PERANCANGAN ULANG REM CAKRAM HONDA SUPRA DISUSUN UNTUK MEMENUHI MATA KULIAH PRAKTIKUM ELEMEN MESIN II
Disusun oleh : Dadang Setiawan 1296014
Dosen pembimbing : Yusril ST
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL BANDUNG 2000
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur saya panjatkan kepada tuhan yang maha esa atas rahmatnya saya bisa menyelesaikan laporan tugas perancangan Elemen Mesin II dengan judul Perancangan Ulang Rem Cakram Honda Supra. Pada laporan tugas Elemen Mesin II ini penulis membahas teori mengenai parameter yang berhubungan dengan rem cakram dan melakukan perhitungan untuk mencari parameter tersbut berdasarkan data spesifikasi yang telah diketahui Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada bapak Yusril.ST yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan tugas ini, dan kepada para dosen yang mengajar mata kuliah Elemen Mesin II serta kepada rekan-rekan mahasiswa yang telah membantu dalam penyelesaian tugas ini. Dengan penuh kerendahan hati, penulis menyadari bahwa laporan tugas elemen ini banyak kekurangannya baik ditinjau dari segi isi maupun penggunaannya . Karena itu penulis mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca agar penulisan laporan pada tahun berikutnya lebih baik dan dan berguna bagi mahasiswa lainnya.
Bandung, Desember 2000
Penulis
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ……………………………………………………….. i DAFTAR ISI ………………………………………………………………… ii
BAB I
: PENDAHULUAN …………………………………………. 1 1.1. Latar belakang …………………………………………. 1 1.2. Tujuan dan manfaat pengkajian ……………………….. 2 1.3. Rumusan masalah ……………………………………… 2 1.4. Sistematika penyajian laporan ………………………… 3
BAB II
: TEORI DASAR ………………………………………… . 4 2.1. Rem Cakram ………………………………………….. 4 2.2. Rem Tromol ………………………………………….. 6 2.3. Rem Sepatu ………………………………………….. 7 2.4. Rem pita ……………………………………………… 8
BAB III
: TEORI DASAR PERHITUNGAN ……………………… 9 3.1 Gaya gesek ……………………………………………. 11 3.2 Tekanan minyak ……………………………………… 11 3.3 Faktor Efektivitas Rem (FER) ……………………… 12 3.4 Kerja gesek gesek rem ……………………………………… 12 12 3.5 Daya gesek ……………………………………………12 3.6 Umur rem …………………………………………… 13 3.7 Temperatur rem ………………………………………13
ii
BAB IV
: PERHITUNGAN ………………………………………….. 14 4.1. Data kendaraan …………………………………………. 14 4.2. Perhitungan ……………………………………………. . 17 4.2.1
Gaya reaksi …………………………………….. 17
4.2.2
Beban dinamis …………………………………. 18
4.2.3
Gaya gesek roda ………………………………
4.2.4
Torsi roda ………………………………………. 19
4.2.5
Tekanam minyak ………………………………. 19
4.2.6
Faktor efektivitas rem ………………………… 20
4.2.7
Kerja gesek rem ………………………………
4.2.8
Daya gesek ……………………………………. 20
4.2.9
Umur rem ……………………………………… 21
18
20
4.2.10 Temperatur kanvas rem ……………………… 21
BAB V
: ANALISA DAN KESIMPULAN ……………………… 23
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN TABEL
iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Rem merupakan komponen yang sangat penting dalam duania otomotif, hal ini dikarenakan rem merupakan suatu elemen yang berfungsi untuk menahan laju dari kendaraan, sehingga bila tidak ada komponen ini dapat mengganggu keselamatan dari pemakainya. Berdasarkan jenisnya rem terbagi beberapa macam yaitu rem cakram, rem tromol, rem pita, dan rem sepatu hal ini tergantung dari pemakaiannya. Dalam dunia otomotif rem yang biasa digunakan yaitu rem cakram dan rem tromol. Rem cakram biasanya digunakan pada kendaraan yang mempunyai daya yang besar sehingga diperlukan pengereman yang sangat baik, sedangkan untuk pengereman
kendaraan
yang
mempunyai
daya
yang
kecil
cukup
dengan
menggunakan rem tromol saja. Untuk melakukan pengereman ( khususnya Otomotif ) selain kita memperhatikan jenis rem kita juga harus memperhatikan ban yang digunakan, karena apabila rem kita bagus tapi ban yang kita gunakan daya daya cengkrannya jelak maka pengereman yang kita lakukan tidak akan optimal. Oleh karena itu kedua komponen ini sangat penting dalam proses pengereman ini.
1.2. TUJUAN TUJUAN DAN MANFAAT MANFAAT PENGKAJIAN PENGKAJIAN
Tujuan dari perancangan ini penulis ingin melakukan perancangan dari suatu rem cakram yang biasa digunakan pada kendaraan sepeda motor yang mempunya daya sebesar 7,5 dk dengan putaran poros maksimum 8000 rpm dan apabila rancangan rem cakram ini digunakan untuk penggunaan lain kemungkinan ada perbahan dalam torsi, dimensi danpanas yang timbul akibat gesekan dari kanpas rem dan disk nya. Manfaat yang diambil dalam perancangan ini penulis penulis dapat membandingkan hasil perhitungan yang didapat dengan keadaan yang sebenarnya. Selain itu penulis dapat melihat kelebihan dan kekurangan dalam perancangan ini. Dalam perancangan ini juga penulis dapat menentukan bahan maupun dimensi yang baik untuk kendaraan yang mempunyai daya 7,5 dk dam putaran poros 8000 rpm sehingga dengan begitu penulis dapat menganalisa kekurangan dari rem yang sudah ada.
1.3. RUMUSAN MASALAH
Untuk memulai perancangan ulang rancangan ini kita dapat memulainya dengan cara menghitung : -
Torsi pembebanan
-
Torsi gesekan
-
Kerja gesekan selama pemakaian
-
Pemilihan bahan kanvas
-
Umur kanvas
-
Perpindahan kalor.
Didalam melakukan perhitungan torsi pembebanan kita menggunakan diagram benda bebas dan beberapa asumsi seperti beban manusia yang mengendarai sepeda motor itu pada perhitungan selanjutnya kita dapat mengunakan asumsi 2 lain dan melihat tabel.
1.4. SISTEMATIKA SISTEMATIKA PENYAJIAN LAPORAN
Dalam perancangan rem cakram ini, sistematika perancangannya dibagi menjadi beberapa bab, yaitu : - BAB I
: PENDAHULUAN
- BAB II
: TEORI DASAR
- BAB III
: TEORI DASAR PERHITUNGAN
- BAB IV
: PERHITUNGAN
- BAB V
: KESIMPULAN DAN ANALISA
BAB II DASAR TEORI
Rem merupakan komponen yang sangat penting dalam dunia otomotif karena rem berfungsi untuk menahan laju kendaraan yang bergerak sehingga bila tidak ada rem dapat mengganggu keselamatan pemakainya. Dalam dunia otomotif rem ada dua macam yaitu rem tromol yang digerakan dengan batang penarik dan rem cakram yang digerakan dengan kabel penarik, selain rem tromol dan rem cakram ada juga yang disebut dengan rem sepatu dan rem sabuk.
2.1 Rem cakram
salah satu bantuk sederhana dari rem cakram seperti pada gambar dibawah.
Dalam keadaan pengereman, dua gaya O dikerjakan pada bagian terkecil piringan rem. Kedua sepatu dilewngkapi dengan bahan gesek dan berengsel disekeliling A dan B, Pegas C berguna untuk mempertahankan agar sepatu tetap tertekan pada titik engsel dan pegas diadakan secara mekanik. Untuk notasi rem cakram yang berguna untuk perhitungan dalam perancangan ini dapat dilihat pada gambar dibawah.
2.2 Rem Tromol
Rem tromol digerakan dengan batang penarik. Bentuk rem tromol dapat dilihat pada gambar gambar dibawah.
Dalam rem tromol terdapat silinder dimana dalam silinder terdapat dua buah piston. Piston ini mendorong tuas kanvas untuk tromol. Penggerakan dari piston ini bisa digerakan secara mekanik atau hihrolik. Rem tromol banyak digunakan pada kendaraan bermotor yang dayanya kecil.
2.3 Rem sepatu
Salah satu contoh konstruksi dari rem sepatu dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar diatas menunjukan sebuah rem sepatu yang dilayani oleh pengendoran rem dengan pegas yang dipasang didalam. Bahan tuas dapat berupa b erupa besi cor nodular atau baja cor nodular dan bahan sepatu dapat berupa basi cor biasa. Lapisan rem (H) dipasang pada sepatu rem (G) dengan lam atau dengan paku (J). Batang B,C dan ini diperlukan dengan mengatur langkah bebas.
2.4 Rem Pita
Rem pita pada dasarnya terdiri dari sebuah pita baja yang mebelah dalamnya dilapis dengan bahan gerak,drum, rem, dan tuas seperti dilihat pada gambar dibawah ini.
Adapun macam-macam rem pita yaitu: 1. macam diferensial 2. untuk putaran dalam satu arah 3. untuk putaran dalam dua arah
8
BAB III TEORI DASAR PERHITUNGAN
Dalam mendesain rem cakram Honda Supra untuk roda depannya. Diperlukan data-data tentang besarnya torsi pengereman yang harus diserap. Dalam percobaan yang dilakukan, motor bergerak dengan kecepatan V direm secara mendadak sampai berhenti selama waktu t detik dan mengalami pertambahan sebesar a dan akan melaju sejauh s meter dirumuskan dengan: Vt = Vo + at………….(1) S = Vo.t + 1
at……..(2)
2
Jika kecepatan awal V o diketahui maka perlambatan a dan waktu pengereman dapat dihitung. Pada proses ini kecepatan berakhir pengaraman sama dengan noldirumuskan dengan: Vo = - a . t = -
V o t
atau
…………..(3)
masukan persamaan (3) kedalam persamaan (2) dirumuskan dengan: S = Vot +
1
2
at2
S = Vot + 1 . 2
V o 2 . t t
S = 1 Vo.t 2 t = 2.
S V o
……….(4)
9
Dari DBB
Dapat ditentukan - terhadap sumbu y Fy = 0
W (Nd+N b) = 0 W=Nd+N b…………..(5) - terhadap sunbu x Fx = 0
m.a – m.a – (F (Fd+F b) = 0 m.a = Fd+F b dimana Fd = .Nd F b = N b m.a = (Nd+N b)…………..(6) Dari persamaan (5) didapat : m.a =.W
dimana W = m.g = Nd+N b
m.a = .m.g =
a g
…………….(7)
10
Gaya gesek Gaya gesek yang terjadi antara roda dengan permukaan jalan
-
Gaya gesek roda depan Fd = . Nd
-
Gaya gesek roda belakang F b = . N b
Dimana = Koeffisien gesek roda dengan jalan Gaya gesek antara roda dengan jalan inilah yang akan ditanggung oleh rem cakram yang dirancang mengakibatkan torsi sebesar T = FD . r ……………….(10)
Agar pengereman dapat berlangsung dengan baik, tossi pada roda harus dapat diserapseluruhnya oleh rem. Untuk desain yang baik, kemampuan serap ini harus lebih besar daripada torsi yang timbul pada roda depan.
3.2 Tekanan minyak
P=
F A
Dimana F = gaya tangan F = minyak . Asilinder
11
3.3 Faktor efektivitas rem roda depan
FER = 2. d Dimana : d = Koefisien gesek kanvas rem
3.4 Kerja gesek rem (Wr)
Kerja gesek rem dipengaruhi oleh torsi pengereman, putaran dan waktu sekali pengereman
Wr =
C .T .n.t
1910
……………(18)
Dimana : c = konstanta T = torsi n = putaran (rpm) t = Waktu pengereman Harga c didapat dari tabel
3.5 Daya gesek rata-rata
Daya rata-rata dihitung dari perkalian kerja gesek dengan jumlah pemakaian ratarata satu jam Nr =
Wr . Z Z 3600.24.75
dk
………(19)
Dimana ; Wr = Kerja gesek Z = Jumlah pemakaian rata-rata
12
3.6 Umur rem
Umur rem tergantung volume material gesek yang bisa aus (V v), daya gesek ratarata dan kostanta keausan spesifik (Q v). Volume pad yang bisa aus = Luas permukaan pad X Tebal pad yang bisa aus Vv = A. t p ……………..(20) Lb =
Vv Qv. Nr
3.7 Temperatur kanvas
Selama proses pengereman berlangsung, terjadi penyerapan energi karena kendaraanyang bergerak energi kinetis ketika pengereman dapat menyebabkan panas pada pad dan disk. disk . Jadi terdapat tranmisi energi atau ata u pembuangan energi, dalam hal ini seluruh permukaan cakram dianggap sebagai bidang dingin. Luas bidang dingin AD = 2(R o2-R 12)+2.R o.t p ………..(22) Lihat gambar disamping Koefisien perpindahan panas keseluruhan 0,75
= 4,5 + 6. Vk
……………….(23)
13
BAB IV PERHITUNGAN
4.1 Data- data kendaraan
Untuk melakukan perhitungan dalam perancangan ulang rem cakram ini dipertlukan beberapa data dan asumsi yang dianggap penting . Data-data tersebut diantaranya : A. Dimensi kendaraan Panjang
: 1910 mm
Lebar
: 715 mm
Tinggi
: 1067 mm
Jarak antar sumbu roda
: 1222 mm
Berat kosong
: 95mm
B. Mesin Daya maksimum : 7,5 dk Putaran maksimum : 8000 rpm C. sistem pengereman Roda depan : Sistem cakram , digerakan kabel Roda belakang : Sistem tromol, digerakan batang penarik
14
D. Pengereman sistem cakram a. kanvas Bahan
: Asbesto pressed hydraulically with plastik
Koefisien gesek
: = 0,2 – 0,2 – 0,31 0,31
Tekanan maxsimum : 80 Kg/cm2 Tebal
: 9 mm
Tebal kanvas
: 6 mm
b. Cakram Bahan
: Baja
Diameter dalam : 120 mm Diameter luar Tebal
: 180 mm : 5 mm
15
4.2 PERHITUNGAN 4.2.1 Gaya reaksi
MA = 0 W (611) + W b (1222) = 0 W b =
215(611) 1222
W b = 107,5 Kg Fy = 0 W+Wd+W b=0 Wd=-215-107,5 Wd = 322,5 Kg
Gaya yang timbul pada roda depan
WD` =
=
w.e.h L 215.0,6.400 1222
=42,3 Kg
dimana e = /g =
e= 0,5-0,8 e= 0,6
4.2.2 Beban dinamis
Wdb = Wd+WD` = 322,5 + 42,3 = 364,7 Kg
4.2.3 Gaya gesek roda
FD = . ND = 0,5 x 322,5 = 161,25 N
dimana : ND=Wd =322,5 Asumsi = 0,5
4.2.4 Torsi roda
T=FD . r = 161,25 x 250 = 40312,5 Kg/mmGaya pengereman BID = e (WD+WD`) = e (322,5 (322,5 x 42,3) = 8185,05 Kg BID T Luas penampang silinder
A=
=
2
.d
4
3,14 3,1
2
4
= 8,03 mm
4.2.5 Tekanan minyak
P =
P =
F
asumsi gaya tangan = 69 Kg
A 69 8.03
P = 8,59 Kg / mm
2
19
4.2.6 Faktor efektivitas efektivita s rem roda depan
FER = 2.d = 2.0,3 = 0,6
4.2.7 Kerja gesek rem
A= x g = 0,3 x 9,81 = 2, 943 m t =
=
V
asumsi
a 20 2,943 943
t = 6,79 detik Wr =
=
C .T .n.t
1910
3.40312,5.8000.6,79 1910
= 3439437,2 Kg mm Wr = 3439,4 Kg m
4.2.8 Daya gesek
Nr =
=
Wr .100
3600.24.75 3439,4.100 3600.24.75
= 0,05 dk
V = 72 Km /jam = 20 m/s
4.2.9 Umur
Lb =
=
Vv
Vv = A.t
Qv. Nr 19 ,9 0,025 .0,05
= 1592 jam kerja
= 2,940.6,79
= 19,9
4.2.10 Temperatur kanvas rem
A = 2.. (Ro2-Ri2) = 2..(902-602) = 28260 mm = 0,28 Km
Koefisien perpindahan panas
Vk =
=
Do Di .n 1910
180 1208000 1910
= 250,3 mm/s
0,75
= 4,5 + 6. Vk
= 4,5 +6.Vk 0,75 = 383,2 Q = 632.Nr = 632 . 0,05 J/s 21
Kalor yang dilepas T=
Q
. A
TD
=
=
13,904 383 ,2 x0,28260 31,5 107 ,29
= 25,9 oC
25
25
FLOW CART PERANCANGAN ULANG REM CAKRAM HONDA SUPRA
STAR
A
Faktor ef ektiv itas roda roda depan depan (FER)
Beban tota (Kg)l day day a putaran (rpm) jarak antar s umbu (mm )
Gay a gesek gesek rem
Gaya reaksi (F) beban dinamis Gaya gesek roda (f) Torsi roda depan (T)
Day a rem rem
- Diameter s ilinder ilinder - Diameter roda
Umur rem
Gay a rem rem untuk roda roda depan depan (BID)
Luas penampang silinder
Temperatur Temperatur kanv as
(A)
STOP
Tekanan Tekanan miny ak (P)
A
BAB V ANALISA DAN KESIMPULAN
5.1
ANALISA
Setelah melakukan proses perhitungan terrnyata dalam perancangan ulang rem cakram honda supra ini terdapat beberapa ukuran dan dimensi yang tidak sesuai dengan dimensi rem cakram yang sebenarnya. Namun perbedaan perbadaannya tidak terlalu kecil, hal ini disebabkan beberapa hal antara lain : o
Adanya ketidak sesuaian atau kesalahan dalam menentukan faktor koreksi atau angka konstanta konstanta yang ada dalam tabel .
o
asumsi – asumsi – asumsi asumsi yang diambil dalam perhitungan..
o
Adanya kesalahan dalam pembulatan angka dalam perhitungan.
o
Pada ukuran benda yang asli telah mengalami beberapa kali percobaan sehingga hasil perancangan secara teoritik mendekati sempurna.
23
5.2
KESIMPULAN
Dalam perancangan ulang rem cakram Honda Supra yang mempunyai daya maksimun 7,5 dk dengan putaran poros maksimum 8000 rpm secara teoritis dapat diambil kesimpulan yaitu : - Torsi roda
: 40312,5 Kg/mm
- Kerja gesek rem
: 3439,4 Kgm
- Daya gesek
: 0,05 dk
- Umur kanvas rem
: 15920 jam
- Temperatur kanvas rem
: 25,9 oC
24
DAFTAR PUSTAKA
1. Niemann, Gustav, Machine Elements Desaign & Calculation In Mechanical Engeneering vol.I &II, Spinter-Verlag Berlin Heidelberg - New York, English Edition,1978. 2. Stok, Jag, Kros, C ,Mechine Onderdelen,Morks Drukherrijen Uitgeverij B.V, 1991 3. Sularso, Dasar Perancangan dan Pemilihan Elemen Mesin, Jakarta, Pradya Paramita, 1991. 4. Catatan kulian Elemen Mesin II.
25
