
Gambar 2.1. Lambang ANSI check valve (Espossito, 1980, hal 328)
2. Shuttle valve
Merupakan komponen yang berfungsi secara otomatis memilih tekanan
yang lebih tinggi diantara dua tekanan input dan menghubungkan
tekanan tersebut ke port output dan memblokir tekanan yanag lebih
rendah.
Gambar 2.2. Lambang ANSI shuttle valve (Espossito, 1980, hal 328)
3. Push-button valve
Adalah katup kendali arah dengan tombol tekan, tiga jalan multiguna
atau empat jalan open-exhaust. Katup-katup tiga jalan adalah
lihat Gambar 2.3a. Katup-katup empat jalan juga dapat digunakan
sebagai katup-katup tiga jalan normally open atau normally closed
dengan menyumbat port silinder yang sesuai. Exhaust melewati dua port
yang tersaring lihat Gambar 2.3b. Oleh karena port-port buang ini tidak
dapat disumbat, katup-katup empat jalan tidak boleh digunakan sebagai
katup dua jalan. Gaya yang diperlukan untuk mengoperasikan
katup-katup ini adalah 2,5 lb.
Gambar 2.3a. Lambang ANSI Gambar 2.3b. Lambang ANSI
push-button valve tiga-jalan push-button valve empat-jalan
Espossito, 1980, hal 401 Espossito, 1980, hal 401
3. Palm-button valve
Merupakan katup kendali arah dengan tombol besar (palm-button).
Katup ini dirancang khusus untuk menanggani tugas-tugas berat seperti
dalam mesin pres untuk pengecapan, pengecoran logam dan
terapan-terapan serupa lainnya.
`
Gambar 2.4a. Lambang ANSI Gambar 2.4b. Lambang ANSI palm-button valve tiga-jalan palm-button valve empat-jalan (Espossito, 1980, hal 401) (Espossito, 1980, hal 401)
4. Limit valve
Menggunakan sebuah akuator tuas-gelinding. Katup kendali tekan ini
tersedia dalam jenis katup tiga jalan multi guna atau katup empat jalan
sebuah batang piston silinder pada ujungnya atau dibatasi oleh panjang
langkah kerjanya.
Gambar 2.5a. Lambang ANSI Gambar 2.5b. Lambang ANSI limit valve tiga-jalan limit valve empat-jalan
(Espossito, 1980, hal 401) (Espossito, 1980, hal 401)
5. Hand-lever-operated valve
Katup kendali arah empat jalan yang dioperasikan dengan tuas (
hand-lever-operated). Tuas ini dapat digunakan untuk katup dua atau tiga
posisi. Tuas ini secara langsung dihubungkan ke spool. Penempatan tuas
menentukan posisi spool. Penempatan tuas menentukan posisi spool di
dalam katup.
Gambar 2.6a. Lambang ANSI Gambar 2.6b Lambang ANSI.
hand-lever operated valve hand-lever operated valve empat-jalan dua posisi empat-jalan tiga posisi
(Espossito, 1980, hal 401) (Espossito, 1980, hal 401)
6. Solenoid-actuated directional control valve
Kendali arah yang diaktuasikan solenoid dua posisi empat jalan.
Operator solenoid tunggal yang ditunjukan segera akan menggeser spool
ketika pasokan energi listrik dan sebuah pegas akan mengembalikan
spool ketika pasokan energi listrik dihentikan. Dengan menggunakan
dua solenoid pada katup dua posisi, spool dapat digeser oleh salah satu
pula. Pada katup-katup tiga posisi, spool akan tetap dalam posisi tengah
ditahan oleh pegas-pegas di ujung-ujungnya sampai salah satu solenoid
diberi pasokan energi listrik. Spool akan bergeser dan tetap berada pada
salah satu posisi ujungnya jika solenoid di ujung yang sama
mendapatkan pasokan energi listrik sampai pasokan energi listrik
dihentikan dan spool akan kembali ke posisi tengah.
Gambar 2.7a. Lambang ANSI Gambar 2.7b. Lambang ANSI Single solenoid double solenoid
(Espossito, 1980, hal 402) (Espossito, 1980, hal 402)
2.1.3. Komponen Pendukung Pneumatik
Sistem-sistem pneumatik mempunyai komponen-komponen yang hampir
sama dengan yang terdapat dalam sirkuit hidrolik. Pada dasarnya terdapat enam
komponen dasar yang diperlukan untuk sirkuit-sirkuit pneumatik :
1. Sebuah tangki udara untuk menyimpan udara bertekanan.
2. Sebuah kompresor yang dipakai untuk memampatkan udara yang
diperoleh dari atmosfer.
3. Sebuah motor listrik atau penggerak-penggerak utama lainnya yang
dipakai untuk menggerakkan kompresor.
4. Katup-katup yang digunakan untuk mengendalikan arah, tekanan dan
laju aliran udara.
5. Aktuator-aktuator, yang serupa dengan yang digunakan dalam sirkuit
6. Pipa-pipa yang digunakan untuk membawa udara bertekanan dari suatu
lokasi ke lokasi lainnya.
Alat-alat pengkondisian fluida digunakan untuk mengelola udara agar
lebih dapat diterima (sesuai) digunakan sebagai medium fluida untuk sistem
pneumatik dan alat-alat itu meliputi :
1. Filter
Adalah sebuah alat pengkondisian udara yang digunakan untuk
menyingkirkan kotoran-kotoran dari udara sebelum diteruskan ke
komponen-komponen pneumatik seperti katup-katup dan aktuator-aktuator. Umunya sebuah
filter berisi elemen-elemen penyaring yang dapat menyingkirkan kotoran-kotoran
dalam jangkauan ukuran 5 sampai 50 µm. Filter ini menggunakan elemen-elemen
lakan selulosa, reusable, surface-type berukuran 5 µm. Elemen-elemen tersebut
memiliki paking-paking yang dicetak secara permanen ke setiap ujungnya untuk
mencegah udara menerobos masuk lewat jalan pintas. Elemen ini juga dapat
menengani kotoran pada permukaan tanpa menimbulkan rugi-rugi tekanan yang
signifikan karena mempunyai rasio udara terhadap media filter yang besar.
2. Regulator
Merupakan sebuah alat bantu pneumatik yang digunakan untuk
mempertahankan kekonstanan tekanan udara yang masuk dalam sistem pneumatik
regulator ini menggunakan sebuah diapragma berbeban pegas (spring-loaded
diaphragm) dan katup pengimbang, terdapat pula dudukan katup utama yang
memberikan karakteristik aliran yang sempurna, selain dapat pula meminimalkan
turunnya tekanan.
Keterkaitan diantara diapragma, ukuran katup dan perjalanan katup ini
akan menentukan terjaminnya pengendalian dan penetapan tekanan-tekanan
sekunder yang konstan baik untuk keperluan sirkuit, demi keamanan atau dalam
rangka penghematan energi. Pada unit ini terdapat port-port untuk alat ukur yang
ditempatkan disebelah depan dan di sebelah belakang unit dan port lainnya dapat
dipakai sebagai sebuah outlet untuk regulasi tambahan. Di dalam regulator ini
terdapat sebuah pegas atas yang dapat disetel sehingga katup pengimbang dapat
mempertahankan tekanan dibagian keluaran, gaya pegas disetel berdasarkan
tekanan keluaran yang diperlukan. Gaya ini akan mempertahankan katup
pengimbang tetap terbuka sampai tekanan pada sisi keluaran, yang bekerja atas
diapragma, melampaui gaya pegas.
Bila gaya yang bekerja pada diapragma melampaui gaya pegas atas,
batang pendorong akan bergerak ke atas dan katup pengimbang yang terbebani
pegas dibagian bawah mulai menutup throttle pasokan udara ke sisi tekanan
terkendali.
3. Lubrikator
Merupakan alat yang dipakai untuk menjamin pelumasan yang tepat
untuk bagian-bagian dalam komponen-komponen pneumatik yang bergerak.
Lubricator memberikan tetesan minyak melalui pipa tetes (drip tube), tetesan
minyak ini diubah menjadi kabut minyak (oil mist). Kabut minyak ini
lebih sedangkan partikel-partikel halus dapat bergerak sampai sejauh 300 ft dari
sumber lubricator. Partikel-partikel kabut ini dihasilkan oleh pembangkit kabut
(mist generator) yang mana sebagian udara dilewatkan pusat orifis variabel
(variable orifice) dan memasuki pembangkit yang selanjutnya bercampur dengan
minyak yang dihantarkan oleh pipa tetes. Campuran udara minyak kemudian
bergabung kembali dengan udara yang tidak memasuki pusat orifis variabel dan
bersama-sama menuju tujuan akhir.
Minyak dapat mencapai pembangkit kabut adalah pertama-tama minyak
didorong keaatas malalui pipa siphon, melewati sekerup penyetel memasuki pipa
tetes yang terdapat di dalam kubah kaca pengamatan. Ini dilakukan dengan
mengalihkan sebagian kecil udara dari arus utama melalui katup pengendali
tekanan mangkuk atau reservoir. Katup ini akan menutup pasokan ke mangkuk
ketika sumbat pengisi dalam keadaan kendur atau lepas, sehingga mangkuk ini
akan terbuka secara otomatis sehingga mangkuk diberi tekanan sekali lagi dan
siap memberikan pasokan pelumas dimanapun diperlukan.
4. Muffler
Merupakan peralatan pneumatik peredam suara yang dinamakan exhause
silencer (muffler) digunakan untuk mengendalikan suara yang dihasilkan oleh
arus udara yang dengan cepat dilepaskan ke atmosfir.
5. Aftercooler dan air dryer
Udara yang diambil dari atmosfer pasti mengandung uap air. Kompressor
tidak dapat menyingkirkan kandungan air ini. Pendinginan udara mampat dalam
terbawa sampai ke dalam perkakas-perkakas dan mesin-mesin yang dioperasikan
dengan udara.
Air dapat membasuh pelumasan sehingga dapat menyebabkan keausan
yang berlebihan dan menurunkan efisiensi. Disamping itu, temperatur keluaran
udara yang dimampatkan dari semua kompresor udara memang harus diturunkan
sampai mendekati 100º F sebelum memasuki sistem perpipaan. Jika sebuah
Aftercooler ditempatkan di bagian hilir (sisi keluar) kompresor maka peralatan ini
akan menyingkirkan sebagian besar kandungan air. Aftercooler ini pada dasarnya
dipakai untuk mengurangi temperatur udara sampai pada suatu tingkat yang tepat
(sesuai) dan bertindak sebagai alat pertama dalam proses penyingkiran kandungan
air sebelum memasuki sebuah pengering udara (air dryer).
Aftercooler hanya dapat menyingkirkan sekitar 80% kandungan air dari
udara yang meninggalkan compressor.
2.1.4. Penerapan Pneumatik
Dalam perkembangan di dunia perindustrian pneumatik hadir dan
memegang beberapa peranan penting dalam maraknya perkembangan
perindustrian, dapat dikatakan pneumatik merupakan sebagian otot yang
menggerakkan industri.
Usaha tersebut dilakukan oleh fluida bertekanan yang diberikan kedalam
sebuah silinder operasi atau motor fluida. Pneumatik hadir dengan menampilkan
kompresibel (mampu mampat). Sehingga menjadikan pneumatik merupakan
sistem yang termurah ditinjau dari segi biaya pengoperasian dan biaya pembuatan.
Dengan dihadirkannya kompresor pneumatik dapat diterapkan disegala
bidang untuk menghasilkan gaya baik sebagai penggerak maupun pengendali
namun akibat adanya perubahan-perubahan yang berarti dari volume udara pada
variasi tekanan, juga timbul secara bersamaan fluktuasi-fluktuasi yang besar
dalam hal kecepatan. Jadi penggerakan pneumatik hanya dapat digunakan jika
persyaratan keteraturan gerak tidak begitu ketat seperti pada :
1. Palu-palu, pahat dan tekanan (pres) udara mampat.
2. Jepitan ragum (vice clamps), tang ragum atau perkakas rentang lainnya.
3. Bor tangan pneumatik atau mesin asah tangan pneumatik.
4. Pemasukan bahan batang secara pneumatik atau setengah otomat atau
otomat penuh untuk membubut.
5. Peralatan angkat dan angkut.
6. Peralatan rem.
7. Pengolahan bidang dengan pemancar (pasir) (peralatan-peralatan tiup).
Viskositas udara yang tidak seberapa hanya mengakibatkan rugi gesekan
yang kecil dan memungkinkan kecepatan aliran yang besar sampai 1000 m/min,
suatu poros asah yang digerakkan secara pneumatik dapat berputar sampai
100.000 putaran/min. Sehingga sistem-sistem pneumatik juga digunakan dalam
operasi-operasi stamping, drilling, hoisting, clamping, assembling, riveting,
materials handling dan logic controlling.
2.2. Pengereman
Pengereman adalah sesuatu yang bergerak diberikan hambatan/rintangan
sehingga benda tersebut dapat berhenti atau diperlambat beraturan. Pada
kebanyakan sistem pengereman transportasi darat, sistem pneumatik sangatlah
jarang untuk digunakan. Transportasi darat yang menerapkan sistem pengereman
pneumatik yaitu kereta api.
2.2.1. Pengereman Kereta Api
Terdapat berbagai macam jenis instrument yang digunakan pada
lokomotif, kereta, dan gerbong di PERUMKA, jenis yang digunakan antara lain :
1. Westinghous (pada Lok2 D.E./U.S.A. & D.H./PERANCIS)
2. KNORR KE (pada Lok2 D.H.JERMAN & AUSTRIA, kereta/gerbong).
3. WABCO / Westinghous-prancis (pada gerbong-barang)
4. DACO/Cekho-Clovakia (pada gerbong barang)
Namun untuk saat ini PERUMKA kebanyakan menggunakan sistem
westinghous dan untuk jenis yang lain sebagian sudah tidak digunakan, hal itu
disebabkan produkan sudah tidak lagi mengeluarkan suku cadang sedangkan
banyak kereta api masih dioperasikan sehingga dilakukan beberapa modifikasi
agar pelayanan rem dapat terus dilaksanakan.
Udara-abar (udara pengereman) pada alat-rem ini diberikan oleh
udara-tekan dari sebuah tangki (main-reservoir) yang dihasilkan oleh sebuah kompresor.
Tekanan udara pada main-reservoir diamankan oleh sebuah safety valve (katup
Pada dasarnya terdapat beberapa macam sistem pengereman pada kereta
api yaitu :
1. Sistem hand brake (rem tangan)
Prinsip kerja dari pengereman ini adalah dengan menekan lengan rem pada
roda secara mekanis (oleh tenaga manusia) melalui gagang rem yang tersedia di
dalam ruang masinis.
Sedangkan fungsi dari sistem pengereman ini hanya dipergunakan untuk
mengerem roda lokomotif agar tidak berputar atau bergerak sewaktu dalam
keadaan diam (misal: waktu pemeliharaan atau perbaikan di DIPO atau Balai
Yasa).
2. Sistem udara tekan
Yang dimaksud rem udara tekan adalah sistem pengereman yang
menggunakan udara bertekanan sebesar 5 kg/cm2 untuk pengeremannya. Udara
tekan ini dihasilkan dari sebuah kompressor yang dipasang pada lokomotif.
Pada prinsipnya, apabila jika sistem pengereman ini bekerja maka
kecepatan lokomotif akan berkurang (energi kinetik). Besarnya persentase
pengereman tergantung pada besarnya tekanan blok rem pada roda. Semakin
besar gaya tekan blok rem pada roda, maka semakin besar pula gaya pengereman
yang dihasilkan. Pengereman ini tidak diizinkan jika roda menggelincir
(diusahakan roda lokomotif tetap menggelinding). Agar semua roda tetap
menggelinding, maka koefisien gesekan yang terjadi antara rem blok dan roda
harus lebih kecil dibandingkan dengan angka koefisien gesekan antara roda dan
Air brake atau yang biasa disebut sistem abar (sistem pengereman)
memiliki dua jenis metode :
a. Sistem pengereman dengan metoda langsung(direct method), yang tidak
bekerja secara otomatis.
b. Sistem pengereman dengan metoda tak-langsung(indirect method), yang
bekerja secara otomatis.
1. Sistem pengereman dengan metoda langsung (direct method)
Sistem ini tidak bekerja secara otomatis, oleh karena itu hanya dipakai
pada lokomotif saja dan tidak digunakan pada kereta penumpang. Prinsip kerja
dapat dilihat pada Gambar 2.8 yaitu sebagai berikut :
Pada kedudukan handel “rem-lepas” silinder- rem dan pipa-rem (brake
pipe) berhubungan langsung dengan udara-luar. Pada posisi “rem terikat” maka
silinder abar dan pipa-abar berhubungan langsung dengan tangki-udara (reservoir)
dengan tekanan 5 kg/cm2.
Sehingga apabila metode ini diterapkan pada kereta/gerbong maka jika
terjadi rangkaian kereta/gerbong itu putus maka, alat-abar ini tidak bisa bekerja
secara otomatis, karena terlepas hubungannya dengan tangki-udara yang ada di
lokomotif.
2. Sistem pengereman dengan metoda tidak langsung (inderect method)
Sistem ini bekerja secara otomatis dan diterapkan pada kereta-penumpang
ataupun gerbong-barang. Terdapat dua macam metoda tidak langsung yaitu sistem
dua-kamar dan satu-kamar :
a. Pengereman udara tekan sistem dua-kamar
Kebalikan dengan “metoda langsung” maka pada kedudukan handel
“rem-lepas” silinder-rem dan pipa-rem itu justru berhubungan dengan tangki-udara
(reservoir), pada kedudukan handel “rem terkait”, maka silinder-rem dan
pipa-rem itu mengalir ke udara-bebas.
Bersamaan dengan keluarnya udara-tekan yang ada di dalam pipa-rem itu,
maka udara-tekan dari tangki-pembantu yang terdapat pada kereta/gerbong
(auxilliary reservoir) segera masuk kedalam silinder-rem untuk mendorong
torak-rem agar mengikat. Jadi gaya-abar yang menekan pada torak-remblok itu diperoleh dari
udara-tekan yang tersimpan didalam tangki-pembantu yang ada di lokomotif.
Maka apabila terjadi rangkaian kereta atau gerbong itu putus dalam
perjalanan, maka alat-abar pada masing-masing kereta/gerbong akan bekerja
secara otomatis, karena mendapat suplai dari tangki-pembantu yang terdapat pada
masing-masing kereta/gerbong. Prinsip kerja lebih jelas dapat dilihat pada
Gambar 2.9. Metoda tidak langsung “dua-kamar” (Soebijanto I, 1992, hal 3)
b. Pengereman udara tekan sistem satu-kamar.
Seperti halnya pada sistem”dua-kamar”, maka untuk sistem “satu-kamar”
ini pada kedudukan handle “rem-lepas” pipa-rem juga berhubungan dengan
tangki-udara (reservoir) yang di lokomotif. Hanya saja, disini silinder-rem tidak
berhubungan dengan tangki-udara di lokomotif seperti pada sistem “dua-kamar”
akan tetapi berhubungan dengan udara luar. Pada sistem ini kedudukan
“rem-lepas” itu dibantu dengan adanya sebuah pegas-pembalik untuk menahan remblok
agar tidak terus menempel pada roda.
Pada kedudukan handle “rem-terikat” maka pipa-rem itu berhubungan
dengan udara-luar, sehingga udara-tekan yang berada didalam pipa-rem mengalir
ke udara bebas, dengan kosongnya pipa-abar maka katup yang ada didalam tigkap
kontrol itu menjadi terbuka sehingga udara-tekan yang tersimpan dalam
tangki-pembantu akan segera masuk kedalam silinder-rem untuk menekan rem-blok, agar
Jadi gaya rem disini juga diperoleh dari udara-tekan dari tangki-pembantu,
bukan dari tangki udara pada lokomotif. Prinsip kerja dapat dilihat pada Gambar
2.10.
Gambar 2.10. Abar udara-tekan sistem“satu-kamar” (Soebijanto I, 1992, hal 4)
Pada saat ini sistem kerja pengereman yang diterapkan oleh PERUMKA
untuk kereta/gerbong adalah instalasi rem udara dengan metoda tidak langsung
yang bekerja otomatis dengan menggunakan sistem “satu-kamar” seperti pada
Gambar 2.10
2.2.2. Kapasitas Pengereman Kereta Api
Kapasitas pengereman yang bisa menghentikan rangkaian kereta api dalam
suatu jarak tertentu itu ditentukan oleh besarnya presentase pengereman.
Pada sistem pengereman yang menggunakan remblok besarnya persentase
pengereman tergantung pada besarnya tekanan rem blok pada roda, semakin
besar gaya tekanan rem blok pada bandasi roda, makin besarlah kapasitas dari
Untuk memperbesar tekanan rem blok pada roda maka diperlukan adanya
suatu faktor pemindah yang diperoleh dari sistem tuas pada mekanisme
pengereman terlihat pada Gambar 2.11:
Slack Adjuster
Gambar 2.11. Skema faktor pemindah pada silinder rem (Soebijanto II, 1992, hal 4)
Besarnya faktor pemindah dapat digunakan Persamaan 2.1(soebijanto II,
1992, hal 4) :
Pada posisi beban “kosong” :
d c b a
i(k) = × ...(2.1.a)
Pada posisi beban “penuh” :
d c b a i p = ×
1 1 )
( ...(2.1.b)
Oleh karena : a1 > a dan b1 < b, , maka i(p) > i(k)
Apabila gaya tarik pada torak silinder – abar = P0 , sedangkan gaya tekanan pada
rem-blok = P1 , maka besarnya gaya tekanan pada remblok dapat digunakan
Persamaan 2.2 (soebijanto II, 1992, hal 4) :
Pada posisi beban “kosong” : 1 P0
d c b a
P ⎟×
⎠ ⎞ ⎜
⎝ ⎛ ×
= (kg) ...(2.2.a)
Pada posisi beban “penuh” : 0
1 1 1 P d c b a
P ⎟⎟×
⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ×
2.2.3. Tekanan Udara didalam Silinder Rem
Tekanan udara maksimum di dalam pipa rem utama itu berkisar antara 4,8
atm sampai 5,2 atmdan biasanya diperhitungkan dengan harga minimal P(max) =
4,80 atm. Kekuatan pegas pembalik yang mendorong torak silinder ialah sebesar
1,2 atm. Jadi, apabila pelaksanaan pengereman itu dilakukan dengan tekanan
maksimum 4,80 atm, maka tekanan maksimum di dalam silinder abar yang
mendoromg torak itu sebenarnya hanya sebesar :
P(max) = 4,80 – 1,20 = 3,6 atm (tekanan lebihnya)
2.2.4. Persentase Tekanan Rem
Pengereman pada kereta yang sedang berjalan diatas jalan baja akan lebih
efektif, apabila pada proses pengereman tersebut roda kereta masih dalam
keadaan menggelinding, artinya proses penghentian kereta tersebut berjalan
secara berangsur-angsur.
Untuk mencapai hal tersebut maka teknis dalam melakukan pengereman
harus mengurangi tekanan udara di dalam pipa rem sedikit demi sedikit. Sehingga
disamping proses penghentian berjalan lebih efektif juga tidak terjadi kejutan
yang akan mengganggu ketenangan penumpang.
Agar pada proses pengereman tersebut roda kereta masih dapat
menggelinding, maka angka koefisien gesekan antara sepatu rem dan roda (μ1)
haruslah lebih kecil bila dibandingkan dengan angka koefisien gesekan antara
Untuk kereta penumpang biasanya dilengkapi dengan dua buah sepatu rem
pada setiap roda, yaitu didepan roda dan dibelakang roda.
Apabila gaya tekanan setiap sepatu rem adalah P1, sedangkan angka
koefisien gesekan antara roda dan
sepatu rem adalah (μ1), maka besarnya “gaya perlawanan” rem pada setiap roda
digunakan Persamaan 2.3 (Soebijanto II, 1992, hal 5):
1 1
2 P
T = ×μ × ………..……….(2.3)
Apabila beban roda (wheel load) = G, dan koefisien gesekan antara roda
kereta dan rel = μ2 maka agar pada proses pengereman tetap dapat menggelinding
atau terkunci seperti yang diterangkan diatas, maka harus memenuhi syarat pada
Persamaan 2.4 (Soebijanto II, 1992, hal 5):
G
P ≤ ×
×
× 1 1 2
2 μ μ ………(2.4)
Dalam proses pengereman, dikenal istilah persentase tekanan rem, yang
didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya tekan perlawanan rem dengan
beban roda yang di rem, dan diberi notasi “γ”, agar roda tidak tergelincir pada saat
di rem, harus memenuhi syarat pada Persamaan 2.5 (Soebijanto II, 1992, hal 6):
G P × × × = 2 1 1 2 μ μ
γ ………(2.5)
Dari persamaan diatas, maka persyaratannya adalah menjadi Persamaan 2.6
(Soebijanto II, 1992, hal 6) :
% 100 2 2 1 1 × × × × = G P μ μ
γ ……….………..(2.6)
Apabila diasumsikan bahwa angka koefisien gesekan antara sepatu dan
Maka persamaan diatas menjadi Persamaan 2.7 (Soebijanto II, 1992, hal 6):
=2× 1×100%
G P
γ ………...………..(2.7)
Untuk kereta-kereta/gerbong-gerbong dalam susunan rangkaian kereta api,
maka besarnya persentase tekanan rem adalah sama dengan gaya tekan total dari
seluruh sepatu rem dibagi dengan berat total dari kereta tersebut sehingga
digunakan Persamaan 2.8 (Soebijanto II, 1992, hal 6).
% 100
1 × =
G P
γ ………...(2.8)
dengan :
P = gaya tekan rem total satu kereta (kg)
G = berat kereta penuh (kg)
γ = persentase tekanan rem (%)
Persentase tekanan rem tersebut maksimum 100%, apabila lebih maka
roda akan tergelincir.
Pada kereta yang bermuatan penuh , maka persentase tekanan rem akan
berkurang, karena besarnya gaya tekan sepatu rem tetap sementara berat beban
roda bertambah besar. Untuk kereta penumpang konstruksi alat pengereman itu
biasanya dibuat berdasarkan atas γ(min) = 50%, yaitu pada kereta yang bermuatan
penuh.
Besarnya jumlah gaya tekan rem untuk satu kereta digunakan Persamaan 2.9
(Soebijanto II, 1992, hal 7):
Besarnya gaya dorong piston pada silinder rem digunakan Persamaan 2.10
(Soebijanto II, 1992, hal 7):
F = pdv × A - fr ……….(2.10)
dengan :
pdv = tekanan maksimum katup distributor (kg/cm2)
A = luasan piston (cm2)
fr = gaya balik spring pada silinder rem (kg)
fs = gaya balik slack adjuster (kg)
it = brake lever ratio total
η = efisiensi batang rem
ib = lever ratio pada bogie
P = gaya tekan rem total satu kereta (kg)
F = gaya tekan piston rem (kg)
2.2.5. Jarak Penghentian
Jarak penghentian atau disebut juga jarak pengereman memegang peranan
penting dalam segi keamanan. Sebuah rangkaian kereta api dengan kecepatan
berapa saja, harus dapat dihentikan dalam jarak tertentu.
Panjangnya jarak penghentian ini tergantung pada besarnya kapasitas
pengereman yang terjadi. Kapasitas pengereman disini adalah besarnya gaya
pengereman yang dinyatakan dalam presentase terhadap berat kereta ataupun
Maka jarak pengereman dapat dihitung dengan rumus empiris berdasarkan
kenyataan praktek yang dikenal dengan “rumus Pedeluck” dan rumusan tersebut
dapat kita lihat pada Persamaan 2.11 (Soebijanto II, 1992, hal 28):
(
γ)
(
ϕ)
ϕ × × − + × × = i v Sa 235 , 0 127 , 0 09375 , 1 2 ………..………(2.11) dengan :v = kecepatan pada waktu mengerem (km/jam)
i = kondisi jalan datar (‰)
γ = persentase tekanan reman (%)
φ = angka konstanta yang tergantung pada besarnya kecepatan seperti
yang tercantum pada Tabel 2.2.
Sa = jarak penghentian (meter)
Tabel.2.1. Daftar harga angka konstanta berdasarkan kecepatan (Soebijanto II, 1992, hal.29)
v (km/jam) φ 80 0,0623 90 0,0631 100 0,0648 110 0,0667 120 0,0696
Daftar harga angka konstanta berdasarkan kecepatan secara lengkap dapat
3.1. Diagram Alir Penelitian
Sistematisasi penelitian ini dilakukan mengikuti diagram alir seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3.1.
Penelitian
Pembahasan
Studi literatur
Analisis
Kesimpulan Persiapan
Gambar.3.1. Diagram alir penelitian
3.2. Persiapan
Sebelum dilakukan penelitian karya tulis ini, dilakukanlah persiapan literatur yang berhubungan dengan pneumatik guna mendukung pemahaman terhadap sistem operasi pengereman udara pada kereta api CC201.
3.3. Metode Penelitian
Materi-materi pada karya tulis ini didapatkan dengan melakukan pengamatan langsung komponen-komponen pneumatik pada saat lokomotif CC201 melaksanakan overhaul, adapun bagian-bagian yang masuk dalam pengamatan :
1. Komponen utama pneumatik
komponen utama pneumatik terleak pada dua bagian lokomotif, terletak pada ujung pendek lokomotif dan terletak pada kabin masinis. Komponen yang terletak pada kabin masinis yaitu:
a. 26 L brake valve
b. Independent brake valve c. Automatic brake valve d. Cut-off brake valve
Sedangkan komponen yang berada pada ujung pendek lokomotif yaitu : a. J-1 relay brake valve
e. Selector F-1 Brake Valve
f. A-1 Charging cut-off pilot valve g. Main Reservoir (MR)
2. Mekanisme rem pada lokomotif a. Silinder rem
b. Slack adjuster c. Brake cylinder (BC)
d. Act (Udara tangki pengimbang) 3. Mekanisme rem pada kereta api
a. Keran penutup segi tiga (Angle cooks) b. Slack adjuster (alat-penyetel setang) c. Air cock (keran penyumbat udara) d. Sambungan pipa karet (hose coupler) e. Brake cylinder
f. Auxiliary air reservoir (tangki udara pembantu) g. Brake lever
h. Tri tingkap katup (distributor valve)
Dari data-data yang ada dilakukan analisis materi guna menyelaraskan data hasil observasi dan data hasil studi literatur, dimaksudkan agar diperoleh data-data yang akurat.
3.4. Data Hasil Penelitian
Data hasil penelitian ini ditampilkan berdasarkan spesifikasi dan ketetapan-ketetapan pada kereta api CC 201.
Data-data yang akan dipergunakan pada perhitungan adalah sebagai berikut : a. Berat penuh kereta (Gp) = 40.150 kg
b. Luas efektif piston (A) = 706,9 cm2 c. Gaya balik spring dalam silinder (fr) = 140 kg d. gaya balik slack adjuster (fs) = 200 kg e. Tekanan maksimum (pdv) = 3,8 kg/cm2 f. Jumlah sepatu rem tiap kereta (n) = 16 buah g. Efisiensi rangkaian batang rem (η) = 0,8 h. Lever ratio total pada bogie (ib) = 4
i. Brake lever ratio total (it) = 13,2
Di samping data-data tersebut terdapat pula ketetapan yang digunakan sebagai data. Di dalam dunia perkereta-apian internasional telah dikenal adanya 3 (tiga) macam jarak-penghentian yang merupakan standar jarak penghentian perkereta-apian internasional, dan ditampilkan dalam bentuk Tabel.3.1. sebagai berikut:
Tabel.3.1. Standar jarak penghentian perkereta-apian internasional (Soebijanto II, 1992, hal 34)
Jarak penghentian Kecepatan
(Sa) (v)
Adapun maksud dari Tabel.3.1 yaitu panjang jarak penghentian yang di tetapkan sebagai standar dalam memberhentikan kereta api. Dan dijelaskan sebagai berikut :
a. 1000 meter Untuk Lintas-Raya dengan kecepatan kereta-api 110 km/jam atau lebih.
b. 700 meter Untuk Lintas-Raya dengan kecepatan kereta-api 100 km/jam.
c. 400 meter Untuk Lintas-sekunder dengan kecepatan kereta-api 80 km/jam sampai 85 km/jam.
3.5. Skema rem udara otomatis pada lokomotif
3.6. Skema rem udara otomatis pada kereta
Keterangan:
1. Distributor valve 12. Pipa Rem
2. Silinder rem 13. Rem
3. Slack adjuster 14. Pipa rem 4. Tangki udara tekan 15. Pipa rem
5. Alat pengubah beban 16. Katup rem bahaya
6. Brake lever 17. Handle
7. Brake lever 18. Wire
8. Batang penghubung 19. Brake coupling 9. Batang penghubung 20. Hexagnal nut
10.Batang rem 21. Angle cock
Kereta api merupakan kendaraan rangkaian yang terdiri dari lokomotif dan kereta. Untuk menghentikan kendaraan tersebut digunakan sistem pengereman pneumatik, yang pada pengoperasiannya pengereman dapat dilakukan secara terpisah ataupun bersamaan, sehingga pada saat lokomotif berjalan tunggal maka pengereman masih tetap dapat dilakukan. Pengereman kereta api dapat dibedakan menjadi dua bagian, bagian pengereman lokomotif dan pengereman kereta api.
Pengereman lokomotif dikontrol dengan menggunakan independent brake
valve, sedangkan untuk pengereman kereta api dikontrol dengan menggunakan
automatic brake valve.
4.1. Komponen Rem Pneumatik
Komponen utama rem pneumatik kereta api terletak pada dua bagian, komponen pengontrol dinamakan 26-L brake equipment terdiri dari automatic brake valve, independent brake valve, cut-off pilot valve yang kesemuanya terletak pada kabin masinis baik pada kabin kanan maupun kiri.
Sedangkan komponen lain terletak pada ujung pendek lokomotif terdiri dari J-1 relay valve, control brake valve, application brake valve, A-1 charging
cut-off pilot valve, MU2-A brake valve, F-1 selector valve . Masing-masing
komponen dihubungkan dengan brake pipe (BP) sesuai dengan nomor port pada masing - masing komponen dengan tekanan 70 psi yang pasokan udaranya
diperoleh dari sebuah kompressor melalui pipa main reservoir (MR) yang bertekanan 140 psi. Sedangkan untuk brake cylinder (BC) bertekanan 50 psi. Selain komponen utama sistem rem pneumatik juga memiliki komponen pendukung yeng terdiri dari silinder rem, tri tingkap katup (distributor valve), tangki udara tekan (air reservoir), slack adjuster, Act (tangki udara pengimbang), Auxiliary air reservoir (tangki udara pembantu).
4.1.1. 26-L Brake Valve
Komponen ini merupakan komponen pengontrol, terletak pada kabin masinis. Pada 26-L brake valve ini terdapat dua komponen pengontrol, automatic untuk pengereman kereta api dan independent digunakan untuk pengereman khusus lokomotif.
Gambar 4.1. 26-L brake valve Fungsi dan bagian-bagian 26-L brake valve :
2. Mengadakan atau membuang udara di equalizing reservoir Gambar (4.2), tergantung dari kedudukan brake valve handle.
3. Mempunyai dua bagian utama :
a. Bagian automatic, untuk mengatur tekanan udara pada pipa udara (brake pipe), yang mengatur pengereman dari rem lokomotif dan rem rangkaian. b. Bagian independent untuk mengikat/melepas rem khusus lokomotif, dan
tidak untuk rem rangkaian.
4. Mempunyai 8 katup , yang merupakan satu unit dengan 26-L brake valve posisi katup dapat dilihat pada Gambar (4.2) :
1. Cut-off pilot valve
Tingkap ini digunakan untuk pembuka dan pemutus brake valve menurut kebutuhan.
Memiliki 3 kedudukan:
a. Frt (freight). Jika lokomotif menarik rangkaian gerbong yang mempunyai air brake system.
b. Pass (passenger). Jika lokomotif menarik, rangkaian kereta penumpang c. Out. Jika lokomotif ditarik mati, atau jika lokomotif sebagai lokomotif
pengikut pada multiple-unit.
d. Di dalamnya ada 2 chek valves, yang mengadakan tekanan pada brake pipe atau P main-reservoir ke brake pipe cut-off valve.
Jika lokomotif menarik rangkaian kereta barang, maka posisi katup kendali cut-off terletak pada posisi FRT. Sedangkan jika lokomotif menarik kereta penumpang, maka katup kendali cut-off diposisikan pada posisi PASS.
Posisi out digunakan jika lokomotif tersebut bukan merupakan lokomotif yang mengendalikan sistem pengereman. Pada saat rangkaian kereta api ditarik lebih dari satu lokomotif, hanya lokomotif yang paling depan yang mengendalikan sistem pengereman.
Untuk pelayanan kereta penumpang dimana cut-off pilot valve dalam posisi PASS, equalizing reservoir cut-off valve selalu dalam posisi terbuka untuk semua posisi handle rem. Ini menyebabkan pengereman dapat dilepaskan secara penuh dengan posisi handle rem release atau dapat juga dilepaskan secara bertahap dengan menggunakan handle rem.
2. Regulating valve
Ditekan oleh piringan (service cam), yang terpasang dan berputar pada poros dari :
a. Mengatur pembinaan tekanan kepada equalizing reservoir pada pipa 15. tekanan ini dialirkan melalui brake application valve ke saluran 5, atau langsung. Dari sini dialirkan kepermukaan luar diaphragm dari relay valve.
reservoir dikurangi sebanyak untuk menimbulkan full service brake application. Penyetelan tekanan equalizing reservoir dapat dilakukan dengan memutar handle A, pada ujung regulating valve.
3. Relay valve
Tingkap ini terdiri dari tingkap yang digerakkan oleh sebuah diaphragm dan menetapkan tekanan dari brake pipe sewaktu-waktu sama dengan yang ada dalam equalizing reservoir.
Tingkap ini juga dapat juga mensupplay atau membuang ke atmosfir tekanan brake pipe.
Dapat bekerja sebagai supplay valve, untuk charging (pengisian) P brake pipe pada lokomotif dan rangkaian dengan brake valve handle di posisi release.
Selama penggunaan automatic brake, pengurangan tekanan dari equalizing reservoir, mengakibatkan pengurangan tekanan pada brake pipe.
Relay valve akan mempertahankan tekanan brake pipe terhadap
bocoran-bocoran dalam brake pipe. 4. Brake pipe cut-off valve
Tingkap ini dapat merintangi mengalirnya udara dari supply valve relay valve ke brake pipe pada kejadian seperti berikut :
c. Menjalankan alat-alat bantu yang berhubungan dengan brake pipe, yang membutuhkan gangguan pengaliran udara pada pengaman “ break-in-two”P.C. dan dead man; overspeed.
5. Vent valve
Tingkap ini bekerja dengan piringan (cam-operated), jika brake valve handle digerakkan ke posisi “emergency”. Untuk menimbulkan penurunan P brake pipe cepat pada vent valve dengan mengeluarkan udara pada port 21.
6. Emergency valve
Tingkap ini juga cam-operated:
a. Menimbulkan pengaliran udara main-reservoir ke pipa 12 untuk membuat aktif (P.C.) peralatan untuk menghilangkan tenaga lokomotif ( power-knock out switches).
b. Ke alat-alat bantu lainnya yang diperlukan pada brake valve handle di kedudukan “emergency”.
c. Dengan cepat mengeluarkan udara ke atmosfer dari equalizing reservoir untuk memastikan pengeluaran udara brake pipe dengan cepat.
7. Suppresion valve
udara main-reservoir ke saluran port 3, melalui port 7 Gambar 4.2. dan tingkap gisir cut-off valve membuka.
8. Equalizing reservoir cut-off valve
Tingkap ini disusun untuk mengirimkan train-operation, mempekerjakan kereta type direct-release dan merelease bertahap.
Pada freight service, dengan handle cut-off pilot valve di posisi “Frt”, equalizing reservoir cut-off valve dibuka hanya pada “release” position, dan hanya pada kedudukan ini, rem dapat direlease.
Pada passenger service, handle cut-off pilot valve di posisi “pass”,
equalizing reservoir cut-off valve terbuka pada semua kedudukan brake
handle, dan rem bisa direlease secara sempurna di kedudukan release atau secara bertahap selaras dengan gerakan brake valve handle.
4.1.2. Automatic Brake Valve
Komponen ini berfungsi mengendalikan pengereman yang dikerjakan secara manual oleh masinis, terdapat handle yang memiliki beberapa fungsi dan posisi dalam tingkat pengereman, menjadi satu bagian dengan 26-L brake valve. Semakin ke kanan handle atau tuas maka pengereman semakin kuat.
Handle rem otomatis.
Seperti terlihat pada Gambar 4.3. terdapat enam posisi yang dimiliki oleh handle rem otomatis dengan keterangan port pada Gambar 4.2 , yaitu:
1. Release
Posisi ini dipergunakan untuk mengisi atau pun menambah tekanan pada katup-katup maupun pipa-pipa sistem pengereman atau melepaskan rangkaian lokomotif dan rem kereta.
Udara main reservoir masuk melalui port 30, mengalir ke supply valve pada bagian relay valve , ke tingkap gisir dari suppression valve ke port 3 dan melalui tingkap gisir dari cut-off pilot valve ke saluran 7 dan equalizing reservoir
cut-off valve piston. Tekanan udara yang menekan pada permukaan piston akan
bergerak ke atas memaksa charging check valve lepas dari posisi terbuka. Udara
main reservoir juga mengisi: ruang pegas suppression valve, ruang pegas
emergency valve.
Kemudian udara main reservoir juga mengalir dari port 30 melalui charging valve dalam bagian regulating valve, lewat check valve yang sudah lepas dari dudukan dalam equalizing reservoir cut-off valve ke saluran 15, maupun ke permukaan dari diaphragma regulating valve. Pemutar pengatur “A” bisa distel untuk mengatur besarnya tekanan equalizing reservoir, yang dikembangkan oleh bagian regulating valve.
Tekan udara ini di port 15 dibangun di equalizing reservoir volume dan
port 5 salah satu melalui hubungan yang dibuat dalam P2A brake application
luar dari diaphragm relay valve. Tekanan yang dibangun dari equalizing
reservoir pada permukaan luar diaphragm dari relay valve mengakibatkan
diaphragm assembly berikut tangkainya bergerak ke dalam, yang pertama untuk mendudukan exhaust’valve pada dudukannya, terus mengangkat supply valve dari dudukannya.
Ini memungkinkan udara main reservoir mengalir melewati supply valve yang sudah terangkat ke port 1 brake pipe dan melalui stabilizing choke ke ruang sebelah dalam dari relay valve diaphragm. Udara pipa utama di port 1 juga mengalir ke brake pipe cut-off valve, vent valve dan port 1 yang dihubungkan dengan brake pipe di dalam pipe bracket. Bilamana tekanan brake pipe bertambah di permukaan dalam dari relay valve diaphragm, mendekati tekanan equalizing reservoir menekan pada sisi berlawanan dari diaphragm.
Diaphragm assembly dengan tangkainya ditempatkan agar supply valve
2. Minimum reduction
Pada posisi ini terjadi pengereman secara ringan yang disebabkan karena turunnya tekanan pipa rem sebesar 6-8 psi.
3. Full service
Pada posisi ini terjadi pengereman secara penuh. Mutu pengereman yang dihasilkan semakin besar dan berbanding terbalik dengan tekanan pada pipa rem sehingga memungkinkan rangkaian kereta api untuk berhenti.
Service position(posisi min.reduction hingga full service)
Jika handle digerakkan dari posisi release ke posisi service, pengurangan tekanan udara brake pipe secara bertahap akan bertambah sampai pada full service position, sampai pengurangan tekanan udara brake pipe pada full service tercapai.
Juga terdapat posisi minimum reduction, yang terletak sedikit beberapa derajat, sebelah kanan release. Pada kedudukan ini akan mengurangi tekanan kira-kira 6 sampai dengan 8 psi di dalam equalizing reservoir, maka akan tercermin pada pengurangan tekanan brake pipe yang sama, oleh relay valve position. Jika automatic brake handle digerakkan ke posisi service pada perantaranya, maka piringan suppression pada handle shaf akan menempatkan suppression valve untuk menghubungkan port 3,8 dan 26 ke atmosfer. Service cam pada gagang poros shaft mendorong exhaust valve dalam regulating valve lepas dari dudukan dan menyiramkan udara equalizing reservoir berkurang.
pada equalizing reservoircharging air pada puncak dari check valve,check valve lepas dari dudukan. Udara equalizing reservoir bisa mengalir melampaui check valve dan regulating valve exhaust valve ke atmosfir. Demikianlah pengurangan tekanan equalizing reservoir pada jumlah yang sesuai dengan posisi brake valve handle. Udara brake pipe akan terus menerus lari ke atmosfir sampai tekanannya cukup berkurang sampai mengakibatkan penyamaan tekanan pada diaphragm relay valve. Jika ini terjadi, diaphragm assembly dengan tangkai dengan bantuan dari pegas-pegas relay valve, mendudukkan assembly, untuk mengijinkan exhaust valve duduk lagi. Bisa dikatakan bahwa brake valve pada posisi lap.
Jika gagang brake valve diletakkan pada posisi full service, brake valve akan bekerja seperti diterangkan di atas, kecuali menyebabkan equalizing reservoir dan tekanan brake pipe cukup menurun untuk menimbulkan full service application.
4. Suppression
Posisi ini digunakan untuk menormalkan kembali tekanan pipa rem akibat bekerjanya sistem pengereman penalti.
5. Handle Off
Posisi ini digunakan saat lokomotif tersebut bukan sebagai lokomotif yang mengendalikan sistem pengereman (lokomotif bantu). Pada saat rangkaian kereta api ditarik lebih dari satu lokomotif, hanya lokomotif yang paling depan yang mengendalikan sistem pengereman.
Tekanan brake pipe di dalam brake valve dikurangi sampai nol, biasanya setelah menempatkan brake valve handle ke kedudukan handle-off, pada posisi ini udara main reservoir dimasukkan ke 53 dengan tujuan untuk menutup brake pipe pada rangkaian.
6. Emergency
Posisi ini digunakan agar katup rem emergency bekerja sehingga pengereman darurat dapat dilakukan.
4.1.3. Independent Brake Valve
Brake valve ini khusus untuk pengereman lokomotif dan bukan untuk
rangkaian, memiliki dua kedudukan : (keterangan port Gambar 4.2)
1. Release
Di gunakan untuk mengurangi udara pada silinder rem, dimana gagang rem berada di sisi sebelah kiri dari kuadrant.
2. Full application
Digunakan untuk mengerem (memasok) udara kedalam silinder rem, dimana gagang rem berada disisi ujung sebelah kanan dari kuadrant.
Semakin ke kanan handle digerakkan maka bertambah pula kekuatan mengerem sampai pengereman penuh. Udara main reservoir akan mengalir melalui supply valve yang sudah terbuka dari port 30 ke port 20 yang berapa pada blok. port 20 dari brake valve pipe braket dihubungkan dengan lubang J-1 relay valve lokomotif. Dengan ini tekanan yang timbul dari port 20 akan mengerjakan J-1 relay valve untuk memberi tekanan ke dalam silinder lokomotif.
Gambar 4.4. Independent brake valve
tekanan udara dan tekanan pegas menjadi seimbang, valve assembly akan bergerak pada kedudukan“lap”.
Pada kedudukan ini supply valve akan duduk kembali untuk menghentikn pengaliran udara main resrvoir ke port 20. Karena disebabkan bocoran saluran 20, tekanan udara akan turun, maka diaphragm assembly akan bergerak lagi, supply
valve akan terangkat lagi dari dudukannya, dan membolehkan udara main
reservoir untuk mengembalikan lagi tekanan di port 20 pada daya p pegas.
Inilah yang dinamakan self lapping pressure mainlaining feature dari
independent brake valve. Menekan gagang independet brake valve pada
kedudukan handle release mengakibatkan release pada sembarang kedudukan dari automatic brake valve yang ada pada lokomotif. Udara main reservoir mengalir ke port 13 yang dihubungkan dengan port pada quick-release dari control valve, yang bekerja untuk merelease rem lokomotif. Penekanan handle dari independent brake di sekitar application zone akan merelease automatic application hanya pada besarnya (harga value) sesuai dengan posisi handle application zone.
4.1.4. J-1 Relay Valve
Gambar 4.5. J-1 relay valve
Di dalamnya terdapat gagang (batang), terak (piston stem), dan tingkap ganda dari karet. Gunanya untuk pengisian dan pengeluaran tekanan udara brake cylinder selama rem application dan release.
Relay valve ini dibuat untuk menimbulkan tekanan di dalam brake
cylinder kira-kira sama dengan yang ditimbulkan dalam control pipe diarahkan kesitu.
Hubungan pipe dikenal sebagai berikut: 6 Supply (pengisian)
16 Kontrol (pengaturan)
30 Delivery (pemberian untuk B.C.)
Tekanan udara dibangkitkan dihubungan port 16, dari relay valve pipe
bracket. Tekanan udara juga dibangkitkan di dalam ruangan dibawah diaphragm
besar dan torak dari relay valve, mengakibatkan diaphragm assembly dan torak tertekan keatas. Untuk gerakan piston keatas ini dibuat untuk menempatkan sebuah exhaust valve seat, menutup sebelah bawah check valve karet agar hubungan exhaust menutup, melalui torak port 30 brake cylinder.
Kemudian cylinder valve karet terangkat dari kedudukannya sehingga udara main reservoir bebas masuk ke brake pipe melalui check valve, port 30. udara dari port 30 juga dihubungkan dengan stabilizin
