BAB III PERANCANGAN SISTEM REM DAN PERHITUNGAN DATA PEGUJIAN

34

BAB III

PERANCANGAN SISTEM REM DAN PERHITUNGAN DATA PEGUJIAN

3.1 METODE PERANCANGAN

Metode perancangan yang dipakai dalam perancangan ini adalah metode sistematis.

35 Tahap –tahap perancangan yang harus dilakukan adalah:

3.1.1 Penjabaran tugas (clarification of the task)

Tahap ini meliputi pengumpulan informasi tentang syarat-syarat yang diharapkan dipenuhi oleh solusi akhir. Dari informasi yang diperoleh kemudian yang disusun dalam daftar syarat-syarat daftar spesifikasi .

a. Kampas rem terbuat dari bahan ferodo/asbes karena tahan terhadap gesekan dan panas

Mulai

PENJABARAN TUGAS

PERANCANGAN WUJUD

PERANCANGAN TERPERINCI

Selesai

Gambar 3.1 Tahap –tahap perancangan atau Flow Chart

PERANCANGAN KONSEP

PENGUJIAN

36 b. Pirigan cakram menggunakan bahan besi tuang

c. Kaliper yang dipakai dengan tipe Floating Caliper

3.1.2 Perancangan konsep (conceptual design)

Perancangan konsep meliputi pembuatan struktur-struktur fungsi, mencari prinsip-prinsip pemecahan masalah dan mengkombinasikan menjadi beberapa konsep (consep t varian). Solusi terbaik dipilih berdasarkan hasil analisis konsep varian tersebut.

3.1.3 Perancangan wujud (embodiment design)

Perancangan wujud meliputi pengembangan perancangan dengan menggunakan kriteria teknik dan ekonomi. Hasil dari tahap ini berupa lay out yaitu penggambaran dengan jelas rangkaian dan bentuk elemen suatu produk,pemilihan bahan dan proses produksi.

3.1.4 Perancangan terperinci (detail design).

Bentuk dimensi dan sifat permukaan semua komponen ditetapkan dalam tahap ini. Kemungkinan produk tersebut dapat dibuat secara ekonomis dan teknis diperiksa kembali, kemudian semua gambar dan dokumen produksi diselesaikan.

37

3.2 Perancangan Wujud Sistem Pengereman

3.2.1 Perancangan Strukur Dudukan Rem

Rangka yang digunakan dalam perancangan sistem pengereman adalah besi pipa. Rangka ini berfungsi sebagai dudukan sistem pengereman.

3.2.2 Perencanaan Rem yang Digunakan pada sistem pengereman

Pada sistem pengereman ini ,jenis rem yang digunakan adalah rem cakram. Rem jenis ini dipilih karena strukturnya yang sederhana dan mudah dalam perawatan.

3.2.3. Perencanaan Bantalan

Pada perencanaan sistem,jenis bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding. Keuntungan dari bantalan gelinding ini adalah gesekanya sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur, juga mampu menahan beban radial dan aksial.karena gesekanya sangat kecil maka kerugian energi yang terjadi juga relatif kecil.

Jenis bantalan gelinding yang digunakan adalah bantalan bola. Bantalan bola di gunakan sebagai dudukan kerangka pada poros roda.

38 3.2.4. Perencanaan Poros Roda

Poros roda yang digunakan merupakan poros yang mengunakan baja carbon dengan type SC 45 JIS G 5101 dimana bahan tersebut mampu menahan beban yang cukup besar dan dimensinyatelah disesuaikan dengan diameter bantalan dan lebar kendaraaan.

3.2.5 perencanaan pasak

Pasak yang akan digunakan sebagai penyambung system rem dan poros roda menggunakan bahan SKD11 dengan dimensi yang sesuai dengan beban yang bekerja ,dan bentuk yang sederhana sehingga dapatdibuat dengan proses

pemesinan biasa.

3.3 Pengujian Sistem Pengereman dan Perawatan

3.3.1 Tujuan Pengujian

Pengujian yang dilakukan pada sistem pengereman ini bertujuan untuk mengetahui apakah sistem pengereman dapat bekerja atau tidak. Apakah bisa bekerja sesuai fungsi yaitu untuk memperlambat laju kendaraan atau

menghentikan laju kendaraan. Pengujian dilakukan dengan beban satu penumpang yaitu pengemudi.

39 Untuk melakukan pengujian pengereman terlebih dahulu perlu dilakukan proses pengujian akselerasi kendaraan agar dapat dipastikan bahwa kendaraan yang di uji dapat melaju sesuai kemampuan.

Data 3.1 Tabel Kecepatan pengereman

Kecepatan( km/jam) Gaya rem (N)

10 22,393

20 66,905

30 124,187

40 228,0285

50 334,883

Gambar 3.2 Grafik gaya terhadap kecepatan

0 50 100 150 200 250 300 350 400

1 2 3 4 5

Gaya (N)

Kecepatan (m/s)

Kecepatan( m/s) Gaya rem (N)

40 3.3.2 Pengujian Akselerasi

Pengujian akselerasi merupakan pengujian untuk mengetahui kecepatan kendaraan dengan jarak tertentu. Dalam pengujian ini diperlukan jalur dengan panjang tertentu sebagai lintasan pengujian dan stopwatch sebgai alat pengukur waktu dan metering untuk mengukur jarak pengereman dan panjang lintasan serta alat pengukur kecepatan.

Gambar 3.3 stopwatch

Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Stopwatch

41 Gambar 3.4 alat pengukur jarak (metering)

Sumber: http://gokidsgo.org/pictionary/pictionary_kk.htm Besarnya gaya gesek adalah

𝑓𝑓 = 𝜇𝜇 × 𝑁𝑁

Dimana :

f = besarnya gaya gesek N

𝜇𝜇= koefesien gaya gesek antara dua permukaan

N= Gaya normal N

42 Gbr. 2.12 Karakteristik gesekan yang tergantung pada bahan gesek

Daerah tekanan yang diizinkan untuk bahan – bahan yang bersangkutan diperlihatkan dalam Tabel 2.1. Sudut kontak α dapat diambil antara 50° sampai dengan 70°.

Tabel 3.2 Koefisien gesek dan tekanan rem (Ref.7)

Bahan drum Bahan gesek Koefisien gesek µ

Tekanan permukaan

Pa (N/mm² ) Keterangan

Besi cor 0,10 - 0,20

0,9 – 1,7

Kering

0,08 - 0,12 Dilumasi

Besi cor, Perunggu 0,10 - 0,20 0,5 - 0,8 Kering - dilumasi Baja cor, kayu 0,10 - 0,35 0,2 - 0,3 Dilumasi

Besi cor

khusus Tenunan 0,35 - 0,60 0,07 - 0,7 kapas, asbes Cetakan

(pasta) 0,30 - 0,60 0,03 – 1,8

Damar, asbes, setengah logam

Paduan sinter 0,20 - 0,50 0,03 - 1,0 Logam

Catatan : Jika kecepatan slip dan gaya tekan bertambah, maka µ berkurang

43 𝑓𝑓 = 𝜇𝜇𝜇𝜇𝑁𝑁

𝑁𝑁 = 𝑚𝑚. 𝑔𝑔

Dimana =

m = masa dari kendaraan kg

g = grafitasi m/s²

𝑁𝑁 = 𝑚𝑚. 𝑔𝑔

𝑁𝑁 = (𝑚𝑚1+ 𝑚𝑚2). 9,8𝑚𝑚/𝑠𝑠²

𝑁𝑁 = (72 + 70). 9,8

𝑁𝑁 = 1391,6 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑡𝑡𝑟𝑟𝑛𝑛

Koefisien gesek antara ban dan jalan sesungguhnya tidak konstan (tetap) karena ban bukan benda frigid, tetapi dalam perhitungan dianggap tetap, untuk jalan datar koefisien gesek, μ = 0,2

Jadi besarnya gaya gesek

𝑓𝑓 = 𝜇𝜇𝜇𝜇𝑁𝑁

𝑓𝑓 = 0,2𝜇𝜇1391,6

𝑓𝑓 = 278,32 newton

44

𝜔𝜔 =

^{𝜇𝜇𝑑𝑑 +2𝑚𝑚}_𝐷𝐷

Dimana :

𝜔𝜔 = koefesien tahanan gerak

µ =koefesien gesek

D = Diameter roda ban cm

d = diameterbantalan roda cm

koefesien gesek µ =0,2 pada jalan, untuk bantalan luncur :0,01 untuk bantalan peluru dan rol 0,015 untuk bantalan rol fleksibel(pada bantalan gesek rol µ dianggap sebagai koefesien gesek ).

Koefesien gesek rol k diansumsikan sebesar 0,05 cm.

Maka :

𝜔𝜔 =^{𝜇𝜇𝑑𝑑 +2𝑚𝑚}_𝐷𝐷

𝜔𝜔 =

0,2𝜇𝜇3+2𝜇𝜇0,05 30

𝜔𝜔 =

^0,7₃₀

𝜔𝜔 = 0,023

45 Untuk mengetahui kecepatan dan percepatan kendaraan menggunakan rumus sebagai berikut :

𝑉𝑉 =

^𝑠𝑠_𝑡𝑡 ^dan

^{𝑎𝑎 =}

^∆𝑣𝑣_∆𝑡𝑡 ...(16)

Selanjutnya terlebih dahulu menentukan data-data sebagai berikut :

S = 100 m

Dari hasil pengujian didapat data-datasebagai berikut :

Data 3.5 Tabel Data Hasil Pengujian akselerasi pada jarak 100 m

No V

(km/jam) Pengujian I Pengujian II Pengujian III

t (detik)

S pengereman (m)

t (detik)

S pengereman (m)

t (detik)

S pengereman (m)

1 10 32,12 1,80 32,03 1,75 32,31 1,85

2 20 22,62 3,65 21,07 3,70 20,88 3,70

3 30 17,77 6,85 17,16 6,90 17,25 6,90

4 40 12,85 9,00 12,42 9,10 12,62 9,05

5 50 11,05 11,50 10,65 11,60 10,55 11,65

46 Data 3.6 Tabel Data Hasil Pengujian rata-rata akselerasi pada jarak 100 m.

No pengujian

V(km/jam) t (detik) rata-rata

S pengereman rata- rata(m)

1 10 32,153 1,8

2 20 21,523 3,583

3 30 17,393 6,883

4 40 12,63 9,05

5 50 10,75 11,83

Sehingga dengan rumus

𝑉𝑉 =

^𝑠𝑠_𝑡𝑡

d

^an

𝑎𝑎 =

^∆𝑣𝑣_∆𝑡𝑡

Dimana Vo = 0 m/s dan S =100 m akan didapat data analisa sebagai berikut :

𝑆𝑆 = 𝑣𝑣 𝑡𝑡

Dimana :

S = jarak tempuh kendaraan ( m )

t = waktu pengereman ( t )

a = perlambatan ( m/s²)

47

1.) 𝑆𝑆 =

^𝑣𝑣_𝑡𝑡

10 𝑚𝑚𝑚𝑚

𝑗𝑗𝑎𝑎𝑚𝑚 = 2,778𝑚𝑚 /𝑠𝑠

𝑠𝑠 = 2,778 32,153

S = 0,0863994 m

akselerasi pada kecepatan 10 km/jam

𝐴𝐴 =

^{(2∗𝑠𝑠)}_𝑡𝑡2

Dimana :

A

= akselerasi ( m/s

²

)

S =

jarak tempuh yang diukur (m)

t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s)

𝐴𝐴 =

(2×0,0863994) 32,153

A

=0,0053743 m/s

²

2.) 𝑆𝑆 =

^𝑣𝑣_𝑡𝑡

20_{𝑗𝑗𝑎𝑎𝑚𝑚}^{𝑚𝑚𝑚𝑚} = 5,556 𝑚𝑚/𝑠𝑠

48 𝑠𝑠 = 5,556

21,523

𝑠𝑠 = 0,258 m/s²

Akselerasi pada kecepatan 20 km/jam

𝐴𝐴 =

^{(2∗𝑠𝑠)}_𝑡𝑡2

Dimana :

A

= akselerasi ( m/s

²

)

S

= jarak tempuh yang diukur (m)

t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s)

𝐴𝐴 =

^(2×_21,523^{0,258 )}

A

=0,02397 m/s

²

3.) 𝑆𝑆 =

^𝑣𝑣_𝑡𝑡

30_{𝑗𝑗𝑎𝑎𝑚𝑚}^{𝑚𝑚𝑚𝑚} = 8,334 𝑚𝑚/𝑠𝑠

𝑠𝑠 = 8,334 17,393

𝑠𝑠 = 0,479 m/s²

49 Akselerasi pada kecepatan 30 km/jam

𝐴𝐴 =

^{(2∗𝑠𝑠)}_𝑡𝑡2

Dimana :

A = akselerasi ( m/s

²

)

S = jarak tempuh yang diukur (m)

t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s)

𝐴𝐴 =

^(2×_17,393 ^0,479)

A =0,055 m/s

²

4.) 𝑆𝑆 =

^𝑣𝑣_𝑡𝑡

40_{𝑗𝑗𝑎𝑎𝑚𝑚}^{𝑚𝑚𝑚𝑚} = 11,112 𝑚𝑚/𝑠𝑠

𝑠𝑠 =11,112 12,63

𝑠𝑠 = 0,8797 m/s²

Akselerasi pada kecepatan 40 km/jam

𝐴𝐴 =

^{(2∗𝑠𝑠)}_𝑡𝑡2

50

Dimana :

A = akselerasi ( m/s

²

)

S = jarak tempuh yang diukur (m)

t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s)

𝐴𝐴 =

^(2×_12,63 ^{0,8797 )}

A =0,1393 m/s

²

5.) 𝑆𝑆 =

^𝑣𝑣_𝑡𝑡

50_{𝑗𝑗𝑎𝑎𝑚𝑚}^{𝑚𝑚𝑚𝑚} = 13,8889 𝑚𝑚/𝑠𝑠

𝑠𝑠 =13,8889 10,75

𝑠𝑠 = 1,291 m/s²

Akselerasi pada kecepatan 40 km/jam

𝐴𝐴 =

^{(2∗𝑠𝑠)}_𝑡𝑡2

Dimana :

A = akselerasi ( m/s

²

)

51

S = jarak tempuh yang diukur (m)

t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s)

𝐴𝐴 =

^(2×_10,75 ^{1,291 )}

A =0,2403 m/s

²

Tabel 3.7 Pengujian Akselerasi

Pengujian Ke -

t(detik) A(m/s²)

1 32,153

0,0053743

2 21,523

0,02397

3 17,393

0,055

4 12,63

0,1393

5 10,75

0,2403

∑ ∑ =18,8898 ∑ =0,0927

Dari perhitungan tersebut dapat diketahui akselerasi dalam menempuh jarak 100 m dengan kecepatan awal nol (0 m/s) adalah sebesar:

Sedangkan percepatan rata-rata adalah sebagai berikut :

52 A(m/s

2) 0,005

3743 0,023

97 0,055 0,139

3 A(m/s2) 0.00537 0.02397 0.055 0.1393 0.2403 0 t(detik) 32.153 21.523 17.393 12.63 10.75 0

∑ ∑ =18,8898 0 0 5 10 15 20 25 30 35

t (detik)

A rata-rata=∑ a / 5 =0,0927 m/s²

Gambar 3.8 Grafik pengujian akselerasi

3.3.3 Pengujian Deselerasi

Pengujian deselerasi merupakan pengujian untuk mengetahui jarak pengereman dengan kecepatan tertentu . pada pengujian deselerasi mengunakan beban satu penumpang yaitu pengemudi.

Perlengkapan yang diperlukan dalam pengujian deselerasi adalah lintasn pengujian, stopwatch sebagai pengukur waktu,dan ditambahkan sebuah sepeda motor untuk mengetahui kecepatan awal dimana pengereman dimulai dengan menggunakan rumus Vt = Vo + a . t dan S = Vo.t + ¹/₂ .a . t² untuk mengetahui percepatan dan jarak henti.

Selanjutnya data awal yang diberikan adalah :

53 Vo = 40 km/jam = 11,111 m/s

Vt = 0 km /jam

Dari hasil pengujian didapat data-data sebagai berikut :

Tabel 3.9 data hasil pengujian deselerasi

Pengujian ke- t(detik)

1 1,56

2 1,62

3 1,48

4 1,61

5 1,57

Sehingga dengan rumus Vt =Vo + a . t dan S = Vo . t + ¹/₂ . a . t²

Dimana Vt = 0 m/sdan Vo =11,111 m/s akan didapat dta analisa sebagai berikut :

Vt = Vo+a.t

Dimana :

Vt = kecepatan rata-rata ( m/ s)

Vo = kecepatan Awal ( m/s)

a = percepatan (m/s²)

54 1.) Vt = Vo + a.t

0 = 11,111 + a. 1,56

-a.1,56 = 11,111

-a = 11,111/1,56 -a = 7,12244 a = -7,12244

S = Vo.t + ½.a.t²

S = 11,111.1,56 + ½ .-7,12244. 1,56²

S = 8,66658 m

2.) Vt = Vo + a.t 0 = 11,111 + a.1,62

-a.1,62 = 11,111

-a = 11,111/1,62 -a = 6,85864 a = 6,85864

S = Vo.t + ½.a.t²

S = 11,111.1,62 + ½ .-7,12244. 1,62²

S = 8,99991 m

55 3.) Vt = Vo + a.t

0= 11,111 + a.1,48

-a.1,48= 11,111

-a= 11,111/1,48 -a = 7,50743 a = -7,50743

S = Vo.t + ½.a.t²

S = 11,111.1,48 + ½ .-7,50743. 1,48²

S = 8,22214 m

4.) Vt = Vo + a.t 0 = 11,111 + a.1,61

-a.1,61 = 11,111

-a= 11,111/1,61 -a = 6,90124 a = -6,90124

S = Vo.t + ½.a.t²

S = 11,111.1,61 + ½ .-7,12244. 1,61²

S = 8,94436 m

56 5.) Vt = Vo + a.t

0 = 11,111 + a.1,57

-a.1,57= 11,111

-a= 11,111/1,57 -a = 7,07707 a = -7,07707

S = Vo.t + ½.a.t²

S = 11,111.1,57 + ½ .-7,12244. 1,57²

S = 8,72214 m

Tabel 3.10 Data Analisa Pengujian Deselerasi

Pengujian ke- t(detik) a(m/s) S (m)

1 1,56 -7,12244 8,66658

2 1,62 -6,85864 8,99991

3 1,48 -7,50743 8,22214

4 1,61 -6,90124 8,94436

5 1,57 -7,07707 8,72214

∑ ∑t = 7,84 ∑a = -35,46682 ∑S =43,55513

57

1 2 3 4 5

t(detik) 1.56 1.62 1.48 1.61 1.57

a(m/s) -7.12244 -6.85864 -7.50743 -6.90124 -7.07707 S (m) 8.66658 8.99991 8.22214 8.94436 8.72214

-1010-8-6-4-202468

Pengujian Deselerasi

Dari perhitungan tersebut dapat diketahuai jarak pengereman rata-ratadan perlambatan rata-rata yang diperlukan untuk pengereman dengan kecepatan awal 11,111 m/s atau kecepatan awal 40km/jam adalah :

S rata-rata= ∑ S / 5 = 43,55513/ 5

= 8,71 m

a rata-rata= ∑a / 5 = -35,46682 / 5

= -7,093363 m/s² (perlambatan)

trata-rata =∑ t / 5 = 7,84 / 5

= 1,568detik

Gambar 3.11 Grafik pengujian deselerasi.

58 3.3.4 Teori perawatan

Perawatan adalah suatu usaha untuk memperpanjang umur serta

mempertahankan kondisi suatu alat dalam keadaan siap beroperasi dengan baik disamping itu merupakan usaha untuk memperkecil biaya dalam hal

pemeliharaan suatu alat tersebut. Perawatan yang dilakukan pada suatu alat adalah perawatan yang mengupayakan pencegahan kerusakan atau preventif.

Alasan dari perawatan jenis ini adalah :

1. Biaya yang dibutuhkan lebih kecil dibanding daripada harus menggantinya saat terjadi keresakan .

2. Mengurangi waktu yang terbuang akibat penggantian komponen apabila terjadi kerusakan.

3. Suatu alat akan menjadi lebih awet dan tidak akan terganggu operasionalnya bila tidak terjadi kerusakan.

3.34 Perawatan Rem

Rem adalah suatu alat keamanan pada kendaraan yang harus dijaga dalam keadaan terbaik agar selalu siap untuk dioperasikan setiap saat diperlukan . hal-hal yang perlu dilakukan perawatan rem adalah sebagai berikut :

1. Periksa sistem rem dari kebocoran minyak rem 2. Periksa keretakan atau kebocoran pada selang rem 3. Periksa fungsi tuas rem atau pedal rem

59 4. Periksa keausan atau kerusakan pada pad set dan piringan rem 5. Periksa ketinggian permukaan minyak rem

6. Bersihkan kotoran atau minyak yang melekat pada piringan atau pad set

Gambar 3.12 pemeriksaan keausan atau kerusakan piringan rem dan pad

Gambar 3.13 Pemeriksaan kebocoran pada selang rem

60 Gmbar 3.14 . Pemeriksaan Tinggi minyak rem

3.3.5 Tujuan Pengujian

Tujuan Pengujian ini adalah untuk mengetahui keefektifan rem cakram pada kendaraan All Therrain Vehicles (ATV) . sehingga aplikasi rem cakram pada kendaraan All Therrain Vehicles (ATV) dapat menunjang keselamatan dan kenyamanan bagi para pengguna kendaraan tersebut.