BAB III PERANCANGAN LAPORAN TUGAS AKHIR. 3.1 Rangkaian Rem. Desain alat yang digunakan pada rangkaian rem merupakan desain alat

(1)

FAKULTAS TEKNIK 28 UNIVERSITAS MERCU BUANA

BAB III

PERANCANGAN

3.1 Rangkaian Rem

Desain alat yang digunakan pada rangkaian rem merupakan desain alat yang cukup sederhana. Rangkaian rem ini dibuat untuk mengetahui analisis tekanan hidrolik pada sistem rem dan analisis gaya yang menekan sepatu rem pada rangkaian rem.

(2)

3.2 Prosedur Pengujian

Adapun prosedur utama pada pengujian yang dilakukan penguji adalah : 1. Menjalankan motor penggerak.

2. Menekan pedal gas yang terdapat pada motor penggerak. 3. Mengatur kecepatan putaran.

4. Menekan pedal rem cakram dengan tekanan injakan berubah-ubah. 5. Mengulangi pengambilan data dengan kecepatan putaran yang berbeda. 6. Pengambilan data yang dilakukan dimulai dari putaran dan beban injakan

pedal yang lebih kecil.

3.3 Metode Pengambilan Data

Metode pengambilan data yang dilakukan pada perancangan ini adalah : 1. Dengan cara mengurutkan berbagai macam tekanan pada pedal dari

beban yang kecil sampai ke beban yang besar, dan putaran rpm dari motor penggerak.

2. Menghitung ukuran dari pedal, pengukuran master silinder, pengukuran diameter piston silinder rem, pengukuran jari-jari cakram dan lainnya.

3.4 Beban pada Roda

Selanjutnya dilakukan kalkulasi berat total kendaraan ( W_total ) yang merupakan jumlah dari seluruh bagian kendaraan.

(3)

Beban belakang WB= 90 kg = 900 N

Berat total Wtotal = WD + WB = 1500 N

3.5 Data Spesifikasi

Data spesifikasi yang digunakan pada perancangan sistem pengereman gokart adalah sebagai berikut :

Jarak kedua sumbu roda L = 1200 mm

Jarak titik berat gokart kepermukaan jalan h = 70 mm

Jari-jari ban R = 100 mm

Koefisien gesek µ = 0,3

3.6 Data Hasil Pengujian

Dari hasil pengukuran manual dari rangkaian rem di dapat data-data sebagai berikut:

1. Rem Cakram

2. Hasil pengukuran manual dari jari-jari luar cakram dan jari-jari dalam cakram pada rangkaian rem adalah:

(4)

No Bagian yang diukur Hasil yang diukur

1 Jari-jariluar cakram 90mm

2 Jari-jari dalam cakram 60 mm

3.7 Perhitungan Data Pengujian 3.7.1 Perbandingan pedal rem (K)

Untuk mendapatkan data-data hubungan yang diinginkan, maka dilakukan langkah-langkah pengolahan data sebagai berikut :

1. Menghitung perbandingan gaya pada pedal (K) didapat dari persamaan. K =

Dimana :

a = jarak dari pedal rem ke fulcrum/ tumpuan. b = jarak dari pushrod ke fulcrum / tumpuan

(5)

Dari hasil pengukuran pedal rem yaitu:

Jarak dari pedal rem ke tumpuan (a) = 18,5 cm Jarak dari pushrod ke tumpuan (b) = 4,50 cm

K = K = = 4,11

3.7.2 Gaya yang keluar dari pedal rem (FK)

1. Persamaan yang digunakan untuk mencari gaya yang keluar dari pedal rem (FK) :

FK = F Dimana:

FK = Gaya yang dihasilkan dari pedal rem (kgf) F = Gaya yang menekan pedal rem (kgf)

(6)

Dari hasil perhitungan perbandingan pedal rem maka didapat perbandingan pedal remnya adalah 4,11 .Sedangakan gaya yang menekan pedal rem diasumsikan adalah 3 Kgf.

FK = F atau FK = F.K FK = 3 x 4,11

=12,33 Kgf = 123,3 N

3.7.3 Tekanan Minyak Rem ( Pw )

Dalam menghitung tekanan minyak rem, penulis menggunakan ketentuan yang telah ditetapkan pada referensi, ketentuan tersebut adalah sebagai berikut : ..…....…... Sularso dan Kiyokatsu Suga (Ref.2, hal 93)

Untuk Q < 21,3 ( kg ) Pw = 2,37 Q – 4,49 dan

Untuk Q > 21,3 ( kg ) Pw = 0,92 Q + 26,4

Dengan Q adalah Gaya yang berasal dari tuas rem. Karena Q = 12,33kg atau < 21,3 kg Maka, Pw = 2,37 Q – 4,49 = 2,37 ( 12,33 ) – 4,49 = 24,66 2 cm kg = 2,466 2 mm N

(7)

3.7.4 Beban Dinamis

Beban depan, dan beban belakang. Jika titik singgung roda depan dengan jalanan diambil sebagai engsel, maka pengurangan gaya raksi pada roda belakang adalah WB = W . e . h/L.…....…. Sularso dan Kiyokatsu Suga ( Ref.2,hal 87 ) WB = W . e . h/L Sehingga :  WdD = WD + x W L h e       = 60 + 0,6 (70/1200) 150 = 60 + 5,25 = 65,25 Kg = 652,5 N  WdB = WB – x W L h e       = 90 – 0,6 (70/1200) 150 = 90 – 5,25 = 84,75 Kg = 847,5 N

(8)

3.7.5 Faktor Efektif Rem ( FER)

Karena cakram ditekan oleh gaya dari satu sisinya dan pusat tekanan ada di K1Rm = r, maka faktor efektifitas rem ( REF ) adalah :

...Sularso dan Kiyokatsu Suga (Ref.2, hal 91) (FER) =  r F T = 0,3

3.7.6 Diameter Piston Kaliper

Sebuah gokart dengan massa m =1500 N bergerak dengan kecepatan Vot =100 km/jam (27,8 m/s) melakukan pengereman sampai

gokart itu berhenti. Dirancang gokart itu berhenti setelah menempuh jarak x = 20 m.Diasumsikan bahwa gokarttersebut melakukan perlambatan secara konstan, maka gaya gesek yang dibutuhkan agar gokart itu berhenti adalah :... Nieman Winter G.H., (Ref.4, hal 73)

Vo2=Vot2 + 2.a.x 02=(27,8 m/s)2 + 2 . a . 20 m a = 2 . 20 84 , 772 a= 19,3 m/s2

Sehingga gaya gesek yang dibutuhkan menjadi :

...Nieman Winter G.H.,(Ref.4,hal 94) F= m . a

(9)

4 122



F= 150 kg . 19,3 m/s2 F= 2895 kg.m/s2 ≈ 28950 N

Karenaada tiga rem cakram yang di pergunakan dan saturem cakram memiliki dua sisi maka:

Fkaliper =  3 . 2 28950 4825 N

Untuk mencari perbandingan luas penampang piston pada master dan kaliper digunakan persamaan Pascal :

Dimana, A =

4

2

D



(Dmaster = 12mm) A master= = 113,1 mm2 Acaliper = A caliper=

4

2

D



A caliper = = 4425,8 mm 2

(10)



max

P

Perhitungan diameter kaliper D2 = = D2 = 6146,5 mm2 D = √6146,5mm = 78.4 mm

3.7.7 Gaya pengereman pada Daya maksimal

Daya maksimal yang ditransmisikan mesin sebesar 21,4 hp pada 9000 rpm

Pmax = 21,4hp x 0,745 = 15,943 kW15943 Nm/s ω = 2π = 942 rad/s Tmesin = = = 16,9N.m 60 9000 rad/s 942 15943Nm/s

(11)

kaliper kaliper master

A

F

x

A

Jika diketahui Dcakram = 18 cm ; rcakram = 9 cm = 0,09 m

T = F.r Fcakram=

=

= 187,7N

Sehingga gaya yang dapat menyebabkan rem terkunci sebesar :

Fpedal =

= = 123,3N

3.7.8 Waktu Pengereman (t)

Waktu pengereman adalah hasil bagi massa dikali perubahan kecepatan dengan gaya sewaktu mengerem, secara matematis dapat ditulis : …... Nieman Winter G.H., (Ref.4,hal 94) ) (t ) v m(v . F 1 2 2 1 t dt dv m a m     

Dimana : t1=Waktu sebelum pengereman

t2= Waktu sesudah pengereman

m= Massa gokart

V1= Kecepatan sebelum terjadi pengereman

V2= Kecepatan setelah terjadi pengereman

F= Gaya pengereman m 0,09 N.m 16,9 r T 2 2 mm N mm 1 , 113 x 4825 4425,8

(12)

Diasumsikan :

m = 150 kg= 1500 N

V2 = 0 ( Diam ) dan t1 = 0 (titik acuan)

karena menggunakan tiga buah kaliper maka t di bagi jumlah kaliper Fkaliper total = Fkaliper x jumlah kaliper

= 4825 N x 3 = 14475 N t ) v m(v F 1 2 tal kaliper to   tal kaliper to 2 1

F

)

v

m(v

t





Jika gokart bergerak dengan kecepatan, V1 = 100Km_jam→27,8m_s t = N s m x N 14475 ) / 8 , 27 ( ) 1500 ( = 2,8 detik 3.7.9 Momen Rem ( T )

T = µ.F. K1. Rm…...… Sularso dan Kiyokatsu Suga..( Ref.2,hal 91 ).

Dimana T = Momen rem

µ = Koefisien gesek cakram = 0,3

F = Hasil perkalian luas piston dan tekanan minyak

K1 = ] ) R (R R R [1 ) 2 φ 3sin( 2 2 2 1 2 1   

(13)

Rm = 2

R R₁  ₂

Gambar 3.4 Notasi Untuk Rem Cakram (Ref.2,hal 91)

Diketahui dari hasil pengukuran diperoleh : R2 = 90 mm R1 = 60 mm  = 45 Sehingga :  ] ) (R R R [1 ) 2 φ 3sin( 2φ K ₂ 1 2 1 1 R    ] ) 90 60 ( 90 . 60 1 [ 5 , 22 sin 3 45 . 2 2      ] 24 , 0 1 [ 14 , 1 90    = 4,14

(14)

 Rm 2 R R₁ ₂  mm 75 2 90 60 _  = 0,075 N/m²  F = Apiston x Pw = d2) x P_w 4 π ( 2 = 78,4 ) x 2,466 4 π ( 2 2 = 9650 x 2,466 = 23796 N Sehingga T = μ .F .k₁ .R_m = 0,3 x 23796 x 4,14 x 0,075 = 2216 Nm 3.7.10 Jarak Pengereman v = 100 jam Km _→_27,8 s m diketahui a = 19,3 m/s2

=

= = 20 m

(15)

3.8 Gambar Gokart

Gambar 3.4 Gokart

(16)