BAB I V

(1)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Rem pada kendaraan bermotor merupakan salah satu komponen

penting yang mendapat perhatian khusus oleh produsen kendaraan.

Mengingat pentingnya komponen ini maka rem harus dirancang seteliti

mungkin sesuai dengan kebutuhannya. Sederhananya semakin besar daya

dan bobot kendaraan maka gaya pengereman yang diperlukan juga semakin

besar.

Dewasa ini kendaraan roda dua pada umumnya telah menggunakan

rem cakram pada roda bagian depan. Bahkan ada beberapa produk

kendaraan roda dua yang telah menggunakan rem cakram untuk roda

belakang. Hal ini karena rem cakram dinilai lebih banyak memiliki

kelebihan dari rem jenis tromol yang merupakan pendahulunya.

1.2 Maksud dan Tujuan

Tujuan dari perancangan rem cakram ini adalah untuk mendapatkan

harga jam kerja efektif dari kanvas yang digunakan untuk kemudian

dibandingkan dengan standar yang ada.

(2)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

1.3 Batasan Masalah

Dalam perancangan rem cakram ini dilakukan perhitungan yang hanya

meliputi bagian – bagian dari rem cakram sepeda motor Honda Supra X 125

cc. Selanjutnya penghitungan lamanya umur penggunaan kanvas rem menggunakan asumsi-asumsi tertentu.

1.4 Cara Memperoleh Data

Data yang dibutuhkan selama proses perancangan ulang ini diperoleh

dengan membongkar rem cakram dari sepeda motor Honda Supra ini untuk

mendapatkan dimensinya. Kemudian data spesifikasi motor diperoleh dari

situs resmi Honda Indonesia dimana data yang diperoleh merupakan

spesifikasi teknis seperti dimensi motor, mesin (daya dan torsi), bobot

(3)

1.5 Metodologi Perancangan

Tugas Elmes II Page 3

Mulai

- Beban Tumpuan di masing-msing Ban - Titik Pusat Berat

- Kecepatan Rata-rata yang dipakai (v) - Frekuensi Pengereman (z)

-Pemakaian Perhari - Lamanya 1x pengereman

- Gaya Pengereman (Pv) - Torsi Pengereman Roda (Mr) - Tekanan Kanvas Yang Diperlukan (Pa)

- Gaya Tekan Piston Pada Kanvas (F)

- Energi Kinetik (Am) - Daya Gesek Rata-rata (Nr) - Volume Material yang boleh aus (Vv)

- Umur Kanvas (Lb) - Jari-jari Diskbrake (ro, r1)

- Sudut pad (θ2 - θ1)

(4)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

1.6 Sistematika Penulisan

Laporan ini terdiri dari 5 Bab. Bab 1 berisikan latar belakang, tujuan,

batasan masalah, cara memperoleh data serta sistematika penulisan.

Kemudian bab 2 menyajikan teori-teori tentang rem pada umunya, rem

cakram, bahan kanvas, serta persamaan-persamaan yang digunakan dalam

perancangan rem cakram. Bab 3 membahas perhitungan dalam perancangan

rem cakram serta data-data spesifikasi dan asumsi yang digunakan. Bab 4

memaparkan analisa dari hasil perhitungan serta faktor-faktor yang

menyebabkan perbedaan dengan kenyataana yang ada di lapangan. Terakhir

adalah bab 5 berisikan kesimpulan yang merupakan pembahasan ringkas

(5)

BAB II

TEORI DASAR

2.1. Fungsi Rem

Rem berfungsi sebagai alat untuk menghentikan putaran poros,

mengatur putaran poros,dan mencegah putaran yang tidak dikehendaki

dengan menggunakan gesekan. Selama terjadi pengereman, kerja gesek rem

diubah menjadi panas. Dalam hal ini kalkulasi pelepasan kalor ditentukan

oleh dimensi bagian yang bergesekan.

2.2. Jenis-Jenis Rem

Rem gesekan dapat diklasifikasikan lebih lanjut atas :

a. Rem blok

1. Rem blok tunggal.

Rem blok yang paling sederhana dimana hanya 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.

(6)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

2. Rem blok ganda

Prinsip kerjanya sama seperti rem blok tunggal, hanya saja

rem jenis ini dipakai dua blok rem yang menekan drum dari dua

arah yang berlawanan, baik dari sebelah dalam maupun dari

sebelah luar drum

b. Rem drum

Rem drum mempunyai ciri lapisan rem yang terlindung, dapat

menghasilkan gaya pengereman yan besar untuk ukuran rem yang

kecil, dan umur lapisan rem yang cukup panjang. Satu kelemahan

rem jenis ini adalah pemancaran panasnya yang buruk. Gaya

pengereman tergantung pada letak engsel sepatu rem dan silinder

hidrolik serta arah putaran motor.

(7)

c. Rem cakram

Rem cakram terdiri atas sebuah cakram baja yang dijepit oleh

lapisan rem dari kedua sisinya pada waktu pengereman. Rem ini

mempunyai sifat-sifat yang baik seperti mudah dikendalikan,

pengereman yang stabil serta radiasi panas yang baik sehingga

banyak digunakan untuk roda depan. Adapun kelemahan dari rem

ini adalah umur lapisan yang pendek, serta ukuran silinder rem yang

besar pada roda.

d. Rem Pita

Rem pita terdiri dari sebuah pita baja yang disebelah dalamnya

dilapisi dengan bahan gesek, drum rem dan tuas. Gaya rem akan

timbul jika pita dikaitkan pada drum dengan gaya tarik pada kedua

ujung pita tersebut.

(8)

Gambar 2.6 Tipe fixed caliper

Gambar 2.6 Tipe fixed caliper

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

2.3 Rem Cakram

Rem cakram(disk brake) terdiri dari dua jenis, yaitu:

a. Tipe fixed caliper. Pada rem cakram tipe ini, caliper tidak ikut bergerak serta terdapat beberapa pasang piston. Letak piston-piston tersebut ada

pada kedua sisi dari disk rotor-nya. Sehingga ketika fluida dikenai gaya

tekan, fluida tersebut akan menekan piston dari kedua sisi piringan

(9)

Gambar 2.7 Tipe floating caliper

Gambar 2.7 Tipe floating caliper

b. Tipe floating caliper. Pada rem cakram tipe ini, caliper ikut bergerak karena reaksi dari gaya tekan fluida, hanya terdapat piston dari satu sisi

piringan geseknya. Jadi ketika fluida dikenai gaya tekan, maka fluida

tersebut akan menekan piston dan kanvas sebelah kanan, kemudian

kaliper akan tertarik ke sebelah kanan, yang membuat kanvas sebelah

kiri akan menekan piringan dari sebelah kiri.

Rem cakram (Disk Brake) terdiri atas sebuah cakram terbuat dari baja

yang dijepit oleh lapisan rem (pelat gesek) dari kedua sisinya pada waktu

pengereman. Kedua plat gesek ini akan menjepit cakram untuk

menghentikan putaran poros, mengatur putaran poros, dan menghentikan

putaran yang tidak dikehendaki. Dengan jepitan antara kedua pelat gesek,

maka akan terjadi gesekan antara pelat gesek dengan cakram, juga antara

roda dengan aspal.

Rem cakram mempunyai sifat-sifat yang baik seperti mudah

dikendalikan, pengereman yang stabil, radiasi yang baik terhadap panas

(berfungsi baik pada suhu tinggi maupun rendah).

(10)

Gambar 2.8 Konstruksi rem cakram

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

Bagian utama rem cakram adalah :

1. Kaliper (Caliper)

Kaliper terdiri atas rumah dan silinder berpiston dan sil-sil di dalam

silindernya. Material gesek atau pad terdapat dalam kaliper. Cara

kerjanya adalah seperti sebuah ragum yang menjepit benda kerjanya

karena adanya gaya aksi dan reaksi.

(11)

Gambar 2.11 Kanvas Rem Gambar 2.11 Kanvas Rem 2. PiringanGesek (Disk Rotor)

Piringan gesek ini harus terbuat dari bahan yang baik dengan dimensi

yang teliti. Material itu harus punya sifat aus (wear resistance) yang baik,

apabila rem ini direncanakan untuk kendaraan berat.

3. KanvasRem (Brake Pad)

Kanvas rem terpasang pada kaliper. Kanvas ini dipasangkan dengan paku

keling pada daerah lasnya yang terbuat dari besi. Pad ini diberi batas aus

sama seperti piringan gesek.

(12)

Gambar 2.11 Kanvas Rem Gambar 2.11 Kanvas Rem

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

4. Minyak Rem

Suatu sistem hidrolik menggunakan fluida untuk mentransmisikan gaya

dan tekanan. Fluida yang digunakan harus memenuhi syarat sebagai

berikut :

 Tidak bersifat korosif

 Punya kualitas lubrikasi yang tinggi

 Stabil dalam jangka waktu yang lama

 Punya titik didih yang tinggi

 Bersih, tidak mengandung partikel yang dapat menggangu sistem

pengereman

2.4 Prinsip Kerja Rem Cakram

Rem cakram menggunakan fluida dalam prinsip kerjanya. Jika kita menekan

handle rem maka akan terjadi tekanan yang besar dalam silinder. Fluida akan

bergerak untuk menekan ke segala arah. Fluida menekan piston, piston menekan

pelat gesek sebelah kanan, maka pelat gesek akan menekan cakram. Karena

handle rem masih dalam keadaan tertekan maka tekanan fluida masih tinggi, lalu

caliper akan tertekan ke sebelah kanan karena terjadi sliding pada braket.

Sehingga pelat gesek sebelah kiri juga akan terdorong ke kanan dan akan ikut

menjepit cakram. Jadi dengan jepitan kedua pelat gesek tersebut ke cakram

maka akan menghentikan putaran poros roda, dan sistem pengeremannya akan

setimbang. Secara ringkas, cara kerja rem cakram akan dijelaskan melalui

(13)

1. GAYA

2. Gaya menekan tuas rem

A

3. Seal menekan fluida (minyak rem)

4. Minyak menjadi bertekanan tinggi dan menekan ke segala arah

5. Fluida menekan piston

6. Piston menekan plat gesek sebelah kanan

7. Plat gesek sebelah kanan menekan cakram

8. Tuas rem masih dalam keadaan tertekan sehingga tekanan fluida masih tinggi

9. Fluida makin banyak dan ruang fluida makin besar sehingga kaliper bergerak ke kanan

(14)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

A

10. Plat gesek sebelah kiri juga akan terdorong ke kanan dan ikut menjepit cakram

11. Roda berputar makin lambat hingga akhirnya berhenti

(15)

2.5 Teori Tentang Roda

(16)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

Coulomb : F = µ.W

Koef. Gesekan :

µ

o = static friction; dan

µ

s = sliding friction

µ

o >

µ

s , ini pentig saat terjadi pengereman supaya tidak terjadi slidingdari

roda.

- Rolling : arah gerak tetap

- Sliding : arah gerak tidak tetap

Gaya-gaya yang bekerja pada ban :

- Gaya berat statis/dinamis

- Gaya dorong atau gaya tarik

- Gaya belok

Karena ban bersifat elastis maka perpindahan gaya itu selalu berhubungan

dengan perubahan bentuk dari ban. Perubahan bentuk telapak kontak

digambarkan seperti berikut :

2.6 Persamaan yang

Digunakan Dalam Perencanaan Rem Cakram

 Gaya Pengereman (Pv)

(17)

Pv

=

W

_tot

bv

g

_{. . . .}

(1)

Ket :

Pv : gaya Pengereman (kg)

Wtot : berat total kendaraan (kg)

g : percepatan gravitrasi (m/s2₎

bv : perlambatan kendaraan (m/s2₎

 Torsi Pengereman (T)

T=1,1.PvD

2 _{. . . .}

(2)

Ket :

T : Torsi Pengereman (kg.cm)

D : Diamater roda (cm)

(18)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

2.7 Umur kanvas rem (pad)

Umur rem tergantung pada volume material gesek yang boleh aus (Vv),

daya gesek rata-rata (Nr) dan satu konstata keausan (qv).

Umur rem :

 Nilai qv diperoleh dari tabel (29/2) untuk kanvas kategori I

 1,1 merupakan faktor nilai energi kitetik untuk komponen yang

berputar.

 Volume material gesek yang boleh aus (Vv) didapat dari

persamaan :

Vv

=

A

.

s

_v _{. . . . (4)}

 Nr diperoleh dari persamaan :

Nr= Am.z

Gg : berat total kendaraan (kg)

Vg : kecepatan rata-rata kendaraan (m/s)

(19)

2.8 Bahan kanvas (Asbestos)

Asbestos adalah kelompok dari mineral dengan cristal berserabut yang

panjang, tipis. Kata "asbestos" diambil dari bahasa yunani yang artinya

dalam bahasa Inggris yaitu inextinguishable atau dalam bahasa Indonesia

artinya tidak bisa dipadamkan. Orang Yunani kuno mengatakan bahwa

asbestos adalah “mineral ajaib” karena sifatnya yang lembut dan ulet dan

juga karena sifat dari asbestos ini yang tahan panas.

Asbestos menjadi populer dalam dunia manufaktur dan bangunan pada

abad 19 karena ketahannanya terhadap panas, dapat menyerap suara dan

kekuatan tariknya. Asbestos digunakan pada sepatu rem dan karena

ketahanan panasnya, dan pada perkembanagan selanjutnya digunakan juga

pada oven electric dan kabel sebagai isolasi.

Sayangnya, material ini sekarang diketahui sebagai bahan yang

beracun. Jika fiber asbestos terhisap, dapat menyebabkan penyakit yang

berbahaya diantaranya mesothelioma and asbestosis. Sejak pertengahan

1980 penggunaan asbestos sudah banyak dilarang di berbagai negara,

(20)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

Solusi dari permasalahan ini adalah menggunakan material lain sebagai

bahan kanvas. Material alternatif tersebut antara lain Graphitic Carbon

Steel, Poplar Wood dan VulcanFiber. Namun Graphitic Carbon Steel lebih

mahal dari pada Asbestos sedangkan Poplar Wood dan Vulcan Fiber lebih

(21)

BAB III

PERHITUNGAN REM CAKRAM

DATA SPESIFIKASI MOTOR HONDA SUPRA X 125 cc

Dimensi

Dimensi (P x L x T) : 1.889 x 702x 1094 mm

Jarak sumbu Roda : 1.242 mm

Jarak terendah ke tanah : 138 mm

Berat kosong : 107 Kg

Berat isi : 227 Kg

Rangka

Rangka : Tulang punggung

Suspensi depan : Teleskopik

Suspensi belakang : Lengan ayun dengan shockbreaker ganda

Ban Depan : 70/90 – 17 38P

Ban Belakang : 70/90 – 17 38P

Rem depan : Cakram hidrolik dengan piston ganda

Rem belakang : Cakram hidrolik dengan piston ganda

Mesin

Tipe mesin : 4 Langkah SOHC

Sistem pendinginan : Pendinginan udara

Diameter x langkah : 52.4 x 57.9 mm

Volume langkah : 124,8 cc

Perbandingan kompresi : 9,0 : 1

Daya maksimum : 6,6 Km / 7.500 rpm (ST D)

Torsi maksimum : 9,0 Nm/ 4000 rpm (STD)

Kopling : Ganda, otomatis. Sentrifugal, tipe basah

Sistem Starter : Pedal dan elektrik

Busi : ND U20EPR9, NGK CPR6EA-9

Sistem bahan bakar : Karburator

(22)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

Kapasitas

Kapasitas tangki bahan bakar : 3,7 liter

Kapasitas Minyak Pelumas Mesin : 0,7 liter pada penggantian periodik

Transmisi : 4 kecepatan/bertautan tetap

Pola pengoperan gigi : N-1-2-3-4-N

Kelistrikan

Aki : 12 V – 3,5 Ah

Sistem pengapian : DC – CDI

380mm

Gambar 3.1 Tampak samping sepeda motor

(23)

- Berat kosong motor (Wm) = 107 Kg

B. Reaksi di Masing Masing Ban ΣM_A=0

(24)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

y=100(765)+100(740)+98(145)

100+100+107

y

=

540 ,

76

_mm

Penghitungan Rem Cakram Dengan Asumsi :

 Kecepatan rata-rata (v) : 40 km/jam = 11,11 m/s

 Operasi pengereman (z) : 30 kali/jam

 Perlambatan : 2,78 m/s2

Menentukan Material :

Asbestos pressed hidraulically with plastic (Tabel 29/2 group I)

 Koefisien gesek kering : 0,2 s.d 0,35

 Batas Keausan(Sv) : 0,3 cm

(25)

Pv

=

W

_tot

bv

g

Pv

=

307. 2,78

9,81

=

86,

99

_kg

E. Torsi Pengereman (Mr) = (T)

Diameter Roda = 52 cm

Mr=1,1.PvD 2 Mr=1,1.86,9952

2 =2487,914 _kg.cm

Torsi Pengereman untuk masing-masing kanvas

Mr=2487,914

2 =1243,957 _kg.cm F. Tekanan Kanvas yang diperlukan (Pa)

T

=

1

G. Gaya Tekan Piston pada Kanvas yang Dibutuhkan(F) F=(θ₂−θ₁).r₁.(r₀−r₁).Pa

F=0,925.8 .(11−8).16,85=374,_{07 kg}

Gaya Tekan pada masing-masing Piston

F=374,07

2 =187,035 _kg

# Perhitungan Umur Kanvas

(26)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

H. Menghitung Energi kinetik (Am)

Am

=

1,1.

Gg.

Vg

I. Menghitung Daya gesek (Nr)

Nr= Am.z

27 .104

Nr=2124,51. 30

27 .104 =0, 236 _Hp

J. Menghitung Volume keausan (Vv)

Vv = A . Sv

= (π (ro2_-ri2_{) 53}o_/360o_{) . Sv}

= (π(112_-82_{) 53}o_/360o₎

= 5,8 cm3

K. Menghitung Umur plat gesek (LB)

L_B= Vv q_v.Nr

L

_B

=

5,8

0,125.0,175

=

265 ,

14

_jam

3.3 Dihitung dalam satuan bulan, dengan asumsi

- Pemakaian per hari : 3 jam/hari

- I bulan = 30 hari

- Lamanya 1 kali pengereman : 4 detik/rem

(27)

t=30 hari

3.4 Jadi umur penggunaan kanvas rem

L_B₁=LB

3.5 Perhitungan Gaya Tangan

 Tekanan minyak (Pw)

P = F/A

Pw = Fw/2xApiston

= 87,56/2x(π/4(2,22_{) = 11,5 kg/cm}2

 Gaya piston atas (Fw) Fw = Pw x Asaluran

= 11,5 x (π/4).12 = 9,03 kg

Gambar 3.2 Tuas Rem Tangan

Fw x 3cm – Ftangan x 10,3cm = 0

Ftangan = (9,03 x 3cm)/10,3cm = 2,63 kg

Mechanical Advantage (MA)

MA = 87,56/2,63 = 33,3

3.6 Temperatur dari panas yang timbul akibat gesekan

(28)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

Hasil pengukuran diameter rata-rata = 19,2cm

Dari spesifikasi n=7000 rpm

 Luas bidang perpan (bidang pendinginan) Fk Fk = 2 x (π/4(do2-di2))

= 2 x (π/4(222_-16,42₎₎ = 337,6 cm2_{= 0,03 m}2

 Koefisien perpindahan panas (αk) αk ≈ 4,5 + 6 Vk3/4 Vk =(n.đ)/1910

_{≈ 4,5 + 6.(50,26)}3/4 _{= (7000 x 19,2)}_/_{1910 = 70,36} _{≈117,76 kal/m}2_.h.o_C

Vhu = (632 x N)/(αk - Fk)

= (632 x 0,175)/(0,03-117,76) = 31,3 o_C

(29)

ANALISA

1. Gaya yang dibutuhkan untuk pengereman hingga kendaaraan berhenti

adalah sebesar 86,99 kg. Gaya ini akan menjadi lebih besar jika kecepatan

kendaraan lebih tinggi dari asumsi kecepatan rata-rata yang digunakan.

2.Umur kanvas hasil perhitungan dengan material Asbestos pressed

hidraulically with plastic adalah 88,38 bulan.

3.Gaya tangan menurut perhitungan, Ftangan = 2,63 Kg, pada Ftangan lebih

menunjukan kondisi sebenarnya dimana kecepatan yang digunakan 40

km/jam.

4.Temperatur yang timbul akibat gesekan dari hasil perhitungan adalah

31,3 o_C.

BAB V

KESIMPULAN

(30)

Laporan perancangan rem cakram Honda Supra X 125 CC

Dalam analisis rem cakram pada Honda Supra X 125 cc dengan bahan

kanvas asbestos pressed hidraulically with plastic, secara perhitungan dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Reaksi yang terjadi di ban depan 18,51 kg 2. Reaksi yang terjadi di ban belakang 288,49 kg

3. Dari hasil perhitungan dengan bahan kanvas asbestos pressed

hidraulically with plastic, diperoleh :

 Gaya pengereman 86,99 kg

 Torsi pengereman 1243,957 kg. (untuk masing-masing kanvas)

 Tekanan kanvas 16,85 kg/cm2

 Gaya tekan piston 187,035 kg. (untuk masing-masing piston)

 Gaya tangan 2,63 kg

 Temp. Akibat gesekan31,3 o_C

 Umur kanvas 88,38 bulan

4. Dari hasil perhitungan rem cakram pada motor Honda Supra X 125 cc

dengan menggunakan bahan kanvas asbestos pressed hidraulically with

plastic, bahan ini tidak membuat piringan cakram lebih cepat aus.

DAFTAR PUSTAKA

1. Suga Kiyokatsu & Sularso, Dasar perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Pradnya Paramitha : Jakarta, 1997

2. Niemann, Gustav. Machine Elements Volume 2 (Gears). Springer-Verlag; 1978, New York

3. Joseph E. Shigley (Gandhi Harahap M.ENG), Perencanaan Teknik Mesin,

(31)

4. http://images.google.co.id/images?

gbv=2&hl=id&sa=1&q=asbestos&btnG=Telusuri+gambar&aq=f&oq=&st

art=0

5. http://images.google.co.id/imgres?

imgurl=http://content.answers.com/main/content/img/McGrawHill/Encycl

opedia/images/CE093300FG0010.gif&imgrefurl=http://www.answers.com

/topic/brake&usg=__8ieOEHaeAbqRxSWNWOIO9iMLBZ4=&h=225&w

=248&sz=9&hl=id&start=2&itbs=1&tbnid=iPhW7smmzRnbqM:&tbnh=1

01&tbnw=111&prev=/images%3Fq%3Dblock%2Bbrake%26gbv

%3D2%26hl%3Did%26sa%3DG 6. www.honda-motor.co.id

7. http://bisnis-advisor.blogspot.kr/2009/03/spesifikasi-honda-supra-x.html