Rem Cakram

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pada mulanya rem yang banyak digunakan adalah rem drum untuk berbagai jenis kendaraan. Rem ini adalah yang paling baik dalam mengendalikan laju kendaraan pada tahun 60-an. Demi keselamatan dan kenyamanan pengendara akhirnya pada tahun 80-an diperkenalkan rem jenis cakram atau yang biasa dikenal dengan sebutan disk brake. Karena pada masa itu kendaraan telah memiliki efisiensi yang dapat dikatakan cukup baik sehingga dengan mesin yang kecil telah memperoleh tenaga yang dapat dikatakan cukup besar, tenaga itu harus diimbangi dengan sistem rem yang baik pula. Rem cakram sangat efektif dalam melakukan perlambatan, hal ini telah dibuktikan pada arena balap. Selain itu rem cakram juga memiliki bentuk yang kompak sehingga memberikan nilai estetika tersendiri pada kendaraan tersebut. Oleh karena daya perlambatan rem cakram yang sangat besar sehingga dalam keadaan panik banyak pengendara yang menekan tuas rem dengan sekuat tenaga yang menyebabkan terkuncinya roda, sehingga kendaraan sulit dikendalikan, tentunya akan berakibat fatal bila kendaraan itu melaju dalam kecepatan tinggi. Pada tahun 1988 BMW adalah pabrik sepeda motor pertama di dunia yang memasarkan sistem rem antilock elektronik hidrolis atau yang lebih dikenal dengan sebutan ABS (Anti-Lock Breaking System). Selain ABS pada rem cakram kendaraan roda empat membutuhkan juga EBD (Electronik Brake Distribution) yang berfungsi sebagai pembagi daya cengkraman rem terutama ketika kendaraan sedang menikung agar tidak terjadi oversteer. Sebenarnya penemuan-penemuan yang dilakukan adalah demi kenyamanan dan keselamatan pemakai kendaraan. Tapi sungguh sayang semua teknologi baru tersebut sangatlah mahal. Saat ini hanya mobil atau motor bervolume silinder besar dan mewah saja yang menggunakan teknologi tersebut.

Institut Teknologi Indonesia 1

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

1.2 Tujuan Perancangan Tujuan dari tugas perancangan elemen mesin ini adalah : 1. Memahami sistem kerja rem dan jenis-jenis rem. 2. Merancang rem cakram Supra X DD 125 cc sesuai dengan karakteristiknya. 3. Mengetahui ukuran-ukuran utama rem cakram pada Supra X DD 125 cc. 4. Mengetahui perbedaan antara rem cakram asli dengan yang dirancang.

1.3 Permasalahan Untuk memperoleh efisiensi kerja rem cakram dan biaya produksi yang optimal maka dalam kesempatan ini penulis akan mencoba merancang sistem rem cakram pada sepeda motor Supra X DD 125 cc dengan massa kosong kendaraan P1 = 107 kg dan beban angkut maksimal P2 + P3 = 227 kg

1.4 Batasan Permasalahan Karena luasnya permasalahan yang ada didalam merancang sistem rem cakram, maka penulis hanya menguraikan tentang teori dasar

dan cara kerja cakram,

memperkirakan letak titik berat kendaraan, daya angkut kendaraan, dan memulai perhitungan dimensi cakram.

1.5 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan yang digunakan terdiri dari empat bab yang saling berkaitan satu sama lain, yaitu : Bab I : Pendahuluan Berisi latar belakang, tujuan penulisan, batasan permasalahan, metoda pengumpulan data, sistimatika penulisan dan cara kerja rem cakram. Bab II : Teori dasar Berisi tentang hal-hal yang berhubungan dengan tugas perancangan ini. Bab III : Perancangan dan perhitungan Berisi tentang rumus-rumus yang digunakan dan hasil perhitungannya. Bab IV : Kesimpulan Berisi tentang ukuran-ukuran utama yang dirancang dan perbandingannya dengan rem cakram aktual.

Institut Teknologi Indonesia 2

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

1.6 Cara Kerja Rem Cakram Kerja rem cakram dimulai ketika si pengendara menarik tuas rem pada sepeda motor yang berada pada stang sebelah kanan (1) dan memberikan gaya tekan terhadap piston yang berada di dalam master cylinder (2). Akibat yang ditimbulkan oleh gaya tekan tersebut adalah piston mendorong fluida yang berada dalam master cylinder untuk bergerak menuju pada Kaliper yang berada pada shock depan motor melalui selang rem (3). Setelah melalui selang rem, fluida masuk kedalam Kaliper (4) dan fluida tersebut memberikan gaya tekan pada piston yang berada pada Kaliper (5), sehingga piston pun akan mendorong kampas rem (Pad Disk) dan menimbulkan gaya pengereman akibat adanya gesekan antara permukaan kampas rem dengan permukaan cakram yang ditempatkan pada teromol roda depan motor. Sehingga motor akan mengalami perlambatan kecepatan yang pada akhirnya motor pun akan berhenti. Kerja dari rem cakram dalam menghentikaan atau memperlambat laju kendaraan dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya : Berat pengendara, kecepatan sebelum pengereman dan kebersihan dari rem cakram itu sendiri.

Gambar Sistem Kerja Rem Cakram 1. Piston 2. Bantalan 3. Disk Cakram 4. Knuckle Kemudi 5. Fixed Caliper 6. Tekanan Hidrolik

Institut Teknologi Indonesia 3

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

BAB II TEORI DASAR REM 2.1 Defenisi Rem Rem digunakan untuk menghentikan dan mengatur gerakan, karena itu rem sangat diperlukan dalam teknik kendaraan dan teknik transportasi. Ketika rem merem daya kinetik bagian yang bergerak harus dikurangi, disamping itu (ketika menurunkan suatu beban) sering harus dihambat suatu momen beban (kebalikan dari apa yang terjadi ketika menggerakkan lewat kopling gesek). Selama mengatur kecepatan (pengaturan rem dimana rem selalu slip), kerja rem gesek diubah menjadi kalor. Dalam hal ini, kalkulasi pelepasan kalor kebanyakan menentukan besarnya ukuran. Karena itu dalam banyak hal, rem tidak bertindak sebagai rem penyetop dalam hal ini instalasi dihentikan hanya oleh gaya rem, melainkan terutama mempunyai tugas untuk mempertahankan pesawat dalam suatu kedudukan tertentu (rem penahan). Dalam hal ini sebagian dari energi yang diperlukan untuk menghabiskan kecepatan, sering diperoleh dari momen dari penahan motor, yang pada motor listrik dicapai dengan bantuan hubungan istemewa (hubungan rem, arus balik). Momen rem ialah terkecil pada poros yang berputar paling cepat, karena itulah maka rem sedapat mungkin kebanyakan dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor. Piringan rem harus dirapikan dan disetimbangkan. Syarat paling utama yang harus dipenuhi oleh rem ialah : kelembutan artinya tidak ada tumbukan ketika menghubungkan dan melepas rem, pelepasan kalor yang cukup, kemungkinan penyetelan setelah aus.

Institut Teknologi Indonesia 4

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

2.2 Klasifikasi Rem Rem digunakan untuk menghentikan dan mengatur gerakan, karena itu rem sangat diperlukan dalam teknik kendaraan dan teknik transportasi. Ketika rem merem daya kinetik bagian yang bergerak harus dikurangi, disamping itu (ketika menurunkan suatu beban) sering harus dihambat suatu momen beban (kebalikan dari apa yang terjadi ketika menggerakkan lewat kopling gesek). Selama mengatur kecepatan (pengaturan rem dimana rem selalu slip), kerja rem gesek diubah menjadi kalor. Dalam hal ini, kalkulasi pelepasan kalor kebanyakan menentukan besarnya ukuran. Karena itu dalam banyak hal, rem tidak bertindak sebagai rem penyetop dalam hal ini instalasi dihentikan hanya oleh gaya rem, melainkan terutama mempunyai tugas untuk mempertahankan pesawat dalam suatu kedudukan tertentu (rem penahan). Dalam hal ini sebagian dari energi yang diperlukan untuk menghabiskan kecepatan, sering diperoleh dari momen dari penahan motor, yang pada motor listrik dicapai dengan bantuan hubungan istemewa (hubungan rem, arus balik). Momen rem ialah terkecil pada poros yang berputar paling cepat, karena itulah maka rem sedapat mungkin kebanyakan dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor. Piringan rem harus dirapikan dan disetimbangkan. Syarat paling utama yang harus dipenuhi oleh rem ialah : kelembutan artinya tidak ada tumbukan ketika menghubungkan dan melepas rem, pelepasan kalor yang cukup, kemungkinan penyetelan setelah aus. Berdasarkan gesekan maka rem dapat diklasifikasikan menjadi :

1. Rem blok, yang dapat dibagi lagi menjadi atas rem blok tunggal, dan ganda 2. Rem drum 3. Rem cakram 4. Rem pita

Institut Teknologi Indonesia 5

Hikma Panjaitan 112073037

2.3

Perancangan Elemen Mesin

Rem Blok Tunggal Rem blok macam ini adalah yang paling sederhana yang terdiri dari satu blok rem

yang ditekan terhadap drum rem, seperti diperlihatkan dalam gambar 2. 1 Biasanya pada blok rem tersebut pada permukaan geseknya dipasang lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti bila telah aus. Rem blok tunggal ini kurang menguntungkan, hal ini disebabkan karena pada rem blok tunggal gaya tekan yang bekerja hanya dalam satu arah saja pada drum, sehingga pada poros timbul momen lentur serta gaya tambahan pada bantalan yang tidak dikehendaki. Demikian pula, untuk pelayanan manual jika diperlukan gaya pengereman yang besar, tuas perlu dibuat sangat panjang sehingga kurang ringkas. Karena alasan inilah maka rem blok tunggal tidak banyak dipakai pada mesin-mesin yang memerlukan momen pengereman yang besar. Dan untuk mendapatkan gaya pengereman yang dikehendaki maka besarnya gaya tergantung pada arah putaran, untuk arah putar serah jarum jam blok rem akan tertarik kearah drum sehingga dapat terjadi gigitan secara tiba-tiba. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah besarnya momen pengereman yang harus sesuai dengan yang diperlukan dan besarnya energi yang dirubah menjadi panas, terutama yang berhubungan dengan bahan gesek yang dipakai. Pemanasan yang berlebihan bukan hanya akan merusak bahan lapisan rem tetapi juga akan menurunkan koefisien geseknya. Bi1a suatu rem terus menerus bekerja, jumlah panas yang timbul pada setiap 1 (mm2) permukaan gesek tiap detik adalah sebanding dengan besarnya µnv. Bila besarnya µnv pada sutu rem lebih kecil dari pada harga batasnya maka pemancaran panas akan berlangsung dengan mudah dan sebaliknya bila harga tersebut melebihi batas maka akan mengakibatkan rusaknya permukaan gesek.

Gambar 2.1. Rem blok tunggal ( Ref. 2, hal 77 )

Institut Teknologi Indonesia 6

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

2.4 Rem Blok Ganda Telah disinggung diatas bahwa rem blok tunggal agak kurang menguntungkan karena drum mendapat gaya tekan hanya dalam satu arah sehingga menimbulkan momen lentur yang besar pada poros serta gaya yang tambahan pada bantalan. Kekurangan tersebut dapat diatasi jika dipakai dua rem blok yang menekan drum dari dua arah yang berlawanan, baik dari sebelah dalam maupun dari sebelah luar drum. Rem semacam ini disebut rem blok ganda (gambar 2.2.). Rem dengan blok yang menekan dari luar dipergunakan untuk mesin-mesin industri dan kereta rel yang pada umumnya digerakkan secara pnumatik, sedangkan yang menekan dari dalam dipakai pada kendaraan jalan raya yang digerakkan secara hidrolik. Bahan rem yang digunakan haruslah memenuhi beberapa kriteria berikut: persyaratan keamanan, ketahanan, keausan kecil, kuat, tidak melukai permukaan drum, dapat menyerap getaran dan memiliki koefisien gesek yang tinggi seperti diperlihatkan pada tabel dibawah ini :

Tabel 2.1. Koefisien gesek dan tekanan rem ( Ref.2, hal 80 ) Bahan drum

Bahan gesek

Koefisien gesek Tekanan

Keterangan

permukaan Besi

cor, Besi cor

0.10 – 0.20

Baja

cor,

0.08 – 0.12

Besi

cor Perunggu

0.10 – 0.20

0.05 – 0.08

Kering

Kayu

0.10 – 0.35

0.02 – 0.03

Dilumasi

Tenunan

0.35 – 0.60

0.007 – 0.07

Kapas, asbes

Cetakan

0.30 – 0.60

0.003 – 0.10

Damar, asbes

Paduan sinter

0.20 – 0.50

0.003 – 0.10

Logam

khusus

0.90 – 0.17

Kering Dilumasi

Institut Teknologi Indonesia 7

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

Gambar 2.2. Rem blok ganda ( Ref.2, hal 83 )

Institut Teknologi Indonesia 8

Hikma Panjaitan 112073037

2.5

Perancangan Elemen Mesin

Rem Drum Rem untuk automobile umumnya rnenggunakan rem berbentuk rem drum

(macam ekspansi) dan rem cakram (disk). Rem drum mempunyai ciri lapisan yang terlindung, dapat menghasilkan gaya rem yang besar untuk ukuran rem yang kecil dan umur lapisan rem cukup panjang.Kelemahan rem ini adalah pemancaran panasnya buruk. Blok rem dari rem ini disebut sepatu rem karena bentuknya yang mirip sepatu. Gaya rem tergantung pada letak engsel sepatu rem dan silinder hidrolik serta arah putaran roda. Biasanya rem drum ini seperti diperlihatkan pada gambar 2.3(a) adalah yang terbanyak dipakai, yaitu yang memakai sepatu depan dan dibelakang. Pada rem macam ini, meskipun roda berputar dalam arah yang berlawanan, gaya rem tetap besar. Rem dalam gambar 2.3(b) memakai dua sepatu depan, dimana gaya rem dalam satu arah putaran jauh lebih besar dari pada arah yang berlawanan. Juga terdapat macam yang diperlihatkan dalam gambar 2.3(c) yang disebut dua-servo.

Gambar 2.3. Macam-macam rem drum

Dalam hal sepatu rem seperti yang diperlihatkan dalam gambar 2.4(a) disebut sepatu berengsel, dan sepatu yang menggelinding pada suatu permukaan seperti dalan gambar 2.4(b) disebut dengan sepatu mengambang.

Institut Teknologi Indonesia 9

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

(a)

(b)

Gambar 2.4. Sepatu berengsel dan sepatu mengambang ( Ref.2, hal 85 )

Institut Teknologi Indonesia 10

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

2.6 Rem Cakram Rem cakram adalah suatu rem yang menggunakan cakram (disk) dari baja yang dijepit oleh lapisan kampas rem (brake pad) pada kedua sisinya pada waktu pengereman (gambar 2.5.) Cakram berfungsi sebagal bidang penggesek yang ditempatkan pada roda untuk menghentikan atau menghambat putaran roda ketika gaya pengereman diberikan.

Gambar 2.5. Rem cakram ( Ref.2, hal 91 )

Kerja rem cakram dalam mengerem menggunakan sistim hidrolik (memakai fluida) sehingga dapat disebut juga dengan rem hidrolik. Fluida yang digunakan haruslah memenuhi kriteria berikut : tidak menimbulkan korosi pada pipa atau slang rem, tidak merusak karet-karet (seal) yang berada pada master rem atau pun pada kaliper, kekentalan (Viskositas) kecil dan tidak mudah menguap. Biasanya setiap pabrikan telah merekomendasikan minyak rem yang harus digunakan pada setiap motor hasil produksinya misalnya : dot 3 atau dot 4. Kerja rem cakram akan optimal apabila kebersihan dari kampas rem (brake pad) terjaga, menggunakan minyak rem yang direkomendasikan, permukaan cakram yang rata dan mempunyai tebal minimal 3,5 mm.

Institut Teknologi Indonesia 11

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

2.7 Waktu dan Jarak Pengereman Jarak yang diperlukan untuk menghentikan laju roda pada kendaraan adalah sebanding dengan kecepatan kuadrat yang dihasilkan ketika rem itu digunakan. Dan berkebalikan atau tidak sebanding dengan efisiensi dari rem dan perlambatan sewaktu rem digunakan. Perbedaan dari jarak perlambatan dengan jarak pengereman dapat diketahui dari efisiensi rem ( perbandingan antara gaya perlambatan dengan berat ). Waktu pengereman adalah lamanya waktu yang dibutuhkan rem untuk menghentikan laju roda pada kendaraan. Waktu pengereman itu sendiri sebanding dengan kecepatan dan berkebalikan dengan perlambatan.

2.8 Faktor Penting Dalam Pengereman Adapun yang menjadi faktor penting dalam pengereman adalah sebagai berikut 1. Kecepatan dan beban Kecepatan yang tidak terlalu tinggi dan beban yang tidak terlalu tinggi menjadikan gaya pengereman yang dibutuhkan untuk menghentikan kendaraan adalah kecil. 2. Permukaan jalan Permukaan jalan adalah media gesek antara roda dengan jalan. Permukaan jalan haruslah mempunyai koefisien gesek yang besar sehingga roda dan jalan dapat bergesekan yang menyebabkan roda berhenti. Apabila jalan licin (koefisiensi gesek kecil) maka sewaktu pengereman roda akan tergelincir (slip). 3. Permukaan ban Permukaan ban haruslah mempunyai kemampuan untuk digunakan sewaktu pengereman dan menghasilkan koefisien gesek yang besar. 4. Ukuaran rem pada roda. Untuk pengereman maksimum, faktor yang harus diperhatikan adalah ukuran rem yang digunakan karena ukuran rem berpengaruh pada jarak pengereman itu sendiri. 5. Koefisien gesek kampas rem Keefektifan rem sangat bergantung pada kampas rem selain pada permukaan jalan dan roda. Kemampuan rem untuk menghentikan laju kendaraan secara

Institut Teknologi Indonesia 12

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

optimal dipengaruhi oleh besarnya koefisien gesek dari kampas rem, jika koefisien kampas besar maka gesekan yang dihasilkan juga akan besar. 6. Tekanan yang digunakan pada pengungkit Pengungkit sering digunakan untuk menyalurkan gaya tekan, pertambahan gaya dari sipergendara bergantung antara pengungkit dengan pedal rem dan sepatu rem. 7. Pemindahan beban. Ketika rem digunakan maka akan terjadi pemindahan gerak secara natural dari bagian belakang roda menuju ke roda depan, hal ini dikarenakan kecendrungan massa yang berkelanjutan gerak kedepan. Perlambatan yang besar menyebabkan berat yang besar atau pemindahan beban dari roda belakang ke roda depan. Selama pengereman, beban yang tertumpu pada roda belakang kepermukaan jalan berkurang ketika beban pada roda depan bertambah persis sama besarnya. Ini menunjukan

fakta

bahwa

rem

sewaktu

digunakan

menyebabkan

pemindahan beban dari roda belakang ke roda depan. 8. Gaya pergereman dari mesin Mesin selalu menggunakan rem sewaktu menuruni bukit dengan putaran mesin yang rendah. Efek pengereman dari mesin terjadi ketika penurunan gigi yang dilakukan oleh pengendara.

2.9 Rem pada Supra X DD 125 cc Supra X DD 125 cc menggunakan dua jenis rem yang sama pada kedua rodanya untuk mengurangi atau memberhentikan laju kecepatannya. Adapun jenis rem yang digunakan adalah sebagai berikut : 

Rem cakram untuk roda depan (disk brake)



Rem cakram untuk roda belakang (disk brake)

Institut Teknologi Indonesia 13

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

2. 10 Re m C akr a m Rem cakram pada roda depan terdiri dari beberapa bagian, diantaranya adalah : 1. Tuas rem ( Handle ) Berfungsi sebagai pemberi gaya tekan pada master rem yang diberikan pengendara pada waktu menarik tuas tersebut. 2. Master rem Berfungsi sebagai : a. 'I'empat penyimpanan fluida dan udara. b. Memompa aliran fluida dan udara pada sistem hidrolik. c. Memberi gaya tekan pada fluida pada waktu terjadi pengereman.

Master rem terdiri dari beberapa bagian seperti diperlihatkan pada gambar 2.8. dibawah ini.

Baut Tutup reservoir Pelat penutup

Membran Master silinder

Pegas Master rem Ring

Karet Sakelar lampu rem Baut

Gambar 2.8. Bagian-bagian master rem (Ref 5, hal 14-9)

Institut Teknologi Indonesia 14

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

3. Selang rem Berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluida yang telah dipompa oleh master rem menuju kaliper. 4. Kaliper Berfungsi sebagai tempat kampas rem dan piston untuk menekan cakram (disk). Kaliper itu terdiri dari beberapa bagian seperti diperlihatkan pada gambar 2.9. dibawah ini.

Sil piston

Pegas kampas

Bucket kaliper Pin Katup rem Kampas rem

Sil debu Piston

Pin Kampas pin

pin

Gambar 2.9. Bagian-bagian kaliper (Ref.5, hal 14-14)

Institut Teknologi Indonesia 15

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

5. Cakram (disk) Berfungsi sebagai bidang penggesek dengan kampas rem (brake pad). Bagian bagian rem cakram diatas diperlihatkan pada gambar 3.0. dibawah ini.

1

2

3

4

5

Gambar 2.10 Bagian-bagian rem cakram (Ref. 5, hal 14-7)

Keterangan gambar 1. Tuas rem ( Handle) 2. Master rem 3. Selang rem 4. Kaliper 5. Cakram ( Disk )

Institut Teknologi Indonesia 16

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

BAB III PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN 3.1

Data Spesifikasi Yang akan di rancang disini adalah rem cakram pada Honda SupraX DD 125 cc,

dengan data spesifikasi yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Panjang

: 1.889 mm

2. Lebar

: 700 mm

3. Tinggi

: 1.045 mm

4. Tinggi sadel

: 765 mm

5. Tinggi pijakan kaki

: 270 mm

6. Jarak terendah ketanah

: 138 mm

7. Berat siap pakai

: 1.070 N

8. Bahan gesek terbuat dari asbes, µasbs = 0,3

3.2

Perhitungan Berat Kendaraan Selanjutnya dilakukan kalkulasi berat total kendaraan ( Wtotal ) yang merupakan

jumlahari seluruh bagian kendaraan dan isi kendaraan. Berat siap pakai

= 1.070 N

Berat penumpang @ 60 kg x 2

= 1.200 N

Berat total kendaraan ( Wtotal )

= 2.270 N

Beban depan (Wdepan) @2/5 W

= 908 N

Beban belakang (Wbelakang) @3/5 W = 1362 N

3.3

Gaya Pada Tuas Rem (Handle) Perhitungan gaya pada tuas rem dilakukan secara langsung yaitu dengan cara

menghitug berat yang dibutuhkan untuk menarik tuas sehingga terjadi gaya pengereman. Dari hasi pelaksanaan penghitungan diperoleh : Gaya pada tuas rem adalah : F = m . g………………………………….…………(Ref.4, hal 94)

Institut Teknologi Indonesia 17

Hikma Panjaitan 112073037

Dimana

Perancangan Elemen Mesin

F = Gaya pada tuas rem ( N ) m = Massa ( kg ) g = Percepatan gravitasi (m/s2)

 F =m.g = 3 .10 kg.m/s² = 30 N

3.4

Diameter Piston Kaliper Sebuah sepeda motor Honda SupraX DD 125 cc

dengan massa 2.270 N

bergerak dengan kecepatan 100 km/jam (22,2 m/s) melakukan pengereman sampai motor itu berhenti. Dirancang motor itu berhenti setelah menempuh jarak 60 m. Diasumsikan bahwa motor tersebut melakukan perlambatan secara konstan, maka gaya gesek yang dibutuhkan agar motor itu berhenti adalah :

Vo2 = Vot2 + 2.a.x……………………………...(Ref.4, hal 73) 02 = (27,8 m/s)2 + 2 . a . 60 m a=

772,84 60.2

a = 6,440 m/s2 Sehingga gaya gesek yang dibutuhkan menjadi : F = m . a……………………………...(Ref.4,hal 94) F = 227 kg . 6,440 m/s2 F = 1461,8 kg.m/s2 ≈ 14618 N Karena rem cakram memiliki dua sisi maka : Fkaliper =

14618  7309 N 2

Institut Teknologi Indonesia 18

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

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

Ftan gan Amaster



Fcaliper

Dimana, A =

Acaliper

A master =

D 2 4

(Dmaster = 12mm)

 12 2 = 113,1 mm2 4 A caliper =

A caliper =

A caliper =

A master x F kaliper Ftangan D 2 xFkaliper 4 Ftan gan 113,1mm 2 x 7309 30 N

N

A capiler = 27555 mm2 D2 = 17573,8 mm2 D = √ 17573,8 mm D = 166 mm

Karena menggunakan double piston maka diameter kaliper setengah dari diameter perhitungan.

166mm 2 = 83 mm

Dkaliper =

Institut Teknologi Indonesia 19

Hikma Panjaitan 112073037

3.5

Perancangan Elemen Mesin

Gaya pengereman pada Daya maksimal Daya maksimal yang ditransmisikan mesin sebesar 6,6 PS pada 7500 rpm Pmax = 6,6 PS x 0,735

kW PS

= 4,85 kW

ω=

7500 x2π 60

= 785 rad/s

Pmax

Tmesin =

=



4850 Nm/s 785 rad/s

= 6,2 N.m Jika diketahui Dcakram = 28 cm ; rcakram = 14 cm = 0,14 m T = F.r

T r N.m = 6,2 0,14m

Fcakram =

= 44,29 N

Sehingga gaya yang dapat menyebabkan rem terkunci sebesar :

Ftangan =

A master x F kaliper A kaliper

113,1 mm 2 x 7309 = 27555 mm 2

N

= 30 N

Institut Teknologi Indonesia 20

Hikma Panjaitan 112073037

3.6

Perancangan Elemen Mesin

Waktu Pengereman (t) Waktu pengereman adalah hasil bagi massa dikali perubahan kecepatan dengan

gaya sewaktu mengerem, secara matematis dapat ditulis : F  m.a  m

Dimana :

dv m(v 1  v 2 ) ……………………………...(Ref.4,hal 94)  dt (t 2  t1 )

t1 = Waktu sebelum pengereman t2 = Waktu sesudah pengereman m = Massa kendaraan dan pengendara V1 = Kecepatan sebelum terjadi pengereman V2 = Kecepatan setelah terjadi pengereman F = Gaya pengereman

Diasumsikan : m = 107 kg + [@ 60 kg x 2 = 120 kg] = 227 kg = 2.270 N V2 = 0 ( Diam ) dan t1 = 0 (titik acuan) Fkaliper 

t

m(v1  v 2 ) t

m(v 1  v 2 ) Fkaliper

Jika motor bergerak dengan kecepatan,

→

V1 = 100 Km jam 27,8 m s (2.270N ) x(27,8m / s) t= 7309 N t = 8,6 detik

Institut Teknologi Indonesia 21

Hikma Panjaitan 112073037

3.7

Perancangan Elemen Mesin

Tekanan Minyak Rem ( Pw ) Dalam menghitung tekanan minyak rem, penulis menggunakan ketentuan yang

telah ditetapkan pada referensi, ketentuan tersebut adalah sebagai berikut : Untuk Q < 21,3 ( kg ) Pw = 2,37 Q – 4,49 dan Untuk Q > 21,3 ( kg ) Pw = 0,92 Q + 26,4 …………….…….(Ref.2, hal 93) Dengan Q adalah Gaya yang berasal dari tuas rem. Karena Q = 30 N atau < 2130 ( N ) Maka Pw = 2,37 Q – 4,49 = 2,37 ( 30 ) – 4,49 = 2,62 kg

cm 2

= 0,262 N

3.8

mm 2

Momen Rem ( T ) T = µ.F. K1. Rm…………………………………………………………..( Ref.2,hal 91 ).

Dimana

T = Momen rem µ = Koefisien gesek cakram F = Hasil perkalian luas piston dan tekanan minyak K1 =

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

Rm =

R1  R 2 2

Institut Teknologi Indonesia 22

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

Gambar 3.1 Notasi Untuk Rem Cakram (Ref.2,hal 91)

Diketahui dari hasil pengukuran diperoleh : R2

= 140 mm

R1

= 70 mm



= 46

Sehingga : 



K1 

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



2.46  70 .140 [1  ] 3 sin 23  (70  140 ) 2



92 [1  0,234] = 4,14 1.17

Rm  

R1  R 2 2 70  140  105 mm 2

= 0,1050 N/m²

Institut Teknologi Indonesia 23

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin



F = Apiston x Pw π = 2 ( d 2 ) x Pw 4

π = 2 ( 832 ) x 0,262 4

= 10815 x 0,262 = 2833 N

Sehingga

T = μ . F . k1 . R m = 0,3 x 2833 x 4,14 x 0,1050 = 369 Nm

3.9

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 WB = W . e . h/L ……………………………………………….( Ref.2,hal 87 ).

Sehngga : 

WdD

h = WD + e   x W L

= 90,8 + 0,6 (700/1.258) 227 = 90,8 + 75,78 = 166,6 Kg = 1666 N



WdB

h = Wb – e   x W L

= 136,2 – 0,6 (700/1.258) 227 = 60,4 Kg = 604 N Institut Teknologi Indonesia 24

Hikma Panjaitan 112073037

4.0

Perancangan Elemen Mesin

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 : (FER) =

T   …………………………..(Ref.2, hal 91) Fr

= 0,3 4.1

Energi Kinetis Ek

4.2

=

1 m.v ² 2

=

T Fr

 227    x 27 ,8²  10 

Perlambatan α

=e.g = 0,6 . 9,8 = 5,88 m/s²

4.3

Kecepatan Laju Kendaraan v

4.4

4.5

= 100 km/h ≈ 27,8 m/s

Jarak pengereman

=

27 ,8² 25,88 

=

772 ,84  65,7 m 11,76

Waktu Rem Sesungguhnya te

=

v a

=

27 ,8  4,72 detik 5,88

Institut Teknologi Indonesia 25

Hikma Panjaitan 112073037

4.6

Perancangan Elemen Mesin

Luas Lapisan Ek x BD D  0,12 2 x ALD x 4,72

=

8771 ,1 x 0,733  0,12 2 x ALD x 4,72

=

6437 ,22  0,12 9,26 ALD

ALD

=

6437 ,22  5682 mm² 1,1328

Satu sisi =

4.7

Kapasitas Enersi Lapisan K

4.8

5682  2841 mm² 2

=

Ek x BDD 2 x ALD x te

=

8771 ,1x0,733 2 x 2841 x 4,72

=

6429 ,6 = 235 kg.km/jam ≈ 0,65 kg m/s ≈ 6,5 Nm/m²s 27 ,33

Kapasitas Rem µpv

= 0,3 . 0,262 N

mm 2

. 27,8 m/s

= 2,18 Nm/m²s

Institut Teknologi Indonesia 26

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

BAB IV KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengukuran, perhitungan dan perancangan rem hidrolik pada sepeda motor Honda Supra X DD 125 cc dengan data-data yang telah disebutkan maka didapatkan dimensi dari rem cakram ini sebagai berikut :

1. Gaya pada tuas rem

= 30 N

2. Diameter master silinder

= 12 mm

3. Gaya gesek yang dibutuhkan

= 9938,9 N

4. Gaya yang terjadi pada kaliper

= 4969,45 N

5. Diameter Piston kaliper

= 77 mm

6. Waktu pengereman

= 5,4 detik

7. Gaya pengereman jika daya maksimal

= 6,2 N/m

8. Tekanan minyak rem

= 0,262 N

9. Momen rem

= 318 Nm

10. Faktor efektif rem (FER)

= 0,3

11. Kapasitas Enersi Lapisan

= 6,5 Nm/m²s

12. Kapasitas Rem

= 2,18 Nm/m²s

13. Tebal Cakram

= 3,5 mm

14. Jumlah piston

= 2 buah

15. Jari-jari luar cakram

= 140 mm

16. Jari-jari dalam cakram

= 70 mm

mm 2

Dimensi dari perhitungan diatas ada sedikit perbedaan dengan ukuran asli, hal yang membedakan diantaranya adalah : kurangnya ketelitian dalam hal perhitungan, terbatasnya literatur, dan juga ukuran hasil perancangan masih berupa teori, ukuran asli adalah ukuran yang diperoleh setelah melakukan berbagai pengujian sesuai dengan standar internasional.

Institut Teknologi Indonesia 27

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

DAFTAR PUSTAKA [1]

Khurmi R.S. “Machine Design” , Eurasia Publishing House Ltd. New Delhi, India,1982.

[2]

Manual Book HONDA SUPRA X DD 125 cc , PT Honda Astara Motor

[3]

Nieman Winter G.H., „ Elemen Mesin” , Jilid II edisi yang direvisi, Erlangga, Jakarta, 1992.

[4]

Sears dan Zemansky, “ Fisika Untuk Universitas 1”, Bina Cipta, Jakarta, 1985.

[5]

Sularso dan Kiyokatsu Suga, “ Dasar Perencanaan Elemen Mesin”, PT Pradya Paramita, Jakarta, 1985.

Institut Teknologi Indonesia 28

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

LAMPIRAN SPESIFIKASI MOTOR SUPRA DD 125 CC

Spesifikasi Motor Honda Supra X 125 Dimensi Dimensi (P x L x T) Jarak sumbu Roda Jarak terendah ke tanah Berat kosong Berat isi

: : : : :

1.889 x 702x 1094 mm 1.242 mm 138 mm 107 Kg 227 Kg

Rangka Rangka Suspensi depan Suspensi belakang Ban Depan Ban Belakang Rem depan Rem belakang

: : : : : : :

Tulang punggung Teleskopik Lengan ayun dengan shockbreaker ganda 70/90 – 17 38P 70/90 – 17 38P Cakram hidrolik dengan piston ganda Cakram hidrolik dengan piston ganda

Institut Teknologi Indonesia 29

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

Mesin Tipe mesin Sistem pendinginan Diameter x langkah Volume langkah Perbandingan kompresi Daya maksimum Torsi maksimum Kopling Sistem Starter Busi Sistem bahan bakar

: : : : : : : : : : :

4 Langkah SOHC Pendinginan udara 52.4 x 57.9 mm 124,8 cc 9,0 : 1 6,6 Km / 7.500 rpm (STD) 9,0 Nm/ 4000 rpm (STD) Ganda, otomatis. Sentrifugal, tipe basah Pedal dan elektrik ND U20EPR9, NGK CPR6EA-9 Karburator

Kapasitas Kapasitas tangki bahan bakar Kapasitas Minyak Pelumas Mesin Transmisi Pola pengoperan gigi

: : : :

3,7 liter 0,7 liter pada penggantian periodik 4 kecepatan/bertautan tetap N-1-2-3-4-N

Kelistrikan Aki Sistem pengapian

: :

12 V – 3,5 Ah DC – CDI

Institut Teknologi Indonesia 30

Hikma Panjaitan 112073037

Perancangan Elemen Mesin

Institut Teknologi Indonesia 31