PERENCANAAN REM PITA PADA MOBIL DEREK DENGAN BEBAN ANGKAT MAKSIMUM 2 TON

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PERENCANAAN REM PITA PADA MOBIL DEREK DENGAN BEBAN ANGKAT MAKSIMUM 2 TON Disusun Untuk Memenuhi Persyaratan Dalam Meraih Gelar Sarjana Teknik Mesin Jenjang Pendidikan Strata satu (S1) Disusun oleh : ALEXANDER HALIM JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2006

2 Lembar Pengesahan i JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA LEMBAR PENGESAHAN Judul tugas akhir : PERENCANAAN REM PITA PADA MOBIL DEREK DENGAN BEBAN ANGKAT MAKSIMUM 2 TON Tugas akhir ini telah diperiksa dan disetujui oleh : Jakarta, 1 April 2006 Pembimbing Tugas Akhir, DR. H. Abdul Hamid, M. Eng

3 Lembar Pengesahan ii JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA LEMBAR PENGESAHAN Judul tugas akhir : PERENCANAAN REM PITA PADA MOBIL DEREK DENGAN BEBAN ANGKAT MAKSIMUM 2 TON Tugas akhir ini telah diperiksa dan disetujui oleh : Jakarta, 1 April 2006 Koordinator Tugas Akhir, Ketua Jurusan Teknik Mesin, Ir. R. Ariosuko Dh. Ir. Rully Nutranta, M. Eng

4 Abstrak vi ABSTRAK Perancangan rem pita pada mobil derek yang direncanakan penulis ini, menggunakan metode similarity (kesetaraan) dengan memodifikasi mesin pengangkat yang sudah ada yaitu beban angkat maksimum 5 ton dengan daya motor 22 kw atau 30 Hp. Perancangan rem pita ini diperuntukkan untuk mobil derek, dengan tenaga penggeraknya menggunakan motor listrik induksi, dengan beban angkat maksimum 2 ton. Pada perencanaan ini penulis membatasi ruang lingkup masalah dari perencanaan, yaitu: poros, pasak, analisa rem pita, pita baja, paku keling dan tuas yang digunakan. Dalam perencanaan ini penulis mengambil standar S.I. sebagai acuan dalam merencanakan komponen-komponen rem pita dengan menambahkan dengan data-data yang ada, dan didapat hasil-hasil sebagai berikut : Daya motor : 11 kw atau 15 Hp Diameter poros : 75 mm Dimensi pasak : b h l = mm Tebal dan lebar rem : t p = 2 mm, b p = 36,08 mm Diameter paku keling : 12 mm Diameter paku : d p = 12 mm Dimensi tuas : l w h = mm

5 Daftar Isi xi DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN 1 i LEMBAR PENGESAHAN 2 ii LEMBAR PERNYATAAN iii KATA PENGANTAR iv ABSTRAK vi NOMENKLATUR vii DAFTAR ISI xi DAFTAR TABEL xiv DAFTAR GAMBAR xv BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Maksud dan Tujuan Pembatasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan 4 BAB II. TEORI DASAR PERENCANAAN Perencanaan Teknik Mesin Aspek-aspek Perencanaan Konstruksi Teori Dasar Rem Pengertian dan Fungsi Rem Klasifikasi Rem Rem Blok 13

6 Daftar Isi xii Rem Blok Tunggal Rem Blok Ganda Rem Drum Rem Cakram Rem Pita Rem Pita Sederhana Rem Pita Lilitan Majemuk Rem Pita Diferensial Rem Pita Kerja Aditif Konstruksi Rem Pita Operasi Rem Pita dengan Roda Racet 40 BAB III. PERENCANAAN REM PITA Perencanaan Rem Pita Perencanaan Poros Penggerak Perencanaan Pasak Perencanaan Pita Baja Perencanaan Paku Keling Perencanaan Tuas Perencanaan Peralatan Racet Diagram Aliran (Flow Chart) Untuk Merencanakan Rem Pita Perhitungan Rem Pita Berdasarkan Diagram aliran (Flow Chart) 65 BAB IV. PERHITUNGAN KOMPONEN Spesifikasi Rem Pita Perhitungan Komponen Perencanaan dan Pemilihan Daya Motor 72

7 Daftar Isi xiii Perencanaan dan Perhitungan Poros Perencanaan dan Perhitungan Pasak Analisa dan Perhitungan Rem Perencanaan dan Perhitungan Pita Baja Perencanaan dan Perhitungan Paku Keling Perencanaan dan Perhitungan Tuas Perencanaan dan Perhitungan Peralatan Racet Rekapitulasi Hasil Perhitungan dan Perencanaan (summary) 87 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 92 DAFTAR PUSTAKA 94 LAMPIRAN

8 Daftar Gambar xv DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Prinsip Dasar Rem 9 Gambar 2.2 Rem Blok Tunggal 14 Gambar 2.3 Macam-macam Rem Blok Tunggal 14 Gambar 2.4 Karakteristik gesekan yang tergantung pada bahan gesek 16 Gambar 2.5 Rem Blok Ganda 18 Gambar 2.6 Notasi untuk Rem Blok Ganda 19 Gambar 2.7 Macam-macam Rem Drum 20 Gambar 2.8 Sepatu Berengsel dan Sepatu Mengambang 21 Gambar 2.9 Beban Depan dan Beban Belakang 22 Gambar 2.10 Gaya Pedal 23 Gambar 2.11 Faktor Efektivitas Rem Terhadap Koefisien Gesek Lapisan 24 Gambar 2.12 Titik Kunci Sinkron 25 Gambar 2.13 Rem Cakram 26 Gambar 2.14 Notasi Untuk Rem Cakram 27 Gambar 2.15 Rem Pita Tunggal 27 Gambar 2.16 Macam-macam Rem pita 28 Gambar 2.17 Gerakan Ujung Tuas 29 Gambar 2.18 Diagram Rem Pita Sederhana 33 Gambar 2.19 Pita Pada Rem Pita Lilitan Majemuk 34 Gambar 2.20 Rem Pita Lilitan Majemuk 35 Gambar 2.21 Rem Pita Aksi Diferensial 36 Gambar 2.22 Rem Pita Aksi Aditif 37

9 Daftar Gambar xvi Gambar 2.23 Ukuran Yang Disarankan Untuk Pemasangan Lapisan Rem ke Pita Rem 38 Gambar 2.24 Alat Pemasangan Pipa 38 Gambar 2.25 Desain Rem Pita Untuk Peralatan Pengangkat 39 Gambar 2.26 Rem Pita Langkah Pendek 40 Gambar 2.27 Rem Pita Dengan Peralatan Racet 41 Gambar 3.1 Macam - Macam Rem Pita...42 Gambar 3.2 Gerakan Ujung Tuas...43 Gambar 3.3 Distribusi gaya...45 Gambar 3.4 Pasak dan Alur Pasak...52 Gambar 3.5 Gaya Geser Pada Pasak...52 Gambar 3.6 Peralatan Racet Dengan Gigi Luar...59 Gambar 3.7 Diagram Untuk Mendesain Rem Racet...62 Gambar 4.1 Rem Pita Berotasi berlawanan Arah Jarum Jam...70 Gambar 4.2 Distribusi Gaya Pada Rem Pita...71 Gambar 4.3 Gerakan Ujung Tuas...83

10 Daftar Tabel xiv DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Koefisien Gesek dan Tekanan Rem 17 Tabel 2.2 Tebal dan Lebar Rem 30 Tabel 2.3 Efisiensi Kelingan 32 Tabel 3.1 Tebal dan Lebar Rem 48 Tabel 3.2 Pemilihan diameter poros 50 Tabel 3.3 Ukuran pasak dan alur pasak 53 Tabel 3.4 Efisiensi kelingan 57

11 Nomenklatur vii NOMENKLATUR NOTASI KETERANGAN SATUAN a percepatan benda bergerak m/s 2 A luas bidang kontak pita terhadap rem mm 2 A w luas piston atau silinder roda mm 2 A LB luas bidang lapisan belakang mm 2 A LD luas bidang lapisan depan mm 2 b jarak lengan dari titik putar tetap ketitik tempat pita diikat ke tuas rem mm b p lebar pita mm b r panjang gigi lebar daerah tumpuan pengunci mm b x lebar gigi mm b R lebar rem mm B lebar tuas mm d p diameter paku mm d s diameter poros mm d pr diameter pengunci racet mm d p diameter lubang paku mm D diameter drum pengangkat mm D r diameter roda racet mm e bilangan dasar logaritma natural (2,718...) - f gaya gesek, friksi N F gaya pelayanan, gaya dorong N

12 Nomenklatur viii F e tarikan efektif rem N F N gaya normal N F 1, F 2 gaya tarik pada kedua ujung pita N g gaya gravitasi m/s 2 G besar pemberat pada tuas rem kg h tinggi titik berat mm i perbandingan tranmisi tuas - K gaya pada tuas rem N K LB energi kinetis untuk roda belakang N/mm.s K LD energi kinetis untuk roda depan N/mm.s l panjang pasak mm l p panjang pita mm L jarak sumbu roda depan dan belakang mm m massa benda kg m r modul roda racet mm M Momen maksimum yang terjadi pada tuas terhadap gaya F Nmm M br momen gaya rem yang sebenarnya - n D putaran drum pengangkat rpm N gaya normal terhadap benda N p tekanan permukaan izin N/mm 2 p r tekanan satuan linier N/mm P daya keliling N P a tekanan permukaan yang diijinkan pada bahan gesek N/mm 2

13 Nomenklatur ix P m tekanan rem rata-rata N/mm² P r Gaya keliling N P max tekanan rem maksimum N/mm² P min tekanan rem minimum N/mm² P E daya efektif kw P M daya motor kw Pw tekanan minyak N/mm 2 Q gaya tekan blok terhadap drum N r jari-jari mm s langkah tuas mm sf 1 faktor pengaruh massa dan baja paduan - sf 2 faktor pengaruh konsentrasi tegangan dan kekasaran permukaan - S on tarikan pada ujung songsong pita mm S off tarikan pada ujung tinggal pita mm t tebal pita mm te waktu rem s t p tebal pita mm t 1 kedalaman alur pasak mm T momen, torsi N.mm T R momen rem N.mm υ R kecepatan keliling drum rem m/s W beban angkat kg W B beban roda belakang kg W D beban roda depan kg

14 Nomenklatur x z jumlah gigi roda racet - z 1, z 2 jumlah paku keling - Z Modulus penampang (section modulus) mm 3 Δs gerakan ujung tuas mm α sudut δ kelonggaran mm η oa efisiensi mekanis, efisiensi over all - η D efisiensi drum - η M efisiensi motor listrik - η p efisiensi jumlah paku keling - η R efisiensi reducer / gearbox - η S efisiensi poros - θ sudut kontak μ koefisien gesek antara 2 permukaan - σ a tegangan tarik yg diizinkan N/mm² σ B kekuatan tarik N/mm² τ a tegangan geser yg diizinkan N/mm² τ k tegangan geser yang terjadi pada poros N/mm² ψ sudut kontak

15 Bab I Pendahuluan 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Makin meningkatnya pembangunan di Indonesia dalam era tinggal landas, khususnya disektor industri diperlukan pengetahuan yang lebih luas dibidang teknik, terlebih dalam bidang teknik permesinan yang telah mencakup spektra displin ilmu yang luas. Indonesia sangat membutuhkan tenaga-tenaga ahli dalam menguasai teknologi canggih. Karena itu pula pemerintah meningkatkan kualitas sumber daya manusia dengan mendirikan lembaga-lembaga pendidikan, penelitian, dan pengembangan teknologi untuk menghasilkan karya-karya teknologi yang inovatif, kreatif, dan edukatif Selama ini dalam memproduksi elemen-elemen mesin, khususnya elemenelemen mobil dalam perancangannya di Indonesia belum dilaksanakan secara integral. Perancangan total elemen mesin tersebut biasanya dikerjakan oleh tenaga ahli asing yang berkompeten. Namun kini pembuatan elemen mesin sudah dapat dilaksanakan di Indonesia dengan mengadopsi teknologi asing dan memodifikasi dalam pembuatannya. Sehubungan dengan hal tersebut diatas, maka penulis berusaha untuk membantu merancang dan merencanakan ulang rem pita pada mobil derek. Dalam perencanaan ini penulis mengharapkan hasil yang baik sesuai dengan prosedur perancangan yang standar. Rem pita pada dasarnya terdiri dari sebuah pita baja yang disebelah dalamnya dilapisi dengan bahan gesek, drum rem dan tuas. Rem pita mempunyai beberapa

16 Bab I Pendahuluan 2 keuntungan seperti luas permukaan lapisan dapat dibuat besar, pembuatan mudah, pemasangan tidak sukar, gaya rem besar dalam keadaan berhenti, dan lain-lain. Karena sukar dikendalikan, rem ini tidak cocok untuk putaran tinggi. Karena pita dapat putus, maka dalam perencanaan, perancangan dan pembuatannya diperlukan ketelitian dalam perhitungan kekuatan tarik dan tegangan geser pada tali atau pita pada rem tersebut sehingga aman dalam penggunaannya, apalagi digunakan pada mobil derek mampu mengangkat beban hingga 2 ton. Rem semacam ini dipandang tidak cocok untuk alat-alat pengangkut manusia. Rem pita banyak dipakai pada mesin derek dan mesin pengangkat seperti crane. Rem pada mesin derek atau mesin pengangkat dimaksudkan untuk menghentikan putaran drum penggulung kabel dan mencegah beban turun sendiri. Disini kekuatan tali atau pita pada rem sangat berpengaruh terhadap kekuatan tarik dan tegangan geser yang akan terjadi pada saat drum menggulung kabel atau tali pengangkat yang juga berpengaruh pada gaya pengereman. Untuk penggeraknya diambil motor standar dengan daya nominal dekat diatas daya angkat tersebut. Karena itu, sekalipun tidak ada gaya yang dikenakan, rem dapat bekerja sendiri menghentikan putaran. Juga dalam hal ini dimana rem dapat mengunci sendiri dan pengereman harus dilakukan dengan hati-hati. 1.2 Maksud dan Tujuan Beranjak dari latar belakang masalah yang dikemukakan diatas maka tujuan dari perhitungan kekuatan rem pita pada mobil derek dengan beban angkat maksimum 2 ton adalah untuk mendapatkan hasil analisa yang tepat dari perancangan perhitungan kekuatan dan tegangan serta ukuran-ukuran dari rem pita yang tepat untuk mesin pengangkat dengan beban tersebut.

17 Bab I Pendahuluan Pembatasan Masalah Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis hanya menitik beratkan pada perhitungan dari komponen komponen yang terpenting saja, agar perencanaan tetap terarah dan jelas dengan batasan batasan yang diberikan, antara lain : 1. Perhitungan daya motor yang digunakan 2. Perencanaan dan perhitungan diameter poros 3. Perencanaan dan perhitungan dimensi pasak 4. Analisa kekuatan dan kapasitas rem 5. Perencanaan dan perhitungan dimensi tuas 6. Perencanaan dimensi pita baja 7. Perencanaan dimensi paku keling dan jumlah paku keling 8. Perencanaan peralatan racet 1.4 Metode Penulisan Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan skripsi ini ada dua metode, yaitu : a. Metode Penulisan 1. Penelitian Kepustakaan ( Library Research Method ) Metode ini digunakan penulis untuk mengumpulkan data data sekunder, yaitu dengan cara membaca buku buku, brosur-brosur part list dan mengambil inti sari yang berhubungan dengan tugas akhir. 2. Penelitian Lapangan ( Field Research Method ) Metode ini digunakan penulis untuk mengumpulkan data data primer, yaitu dengan cara mengadakan pengamatan langsung pada kinerja dan kegunaan mesin tersebut.

18 Bab I Pendahuluan 4 3. Diskusi ( Brain Method ) Metode ini dipakai penulis untuk mengumpulkan data data primer dan data data sekunder dengan mengadakan diskusi dengan dosen pembimbing dan orang orang yang memiliki wawasan tentang perencanaan tersebut. b. Metode Perhitungan Dengan mengacu pada data data dari hasil perhitungan dan pengamatan langsung dilapangan sebagai dasar perhitungan yang tidak lepas dari pembatasan masalah. 1.5 Sistematika Penulisan berikut: Sistematika penulisan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai BAB I PENDAHULUAN Menguraikan latar belakang perancangan, tujuan penulisan, pembatasan masalah, metode penulisan, metode perencanaan dan sistematika penulisan. BAB II TEORI DASAR PERENCANAAN Berisi teori metode perancangan sistematis yang membahas tahap tahap dalam metode perancangan rem pita secara sistematis. BAB III PERENCANAAN REM PITA Pada bab ini akan dibahas tentang kaidah proses perencanaan komponen., seperti daya motor, perencanaan komponen rem, perencanaan diameter poros, dimensi pasak, desain pita baja, perencanaan tuas, perencanaan diameter dan jumlah paku keling dan perencanaan racet.

19 Bab I Pendahuluan 5 BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN Berisi tentang pengolahan data yaitu berupa perhitungan dari ukuran komponen-komponen yang didapatkan dari data di lapangan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab penutup atau bab terakhir dari keseluruhan bab yang terdapat pada tugas akhir ini, berisikan kesimpulan dan saran dari perhitungan rem pita. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

20 Bab II Teori Dasar Perencanaan 6 BAB II TEORI DASAR PERENCANAAN 2.1 Perencanaan Teknik Mesin Perencanaan mesin, berarti perencanan dari sistem dan segala yang berkaitan dengan sifat mesin-mesin, produk, struktur, alat-alat, dan instrumen. Pada umumnya, perencanaan mesin mempergunakan matematika, ilmu bahan, elemen mesin dan ilmu mekanika teknik Perencanaan teknik mesin, mencakup semua perencanaan mesin, tetapi dalam pelejaran yang lebih luas, karena termasuk di dalamnya seluruh disiplin teknik mesin, seperti ilmu fluida panas. Disamping ilmu-ilmu dasar yang diperlukan, pelajaranpelajaran dasar dalam perencanaan teknik mesin adalah perencanaan mesin dan pendekatan yang dipakai. 2.2 Aspek aspek Perencanaan konstruksi Dalam perencanaan suatu konstruksi haruslah memperhatikan aspek-aspek, sebagai berikut : 1. Fungsi dan kelayakan Umumnya seorang desainer merencanakan sebuah komponen sedemikian sehingga memenuhi sebuah fungsi. Langkah berikutnya baru diperhatikan segi ekonomis, yakni bagaimana membuat komponen tersebut dengan biaya yang paling murah. Kelayakan sebuah desain dapat dinilai dari konstruksi yang lebih murah biayanya tapi disertai fungsi yang lebih unggul (daya dan daya

21 Bab II Teori Dasar Perencanaan 7 angkat yang lebih besar, umur, hemat bahan baker dan mudah perawatannya). Yang paling menentukan adalah hasil akhir yang akan menambah mutu dari konstruksi tersebut. 2. Pemilihan material / bahan Pemilihan bahan-bahan yang dipakai dalam perencanaan konstruksi adalah bahan-bahan umum yang muda didapat dipasaran seperti baja karbon diprioritaskan dalam pemakaiannya. Bahan-bahan khusus seperti baja paduan, logam NE (non metal) hanya digunakan bila membawa laba yang pasti. Bila kekerasan logam bertambah, biaya produksi ikut naik. Keuntungannya: kehalusan permukaan bertambah, ketahanan terhadap keausan dan terhadap penggilingan juga bertambah. 3. Ekonomi Pertimbangan atas biaya, memainkan peranan yang penting dalam proses pengambilan keputusan dalam perencanaan suatu konstruksi. Segala sesuatu yang berkaitan dengan biaya, tak ada yang mutlak. Biaya bahan dan buruh, biasanya menunjukkan kenaikan, dari tahun ke tahun. Tetapi, biaya pengerjaan bahan tersebut dapat diperkirakan untuk cenderung turun pada penggunaan mesin-mesin perkakas yang otomatis. Biaya pembuatan suatu produk, akan berbeda-beda, dari satu kota ke kota lainnya, dan dari satu pabrik ke pabrik lainnya, Karena adanya perbedaan pada biaya tak langsung, biaya buruh, dan biaya angkutan, dan karena adanya variasi pembuatan yang sedikit berbeda. 4. Faktor keselamatan (Factor of safety) Faktor keamanan adalah faktor yang digunakan untuk mengevaluasi keamanan dari suatu bagian mesin kekuatan (strength) adalah suatu sifat (property) dari

22 Bab II Teori Dasar Perencanaan 8 satuan bahan atau elemen mesin. Kekuatan suatu elemen tergantung dari pemilihan, perlakuan, dan pengerjaan yang dilakukan terhadap bahan tersebut. Dalam perencanaan suatu konstruksi harus memperhatikan faktor keselamatan pada saat proses pembuatan konstruksi dan juga sangat dianjurkan untuk memberikan tanda-tanda ataupun peringatan yang ditempelkan untuk pemakaian suatu mesin. Suatu konstruksi layaknya dipasang pengaman-pengaman khusus, misalnya : membuat tutup atau pelat pengaman untuk roda gigi, rantai, gerinda, pelindung tangan untuk mesin pelubang, isolasi untuk aliran listrik, pelindung mata untuk pekerjaan semprot, dan sebagainya. 5. Perawatan (maintenance) Dalam proses perencanaan konstruksi, dianjurkan untuk menyusun jadwal perawatan seperti pelumasan sebuah mesin bila tidak ada pusat pelumasan sentral atau sistem pelumasan kekal. Perawatan bagian-bagian yang sering menimbulkan masalah adalah bagian yang mudah aus, penyekat dan nipel gemuk. Permukaan mesin yang mulus akan menurangi tingkat kecelakaan. Untuk memudahkan perawatan dianjurkan untuk mendesain ukuran baut yang tidak terlalu berlainan ukurannya. Ini akan memudahkan waktu perawatan dimana tidak diperlukan semua ukuran kunci pas. 2.3 Teori Dasar Rem Mesin menghasilkan energi kinetik yang berupa gerak, sedangkan rem berfungsi memperlambat atau menghentikan gerak, rem dapat bekerja dengan jalan menekan kanvas rem (pad brake) terhadap poros putaran. Mesin dapat juga didefinisikan sebagai merubah tenaga panas menjadi tenaga dinamika.

23 Bab II Teori Dasar Perencanaan 9 Poros berputar bersama-sama dengan roda, sehingga menimbulkan gesekan. Tenaga dinamika kendaraan kemudian akan diredam oleh gesekan dan dirubah menjadi tenaga panas yang meyebabkan kendaraan berhenti. Gesekan yang diakibatkan oleh kanvas rem dengan poros mengakibatkan terjadi perlambatan. Terjadi perlambatan atau pengurangan kecepatan. Secara sederhana prinsip kerja dari rem dapat ditunjukkan pada gambar dibawah ini. N v f F μ W Gbr 2.1 Prinsip dasar rem Keterangan : N : gaya normal W : gaya berat (W = m.g) F : gaya dorong f : friksi Benda ditarik oleh gaya F ke kanan dan mengakibatkan timbulnya koefisien gaya gesekan (kinetik). Timbulnya gaya gesekan f ke kiri yang timbul akibat gesekan antara benda dengan lantai, dengan demikian gaya-gaya yang menggerakkan benda yaitu (F - f). Besarnya gaya gesekan, f adalah : f = μ. F. N (2.1)

24 Bab II Teori Dasar Perencanaan 10 dengan : μ : koefisien gesek antara dua permukaan N : gaya normal terhadap benda Berdasarkan hukum Newton II, maka : F = m.a (2.2) Dimana : F : gaya yang bekerja pada benda (N) m : massa benda (kg) a f: percepatan benda bergerak (m/s 2 ) Akibat gaya gesek f, maka percepatan benda akan berkurang menjadi : F f a = (2.3) m Pada saat pengereman mesin tidak bekerja, karena itu tidak ada gaya yang bekerja pada kendaraan, atau F = 0, sehingga : a = F m f Dimana a adalah perlambatan oleh karena itu bertanda negatif. Perlambatan inilah yang mengakibatkan kecepatan berkurang dan akibatnya kendaraan berhenti. Kecepatan adalah besaran vektor (besaran yang mempunyai arah), bila benda memerlukan waktu (t) untuk menempuh jarak (d), benda mengalami perpindahan (s), terlihat pada gambar 2.1. s v = (m/s 2 ) (2.4) t Δv Δ t =... 2 t Δv = vt vo... 3

25 Bab II Teori Dasar Perencanaan 11 Dari persamaan 2 dan 3 maka kecepatan terakhir adalah : Vt = vo a.t (m/s 2 ) (2.5) Sedangkan arah vektor perpindahan adalah (s) bertanda positif jika arahnya positif, dan negatif jika arahnya negatif, maka perpindahan perwaktu (st) ditulis dengan persamaan gerak berikut ini : v = vt + vo/2 (2.6) a = vt vo/t (2.7) v 2 t = v 2 o + 2ax (2.8) st = vo.t + at 2 (m) (2.9) 2.4 Pengertian dan Fungsi Rem Rem adalah alat yang digunakan untuk memperlambat atau menghentikan gerakan atau putaran mesin. Ketika melakukan pengereman daya kinetik bagian yang bergerak harus dikurangi. Selama mengatur kecepatan (pengaturan rem dimana rem selalu slip) kerja gesek rem diubah menjadi kalor. Oleh karena itu dalam banyak hal, rem tidak bertindak sebagai rem penyetop, dalam hal ini instalasi dihentikan hanya gaya rem, melainkan mempunyai tugas untuk mempertahankan pesawat terutama dalam suatu kedudukan tertentu (rem penahan). Dalam hal ini sebagian dari energi yang diperlukan untuk menghabiskan kecepatan sering diperoleh dari momen penahan meter, yang pada motor listrik dicapai dengan bantuan istimewa (hubungan rem, arus balik). Efek pengereman secara mekanik diperoleh dengan gesekan, arus searah yang dibalik, dan sebagainya. Rem gesek merupakan bagian dari kopling tidak tetap, dimana proses yang satu berputar sedang yang lainnya diam. Pada saat rem bekerja poros yang bekerja akan berkurang putarannya (kecepatannya) dan akhirnya akan

26 Bab II Teori Dasar Perencanaan 12 berhenti. Akibat yang ditimbulkan dari kanvas rem atau tromolnya maka akan menimbulkan panas yang tersebar diseluruh permukaan gesek dan seterusnya dipancarkan kesekitarnya. Panas yang berlebihan pada permukaan gesek harus dihindari atau diredam dengan membuat ventilasi udara yang baik. Fungsi utama rem adalah menghentikan putaran poros, mengatur putaran poros dan juga mencegah putaran yang tidak dikehendaki, seperti. Efek pengereman secara mekanis diperoleh dengan gesekan, dan secara listrik dengan serbuk magnet, arus pusar, fasa yang dibalik, arus searah yang dibalik atau penukaran kutub, dll. Tujuan dipasang rem pada kendaraan untuk menuruti kemauan si pengemudi dalam mengurangi kecepatan, berhenti atau memarkir kendaran pada jalan yang mendaki, dengan kata lain melakukan kontrol terhadap kecepatan kendaraan untuk menghindari kecepatan dan merupakan alat pengaman yang berguna untuk menghentikan kendaraan secara berkala. Oleh karena itu baik atau tidaknya kemampuan rem secara langsung menjadi persoaalan yang sangat penting bagi pengemudi diwaktu mengendarai kendaraan. Jadi fungsi harus mengatasi kecepatan kendaraan yang meningkat. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut diatas maka rem dipasangkan pada keempat rodanya. Adapun rem yang digunakan untuk kendaraan harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut: Dapat bekerja dengan baik dan cepat Bila muatan pada roda-roda sama besar, maka gaya pengereman harus sama besarnya Dapat dipercaya dan mempunyai daya tekan yang cukup. 2.5 Klasifikasi Rem

27 Bab II Teori Dasar Perencanaan 13 Secara umum ada beberapa rem gesek yang dapat di klasifikasikan lebih lanjut atas : 1. Rem blok 2. Rem drum 3. Rem cakram 4. Rem pita Dan beberapa macam lain yang kurang penting Rem Blok Rem blok terdiri dari sebuah blok yang ditekan pada poros yang berputar, gesekan antara blok dengan poros menimbulkan gaya tangensial yang akan memperlambat putaran. Blok ditekan pada poros oleh gaya yang diberikan pada tuas. Ada dua jenis rem blok, yaitu rem blok tunggal dan rem blok ganda. Pada rem blok tunggal biasanya satu blok ditekan terhadap rem ditekan terhadap drum. Hal ini dapat menimbulkan momen pada poros roda untuk menghilangkan maka digunakan dua blok rem, rem ini disebut blok ganda, rem ini masih digunakan pada kereta api Rem Blok Tunggal Rem blok macam yang paling sederhana terdiri dari satu blok rem yang ditekan terhadap drum rem, seperti diperlihatkan dalam Gambar 2.1 dibawah ini. Biasanya pada blok rem tersebut terdapat permukaan geseknya dipasang lapisan rem atau bahan gesek yang dapat diganti bila telah aus.

28 Bab II Teori Dasar Perencanaan 14 Gbr. 2.2 Rem blok tunggal (Ref.7) Dalam Gambar 2.2, jika gaya tekan blok terhadap drum adalah Q (N), koefisien gesek adalah μ, dan gaya gesek yang ditimbulkan pada rem adalah adalah f (N). Gbr. 2.3 Macam - macam rem blok tunggal (Ref.7) Dalam hal pelayanan manual, besarnya gaya F kurang lebih 150 N sampai dengan 200 N. Gaya tekan pada rem blok dapat diperbesar dengan memperpanjang tali rem (l). Suatu hal yang kurang menguntungkan pada rem blok tunggal adalah gaya tekan yang bekerja dalam satu arah saja pada drum, sehingga pada poros timbul momen lentur serta gaya tambahan pada bantalan yang tidak dikehendaki.

29 Bab II Teori Dasar Perencanaan 15 Demikian pula, untuk pelayanan manual jika diperlukan gaya pengereman yang besar, tuas perlu dibuat sangat panjang sehingga kurang ringkas. Karena alasanalasan inilah maka rem blok tunggal tidak banyak dipakai pada mesin-mesin yang memerlukan momen pengereman yang besar. Dalam perencanaan rem, persyaratan terpenting yang harus dipenuhi adalah besarnya momen pengereman yang harus sesuai dengan yang diperlukan. Disamping itu, besarnya energi yang dirubah menjadi panas harus pula diperhatikan, terutama dalam hubungan dengan bahan gesek yang dipakai. Pemanasan yang berlebihan bukan hanya akan merusak bahan lapisan rem, tetapi juga akan menurunkan koefisien gesekannya. Harga batas yang tepat dari μ. p ν tergantung pada macam dan konstruksi m rem serta bahan lapisannya. Namun demikian, pada umumnya kondisi kerja juga mempunyai pengaruh seperti berikut : 1 [N.m/(mm 2.s)] atau kurang, untuk pemakaian jarang dengan pendinginan radiasi biasa 0,6 [N.m/(mm 2.s)] atau kurang, untuk pemakaian terus menerus 3 [N.m/(mm 2.s)] atau kurang, jika radiasi panas sangat baik. Drum rem biasanya dibuat dari besi cor atau baja cor. Blok rem merupakan bagian yang penting. Dahulu biasanya dipakai besi cor, baja liat, perunggu, kuningan, tenunan asbes, pasta asbes, serat, kulit, dan lain-lain, untuk bahan gesek, tetapi akhirakhir ini banyak dikembangkan bahan gesek dari damar, serbuk logam dan keramik. Bahan yang menggunakan tenunan atau tenunan istimewa terdiri dari tenunan asbes sebagai kerangka, dengan plastik cair atau minyak kering yang diserapkan sebagai perekat dan dikeraskan dengan cetak panas atau perlakuan panas.

30 Bab II Teori Dasar Perencanaan 16 Damar cetak dan setengah logam umumnya hanya berbeda dalam hal kadar serbuk logamnya. Keduanya dibuat dengan mencampurkan serat pendek dari asbes, plastik serbuk dan bahan tambahan berbentuk serbuk, kemudian dibentuk. Cara ini mempunyai keuntungan karena susunannya dapat dirubah sesuai dengan keperluan. Bahan gesek logam, logam keramik dan keramik tidak mengandung asbes sama sekali. Cara membuatnya adalah dengan mengepres dan membentuk satu macam atau lebih serbuk logam atau serbuk keramik dan mengeraskannya pada temperatur dibawah titik cair bahan yang bersangkutan. Bahan rem harus memenuhi persyaratan keamanan, ketahanan dan dapat mengerem dengan halus. Di samping itu juga harus mempunyai koefisien gesek yang tinggi, keausan kecil, kuat, tidak melukai permukaan drum, dan dapat menyerap getaran. Karakteristik gesekan dari beberapa macam bahan gesek dapat diperlihatkan dalam Gambar 2.3 dibawah ini : Gbr. 2.4 Karakteristik gesekan yang tergantung pada bahan gesek (Ref.7)

31 Bab II Teori Dasar Perencanaan 17 Daerah tekanan yang diizinkan untuk bahan bahan yang bersangkutan diperlihatkan dalam Tabel 2.1. Sudut kontak α dapat diambil antara 50 sampai dengan 70. Tabel 2.1 Koefisien gesek dan tekanan rem (Ref.7) Bahan drum Bahan gesek Koefisien Tekanan permukaan gesek µ Pa (N/mm² ) Keterangan Besi cor 0,10-0,20 Kering 0,08-0,12 0,9 1,7 Dilumasi Besi cor, Perunggu 0,10-0,20 0,5-0,8 Kering - dilumasi Baja cor, kayu 0,10-0,35 0,2-0,3 Dilumasi Besi cor khusus Tenunan 0,35-0,60 0,07-0,7 kapas, asbes Cetakan (pasta) 0,30-0,60 0,03 1,8 Damar, asbes, setengah logam Paduan sinter 0,20-0,50 0,03-1,0 Logam Catatan : Jika kecepatan slip dan gaya tekan bertambah, maka µ berkurang Pada rem dengan sudut α besar, tekanan sebuah blok pada permukaan drum tak dapat terbagi secara merata. Namun demikian harga p dapat diambil sebagai harga rata-rata untuk sementara. Dari tekanan kontak rencana yang diberikan dapat ditentukan dari ukuran rem dan kemudian dihitung tekanan kontak yang sesungguhnya. Jika gaya tekan blok terhadap drum adalah Q (N), koefisien gesek adalah μ, dan gaya gesek yang ditimbulkan pada rem adalah adalah f (N). Dalam hal pelayanan manual, besarnya gaya F kurang lebih 150 sampai dengan 200 N. Gaya tekan pada rem blok dapat diperbesar dengan memperpanjang tali rem (l). Suatu hal yang kurang menguntungkan pada rem blok tunggal adalah gaya tekan yang bekerja dalam satu arah saja pada drum, sehingga pada poros timbul momen lentur Rem Blok Ganda

32 Bab II Teori Dasar Perencanaan 18 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 tambahan pada bantalan. Kekurangan tersebut dapat diatasi jika dipakai dua blok rem yang menekan drum dari dua arah yang berlawanan, baik dari sebelah dalam atau dari sebelah luar drum. Rem semacam ini disebut rem blok ganda (Gambar 2.4). Rem dengan blok yang menekan dari luar dipergunakan untuk mesin-mesin industri dan kereta rel yang pada umumnya digerakkan secara pneumatik, sedangkan yang menekan dari dalam dipakai pada kendaraan jalan raya yang digerakkan secara hidrolik. Gbr. 2.5 Rem blok ganda (Ref.7) Dalam pembahasan berikut ini hanya akan di tinjau rem blok ganda yang menekan dari luar, sedang yang menekan dari dalam akan dibahas pada bahasan 2.4 (rem drum). Mengenai tabel-tabel dan rumus-rumus, di sini dapat dipakai tabel dan rumus dari rem blok tunggal.

33 Bab II Teori Dasar Perencanaan 19 Karena dipakai dua buah blok rem, maka momen T yang diserap oleh rem dapat dinyatakan dengan rumus dengan catatan bahwa besarnya gaya rem dari kedua blok harus sama atau hampir sama. Gbr. 2.6 Notasi untuk rem blok ganda (Ref.7) Pada Gambar diatas, tuas A ditumpu oleh piston B dari silinder pneumatik. Jika udara ditekan di B dibuang ke atmosfir, A akan jatuh karena pemberat F. Dengan demikian B akan tertarik ke bawah dan memutar tuas C (disebut engkol bel). Gerakan ini akan menarik D dan E ke kanan, dan mendorong E ke kiri. Di sini dianggap bahwa gaya Q yang dikenakan dari drum pada E adalah sama dengan Q dan E. Q dapat di hitung dengan perbandingan tuas. Perhitungan kapasitas rem dan blok rem adalah sama seperti pada blok rem tunggal. Karena sederhananya perhitungan ini, maka disini tidak akan dibuat diagram aliran Rem Drum Rem untuk otomobil umumnya berbentuk rem drum (macam ekspansi) dan rem cakram (disc). Rem drum mempunyai ciri lapisan rem yang terlindung, dapat

34 Bab II Teori Dasar Perencanaan 20 menghasilkan gaya rem yang besar untuk ukuran rem yang kecil, dan umur lapisan rem cukup panjang. Suatu 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 macam yang diperlihatkan dalam Gambar 2.6 (a) dibawah ini adalah yang terbanyak dipakai, yaitu yang memakai sepatu depan dan belakang. Pada rem semacam ini, meskipun roda berputar dalam arah yang berlawanan, gaya rem tetap besarnya. Rem dalam Gambar 2.6 (b) memakai dua sepatu depan, dimana gaya rem dalam satu arah putaran jauh lebih besar dari pada dalam arah yang berlawanan. Juga terdapat macam yang diperlihatkan pada Gambar 2.6 (c), yang disebut duo-servo. Gbr. 2.7 Macam macam rem drum (Ref.7) Dalam hal sepatu rem seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.7 (a), disebut sepatu berengsel dan sepatu yang menggelinding pada suatu permukaan seperti dalam Gambar 2.7 (b), disebut sepatu mengambang. Macam yang terdahulu memerlukan ketelitian yang lebih tinggi dalam pembuatannya.

35 Bab II Teori Dasar Perencanaan 21 Gbr. 2.8 Sepatu berengsel dan sepatu mengambang (Ref.7) Untuk merencanakan rem drum, pada umumnya perhitungan yang sederhana dapat diberikan dalam contoh soal dan dapat di ikuti untuk memperoleh ukuran bagian bagian yang bersangkutan serta gaya untuk menekan sepatu. Menurut perhitungan dari pabrik, gaya rem total adalah N pada diameter luar roda, untuk mobil yang sama. Harga ini hampir sama dengan 6470 N 4 228/562 = N. Meskipun demikian, gaya untuk menekan sepatu satu roda belakang adalah 1490 N, yang ternyata sangat berbeda dengan 3320 N yang didasarkan pada perhitungan diatas. Jadi cara mempelajari perhitungan biasa adalah sangat perlu untuk ketelitian dalam melakukan perencanaan. Misalkan beban roda depan dalam keadaan jalan biasa W D (kg), beban roda belakang W B (kg), jarak sumbu roda depan dan belakang L (mm) dan tinggi titik berat h (mm) seperti yang terlihat pada Gambar 2.8.

36 Bab II Teori Dasar Perencanaan 22 Gbr. 2.9 Beban depan dan beban belakang (Ref.7) Jika pengereman dilakukan dalam kedaan darurat, gaya inersia sebesar W (α /g) akan timbul pada titik berat.dengan permukaan jalanan diambil sebagai engsel, maka menyebabkan pertambahan gaya reaksi yang timbul pada roda depan. Dalam keadaan darurat, pengereman dilakukan dengan perlambatan sebesar α' = eg (m/s 2 ) (2.10) dimana e = 0,5 0,8 dan g = 9,8 m/s 2. Jika tekanan minyak adalah Pw (N/mm 2 ), gaya tekan A W. Pw dan A WB. Pw (N) akan dikenakan pada masing-masing roda depan dan roda belakang. Harga yang diperoleh dengan membagi momen rem T (N.mm) dengan hasil perkalian antara gaya tekan P (N) yang dikehendaki pada ujung-ujung sepatu dan jari-jari drum (mm) disebut faktor efektifitas rem. Tekanan minyak didalam silinder diperbesar atau diperkecil oleh gaya injakan pada pedal rem yang menggerakkan piston silinder master rem, baik secara langsung atau dengan penguat gaya. Pada pengereman dalam keadaan darurat, untuk mencegah kenaikan gaya rem yang terlalu melonjak, maka kenaikan tekanan minyak yang ditimbulkan oleh injakan pedal rem dengan gaya lebih dari N. Gambar 2.9 menunjukkan suatu contoh pelunakan dari gaya tersebut. Dalam hal demikian, perbandingan gaya rem tetap sama. Namun demikian pada konstruksi

37 Bab II Teori Dasar Perencanaan 23 baru, untuk menjaga agar pada waktu pengereman tidak terjadi slip antara telapak ban dan permukaan jalanan, maka pengurangan kenaikan tekanan minyak diatas gaya pedal tertentu seperti dikemukakan diatas hanya dilakukan pada roda belakang saja, sehingga dalam hal ini, perbandingan gaya rem sedikit berubah. Gbr Gaya pedal (Ref.7) Faktor efektivitas rem tergantung pada macam dan ukuran rem. Koefisien gesek juga merupakan salah satu faktor penting, dimana hubungannya dengan (FER) diperlihatkan pada Gambar Harga ini adalah harga kasar, dan untuk memperoleh harga yang teliti harus dihitung dari ukuran yang sesuangguhnya dengan rumus atau diagram.

38 Bab II Teori Dasar Perencanaan 24 Gbr Faktor efektivitas rem terhadap koefisien gesek lapisan (Ref.7) Jika waktu rem adalah : te = ν (s) (2.11) α luas bidang lapisan adalah A LD dan A LB (mm 2 ), besarnya kapasitas energi dari lapisan (yaitu energi kinetis per satuan luas lapisan dan satuan waktu, yang berkaitan dengan μ pv seperti diuraikan di muka) K LD dan K LB (N/mm.s) masing-masing untuk roda depan dan belakang dapat dinyatakan dengan rumus berikut : K LD = K LB = E E k ( BD) 2A k 2A LD LB. t. t e e ( BD) D B (2.12) (2.13) Pada Gambar 2.11 menunjukkan grafik titik kunci sinkron, dimana berat kotor mobil : 1225 kg, beban depan : 640 kg, beban belakang : 585 kg, dan perbandingan h/l : 0,22.

39 Bab II Teori Dasar Perencanaan 25 Gbr Titik kunci sinkron (Ref.7) Harga-harga K LD dan K LB diusahakan dapat ditekan sampai sebesar 0,18 (N/mm.s) atau kurang untuk rem drum, dan untuk rem cakram yang sangat baik radiasinya sampai 0,65 (N/mm.s) atau kurang. Perhitungan disini didasarkan pada kecepatan kendaraan sebagai berikut : Mobil penumpang Truk kecil Truk besar 100 km/h = 27,8 m/s 80 km/h = 22,8 m/s 60 km/h = 16,7 m/s dengan perlambatan sebesar 0,6 g. Di samping perhitungan untuk hal-hal diatas sebenarnya masih ada perhitungan koefisien gesekan antara roda dan permukaan jalanan pada batas slip, dan lain sebagainya. Namun perhitungan-perhitungan tersebut tidak akan dilakukan disini. Adapun tata cara perencanaan rem macam ini akan disusun bersama-sama dengan rem cakram.

40 Bab II Teori Dasar Perencanaan Rem Cakram Rem cakram terdiri atas sebuah cakram dari baja yang dijepit oleh lapisan rem dari kedua sisinya pada waktu pengereman, lihat Gambar 2.13 di bawah ini. Rem ini mempunyai sifat-sifat yang baik seperti mudah dikendalikan, pengereman yang stabil, radiasi panas yang baik, dan lain sebagainya. Adapun kelemahannya umur lapisan yang pendek, serta ukuran silinder rem yang besar pada roda. Gbr Rem cakram (Ref.7) Jika lambang-lambang seperti diperlihatkan pada Gambar 2.13 dibawah ini dipakai, maka momen rem T 1 (N.mm) dari satu sisi cakram adalah : T 1 = μ F K 1 R m (2.14) dimana μ adalah koefisien gesek lapisan, F (N) adalah hasil perkalian antara luas piston atau silinder roda A w (mm 2 ) dan tekanan minyak P w (N/mm 2 ). Perhitungan ini dilakukan untuk membuat keausan lapisan yang seragam baik didekat poros maupun diluar poros, dengan jalan mengusahakan tekanan kontak yang merata. Dalam hal otomobil, karena satu gandar mempunyai dua roda dengan jari-jari R, maka gaya rem pada diameter luar roda adalah 2 FER.

41 Bab II Teori Dasar Perencanaan 27 Gbr Notasi untuk rem cakram (Ref.7) Faktor efektivitas rem diberikan seperti pada Gambar Dibandingkan dengan macam rem yang lain, rem cakram mempunyai harga FER terendah karena pemancaran panas yang sangat baik, sehingga banyak dipakai Rem Pita Rem pita pada dasarnya terdiri dari sebuah pita baja yang disebelah dalamnya dilapisi dengan bahan gesek, drum rem dan tuas, seperti pada Gambar 2.15 di bawah ini. Gbr Rem pita tunggal (Ref.7)

42 Bab II Teori Dasar Perencanaan 28 Gaya rem akan timbul bila pita diikatkan pada drum dengan gaya tarik pada kedua ujung pita tersebut. Jika gaya tarik pada kedua ujung pita adalah F 1 dan F 2 (N), maka besarnya gaya gesek adalah sama dengan (F 1 F 2 ). Pada Gambar 2.15 dibawah ini ditunjukkan macam-macam rem pita, antara lain : (a) Jenis diferensial (b) Untuk putaran dalam satu arah (c) Untuk putaran dalam dua arah Gbr Macam-macam rem pita (Ref.7) Dalam hal rem tunggal seperti pada Gambar 2.16 di bawah ini, besarnya gaya yang dikenakan pada ujung tuas adalah : F = ( b ) F a 2 (2.15) Jika celah antara drum rem dan lapisan rem adalah δ (mm), maka ujung F 2 harus membuat langkah sebesar : ( D R 2 + δ) θ - D R.θ = δ θ (2.16) 2

43 Bab II Teori Dasar Perencanaan 29 untuk dapat mengikatkan pita pada drum. Untuk membuat langkah ini, ujung tuas harus digerakkan sebesar : Δs = δ. θ.(a/b) (2.17) Gbr Gerakan ujung tuas (Ref.7) Rem pita mempunyai beberapa keuntungan seperti luas permukaan lapisan dapat dibuat besar, pembuatan mudah, pemasangan tidak sukar, gaya rem besar dalam keadaan berhenti, dan lain-lain. Karena sukar dikendalikan, rem ini tidak cocok untuk putaran tinggi. Karena pita dapat putus, maka dalam perencanaan, perancangan dan pembuatannya diperlukan ketelitian dalam perhitungan kekuatan tarik dan tegangan geser pada tali atau pita pada rem tersebut sehingga aman dalam penggunaannya, apalagi digunakan dalam mesin derek yang mampu menarik beban. Rem semacam ini dipandang tidak cocok untuk alat-alat pengangkut manusia. Rem pita banyak dipakai pada mesin derek. Untuk derek, standar gaya rem tersebut mencakup : Kapasitas rem tidak boleh kurang dari 150 % kapasitas angkat. Untuk rem dengan pedal kaki, langkah tuas tidak lebih dari 300 mm. Untuk rem tangan, langkah tuas tidak lebih dari 600 mm.

44 Bab II Teori Dasar Perencanaan 30 Rem sebuah derek atau mesin pengangkat dimaksudkan untuk menghentikan putaran drum penggulung kabel dan mencegah beban turun sendiri. Disini kekuatan tali atau pita pada rem sangat berpengaruh terhadap kekuatan tarik dan tegangan geser yang akan terjadi pada saat drum menggulung kabel atau tali pengangkat yang juga berpengaruh pada gaya pengereman. Untuk penggeraknya diambil motor standar dengan daya nominal dekat diatas daya angkat tersebut. Karena itu, sekalipun tidak ada gaya yang dikenakan, rem dapat bekerja sendiri menghentikan putaran. Juga dalam hal ini dimana rem dapat mengunci sendiri dan pengereman harus dilakukan dengan hati-hati. Jika beban angkat derek adalah W (kg), putaran drum n D (rpm), diameter drum D (m), efisiensi mekanis η (besarnya kurang lebih antara 0,75 sampai 0,85) dan diameter drum yang dikoreksi (terhadap jumlah lapis lilitan kabel pada drum). Lebar rem untuk derek kecil diperlihatkan pada Tabel 2.2 dibawah ini. Untuk drum rem dengan diameter yang lebih besar terdapat lebar rem sampai 150 mm, atau pita dapat dililitkan dua kali. Tabel 2.2 Tebal dan lebar rem (ref. 7) Lebar drum B (mm) Lebar rem b (mm) Diameter drum D (mm) Tebal rem t (mm)

45 Bab II Teori Dasar Perencanaan 31 Dengan memilih lebar rem dapat dihitung tekanan rem maksimum P max (N/mm 2 ), tekanan rem minimum P min (N/mm 2 ), dan tekanan rem rata-rata P m (N/mm 2 ). Harga P max harus terletak dalam daerah tekanan rem menurut Tabel 2.2 diatas dan jika ternyata terlalu besar, maka lebar rem b R dapat diperbesar. Kapasitas rem dihitung dan memeriksa harga ini lebih rendah dari pada harga batas yang diberikan didalam bagian rem blok tunggal. Selanjutnya langkah dan panjang tuas dihitung dan memeriksa hasilnya sesuai dengan ketentuan yang diberikan. Jika hasil-hasil diatas dipandang cukup memuaskan, selanjutnya merencanakan pita dan kelingan. Dengan memilih Bahan-bahan dan masing-masing kekuatan tariknya dan menentukan faktor keamanan, ambillah dasar 75 % dari batas kelelahan atau batas mulur untuk tegangan tarik. Besarnya faktor keamanan adalah : 1 / (0,45 0,75) 3 dan 1 / (0,45 0,4) 5,6 (2.18) Faktor keamanan akhir dengan mengalikan harga diatas dengan 1,2 sampai dengan 2,0 sesuai dengan kondisi masing-masing. Setelah tegangan tarik yang diijinkan σ a (N/mm 2 ) dari pita dan tegangan geser yang diizinkan dari paku keling τ a (N/mm 2 ) ditentukan, tetapkan diameter dan susunan paku keling sedemikian rupa hingga tidak terlalu banyak mengurangi luas penampang efektif pita. Dalam hal ini perlu di perhatikan bahwa lubang paku sedikit lebih besar daripada diameter paku. Jika d p adalah diameter paku (mm), d p adalah diameter lubang paku dan z adalah jumlah paku dari kelingan.

46 Bab II Teori Dasar Perencanaan 32 Karena gaya tidak selalu dapat dikenakan pada z paku keling secara merata, maka perlu diperhitungkan efisiensi sambungan keling η p seperti yang diperlihatkan pada Tabel 2.3 dibawah ini. Tabel 2.3 Efisiensi kelingan (ref.7) (Diameter paku keling mm dan tebal plat dalam mm) Macam kelingan Efisiensi (%) Sambungan tumpang 1. baris paku baris paku (selang-seling, sejajar) baris paku Untuk pita dapat dipakai bahan dari baja konstruksi umum yang luwes (SS41) atau baja pegas (SUP). Dalam hal ini tebal plat juga terletak antara 2 4 mm. Untuk paku dipakai baja rol untuk paku (SV) Rem Pita Sederhana Pada rem pita sederhana (Gambar 2.17) ujung pita yang menyongsong rem dipasang secara tetap (tarikannya maksimum S on ) dan tuas rem hanya mengalami gaya S off yang menghasilkan momen S off S off = P μα e 1 (2.19) Keterangan: α = panjang lengan dari titik putar tetap ketempat pita diikat ke tuas rem (ujung pita yang meninggalkan drum). Gaya keliling adalah : P = 2M br D (2.20)

47 Bab II Teori Dasar Perencanaan 33 dengan M br ialah momen gaya rem yang sebenarnya. Seperti pada rem sepatu, besarnya pemberat pada tuas rem (Gambar 2.17) ialah : G = S off a G l 1 ar l (2.21) Gbr Diagram rem pita sederhana (Ref.4) Bila drum berputar pada arah yang berlawanan, gaya tarik S on dan S off akan bertukar tempat dan pemberat G yang diperlukan untuk rem akan meningkat. Keadaan ini akan menyebabkan pemakaian rem pita sederhana tidak cocok untuk mekanisme pemutar dan pemindah (rem dua arah). Biasanya perbandingan transmisi tuas adalah : i = a l (2.22) diasumsikan antara 3 sampai 6 (kadang-kadang batas terendahnya dapat mencapai 10). Tarikan pita S off harus diberikan sedapat mungkin pada sudut 90 terhadap titik putar tuas rem. Bila hal ini tidak dapat dilakukan ujung tuas yang lurus harus dibengkokkan. Pada kebanyakan penjepit yang dioperasikan dengan tangan dipakai pita baja tanpa lapisan gesek yang hanya diberi sedikit pelumas. Kerja yang diberikan oleh

48 Bab II Teori Dasar Perencanaan 34 operator pada gagang rem tidak melebihi N. Pada penjepit tangan, rem pita didesain bukan hanya untuk menahan muatan ketika berhenti tetapi untuk mengendalikan kecepatan penurunan muatan juga Rem Pita Lilitan Majemuk Busur kontak pada rem pita sederhana sebesar θ = tidak cukup untuk mengatasi momen gaya yang besar. Pada kasus ini digunakan rem pita dengan lilitan majemuk yang mempunyai sudut kontak yang jauh lebih besar sampai dengan Pitanya berbentuk seperti garpu seperti pada Gambar 2.18 dibawah ini. Gbr Pita pada rem pita lilitan majemuk (Ref.4) Sudut kontak yang besar didapat dengan melewatkan satu ujung potongan pita melalui satu ujung potongan pita melalui rongga diantara kedua ujung pita lainnya yang berbentuk garpu tersebut. Biasanya ujung yang bercabang ialah ujung songsong karena penampangnya diperbesar untuk mendapatkan kekuatan yang lebih tinggi.

49 Bab II Teori Dasar Perencanaan 35 Rem pita lilitan majemuk didesain dengan cara yang sama dengan rem pita sederhana. Besar pemberat rem pada desain ini tidak penting meskipun untuk momen gaya rem yang lebih besar. Jarak gerak pelepasan rem dihitung dari persamaan dan lebih besar 2 sampai 3 kali dibandingkan rem pita sederhana. Gambar 2.19 di bawah menunjukkan rem pita lilitan majemuk yang dipasang pada pengangkat listrik yang dibuat oleh Lenin Works. Rem ini mempunyai sudut kontak Tuas rem dari besi cor dicor menjadi satu dengan pemberatnya. Gbr Rem pita lilitan majemuk (Ref.4) Rem Pita Diferensial Pada rem jenis ini (Gambar 2.20) kedua ujung pita dipasang pada tuas rem. Rem ini disebut rem diferensial karena momen gaya remnya ditentukan oleh perbedaan momen akibat tarikan ujung-ujung pita relatif terhadap sumbu putar tuas rem.

50 Bab II Teori Dasar Perencanaan 36 Gbr Rem pita aksi diferensial (Ref.4) Bila a 2 < a 1 e μα kerja K akan bernilai negatif dan rem akan menjadi pernahan yang bekerja secara otomatis. Bila arah putaran drum rem dibalik tarikan S on dan S off akan bertukar tempat dan gaya K harus lebih besar e μα kali Rem Pita Kerja Additif Pada rem jenis ini (Gambar 2.21) kedua ujung pita rem dipasang pada tuas rem dengan lengan yang sama besar (a 1 = a 2 = a). Persamaan momen untuk titik putar tuas rem adalah sama untuk ke dua arah putaran drum karena pada rem dengan jarak lengan sama tarikan S on dan S off akan bertukar tempat. Pada rem aksi additif ini kerja rem pada tuas lebih besar (1 + e μα ) kali dibandingkan pada drum pita sederhana. Drum rem dihentikan oleh tarikan kedua ujung pita pada rem jenis ini. Sebelumnya telah ditunjukkan bahwa beban tambahan pada poros rem merupakan kelemahan utama semua jenis rem pita yang diulas. Karena itu rem pita agak jarang digunakan pada mesin pengangkat dan rem diferensial sangat jarang digunakan pada mekanisme dengan penggerak mekanik.

51 Bab II Teori Dasar Perencanaan 37 Gbr Rem pita aksi additif (Ref.4) Konstruksi Rem Pita Untuk menjamin kontak yang baik dengan drum, lebar pita b tidak boleh lebih dari 150 mm untuk drum dengan diameter D > 1000 mm dan 100 mm untuk D < 1000 mm. Untuk rem yang dipakai pada penjepit dengan penggerak tangan digunakan pita baja polos biasa dengan ukuran sebagai berikut : Lebar, b (mm) : Tebal, s (mm) : Mekanisme yang digerakkan tenaga daya memerlukan pita baja dengan lapisan rem. Sepatu rem kayu terbuat dari kayu horn beam (kayu besi) atau kayu poplar. Sepatu kayu tersebut dipasang pada pita dengan dua atau empat buah sekrup. Celah sebesar 4-6 mm harus sediakan di antara sepatu. Lapisan rem (satu metode pemasangan lapisan rem canai pada pita dapat dilihat pada Gambar 2.22 b) dipasang ke pita dengan paku keling tembaga atau baut benam.

52 Bab II Teori Dasar Perencanaan 38 Keterangan : a. bagian pada titik pemasangan b. cara pemasangan Gbr ukuran yang disarankan untuk pemasangan lapisan rem ke pita rem (Ref.4) Pita rem diperiksa kekuatan putus tarik terhadap tarikan maksimum S on dengan memperhitungkan kedua lubang paku keling yang mengurangi kekuatan pita. Gbr.2.24 Alat pemasangan pipa (Ref.4)

53 Bab II Teori Dasar Perencanaan 39 Biasanya, ujung songsong pita dipasang secara tetap dan kaku (Gambar 2.23) dan ujung tinggal pita dibuat dapat disetel. Diameter paku keling dapat diambil mulai d = 8 sampai d = 13 mm, biasanya jumlah paku keling tidak kurang dari n = 4. Paku keling harus diperiksa kekuatannya terhadap geser dan tekan. Agar pita tersebut dapat menjauh secara seragam dari drum, rem pita harus dilengkapi dengan batang yang melengkung (Gambar 2.24) yang terbuat dari baja rata dan dipasang pada bagian luar pita dengan baut penyetel. Gbr Desain rem pita untuk peralatan pengangkat (Ref.4) Satu kelemahan rem pita yang dikendalikan oleh elektromagnetik dengan langkah panjang ialah dimensinya yang besar akibat rumah rem yang panjang. Kelemahan ini dapat di hindari dengan memakai elektromagnet langkah pendek (Gambar 2.25). Rem ini di lengkapi dengan magnet yang di desain berdasarkan kemampuan solenoid biasa yang ditutup didalam rumah 2.

54 Bab II Teori Dasar Perencanaan 40 Gbr Rem pita langkah pendek (Ref.4) Operasi Rem Pita Dengan Roda Racet Bila dioperasikan dengan tangan, rem ini dapat digunakan untuk mengendalikan penurunan muatan dan menahan muatan ketika berhenti. Jadi mekanisme ini ialah gabungan rem penurun dan penahan. Gambar 2.26 menunjukkan rem pita dengan rem pita racet. Rem racet dipasang langsung pada poros beban sedangkan drum rem dipasang secara bebas pada poros. Rem digerakkan oleh pemberat G dan dibebaskan dengan menarik tuas rem keatas. Pengunci d dipasang pada titik putar l dan diikat pada drum rem dan ditahan pada racet dengan pegas f.

55 Bab II Teori Dasar Perencanaan 41 Gbr Rem pita dengan peralatan racet (Ref.4) Operasi rem pita dengan roda racet Pengangkatan. Rem digerakkan oleh pemberat dan drum rem diam. Gaya penggerak poros dengan roda racet berputar searah dengan jarum jam, sedangkan gigi roda racet dapat berputar melewati pengunci Penahanan. Bobot muatan akan menyebabkan poros berputar untuk menurunkan muatan sampai gigi terdekat pada roda racet ditahan oleh pengunci. Karena rem dipasang, beban akan ditahan di atas. Penurunan. Tuas rem ditarik keatas oleh operator. Karena pita diperlonggar, roda racet dan drum akan berputar bersamaan dengan poros untuk penurun (berlawanan arah jarum jam).