KAJI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI PENGEREMAN KAMPAS REM

Transkripsi

1 digilib.uns.ac.id 1 KAJI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI PENGEREMAN KAMPAS REM KOMPOSIT SERBUK BONGGOL JAGUNG SEBAGAI SUPLEMEN MATERI KAJIAN MATA KULIAH KOMPOSIT DI PRODI PTM JPTK FKIP UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA Andi Priyanto, Ranto, & Budi Harjanto Prodi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, FKIP, UNS Kampus UNS Pabelan, Jl. Ahmad Yani 200, Surakarta, Tlp/Fax (0271) / gundulz.andi@gmail.com ABSTRACT The aims of this research are : (1) To investigate the effect of variation composition corncob powder, brass powder, MgO and polyester resin on the value of the coefficient of friction on testing braking performance of brake lining is using the Prony Brake engine (2) To investigate the variation in the composition of the mixture of corncob powder, MgO, brass powder and polyester resin which the most optimal approaches of value of the coefficient of friction Indoparts brake lining. (3) To compile the results of this research into teaching materials in the composite course in Mechanical Engineering Education Program JPTK FKIP Sebelas Maret University Surakarta.This research is an experimental research and analysis data uses descriptive analysis techniques. Testing braking performance of brake lining is using the Prony Brake engine. The population in this research is composed of composite brake lining corncob powder, brass powder, MgO, and polyester resin. The Samples in this research is variation in the composition of the brake lining materials, namely: First composition with a composition 20% corncob powder, 40% brass powder, 20% MgO and 20% polyester resin, Second composition with a composition of 30% corncob powder, 30% brass powder, 20% MgO and 20% polyester resin, the third composition with a composition of 40% corncob powder, 20% brass powder, 20% MgO and 20% polyester resin.based on this research the conclusion are: (1) The variation of the composition of the material brake lining effects of the value of the coefficient of friction brake lining. This is indicated by the differences of the value of the coefficient of friction brake lining. First composition with a composition 20% corncob powder, 40% brass powder, 20% MgO and 20% polyester resin of the value of the coefficient of friction brake lining is as big as 0,322. Second composition with a composition of 30% corncob powder, 30% brass powder, 20% MgO and 20% polyester resin of the value of the coefficient of friction brake lining is as big as 0,368. The third composition with a composition of 40% corncob powder, 20% brass powder, 20% MgO and 20% polyester resin of the value of the coefficient of friction brake lining is as big as 0,357. (2) The most optimal composition approaches the value of coefficient of friction of the brake lining Indoparts brand comparison with the value of the coefficient of friction of 0,378 is the second composition with a composition of 30% corncob powder, 30% brass powder, 20% MgO and 20% polyester resin. The value of the coefficient of friction on the composition is 0,368. (3) The teaching materials made from the research can add variety of teaching materials in the composite course in Mechanical Engineering Education Program JPTK FKIP Sebelas Maret University Surakarta. Keywords: composite, corncobs powder brake lining, braking performance, the coefficient of friction

2 digilib.uns.ac.id 2 A. PENDAHULUAN Kebutuhan alat transportasi semakin meningkat seiring perkembangan zaman. Salah satu jenis alat transportasi yang pada masa kini banyak dipergunakan adalah sepeda motor. Dalam perkembangannya diciptakan motor dengan peforma mesin yang kuat dan tangguh. Untuk menunjang peforma mesin tersebut dibutuhkan gaya pengereman yang stabil untuk menjaga keselamatan pengendara kendaraan bermotor. Sistem pengereman yang baik harus dapat menunjang daya dan kecepatan pada kendaraan tersebut dimana bagian terpenting dari sistem pengereman adalah kampas rem, yaitu media yang bekerja untuk memperlambat atau mengurangi laju kendaraan. Kampas rem yang mempunyai koeefisien gesek yang baik akan mendapatkan proses pengereman yang maksimal. Bahan komposit merupakan salah satu bahan alternatif yang dapat digunakan untuk pembuatan kampas rem. Bahan dasar kampas rem secara umum adalah asbestos dilengkapi dengan bahan inorganic dan dilekatkan dengan berbagai resin organik, karet dan lain-lain. Kampas rem ini memiliki kelemahan pada saat kondisi basah yag mengakibatkan efek licin waktu pengereman (Haroen dan Waskito, 2009). Kampas asbestos ini juga dapat mengganggu kesehatan dan tidak ramah lingkungan. Penggunaan bahan baku bukan asbes pada kampas rem ini sangat aman bagi kesehatan dan ramah lingkungan, memiliki daya cengkram kuat pada suhu pengereman di atas 300 o C dan faktor keamanan yang lebih baik. Pertimbangan kampas rem berjenis non asbestos yang lebih memberikan dampak positif dalam pemakaiannya, maka sudah saatnya kita mengembangkan pemakaian bahan non asbetos dan mengurangi pemakaian bahan yang dapat dimanfaatkan siswa dalam asbetos karena mempunyai dampak negatif commit to memahami user proses belajar, melatih tingkat bagi pemakainya serta tidak ramah lingkungan. Secara umum bahan friksi kampas rem memiliki tiga penyusun bahan yaitu bahan pengikat, bahan serat dan bahan pengisi. Bahan pengikat terdiri dari berbagai resin diantaranya phenolic, epoxy, polyester, silicone dan rubber. Resin tersebut berfungsi untuk pengikat berbagai zat penyusun didalam friksi. Bahan pengikat dapat membentuk sebuah matriks pada suhu yang relatif stabil. Serat berfungsi untuk meningkatkan koefisien gesek dan meningkatkan kekuatan mekanik bahan. Bahan friksi pada komponen kampas rem sepeda motor merupakan bahan habis setelah dipakai. Maka dari itu dalam pembuatan kampas rem, bahan yang digunakan harus mudah didapat dan tersedia terus. Kita tahu negara Indonesia merupakan negara agraris dengan banyak berbagai lahan pertanian dan perkebunan, salah satu perkebunan yang banyak digarap petani Indonesia adalah perkebunan jagung. Produksi jagung nasional dari tahun ke tahun semakin meningkat. Sesuai data dari Badan Pusat Statistik (BPS), pada tahun 2012 produksi jagung nasional sebesar 18,32 juta ton pipilan kering. Panen jagung nasional tersebut menghasilkan sekitar 30% limbah berupa bonggol jagung. Pemanfaatan limbah bonggol jagung selama ini sangat terbatas hanya digunakan sebagai campuran pakan ternak dan bahan bakar. Bonggol jagung termasuk bahan selulosa yang bisa menyerap air namun mempunyai sifat cukup kesat (Purboputro, 2014). Sehingga bonggol jagung merupakan salah satu bahan yang ideal untuk pembuatan kampas rem. Kegiatan belajar mengajar memerlukan adanya suatu media atau sumber belajar yang akan membantu siswa untuk memahami materi pelajaran. Bahan ajar merupakan salah satu sumber belajar pemahaman siswa melalui evaluasi serta sebagai pedoman siswa dalam mempelajari

3 digilib.uns.ac.id 3 materi secara urut dan runtut. Selain itu kurangnya bahan ajar yang up to date tentang Mata Kuliah Komposit, sehingga perlu adanya pembuatan bahan ajar agar kompetensi dasar yang diinginkan dapat tercapai dengan maksimal. Penelitian ini bertujuan untuk (1) Menyelidiki pengaruh variasi komposisi bahan serbuk bonggol jagung, serbuk kuningan, MgO dan resin polyester terhadap nilai koefisien gesek pada pengujian performansi kampas rem menggunakan mesin Prony Brake. (2) Menyelidiki variasi komposisi campuran bahan serbuk bonggol jagung, serbuk kuningan, MgO dan resin polyester yang paling optimal yang mendekati nilai koefisien gesek kampas rem indoparts. (3) Menyusun hasil penelitian ini menjadi kajian bahan ajar mata kuliah komposit di Prodi Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP Universitas Sebelas Maret Surakarta. B. METODE PENELITIAN Penelitian komposit kampas rem menggunakan metode eksperimen yaitu penelitian yang dilakukan dengan cara membuat atau memanipulasi kondisikondisi tertentu pada spesimen uji, serta adanya kontrol terhadap produk spesimen. Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif kuantitatif yaitu memaparkan dengan jelas keadaan penelitian dan hasil pengujian spesimen. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Otomotif, Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP Universitas Sebelas Maret Surakarta. Jalan Ahmad Yani No. 200 Pabelan, Makamhaji, Kartasura. Sampel pada penelitian ini adalah komposit kampas rem bonggol jagung, serbuk Kuningan (Cu-Zn), Magnesium Oksida (MgO) dengan matrik penyusun berupa resin polyester, adapun sampel yang dibuat mempunyai komposisi penyusun kampas sebagai berikut : a. Komposisi 1 dengan komposisi 20% serbuk bonggol jagung, 40% serbuk polyester. b. Komposisi 2 dengan komposisi 30% serbuk bonggol jagung, 30% serbuk polyester. c. Komposisi 3 dengan komposisi 40% serbuk bonggol jagung, 20% serbuk polyester. Untuk mengetahui nilai koefisien gesek kampas rem menggunakan mesin uji performansi pengereman kampas rem yaitu mesin Prony Brake. Prinsip kerja mesin Prony Brake sama dengan pengereman pada rem cakram sepeda motor. Prony brake merupakan salah satu alat uji torsi dan daya dimana prinsip kerjanya adalah dengan melawan torsi yang dihasilkan dengan suatu gaya pengereman. Besarnya gaya pengereman diukur dengan menambahkan suatu lengan ayun, kemudian gaya pada ujung lengan ayun diukur dengan timbangan (massa). Besarnya torsi didapat dari mengalikan gaya pengereman dengan panjang lengan ayun. Pengambilan foto makro dimaksudkan untuk mengetahui kehomogenan bahan di dalam spesimen kampas rem dan untuk mengetahui rata atau tidaknya campuran semua bahan kampas rem. Pada pengujian foto makro ini digunakan kamera ponsel merk Cross tipe A7s dengan aplikasi Lenovo super camera 8 megapixcel dengan perbesaran 4x. Bagan alir dalam penelitian ini sebagai berikut :

4 digilib.uns.ac.id 4 MULAI STUDI LAPANGAN DAN STUDI PUSTAKA PERSIAPAN ALAT DAN BAHAN PENCAMPURAN BAHAN BAKU Komposisi 1 20 % bonggol jagung, 40 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin. Komposisi 2 30 % bonggol jagung, 30 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin. Komposisi 3 40 % bonggol jagung, 20 % Cu-Zn, 20 % MgO dan 20 % resin. KOMPAKSI BEBAN TEKANAN 2 TON SINTERING SUHU 200 O C 30 MENIT KAMPAS PRODUK INDOPART PEMASANGAN PADA SEPATU REM SPESIMEN KOMPOSIT KAMPAS REM FOTO MAKRO PENGUJIAN DENGAN PRONY BRAKE HASIL PENGUJIAN ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN MENYUSUN KESIMPULAN DAN SARAN SELESAI Gambar 1. Diagram commit Alir to Penelitian user

5 digilib.uns.ac.id 5 C. HASIL DAN PEMBAHASAN Berikut adalah hasil foto makro spesimen kampas rem dengan menggunakan yang digunakan adalah handphone merk Cross A7s dengan aplikasi Lenovo super camera 8 megapixcel. Gambar 2. Foto makro Spesimen 1 Gambar 3. Foto makro Spesimen 2 Gambar 4. Foto makro Spesimen 3 Keterangan : : Serbuk Bonggol Jagung : Serbuk Kuningan : MgO Spesimen 1 dengan komposisi 20% serbuk bonggol jagung, 40% serbuk menunjukkan bahan-bahan penyusun kampas rem sudah terlihat merata. Pada spesimen ini komposisi serbuk kuningan sebesar 40%, oleh karena itu pada hasil foto makro jumlah kuningan terlihat sangat dominan. Meskipun presentase komposisi serbuk bonggol jagung dan kuningan berbeda tetapi banyaknya hampir sama. Maka dari itu penyebaran bahan penyusun pada spesimen 1 ini terlihat merata. Spesimen 2 dengan komposisi 30% serbuk bonggol jagung, 30% serbuk terlihat serbuk kuningan semakin sedikit. Pada spesimen ini presentase komposisi serbuk bonggol jagung dan serbuk kuningan sama yaitu 30% tetapi jumlah diantara keduanya jelas berbeda. Sehingga pada hasil foto makro terlihat di sebagian titik tidak terlihat adanya serbuk kuningan dan menyebabkan campuran ini kurang merata. Spesimen 3 dengan komposisi 40% serbuk bonggol jagung, 20% serbuk menunjukan serbuk kuningan semakin sedikit dan serbuk bonggol jagung semakin banyak. Hal ini dikarenakan komposisi serbuk bonggol jagung sebesar 40%. Pada spesimen ini campuran juga kurang merata terlihat disebagian titik tidak adanya serbuk kuningan. Serbuk bonggol jagung terlihat terdapat pada semua bagian kampas rem. Dari hasil foto makro dari ketiga spesimen kampas rem, dapat disimpulkan bahwa spesimen 1 merupakan campuran yang paling merata. Meskipun pada spesimen 1 prosentase komposisi serbuk bonggol jagung dan serbuk kuningan berbeda yaitu sebesar 40% dan 20% tetapi banyaknya serbuk bonggol jagung dan serbuk kuningan hampir sama. Pengujian performansi pengereman kampas rem menggunakan alat uji mesin Prony Brake. Pengujian ini dilakukan

6 untuk mengetahui nilai koefisien gesek dari spesimen kampas rem serbuk bonggol jagung dan dibandingkan dengan kampas rem Indoparts. Prony brake merupakan salah satu alat uji performansi pengereman kampas rem dimana prinsip kerjanya sama dengan pengereman pada rem cakram sepeda motor. Pada Prony brake ini menggunakan motor penggerak berupa motor listrik bertenaga 1 HP. Putaran motor ditransmisikan dengan menggunakan gear dan rantai untuk menggerakan cakram. Pada komponen pengeremannya menggunakan komponen dari motor yamaha jupiter Z. Pada rumah kampas rem diberi tambahan lengan yang panjangnya 35 mm yang bertujuan untuk meneruskan gaya. Prinsip kerja Prony Brake adalah dengan melawan torsi yang dihasilkan dengan suatu gaya pengereman. Besarnya gaya berat diukur dengan menambahkan suatu lengan ayun, kemudian gaya pada ujung lengan ayun diukur dengan timbangan (massa). Besarnya torsi didapat dari mengalikan gaya berat dengan panjang lengan ayun. Jari-jari efektif pengereman dan diameter piston diukur dengan jangka sorong. Tekanan minyak rem dapat dibaca di manometer yang dipasang pada selang minyak rem. Setelah kita dapat data tersebut, kita masukan ke rumus untuk mengetahui koefisien gesek kampas rem. digilib.uns.ac.id 6 Dimana w = m x g Untuk menghitung gaya efektif pengereman menggunakan persamaan ini : T = Fµ x R Dimana Fµ = T / R Untuk menghitung gaya yang menekan kampas rem menggunakan persamaan, yaitu : = 0,785 (D²+d²) Serta koefisien gesek didapat dari : Fµ = µ Dimana µ = Fµ / Keterangan : T = Torsi ( Nm ) w = Gaya berat (N) m = Gaya pada timbangan (kgf) g = Percepatan grafitasi bumi (m/ ) L = Panjang lengan ( m ) Fµ = Gaya efektif pengereman ( N ) R = Jari-jari efektif pengereman ( m ) F = Gaya yang menekan kampas rem (N) Pe = Tekanan minyak rem (Pa) D = Diameter Piston besar (m) d = Diameter Piston kecil (m) µ = Koefisien gesek Sumber : Teguh Arif Prabowo (2008) Hasil pengujian performansi pengereman kampas rem dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 6. Tabel 1. Hasil Pengujian Performansi pengereman Spesimen Kampas Rem Bonggol Jagung Komposisi bahan Magnesium Kuningan Oksida Resin Koefisien Gesek (µ) Komposisi 1 20% 40% 20% 20% 0,332 Gambar 5. Mesin Prony Brake Komposisi 2 30% 30% 20% 20% 0,368 Dari pernyataan berikut maka didapat Komposisi rumus : 3 T = w L Gaya berat yang terukur ditimbangan (w) 40% 20% 20% 20% 0,357 Indoparts 0,378

7 digilib.uns.ac.id 7 Tabel 1 menunjukan hasil pengujian performansi pengereman spesimen kampas rem yang berbeda-beda. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 5, merupakan diagram pengaruh variasi komposisi bahan kampas rem terhadap performansi pengereman (koefisien gesek) kampas rem. Koefisien Gesek (µ) 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0,332 0,368 0,357 0,378 komposisi 1 komposisi 2 komposisi 3 Spesimen Kampas Rem Indoparts Gambar 6. Diagram Pengaruh Variasi Komposisi Bahan Kampas Rem Terhadap Koefisen Gesek Tabel 1 menunjukan hasil pengujian performansi pengereman (koefisien gesek) spesimen kampas rem yang berbeda-beda. D. SIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan tabel tersebut dapat dilihat bahwa Spesimen 1 dengan komposisi 20% 1. SIMPULAN serbuk bonggol jagung, 40% serbuk Dari penelitian yang telah dilaksanakan dapat diambil kesimpulan polyester, nilai rata-rata koefisien sebagai berikut : geseknya adalah 0,332. Spesimen 2 1. Variasi komposisi bahan kampas rem dengan komposisi 30% serbuk bonggol berpengaruh terhadap nilai koefisien jagung, 30% serbuk kuningan, 20% MgO gesek kampas rem. Hal ini ditunjukkan dan 20% resin polyester, nilai rata-rata dengan nilai koefisien gesek yang koefisien geseknya adalah 0,368. berbeda-beda. Komposisi 1 dengan Spesimen 3 dengan komposisi 40% serbuk komposisi 20% serbuk bonggol jagung, bonggol jagung, 20% serbuk kuningan, 40% serbuk kuningan, 20% MgO dan 20% MgO dan 20% resin polyester, nilai 20% resin polyester nilai koefisien rata-rata koefisien geseknya adalah 0,357. geseknya sebesar 0,332. Komposisi 2 Kampas rem pembanding merk Indoparts dengan komposisi 30% serbuk bonggol nilai koefisien geseknya adalah 0,378. jagung, 30% serbuk kuningan, 20% Berdasarkan Gambar 6 dapat MgO, dan 20% resin polyester nilai diketahui bahwa nilai koefisien geseknya koefisien geseknya sebesar 0,368. yang paling kecil adalah pada spesimen 1 Komposisi 3 dengan komposisi 40% (komposisi 20% serbuk bonggol jagung, serbuk bonggol jagung, 20% serbuk 40% serbuk kuningan, 20% MgO dan 20% resin polyester) yaitu 0,332 dan yang paling besar terdapat pada spesimen 2 (komposisi 30% serbuk bonggol jagung, 30% serbuk kuningan, 20% MgO dan 20% resin polyester) yaitu 0,368. Pada penelitian ini yang dilakukan hanya sebatas mengetahui nilai koefisien gesek kampas rem serbuk bonggol jagung yang paling optimal dan mendekati nilai koefisien gesek dari kampas rem pembanding yaitu kampas rem merk Indoparts. Berdasarkan Tabel 1 nilai koefisien gesek kampas rem merk Indoparts adalah 0,378. Spesimen yang paling optimal yang mendekati nilai koefisien gesek kampas rem pembanding (Indoparts) yaitu spesimen 2 (komposisi 30% serbuk bonggol jagung, 30 % serbuk polyester) dengan nilai koefisen geseknya 0,368. Kesimpulannya variasi komposisi serbuk bonggol jagung dan serbuk kuningan yang sedang (tidak terlalu besar dan tidak terlalu kecil) mempunyai nilai koefisien gesek yang paling optimal dan mendekati nilai koefisien gesek kampas rem merk Indoparts. polyester nilai koefisien geseknya sebesar 0,357.

8 digilib.uns.ac.id 8 2. Komposisi yang paling optimal yang mendekati nilai koefisien gesek dari kampas rem pembanding merk Indoparts dengan nilai koefisien gesek sebesar 0,378 yaitu pada komposisi 2 dengan komposisi 30% serbuk bonggol jagung, 30% serbuk kuningan, 20% MgO dan 20% resin polyester. Pada komposisi tersebut nilai koefisien geseknya sebesar 0, Bahan ajar yang dibuat dari penelitian yang telah dilakukan dapat menambah variasi bahan ajar pada mata kuliah komposit di Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. SARAN Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dan implikasinya, maka dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut: 1. Variasi komposisi bahan yang tepat akan menghasilkan performa kampas rem yang optimal. Komposisi 30% serbuk bonggol jagung, 30% serbuk kuningan, 20% MgO, 20% resin merupakan komposisi yang paling baik untuk dibuat kampas rem, karena memiliki nilai koefisien gesek yang paling optimal dan mendekati nilai koefisien gesek kampas rem Indoparts. 2. Dalam pemilihan bahan kampas rem sebaiknya dipertimbangkan bahan yang mudah didapatkan di lingkungan sekitar, dapat menghasilkan kampas rem dengan kinerja yang optimal dan aman bagi kesehatan. 3. Untuk penelitian lanjutan sebaiknya mesin Prony Brake dikembangkan lagi menggunakan sistem otomasi mesin sehingga didapatkan data yang lebih akurat. 4. Dalam proses penimbangan dan pencampuran bahan agar selalu diperhatikan dengan teliti agar campuran bahannya merata. E. DAFTAR PUSTAKA Agus, S.Y. (2010). Pengaruh Penekanan Terhadap Sifat Fisis Dan Mekanis Pada Bahan Kampas Rem Sepeda Motor Dengan Serat Alam Serbuk Bonggol (Janggel) Jagung. Surakarta: UMS. Fitrianto, F.D. (2012). Pemanfaatan Serbuk Bonggol Jagung Sebagai Alternatif Bahan Friksi Kampas Rem Non-Asbestos Sepeda Motor. Surakarta: UNS. Gibson, R.F Principles of Composites Material Mechanics. Singapore: Mc. Graw Hill. Haroen, W.K. & Waskito, A.T. (2009). Peningkatan Standar Kanvas Rem Kendaraan Berbahan Baku Asbestos Dan Non Asbestos (Celulose) Untuk Keamanan diperoleh pada tanggal 20 November 2014 dari PIS%202008/PPIS%20Bandung/8%2 0%20PENINGKATAN%20STANDA R%20KANVAS%20REM%20%20K ENDARAAN%20BERBAHAN%20B AKU%20ASBESTOS%20DAN%20 NON%20ASBESTOS.pdf Prabowo, T.A. (2008). Kaji Eksperimental Penentuan Torsi Dan Daya Pada Sepeda Motor Honda Astrea Grand 1997 Dengan Sistem Prony Brake. Semarang: Universitas Muhammadiyah Semarang. Purboputro, P.I. (2014). Pengembangan Ketahanan Keausan Pada Bahan Kampas Rem Sepeda Motor Dari Komposit Bonggol Jagung. Jurnal MEDIA MESIN UMS, Vol. 15, No. 1, Januari 2014 : Utomo, Wahyu. (2013). Pengaruh Ketebalan Kampas Rem Terhadap Getaran Sistem Rem Cakram Pada

9 digilib.uns.ac.id 9 Berbagai Kondisi Pengereman. Surakarta: UNS. Widodo, T. W., A. Asari, Ana N.dan Elita, R. (2007). Bio Energi Berbasis Jagung dan Pemanfaatan Limbahnya Diperoleh pada tanggal 20 November 2014 dari eng/index.php?option=com_docma &task=doc_download&gid=11&itemi d=63