BAB V RANTAI
5.2 Keuntungan dan Kerugian Rantai
1. Pitch of chain adalah jarak antara pusat engsel link dan pusat engsel yang sesuai dari link yang berdekatan, seperti ditunjukkan pada Gambar 5. 1 biasanya dilambangkan dengan p.
Gambar 5. 1. Pitch of Chain
2. Pitch circle diameter of chain sprocket adalah pusat lingkaran pada engsel A, B, C, dan D dimana ditarik lingkaran melalui pusat-pusat tersebut dengan pusat poros sebagai pusat lingkaran, disebut pitch lingkaran atau diameter (D) sprocket.
5.4 Hubungan Antara Pitch (p) dan Pitch Circle Diameter (D) 5.4.1 Diameter gear
Pertimbangan suatu pitch AB dari rantai akan membentuk sudutθ di pusat sproket (atau lingkaran pitch), jika diameter lingkaran (D) dan jumlah gigi sprocket (T) akan diperoleh pitch dari rantai:
= = 2 2 = 2 2 2 = sin 2
= sin 360
2 = sin 180
= 180
(5-1) Diameter sprocket luar (Do), dapat dicari dengan :
= + 0.8 adalah diameter dari chain roller (gear)
5.4.2 Rasio kecepatan dari rantai
Kecepatan rasio rantai dapat diketahui dari pers 5-2:
= = (5-2)
Dimana : = Kecepatan putaran sproket kecil (RPM)
= Kecepatan putaran roda gigi yang lebih besar (RPM)
= Jumlah gigi pada sproket kecil
= Jumlah gigi pada sproket yang lebih besar Kecepatan rata-rata rantai:
= 60 = 60 (5-3)
Dimana : D = pitch cycle diameter of the sprocket in metres, dan p = pitch of the chain in metres
5.4.3 Panjang Rantai dan Jarak antar Pusat
Gambar 5. 2. Length of Chain Dimana :
= Jumlah gigi pada sproket kecil
= Jumlah gigi pada sproket yang lebih besar p = Pitch rantai, dan
x = Jarak antar pusat.
Panjang rantai (L) harus sama dengan dengan jumlah link rantai (K) dan pitch rantai (p). Secara matematis hubungan L, K dan p digambarkan seperti: = .
Note: Jika harga Lppecahan, maka dibulatkan ke atas.
Jumlah link rantai dapat diperoleh dari ekspresi berikut (jika jarak antar pusat poros diketahui):
= +
2 +2
+ −
2 (5-4)
Jarak antar pusat dapat dicari dengan pers. 5-5 (jika jumlah mata rantai diketahui):
= 4 − +
2 + − +
2 − 8 +
2 (5-5)
5.5 Jenis Rantai 5.5.1 Rantai transmisi
Gambar 5. 3. Rantai Transmisi
Rantai untuk mentransmisikan daya putar antar poros
Rantai rol Bush adalah rantai transmisi
Digunakan untuk kapasitas daya yang lebih banyak, rantai transmisi multi-untai 5.5.2 Rantai Kenveyor
Gambar 5. 4. Rantai Konveyor
Bisa berguling sepanjang permukaannya
Dapat digunakan untuk mengangkut barang berat , karena rol dapat mendukung beban berat
Bisa juga digunakan hanya untuk mendukung berat rantai transmisi daya jarak jauh 5.5.3 Rantai gigi terbalik
Gambar 5. 5. Rantai gigi terbalik
Gigi sproket bercabang dengan kait berbentuk, bukan roller pada rantai
Sendi antara link menggunakan rolling daripada kontak slidi
Profil- profil lebih mirip gigi gigi yang tidak rata
Efek keseluruhannya adalah mengurangi kebisingan 5.5.4 Rantai daun (angkat)
Gambar 5. 6. Rantai daun (angkat)
Dirancang untuk mengangkat
Tidak perlu menyatu dengan sprocket, karenanya tidak ada rol
Oleh karena itu bisa lebih sempit dari rantai roller dengan kekuatan setara
(Contoh: truk fork-lift) 5.5.5 Rantai Beban Berat
Biasanya untuk mengangkut beban berat
Dipakai untuk menarik benda
Digunakan pada wahana rollercoaster yaitu dibagian lintasan rel seperti pada gambar
Gambar 5. 7. Rantai Beban Berat 5.6 Karakteristik Rantai Rol
5.6.1 Definisi rantai rol
Rantai rol adalah rantai yang dapat digunakan langsung dan dengan cara yang efesien untuk mentranmisikan daya antara poros-poros yang paralel.
Gambar 5. 8. Rantai Rol 5.6.2 Cara kerja rantai rol
Adapun cara kerja dari rantai rol sebagai berikut:
1. Rol akan memutar bushing yang terpasang ketat pada bagian dalam pelat penghubung.
2. Pin akan mencegah plat penghubung bagian luar berputar dengan pemasangan yang sangat ketat.
3. Rantai akan mengait pada gigi sproket dan meneruskan daya tanpa slip dan menjamin perbandingan putaran yang tetap.
5.6.3 Kalkulasi Rolller Chain 1. Pitch Diameter:
=sin 180 (5-6)
Dimana: D = pitch diameter (inch) R= jari-jari pitch (inch) p= pitch rantai (inch)
n= jumlah gigi sproket 2. Panjang Rantai
= +
2 + 2 + ( + )/6,28
2 (5-7)
Dimana: = Panjang Rantai (Jumlah mata rantai)
= Jumlah gigi sproket kecil
= Jumlah gigi sproket besar
= jarak sumbu poros dinyatakan dalam jumlah mata rantai.
3. Kecepatan Rantai (v)
= 1000 60 (5-8)
Dimana: P = Jarak pitch rantai (mm)
= Jumlah gigi sproket kecil
= putaran sproket kecil 4. Variasi dan tabel karaktristik rantai rol
Variasi karaktristik seperti pitch, diameter rol, lebar antara plat dalam, pitch transversal dan beban patah untuk rantai rol menurut Standar India dengan nomoro IS:2403-1991, yaitu:
Tabel 5. 1. Karakteristik untuk rantai rol menurut IS:2403-1991 ISO
chain number
Pitch (p) mm
Roller diameter ( ) mm
max.
Width between inner plates
( ) mm max.
Transverse pitch ( )
mm
Breaking load (kN) min.
Simple Duplex Triplex
06 B 8,00 5,00 3,00 5,64 4,4 7,8 11,1
06 B 9,525 6,35 5,72 10,24 8,9 16,9 24,9
08 B 12,70 8,51 7,75 13,92 17,8 31,1 44,5
10 B 15,875 10,16 9,65 16,59 22,2 44,5 66,7
12 B 19,05 12,07 11,68 19,46 28,9 57,8 86,7
16 B 25,40 15,88 17,02 31,88 42,3 84,5 126,8
20 B 31,75 19,05 19,56 36,45 64,5 129 193,5
24 B 38,10 25,40 25,40 48,36 97,9 195,7 293,6
28 B 44,45 27,94 30,99 59,56 129 258 387
32 B 50,80 29,21 30,99 68,55 169 338 507,10
40 B 63,50 39,37 38,10 72,29 262,4 524,9 787,3
48 B 76,20 48,26 45,72 91,21 400,3 800,7 1201
5.7 Faktor Keamanan untuk Rantai
Faktor keselamatan bagi rantai penggerak didefinisikan sebagai rasio kekuatan putus (WB) dari rantai dengan beban total pada sisi penggerak dari rantai (W). Secara matematis :
= (5-9)
Kekuatan putus rantai dapat diperoleh dengan hubungan empiris berikut, yaitu:
= 106 (5-10)
Dimana p adalah pitch rantai (mm).
Beban total (total tegangan) pada sisi penggerak rantai adalah jumlah gaya tangensial (FT), tegangan sentrifugal rantai (FC) dan tegangan pada rantai akibat mengendur (FS), atau:
= ℎ (5-11)
Tabel berikut menunjukkan faktor keamanan untuk rantai rol dan rantai gigi (silent chain) tergantung pada kecepatan pinion sprocket (RPM) dan pitch rantai, yaitu:
Tabel 5. 2. Faktor Keamanan untuk bush roller dan silent chains Type of
chain
pitch of chain
speed of the sprocket pinion in RPM
50 200 400 600 800 1000 1200 1600 2000 bush
roller chain
12-15 7 7,8 8,55 9,35 10,2 11 11,7 13,2 14,8
20-25 7 8,2 9,35 10,3 11,7 12,9 14 16,3 -
30-35 7 8,55 10,2 13,2 14,8 16,3 19,5 - -
silent chain
12,8-15,87 20 22,2 24,4 28,7 29,0 31,0 33,4 37,8 42,0 19,05-25,4 20 23,4 26,7 30,0 33,4 36,8 40,0 46,5 53,5 5.8 Daya yang Ditransmisikan oleh Rantai
Untuk menentukan daya yang ditransmisikan oleh rantai berdasarkan beban patah:
= (5-12)
Dimana: = Beban patah (N) v = Kecepatan rantai (m/s) n = Faktor keamanan KS= Faktor service =
Daya yang ditransmisikan oleh rantai berdasarkan tegangan bantalan adalah:
= (5-13)
Dimana: = Tegangan bantalan yang diizinkan (MPa)
A = Luas bantalan yang diproyeksikan (mm2)
Jumlah rantai roller tergantung pada putaran pinion ditunjukkan pada Tabel 5. 3 berikut:
Tabel 5. 3. Nilai (angka) daya untuk rantai roller sederhana speed of smaller
sprocket or pinion (RPM)
Power (kW)
06 B 08 B 10 B 12 B 16 B
100 0,25 0,64 1,18 2,01 4,83
200 0,47 1,18 2,19 3,75 8,94
300 0,61 1,70 3,15 5,43 13,06
500 1,09 2,72 5,01 8,53 20,57
700 1,48 3,66 6,71 11,63 27,73
1000 2,03 5,09 8,97 15,65 34,89
1400 2,73 6,81 11,67 18,15 38,47
1800 3,44 8,10 13,03 19,85 -
2000 3,80 8,67 13,49 20,57 -
Nilai faktor dapat diambil sebagai berikut:
1. Load factor ( ) : 1 for constant load
: 1,25 for variable load with mild shock : 1,5 for heavy shock loads
2. Lubrication factor ( ) : 0,8 for continuous lubrication : 1 for drop lubrication
: 1,5 for periodic lubrication 3. Rating factor ( ) : 1 for 8 hours per day
: 1,25 for 16 hours per day : 1,5 for continuous service
Tabel 5. 4 berikut menunjukkan jumlah gigi (teeth) pada pinion untuk rasio kecepatan.
Tabel 5. 4. Jumlah gigi (teeth) pada pinion untuk rasio kecepatan Type of
chain
number of teeth at velocity ratio
1 2 3 4 5 6
Roller 31 27 25 23 21 17
Silent 40 35 31 27 23 19
Putaran maksimum yang diizinkan untuk roller dan silent chain, tergantung pada jumlah gigi (teeth) pada pinion dan pitch rantai ditunjukkan pada Tabel 5. 5:
Tabel 5. 5. Putaran maksimumyang diizinkan untuk roller dan silent chain (RPM) Type of chain number of teeth on the
smaller sprocket ( )
Chain pitch (p) in mm
12 15 20 25 30
Roller
15 2300 1900 1350 1150 1100
19 2400 2000 1450 1200 1050
23 2500 2100 1500 1250 110
27 2550 2150 1550 1300 110
30 2600 2200 1550 1300 110
Silent chain 17-35 3300 2650 2200 1650 1300
Contoh:
Rancanglah sebuah rantai untuk menggerakkan kompresor dari motor listrik 15 kW yang berputar pada 1000 RPM, putaran kompresor adalah 350 RPM. Jarak pusat minimum adalah 500 mm. Kompresor beroperasi selama 16 jam/hari. Tarikan rantai bisa diatur dengan merubah control pada motor.
Penyelesaian Diketahui:
P = 15 kW;
N1= 1000 RPM N2= 350 RPM
Rasio kecepatan rantai:
= = 1000
350 = 2.86 ≈ 3
Dari Tabel 5. 5, untuk rantai roll, jumlah gigi pada pinion (sprocket terkecil) (T1) untuk VR =3 adalah 25 gigi.
Maka, jumlah gigi pada sprocket terbesar (gear):
= =25 1000
350 = 71,5
≈ 72
Desain daya = Daya motor I (KS):
= = 1,5 1 1,25 = 1,875
= = 15 1,875 = 28,125
Dari Tabel 5. 5, hubungan kecepatan pinion 1000 RPM, daya yang ditransmisikan untuk rantai no. 12 adalah 15,65 kW per helai. Jadi rantai no.12 dengan dua helai dapat digunakan untuk mentransmisikan daya yang dibutuhkan. Dari Tabel Karakteristik rol dapat diperoleh:
Pitch (p) = 19,05 mm
Diameter roll (d) = 12,07 mm
Lebar minimum roll (w) = 11,68 mm Beban patah ( ) = 59 kN = 59 x10 N
Gambar 5. 9. Chain drive Diameter lingkar pitch pada pinion:
= 180
= 19,05 180
25 = 0,152 Diameter lingkar pitch pada gear (sprocket besar):
= 180
= 19,05 180
72 = 0,436 Kecepatan linier pitch dai pinion:
= 60 = 0,152 1000
60 = 7,96 / Beban Rantai:
= ℎ =
15
7,96 = 1.844 kN = 1844 N Faktor Keamanan:
= =59 . 10
1844 = 32
Jarak pusat minimum antara pinion dan gear adalah 30 sampai 50 kali pitch. Diasumsikan sebesar 30 kali pitch, maka:
Jarak pusat antara pinion dan gear = 30.p = 30 . 19,05 = 572 m
Untuk mencegah kekendoran dalam rantai, nilai jarak pusat diturunkan sebesar 2 sampai 5 mm. Jadi jarak pusat menjadi;x = 572–4 = 568 mm.
Jumlah link rantai:
= +
2 +2
+ −
2
=25 + 27
2 +2 268 19,05 +
72 − 25 2
19,05 268
= 48,5 + 59,05 + 1,9 = 1100 Panjang rantai:
= = 110 19,05 = 2096 = 2,096 Soal Latihan
1. Sebutkan keuntungan dan kerugian rantai?
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Pitch of chain?
3. Sebutkan karakteristik rantai konveyor?
4. Jelaskan cara kerja rantai rol?
5. Jelaskan menurut pendapat anda kenapa rantai beban berat banyak digunakan untuk mengangkat benda yang mempunyai beban berat?
BAB VI REM 6.1 Pendahuluan
Rem bekerja dengan jalan menekankan bagian yang tidak berputar berupa sepatu rem yang mengandung unsur asbestos, bagian kepada yang berputar berupa tromol (breake drum). Akibat dari bergeseknya sepatu rem dan trombol akan menghasilkan energi panas yang mengakibatkan kendaraan dapat berenti, rem jenis tromol ini disebut
“internal expanding drum brake”. Model pilihan lainnya yang banyak dipasang pada roda depan sepeda motor adalah dengan jalan menekan asbestos (brake pad), pada bagian permukaan piringan logam tipis, rem jenis ini disebut disc brake (Northop 1987). Sistem rem pada kendaraan digunakan untuk:
1. Menghentikan atau menyetop gerak kendaraan 2. Mengurangi kecepatan dari kendaraan
3. Menjaga kendaraan agar tetap diam ditempat
Kerja sistem rem menggunakan tenaga gesekan antara dua permukaan yang saling bergesekan sehingga memberikan gaya pengereman. Permukaan yang bergesekan (bidang penggesek) yang ditempatkan pada roda untuk menghentikan atau menghambat putarannya. Gaya gesekan ini meredam energi putaran dari roda sehingga menimbulkan panas.
Dalam pengereman, pengemudi menggunakan pedal rem atau tuas rem. Pedal atau tuas rem yang diberi energi tekan selanjutnya dipindahkan (ditransfer) ke rem, menggunakan sistem hidrolik atau sistem mekanik. Umumnya, kendaraan ringan mempunyai sistem hidrolik yang dioperasikan melalui pedal untuk menghentikam atau menghambat laju kendaraan. Sedangkan, sistem mekanik dioperasikan dengan tuas pengontrol tangan untuk memakir kendaraan yang disebut rem parkir (Daryanto 2003).
Komponen utama dari sitem rem adalah : 1. Pedal rem dan tuas/garpu
2. Boster tenaga 3. Silinder master
4. Pipa, klep, dan saluran
5. Rem parkir dan lengan pengungkitnya 6. Unit rem roda atau landasan rem 7. Lampu tanda
Saat kita menggunakan rem pada sepada motor tentunya pada rem itu tersebut akan timbul yang namanya energi, energi ini akan diserap oleh rem dan energi yang diserap oleh rem tergantung pada tipe gerakan dari benda yang bergerak. Gerakan bendanya bisa translasi murni atau kombinasi translasi dan rotasi. Energi yang berhubungan dengan rem ini ialah energi kinetik.
Gambar 6. 1. Konveyor bergerak pada kecepatan 80 ft/menit
Energi yang diserap atau disipasi (luluh) oleh suatu unit per siklus sama dengan perubahan energi kinetik dari komponen yang di gerakan, yaitu:
= ∆ = 2 = 2 = 2 (6-1)
Untuk satuan dalam amerika, (ω = n RPM; Wk² dalam lb-ft ²; dan g = 32.2 ft/detik²), sehingga didapatkan (metode menggunakan standar USA):
= ( . )
2(32,2 )
(2 ) 1 60
= 1,7 10 ( . ) (6-2)
Pada standar SI, masa dalam kilogram (kg), jari-jari girasi dalam meter (m), dan kecepatan sudut dalam radian per detik (rad/detik), maka:
= 2 = 2 ( . )
Dikarenakan satuan Newton sama dengan kg.m/detik², maka:
= 2 ( ) (6-3)
Ketika gerak benda adalah translasi murni, maka sebuah benda mempunyai massa (kg) dan bergerak dengan kecepatan v1m/s. Kecepatan ini turun menjadi v2 m/s karena terjadi pengereman. Sehingga, energi kinetik translasi, menjadi:
=1
2 ( − )
Energi ini harus diserap oleh rem. Jika gerak benda adalah berhenti setelah direm, maka
= 0, maka:
= 1 2 ( )
Ketika gerak benda adalah rotasi murni. Sebuah benda dengan momen inersia massa (I) terhadap sumbu yang diberikan, berputar terhadap sumbu dengan kecepatan sudut ω (rad/s). Kecepatan sudut setelah direm turum menjadi ω (rad/s). Sehingga, energi kinetik dari rotasi menjadi:
=1
2 (ω − ω )
Energi ini harus diserap oleh rem. Jika benda yang berputar dihentikan setelah direm, maka ω2= 0, jadi:
= 1
2 (ω ) (6-4)
Namun, Ketika gerak benda adalah kombinasi antara translasi dan rotasi. Perhatikan sebuah benda mempunyai gerakan linier dan sudut, seperti dalam roda penggerak lokomotif. Dalam kasus ini, total energi kinetik dari benda adalah sama dengan jumlah energi kinetik dari rotasi dan translasi. Total energi kinetik yang diserap oleh rem:
= + (6-5)
Terkadang, pada lift, elevator dan lain-lain sistem rem harus menyerap energi potensial yang diberikan oleh benda yang diturunkan. Perhatikan sebuah benda dengan massa m diturunkan dari ketinggian h1 menjadi h2 akibat direm. Sehingga perubahan energi potensial menjadi:
= . (h − h ) (6-6)
Jika dan merupakan kecepatan massa sebelum dan setelah direm, kemudian perubahan energi potensial yang terjadi direpresentasikan pada pers. 6-7:
= . +
2 = . . . (6-7)
Dimana: v = Kecepatan rata-rata = T = Waktu pengeriman.
Sehingga, total energi yang diserap oleh rem adalah:
= + + (6-8)
Dimana Ft adalah gaya pengereman tangensial atau gaya gesek tangensial pada permukaan kontak dari tromol rem, d adalah Diameter tromol rem, = putaran tromol rem sebelum pengereman, = putaran tromol rem setelah pengereman, = putaran rata-rata tromol rem = . Kerja ( ) yang dilakukan oleh pengeram atau gaya gesek selama t detik adalah:
= (6-9)
Karena energi yang diserap oleh rem harus sama dengan kerja yang dilakukan oleh gaya gesek, maka:
= =
Besarnya tergantung pada kecepatan akhir ( ) dan waktu pengereman. Nilai ini maksimum ketika = 0, yaitu ketika beban menjadi diam. Oleh karena itu, torsi yang harus diserap oleh rem adalah:
= = 2 (6-10)
dimana: r = Radius tromol rem,
6.3 Panas yang Hilang Selama Pengereman
Energi yang diserap oleh rem ditransformasikan menjadi panas dan harus harus diserap oleh lingkungan sekitar untuk menghindari meningkatnya temperatur pada lapisan rem. Kenaikan temperature ini tergantung pada massa tromol rem, waktu pengereman dan kapasitas disipasi (luluh) panas dari rem. Temperatur tertinggi yang di iizinkan untuk perbedaan material lapisan rem adalah:
Untuk permukaan kulit (leather), serat (fiber) dan kayu = 65–70ºC.
Untuk permukaan asbes dan logam yang dilumasi = 90 - 105ºC.
Untuk rem mobil dengan lapisan asbes = 180 - 225ºC.
Panas yang dihasilkan dari rem harus dihilangkan dengan mentrasformasikan ke udara sekeliling untuk menghindari panas yang tinggi pada rem karena itu dapat membuat rem akan cepat habis atau haus. Untuk menghitung energi yang diserap atau panas yang di bandingkan adalah:
= = = (6-11)
Dimana: µ = Koefisien gesek,
= gaya normal pada permukaan kontak, p = Tekanan normal antara permukaan rem,
A = Luas proyeksi permukaan kontak, v = Kecepatan keliling dari tromol rem
Panas yang dibangkitkan diperoleh dengan mempertimbangkan jumlah energi kinetik ( ) dan energi potensial ( ) yang diserap, dengan kata lain: = + .
Panas yang hilang (Hd) dapat diestimasi dari:
= ( − ) (6-12)
Dimana: C = Faktor disipasi panas atau koefisien perpindahan panas (W/m2/oC) (t1 –t2) = Perbedaan temperature antara permukaan radiasi dan udara sekeliling,
= Luas permukaan radiasi.
Kenaikan temperatur tromol rem:
∆ = . (6-13)
Dimana: m = Massa dari tromol rem,
m = Panas spesific untuk material tromol rem (J/kgoC) 6.4 Material untuk Lapisan Rem
6.4.1 Karakteristik material lapisan rem
Berikut ini beberapa ciri-ciri material yang harus digunakan untuk lapisan rem, yaitu (Achmad Zainuri 2010):
1. Mempunyai koefisien gesek yang tinggi 2. Mempunyai laju keausan yang rendah 3. Mempunyai tahanan panas yang tinggi
4. Mempunyai kapasitas disipasi panas yang tinggi 5. Mempunyai koefisien ekspansi termal yang rendah 6. Mempunyai kekuatan mekanik yang mencukupi
7. Tidak dipengaruhi oleh moisture (embun) dan ili (minyak).
Tabel 6. 1. Sifat material untuk lapisan rem Material for braking
liming
Coefficient of friction (µ) Allowable pressure
Dry Greasy Lubricated N/mm2
Cast iron on cast iron 0.15 - 0.2 0.06-0.10 0.05-0.10 1.0-1.75
Bronze on cast iron - 0.05-0.10 0.05-0.10 0.56-0.84
Steel on cast iron 0.20-0.30 0.07-0.12 0.06-0.10 0.84-1.4
Wood on cast iron 0.20-0.35 0.08-0.12 - 0.40-0.62
Fibre on metal - 0.10-0.20 - 0.07-0.28
Cork on metal 0.35 0.25-0.30 0.22-0.25 0.05-0.10
Leather on metal 0.3-0.5 0.15-0.20 0.12-0.15 0.07-0.28 Wire asbestos on metal 0.35-0.5 0.25-0.30 0.20-0.25 0.20-0.55
Asbestos blocks on metal 0.40-0.48 0.25-0.30 - 0.28-1.1
Asbestos on metal (short
action) - - 0.20-0.25 1.4-2.1
Metal on cast iron - - 0.05-0.10 1.4-2.1
Bahan rem harus memenuhi persyaratan keamanan, ketahanan, dan dapat mengerem dengan halus. Di samping itu, harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi, keausan kecil, kuat, tidak melukai permukaan drum dan dapat menyerap getaran.
Daerah tekanan yang diizinkan Pa (kg/mm2) untuk bahan-bahan yang bersangkutan diperlihatkan dalam Tabel 6. 2 dibawah ini.
Tabel 6. 2. Koefisien gesek dan tekanan rem Bahan
Drum Bahan gesek Koefisien gesek (μ)
Tekanan permukaan Pa
(kg/mm2) Keterangan
Besi cor, baja cor, besi cor khusus
Besi cor 0,1-0,2
0,09-0,17 Kering
0,008-0,12 Dilumasi
Perunggu 0,1-0,2 0,05-0,08 Kering-dilumasi
Kayu 0,1-0,35 0,02-0,03 Dilumasi
Tenunan 0,35-0,6 0,007-0,07 Kapas, asbes
Cetakan
(pasta) 0,3-0,6 0,003-0,18 Damar, asbes,
setengah logam Paduan
sinter 0,2-0,5 0,003-0,1 Logam
6.4.2 Kanvas rem
Kanvas rem dibedakan berdasarkan jenis bahan dasarnya yaitu : 1. Kanvas rem organik
Bahan kanvas rem organik terdiri dari :
a. Bahan gesek. Fungsi bahan gesek adalah untuk menimbulkan gesekan dan sebaiknya tanpa pengaruh temperatur, pengaruh percepatan dan pengaruh lapisan. Bahan gesek terdiri dari:
Bahan serat :
Asbes
Serabut besi
Serabut batu, serabut kaca
Serabut arang / karbon
Serabut Kevlar
Gambar 6. 2. Serbuk keramik
Bahan serbuk (pengisi) :
Serbuk asbes
Serbuk batu (FeO3)
Serbuk grafit, karat besi, keramik
b. Bahan penghantar panas. Fungsi bahan penghantar panas adalah:
Mengendalikanaliranpanasdaripermukaangesekankeluar.
Menghindaripanas yang berlebihan.
Menghindaripanaskecairan rem.
Bahan yang dikategorikan dari penghantar panas adalah:
Tembaga (Cu)
Kuningan (Cu Zn)
Besi (Fe), besituang
Aluminium (Al)
Bentuk dari penghantar panas berupa serbuk, serat dan kawat.
c. Lem (perekat). Mulai Januari 1995 penggunaan asbes di negara-negara maju (khususnya di Eropa) tidak boleh digunakan lagi karena sangat membahayakan kesehatan terutama terhdap pernapasan. Jadi bahan asbes tidak dipergunakan lagi untuk kendaraan, bagunan dan lain-lain. Fungsinya untuk menyatukan bahan serbuk, serat dan kawat menjadi bentuk padat. Jenis lem sangat mempengaruhi koefisien gesek, keausan dan dayatahan terhadap panas. Bahan :Duraplaste jenis phenalharz dari bahan sintetis (kimia).
Pembuatan kanvas rem metalik melalui proses pemanasan dan tekanan (pengepresan) dan tidak menggunakan lem perekat. Bahan gesekkan vas rem metalik terdiri :
a. Bronce
b. Messing (kuningan) c. Besi, besi tuang d. Praphit/ arang.
Bahan Sinter:
a. Zeng (Zn)
b. Timah hitam (Pb) c. Tembaga (Cu) d. Besi (Fe)
Sifat-sifat dari kanvas rem organik:
a. Koefisien gesek kecil (0,2 s/d 0,5) b. Kekuatan mekanik cukup
c. Tahan terhadap keausan d. Dayatahan panas terbatas e. Menyerap air
Sifat-sifat dari kanvas rem mekanik:
a. Koefisien gesek kecil (0,1 s/d 0,2) b. Koefisien gesek stabil (basah/kering) c. Kekuatan mekanik besar sekali d. Dayatahan panas besar
e. Membutuhkan gaya tekan besar untuk mendapatkan pengereman yang kuat.
3. Penggunaan Asbes Bahan pengganti serat asbes:
a. Serat mineral
Serat kaca
Serat batu
Serat gip
Serat keramik
Serat silikat
Serat kerak dapur tinggi.
b. Serat logam :
Serat besi
Serat kuningan
Serat tembaga
Serat zeng
Serat aluminium c. Serat organik :
Serat aramid
Serat selulosa
Serat polister
Serat kaca sintetis (akril)
Tabel 6. 3. Bahan pengganti rem tanpa asbes Bahan Prosentasi berat (%) Logam
Serat Besi 20,00
Serat tembaga 16,00
Serbuk bahan pengisi
Aluminium oksid 1,20
6.5 Tipe Rem
Ada dua tipe unit rem roda, yaitu: rem teromol dan rem disk/ piringan.
1. Rem Teromol.
Rangkaian Rem teromol ditentukan oleh:
a. Engsel sepatu rem
b. Posisi dan jenis dari silinder roda Beberapa jenis rem teromol adalah a. Rem sepatu “leading dan trailing”
b. Rem sepatu “twin trailing”
c. Rem sepatu “duo servo”
2. Rem piringan / disk
Cara kerja rem piringan ditentukan oleh kaliper. Tenaga kapiler melawan putaran piringan disk. Jenis kaliper rem piringan yang digunakan adalah:
a. Piston yang saling berhadapan
b. Piston berhadapan dan bertingkat (multi)
d. Kepala bersayap
Ada dua jenis rangkaian rem piringan yang sering digunakan pada bagian depan dari kendaraan (Daryanto 2003):
a. Piston berhadapan b. Kepala mengambang
3. Rem Sepatu Tunggal (Single Shoe Brakes)
Rem ini terdiri dari sebuah blok atau sepatu yang ditekan berlawan dengan rem dari sebuah trombol roda rem yang berputar. Blok dibuat dari material yang lebih lunak dari rem roda. Tipe ini biasa digunakan pada rel kereta api dan mobil listrik (karena kecepatannya rendah). Gesekan antara blok dan roda mengakibatkan gaya pengereman tangensial pada roda yang memperlambat putaran roda. Block ditekan berlawanan dengan roda oleh sebuah gaya yang diberikan pada ujung lever (tuas/pengungkit) (Achmad Zainuri 2010).
Menurut pemakaiannya rem dikelompokkan menjadi tiga, yaitu: rem hidrolik, rem elektrik dan rem mekanik.
1. Rem hidrolik dan rem elektrik
Tidak dapat mengerem hingga diam dan kebanyakan digunakan dimana sejumlah energi yang besar ditransformasikan, sementara rem sedang memperlambat beban seperti pada alat dynamometer, truk besar dan lokomotif listrik. Rem ini juga digunakan untuk mengendalikan kecepatan angkutan naik-turun
2. Rem mekanik
Rem mekanik terbagi menjadi dua, yaitu:
2.1 Rem radial
Rem ini bekerja pada terombol rem dengan arah radial. Rem radial dikelompokkan lagi menjadi dua yaitu rem eksternal dan rem internal
2.2 Rem aksial
Rem ini bekerja pada terombol rem dengan arah aksial. Rem aksial dapat berbentuk rem piringan dan rem kerucut.
Contoh Soal
Misalkan P adalah gaya yang diterapkan pada ujung tuas, adalah gaya normal menekan block rem pada roda, R adalah radius roda,α adalahsudut kontak permukaan block dan µ adalah koefisien gesek.
Jika sudut kontak lebih besar dari 60˚, kemudian diasumsikan bahwa tekanan normal antara block dan roda adalah uniform (seragam). Dalam kasus ini,
Gaya pengereman tangensial ( ) pada roda:
= µ Torsi pengereman:
= = µ
Sekarang mari kita lihat beberapa kasus yang berkaitan dengan rem sepatu tunggal Kasus I
Roda berputar berlawanan arah jarum jam maka ke kiri.
Roda berputar searah jarum jam maka ke kanan.
Untuk menganalisis kasus 1 ini digunakan persamaan keseimbangan statis :
= 0
− = 0
= Besarnya torsi pada rem:
= µ r = µ Note : Besar torsi rem sama untuk putaran SJJ atau BJJJ Kasus II
Ketika garis aksi gaya pengereman tangensial ( ) sejauh ‘a’ dibawah titik tumpu O, dan rem berputar searah jarum jam (cw), maka akan seimbang, momen terhadap titik tumpu O:
+ =
+ µ =
= + µ.
Torsi pengereman menjadi:
= µ = µ
+ µ.
Sehingga, jika diplot dalam bentuk skematik, gaya yang bekerja pada rem sepatu menjadi seperti Gambar 6. 3: