BAGIAN I
REM
Fungsi rem adalah menghentikan putaran poros, mengatur putaran poros, dan
juga mencegah putaran yang tidak dikehendaki. Efek pengereman secara mekanis
diperoleh dengan gesekan, dan secara listrik dengan serbuk magnit, arus pusar, fasa
yang dibalik, arus searah yang dibalik, atau penukaran katup, dll.
Rem gesekan yang umum digunakan dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
1. Rem blok
Rem blok tunggal adalah jenis yang paling sederhana, yang terdiri dari
satu blok rem yang ditekan terhadap drum rem.
Biasanya pada blok rem tersebut pada permukaan geseknya dipasang
lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti bila telah aus. Jika gaya normal
gaya gesek yang ditimbulkan pada rem adalah Ft (N), dimana keterangan gambar
adalah :
Maka,
Momen T yang diserap oleh drum rem adalah :
Perlu diketahui bahwa, jika sudut kontak kurang dari 60°, maka dapat
diasumsikan bahwa tekanan normal antara blok dan drum adalah seragam.
Ada tiga kasus dalam rem blok tunggal :
Kasus pertama :
Jika panjang tuas rem adalah l, jarak engsel tuas sampai garis kerja RNadalahx,
dan gaya yang diberikan kepada tuas adalah P, dan jika garis kerja gaya Ft
melalui engsel tuas seperti ditunjukkan pada gambar 1.1, maka dari
keseimbangan momen pada titik tumpuan O, akan diperoleh :
Torsi pengereman :
Kasus kedua :
Jika engsel tuas terletak di luar garis kerja gaya Ft, maka persamaan diatas
menjadi agak berbeda. Dalam hal ini engsel di geser menjauhi sumbu poros
sejauh seperti gambar 1.2, maka untuk putaran searah jarum jam, persamaan
keseimbangan momen pada titik tumpuan O berbentuk sebagai berikut :
Atau
Torsi pengereman :
Untuk putaran berlawanan dengan jarum jam,
Atau
Kasus ketiga
Bila engsel menjauhi garis kerja gaya Ft, dengan jarak dalam arah mendekati
sumbu poros, maka untuk arah putaran sesuai dengan jarum jam,
Atau
Torsi pengereman :
Untuk putaran berlawanan dengan jarum jam,
Atau
Catatan :
1. Dari ketiga kasus diatas dapat dilihat bahwa untuk mendapatkan gaya
pengereman yang sama, besarnya gaya P berbeda dan tergantung pada arah
putaran.
Dilihat dari persamaan diatas ketika drum rem berputar berlawanan arah
jarum jam dalam kasus 2 (gambar 1.2.b) dan ketika berputar searah jarum jam
dalam kasus 3 (Gambar. 1.3.a), persamaan (i) dan (ii) adalah sama, yaitu RN× x
= Pl +μ.RN.
Dari persamaan tersebut dapat dilihat bahwa momen gaya gesekan (μ.
RN. ) ditambahkan ke momen gaya (P.l). Artinya, gaya gesek membantu untuk
menerapkan rem, tipe rem seperti dinamakan self energizing brakes.. Ketika
Gaya gesekan cukup besar untuk menerapkan rem tanpa gaya eksternal, maka
model rem tersebut dinamakan self-locking brake. Dari ekspresi di atas, kita
melihat bahwa jikax≤ μ. , maka P akan negatif atau sama dengan nol. Ini berarti
tidak ada gaya eksternal yang dibutuhkan untuk menerapkan rem sehingga rem
akan melakukan penguncian sendiri. Oleh karena kondisi self-locking brake
adalahx≤ μ. .
2. Dalam perancangan rem seharusnyaself energizingbukanself-locking.
3. Untuk menghindariself-locking,xharus lebih besar dariμ.a.
4. Jika Abadalah daerah permukaan blok, maka tekanan bantalan di blok,
Pb= RN/ Ab
Ab = Lebar sepatu (blok) × panjang proyeksi sepatu (blok) =w(2r sin θ)
Dalam perencanaan rem, persyaratan terpenting yang harus dipenuhi adalah
besarnya momen pengereman yang harus sesuai dengan yang diperlukan. Disamping
itu, besarnya energy yang diubah menjadi panas harus pula diperhatikan, terutama
dalam hubungannya dengan bahan gesek yang dipakai. Pemanasan yang berlebihan
bukan hanya akan merusak bahan lapisan rem, tetapi juga menurunkan koefisien
Drum rem biasanya dibuat dari besi cor atau baja cor. Bahan rem harus
memenuhi persyaratan keamanan, ketahanan, dan dapat mengerem dengan halus.
Disamping itu juga harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi, keausan kecil,
kuat, tidak melukai permukaan drum, dan dapat menyerap getaran.
Gambar 1.4. Contoh rem blok
Sebelumnya dijelaskan bahwa ketika sudut kontak kurang dari 60 °, maka dapat
diasumsikan bahwa tekanan normal antara balok dan roda adalah seragam. Tapi
ketika sudut kontak lebih besar dari 60 °, maka torsi pengereman untuk memutar blok
rem(yaitu ketika 2θ> 60 °) adalah
Tabel 1.1 koefesien gesek dan tekanan rem.
Contoh permasalahan :
1. Sebuah rem blok tunggal ditunjukkan pada Gambar. 1.6. Diameter drum adalah
250 mm dan sudut kontak adalah 90 °. Jika gaya yang diberikan pada akhir tuas
sebesar 700 N dan koefisien gesekan antara drum dan lapisan adalah 0,35.
Jawab :
Diketahui :
d = 250 mm r = 125 mm
2θ = 900
=
P = 700 N μ= 0,35
Karena sudut kontak lebih dari 600, maka koefesien geseknya setara dengan :
Dengan memperhatikan gambar, bahwa momen berada dibawah titik tumpuan O,
sehingga :
2. Rem blok, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1.7, memiliki torsi
pengereman 360-mN. Diameter rem drum adalah 300 mm. Koefisien gesekan
0,3. Tentukan :
a. Gaya (P) yang akan diterapkan pada akhir tuas untuk rotasi searah jarum jam
searah jarum jam dan berlawanan jarum jam dari drum rem; dan
b. Lokasi pivot atau titik tumpu dengan blok rem sehingga konstruksi dapat
mengunci sendiri (self-locking) tanpa diberikan gaya (P), untuk rotasi searah
jarum jam dari rem drum (besarnyax).
Jawab :
μ= 0,3 a. Untuk :
Gaya (P) untuk searah jarum jam ditunjukkan sesuai gambar 1.8
Untuk mencari besarnya gaya (P), digunakan momen kesetimbangan di titik O
Gaya (P) untuk berlawanan arah jarum jam ditunjukkan sesuai gambar 1.9
b. Jarak titik tumpuan dengan blok rem (x), searah jarum jam dapat dilihat pada
gambar 1.8. yaitu :
Untuk membuat rem self-locking, Ft x xharus sama dengan RNx 200. Sehingga
P harus sama dengan nol.
Sehingga,
B. REM BLOK GANDA
Rem blok tunggal kurang menguntungkan karena drum mendapat gaya
tekan hanya satu arah hingga menimbulkan momen lentur yang besar pada poros
Sistem pengoprasian rem blok ganda sama dengan rem blok tunggal, hanya saja
torsi yang dihasilkan adalah :
Contoh permasalahan :
1. Sebuah rem blok ganda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1.11 mampu
menyerap torsi 1400 Nm. Diameter rem drum adalah 350 mm dan sudut kontak
untuk sepatu masing-masing 100 °.
Jika koefisien gesekan antara rem drum dan lapisan adalah 0.4; tentukan :
a. Gaya pegas yang diperlukan untuk mengatur rem; dan
b. Lebar dari sepatu rem, jika tekanan bantalan pada bahan lapisan tidak lebih
dari 0,3 N/mm2.
Jawab :
Diketahui :
a. Karena sudut kontak lebih dari 600, maka koefesien geseknya setara dengan :
Besarnya momen pada tumpuan O1
Besarnya momen pada tumpuan O2
Jika diketahui kapasitas torsi 1400 Nm, maka gaya (S) adalah :
b. Jika b adalah lebar sepatu,
Kita ketahui persamaan daerah permukaan sepatu adalah
Gaya normal untuk sepatu bagian kanan adalah :
Kita lihat gaya normal maksimum berada di sisi kiri sepatu. Oleh karena
untuk mendesain sepatu digunakan gaya normal maksimum yaitu RN2,
sehingga,
Pb= RN/ Ab
2. Sebuah pegas tertutup dioperasikan pada rem blok ganda, dan harus dirancang
untuk kapasitas torsi maksimum 3.000 Nm. Diameter rem drum tidak melebihi 1
meter dan blok harus dilapisi dengan Ferrodo yang memiliki koefisien gesekan
0,3. Dimensi lain seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1.12.
Gambar 1.12
Tentukan :
1. Gaya pegas yang diperlukan untuk mengatur rem.
2. Carilah lebar sepatu rem jika tekanan bantalan pada bahan lapisan tidak lebih
3. Hitung gaya yang dibutuhkan untuk diberikan oleh thrustor untuk melepaskan
rem itu.
Jawab :
Diketahui :
a. Karena sudut kontak lebih dari 600, maka koefesien geseknya setara dengan :
Besarnya momen pada tumpuan O1
Besarnya momen pada tumpuan O2
b. Jika b adalah lebar sepatu,
Kita ketahui persamaan daerah permukaan sepatu adalah
Kita lihat gaya normal maksimum berada di sisi kiri sepatu. Oleh karena
untuk mendesain sepatu digunakan gaya normal maksimum yaitu RN2,
sehingga,
Pb= RN/ Ab
c. Jika diketahui kapasitas torsi 3 x 106N.mm, maka gaya (S) adalah :
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 bila pita dikaitkan pada drum dengan gaya tarik pada kedua ujung pita
tersebut. Jika gaya tarik pada kedua ujung pita adalah T1dan T2, maka besarnya
gaya geser adalah sama dengan (T1- T2).
Prinsip kerja rem pita yaitu ketika gaya P diterapkan pada tuas di titik C,
maka pita akan mengencang pada drum. Gesekan antara pita dan drum
Keterangan gambar :
T1 = Ketegangan di sisi ketat pita
T2 = Ketegangan di sisi kendur pita θ = Sudut putaran pita pada drum
μ = Koefisien gesekan antara pita dan drum, r = Radius drum,
t = Tebal pita, dan
re = Efektif radius drum = r + t / 2.
Jika r adalah radius drum rem, maka besarnya torsi rem adalah :
Perbandingan antara kedua gaya tarik pada ujung pita adalah :
Momen di titik tumpu O adalah :
Dimana :
l = Panjang tuas dari titik tumpu (OC), dan
b = jarak tegak lurus dari O ke garis aksi dari T1atau T2.
Daya yang diserap (P) dapat dicari dengan persamaan :
Catatan:
1. Ketika pita rem melekat pada tuas, seperti ditunjukkan pada Gambar. 1,14 (a)
dan (b), maka gaya (P) harus ke arah atas dengan tujuan untuk
2. Model lain pita rem terpasang pada tuas seperti ditunjukkan pada Gambar.
1,15 (a) dan (b), maka gaya (P) harus ke arah bawah untuk mengencangkan
pita.
3. Jika tegangan tarik yang diizinkan (σt) untuk material pita diketahui, maka
tegangan tarik maksimum pita adalah :
T1=σt× w × t
dimana w = Lebar pita, dan
t = Tebal tebal.
4. Lebar pita (b) tidak boleh melebihi 150 mm untuk diameter (d) drum lebih
besar dari 1 meter dan 100 mm untuk diameter drum kurang dari 1 meter.
Ketebalan pita (t) juga dapat diperoleh dengan menggunakan empiris
yaitu t = 0,005 d.
Tabel 1.2. Untuk rem yang dioperasikan dengan derek tangan, ukuran pita baja
yang umumnya digunakan:
Contoh permasalahan :
a. Berapakah gaya yang dibutuhkan untuk menarik pada ujung lengan rem
sehingga dapat menghentikan roda jika daya yang diserap sebesar 35 kW?
Berapa jarak tarikan minimum?
b. Berapakah lebar pita baja dengan tebal 2,5 mm yang diperlukan untuk rem ini
jika tegangan tarik maksimum tidak melebihi 50 MPa?
Gambar 1.16
Jawab :
a. Tarikan yang dibutuhkan pada ujung lengan rem untuk menghentikan roda
(P).
Pertama-tama, dicari tegangan terik T1dan T2. Kita tahu bahwa :
…. (antilog dari 0,5123)
Selanjutnya dari torsi rem yang telah diperoleh :
Dari persamaan (i) dan (ii) diperoleh :
Dari momen kesetimbangan di titik O, akan diperoleh :
Catatan
OD adalah titik dimana jarak tegak lurus antara O dengan T2
b. Lebar pita baja :
