STUDI EKSPERIMENTAL PEMANTAUAN KONDISI DAN PENILAIAN ANALISA KINEMATIK PENGEREMAN MOBIL

Transkripsi

1 STUDI EKSPERIMENTAL PEMANTAUAN KONDISI DAN PENILAIAN ANALISA KINEMATIK PENGEREMAN MOBIL SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Oleh : ARDHIAN FAUZA ( ) DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2017

2

3

4

5

6

7 i ABSTRAK Peningkatan angka kecelakaan lalu lintas yang terus meningkat di Indonesia membuat Indonesia menjadi negara dengan jumlah korban jiwa terbanyak kelima akibat kecelakaan lalu lintas di dunia. Banyak faktor yang menjadi penyebab kecelakaan di Indonesia, salah satunya adalah malfungsi sistem rem kendaraan. Sistem kendaraan menjadi sangat penting keberaannya di kendaraan yang berperan sebagai sistem keamanan. Tujuan dari Penelitian ini adalah untuk melihat perbandingan dan karateristik pengereman mobil secara kinematik dan melihat apakah parameter output yang ada pada pengujian analisa kinematik yaitu jarak dan waktu pengereman dapat menjadi indikasi performa dari sistem rem pada kendaraan. Manfaat penelitian ini adalah sebagai dasar pengetahuan untuk mengidentifikasi peforma sistem rem kendaraan sehingga kecelakaan akibat malfungsi pada sistem rem dapat dicegah dan angka kecelakaan yang terjadi di Indonesia dapat berkurang. Untuk itu maka dilakukan pemantauan dan penilaian kondisi pada sistem rem kendaraan dengan metode eksperimental dan analisa kinematik pengereman dengan melakukan percobaan dalam varian parameter input di kecepatan dan gaya pada pedal rem yang kemudian dibebankan pada sistem rem. Berdasarkan varian tersebut maka didapatkan perbandingan varian parameter output jarak pengereman. Berdasarkan input yang diberikan maka fenomena yang terjadi pada sistem rem kendaraan akan dianalisa. Dengan melakukan analisa dan validasi pada jarak pengereman terhadap kecepatan kendaraan maka didapatkan bahwa parameter output yaitu jarak pengereman dapat menjadi parameter indikasi dari peforma sistem rem yang ada pada kendaraan. Kata kunci : Angka kecelakaan, identifikasi performa, sistem rem, eksperimental, analisa kinematik, jarak pengereman

8 ii ABSTRACT The increasing number of traffic accidents that continue to increase in Indonesia makes Indonesia the country with the fifth most fatalities due to traffic accidents in the world. Many factors are the cause of accidents in Indonesia, one of which is malfunction of vehicle brake system, vehicle system becomes very important presence in vehicle that acts as security system. The purpose of this research is to see the comparison and characteristic of kinematic car braking and to see if the output parameters that exist in kinematic analysis of the distance and braking time can be an indication of the performance of the brake system on the vehicle. The benefit of this research is as a knowledge base to identify the performance of the vehicle brake system so that accidents due to malfunctions in the brake system can be prevented and the number of accidents occurring in Indonesia can be reduced. Therefore, monitoring and assessment of the condition of the vehicle brake system with experimental methods and kinematic braking analysis by experimenting in variant input parameters at the speed and force on the brake pedal which is then charged to the brake system. Based on these variants, we get the comparison of distance variation of output parameters. Based on the input given the phenomenon that occurs in the vehicle brake system will be analyzed. By performing analysis and validation at the braking distance to the speed of the vehicle it is found that the output parameters of the braking distance can be an indication parameter of the existing brake system performance on the vehicle. Keywords: Crash rate, performance identification, brake system, experimental, kinematic analysis, braking distance.

9 iii KATA PENGANTAR Puji serta syukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan karunia dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,. Adapun judul skripsi yang dipilih diambil dari mata kuliah Pemantauan Kondisi dan Penilaian, yaitu : Studi Eksperimental Pemantauan Kondisi dan Penilaian Analisa Kinematik Pengereman Pada Mobil Sebelum dan Sesudah Dilakukan Perbaikan. Dalam Penulisan Skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan, motivasi dan pengetahuan dari pihak pihak yang terkait dalam proses pembuatan skripsi ini. Dalam pembahasan dan penyajian serta penulisan penulis telah berupaya sebaik baiknya dengan disiplin ilmu yang telah didapatkan dari perkuliahan, juga arahan dan bimbingan dari Bapak Dr.Ir. M. Sabri, M.T. selaku dosen pembimbing. Pada Kesempatan ini, penulis tidak lupa mengucapkan terimakasi sebesar besarnya kepada : 1. Kepada kedua orang tua penulis Irwan Salim dan Khamsi Zahrani atas dukungan, doa, pengorbanan, dan kasih sayang yang selalu mereka berikan kepada penulis, dengan dukungan dan kasih sayang mereka penulis akhirnya dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Dr. Ir. M. Sabri, M.T. Selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang banyak memberikan arahan, bimbingan, motivasi, nasehat dan pelajaran yang sangat berharga selama proses penyelesaian skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ir. M. Sabri, M.T. dan Terang U.H.S.G Damanik, S.T., M. Sc. Selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,. 4. Seluruh Staf Pengajar DTM FT USU yang telah memberikan bekal pengetahuan kepada penulis hingga akhir studi hingga penulis berhasil menyelesaikan skripsi ini.

10 iv 5. Bapak Ir. Risman Heriadi selaku kepala bengkel SUZUKI Jln. Adam Malik, Medan yang telah berkenan untuk berdiskusi dengan penulis 6. Teman satu tim saya Anggi Nasution, Ramadhansyah putra, Taufiq Ridho dan Nofiqbal Anissa yang selalu memberikan mendukung, motivasi, dan menemani saya dalam menyelesaikan tugas skripsi ini 7. Teman teman seperjuangan Teknik Mesin stambuk 2012 yang telah banyak memberikan motivasi dan bantuan dalam penyelesaian skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua dan dapat digunakan sebagai pengembangan ilmu yang didapatkan selama dibangku kuliah. Apabila terdapat kesalahan dalam penulisan dan penyusunan serta bahasa yang tidak tepat dalam skripsi ini maka penulis mengharapkan saran dan kritikan yang bersifat membangun dalam penyempurnaan skripsi ini. Medan, Mei 2017 Penulis, Ardhian Fauza

11 iv ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR NOTASI BAB 1. PENDAHULUAN DAFTAR ISI Pendahuluan Tujuan Penelitian Batasan Masalah Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan 3 Hal i iii iv viii xi BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem rem Jenis Jenis Sistem Rem Jenis Jenis Sistem Rem berdasarkan prinsip kerjanya Jenis Jenis Sistem Rem Berdasarkan Sistem Kendali/kontrol Tipe Tipe Rem Rem cakram / Disk Brake Drum Brake / Tromol Komponen Sistem Rem Mekanisme Kerja Rem Kajian yang Dipilih Dalam Akademik Pemilihan Sistem Rem Dalam Kajian Akademik Parameter Kajian Kinematik Pada Sistem Rem Gerak Kinematik Tipe Tipe Pengereman Perbandingan Gaya Input dan Output pada Sistem Rem Mobil Perhitungan Gaya Gesek Terhadap Proses Pengereman Validasi Kuantitatif dan Kualitatif Data Jarak Pengereman Validasi Kuantitaif Validasi kualitatif 38 BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Desain Parameter Analisis (Design Of Analysis) Identifikasi Parameter 40

12 v Variabel yang Diamati Tabel Data Pengukuran Desain Eksperimen Waktu dan Tempat Alat Bahan dan Objek Penelitian Prosedur pengujian Tahapan Pengujian Membangun Setup Pengujian 64 BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Design Of Analysis Gaya Input dan Output Pada Komponen Sistem Rem Perhitungan Gaya Gesek Terhadap Proses Pengereman Data Hasil Pengukuran Kinematik Pengereman Pengukuran Data Sebelum Perbaikan Pengukuran Data Setelah Perbaikan Standart Jarak Pengereman Solarso dan Kiyokatsu Suga (s s ) Kategori Keamanan Jarak Pengereman (s r ) Validasi Standart Jarak Pengereman Validasi Kuantitatif Validasi Kualitatif Perbandingan Peforma Jarak Pengereman Sebelum dan Setelah Dilakukan Perbaikan Pada Sistem Rem Ringkasan hasil pengujian dan Analisa Kinematik Sebelum dan Setelah Dilakukan Perbaikan Pada Mobil 103 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran 106 DAFTAR PUSTAKA 107 LAMPIRAN

13 vi DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1. Perbandingan keunggulan dan kelemahan jenis jenis sistem rem berdasarkan prinsip kerjanya 9 Tabel 2.2. Keunggulan dan kelemahan tipe rem tromol dan rem cakram menurut Afif Ahmad (2015) 17 Tabel 2.3. Komponen komponen sistem rem dan fungsinya 19 Tabel 2.4. Parameter input dan faktor penyebabnya 31 Tabel 2.5. Parameter ouput dan faktor penyebabnya 31 Tabel 2.6. Kategori keamanan jarak pengereman 39 Tabel 3.1. Data Pengukuran 42 Tabel 3.2. Spesifikasi mobil Daihatsu Thaft Hiline 47 Tabel 4.1. Parameter design of analysis 67 Tabel 4.2. Gaya input dan output pada komponen komponen sistem rem 70 Tabel 4.3. Data perhitungan gaya gesek terhadap proses pengereman 72 Tabel 4.4. Data hasil pengukuran kinematik pengereman kendaraan sebelum perbaikan 74 Tabel 4.5. Data hasil pengukuran kinematik pengereman kendaraan setelah perbaikan 85 Tabel 4.6. Data standart jarak pengereman menurut Solarso dan Kiyokatsu Suga (s s ) 1997:91 94 Tabel 4.7. Kategori Keamanan jarak pengereman 95 Tabel 4.8. Validasi jarak pengereman sebelum dilakukan perbaikan pada kendaraan 96 Tabel 4.9. Validasi jarak pengereman setelah dilakukan perbaikan pada kendaraan 97

14 vii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Skema sistem rem 6 Gambar 2.2. Sistem rem mekanik 7 Gambar 2.3. Sistem rem hidrolik 8 Gambar 2.4. Sistem rem pneumatik 9 Gambar 2.5. Sistem rem hidrolik ABS dengan wheel sensor 13 Gambar 2.6. Sistem rem hidrolik ABS dengan wear indicator 13 Gambar 2.7. Rem cakram 16 Gambar 2.8. Rem tromol 17 Gambar 2.9. Pedal rem 21 Gambar Booster rem 22 Gambar Master silinder ganda konvensional dan Master silinder konvensional 23 Gambar Selang Fleksibel 23 Gambar tuas rem parkir 24 Gambar Kaliper rem 25 Gambar Kampas rem 26 Gambar Piringan cakram rem 27 Gambar Diagram alur proses DOP (Design Of Process) 29 Gambar Parameter Kajian Kinematik Pada Pengereman 31 Gambar Pedal Rem 33 Gambar Gaya pada pedal rem 34 Gambar Gaya tekan boster rem 34 Gambar Tekanan hidrolik pada sistem rem 35 Gambar Gaya tekan boster rem 36 Gambar Gaya gesek kampas rem dan piringan rem 37 Gambar Gaya gesek ban dan jalan 37 Gambar 3.1. Diagram desain parameter 41 Gambar 3.2. Timbangan pegas 43 Gambar 3.3. Pegas ukuran 15 cm 44 Gambar 3.4. Tang kawat 44 Gambar 3.5. Pita meter 45 Gambar 3.6. Bahan bakar solar 45 Gambar 3.7. Kawat diameter 1 mm 46 Gambar 3.8. Mobil Daihatsu Thaft Hiline 46 Gambar 3.9. Diagram alir penelitian 63 Gambar Setup dinamometer pada pedal rem 64 Gambar Sketsa setup dinamometer pada pedal rem 64 Gambar Jalan Tri Dharma Kampus USU 65

15 viii Gambar Jalan Dr. Sofyan Kampus USU 65 Gambar Jalan Pasar II Setiabudi Medan 65 Gambar Sketsa setup jalan pengujian kinematik pengereman 66 Gambar 4.1. Gaya input dan output pada komponen komponen sistem rem 70 Gambar 4.2. Grafik gaya pada pedal rem vs tekanan hidrolik pada komponen sistem rem 71 Gambar 4.3. Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 10 km/jam sebelum perbaikan 75 Gambar 4.4. Grafik gaya vs jarak percobaan ke-2 kecepatan 10 km/jam sebelum perbaikan 75 Gambar 4.5. Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 10 km/jam sebelum perbaikan 76 Gambar 4.6. Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 20 km/jam sebelum perbaikan 76 Gambar 4.7. Grafik gaya vs jarak percobaan ke-2 kecepatan 20 km/jam sebelum perbaikan 77 Gambar 4.8. Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 20 km/jam sebelum perbaikan 77 Gambar 4.9. Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 30 km/jam sebelum perbaikan 78 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-2 kecepatan 30 km/jam sebelum perbaikan 78 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 30 km/jam sebelum perbaikan 79 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 40 km/jam sebelum perbaikan 79 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-2 kecepatan 40 km/jam sebelum perbaikan 80 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 40 km/jam sebelum perbaikan 80 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 50 km/jam sebelum perbaikan 81 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-2 kecepatan 50 km/jam Sebelum perbaikan 81 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 50 km/jam Sebelum perbaikan 82 Gambar Perbaikan yang dilakukan pada sistem rem kendaraan (tromol dan kaliper) 83 Gambar Perbaikan yang dilakukan pada sistem rem kendaraan (kaliper dan tromol) 83 Gambar Perbaikan yang dilakukan pada sistem rem kendaraan

16 ix (tromol) 83 Gambar Perbaikan yang dilakukan pada sistem rem kendaraan (master rem) 84 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 10 km/jam Setelah perbaikan 86 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-2 kecepatan 10 km/jam Setelah perbaikan 86 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 10 km/jam Setelah perbaikan 87 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 20 km/jam Setelah perbaikan 87 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-2 kecepatan 20 km/jam Setelah perbaikan 88 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 20 km/jam Setelah perbaikan 88 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 30 km/jam Setelah perbaikan 89 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-2 kecepatan 30 km/jam Setelah perbaikan 89 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 30 km/jam Setelah perbaikan 90 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 40 km/jam Setelah perbaikan 90 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-2 kecepatan 40 km/jam Setelah perbaikan 91 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 40 km/jam Setelah perbaikan 91 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-1 kecepatan 50 km/jam Setelah perbaikan 92 Gambar Grafik gaya vs jarak vs percobaan ke-2 kecepatan 50 km/jam Setelah perbaikan 92 Gambar Grafik gaya vs jarak percobaan ke-3 kecepatan 50 km/jam Setelah perbaikan 93 Gambar Jarak Pengereman sebelum dilakukan perbaikan pada sistem rem kendaraan 101 Gambar Jarak Pengereman setelah dilakukan perbaikan pada sistem rem kendaraan 102

17 x DAFTAR NOTASI Simbol Keterangan Satuan s Jarak m v Kecepatan m/s e Koefisien gesek ban dan jalan g Percepatan gravitasi m/s 2 te Waktu pengereman s K Perbandingan jarak tuas pedal rem a Jarak keselurahan pedal rem cm b Jarak titik tengah pedal ke atas cm FK Gaya yang dihasilkan pedal rem kgf F Gaya kgf FKb Gaya yang dihasilkan booster rem kgf Pe Tekanan hidrolik kg/cm 2 dm Diameter silinder master rem cm Fp Gaya tekan pada pad rem kgf d Diameter silinder kaliper cm Fμ Gaya Gesek Pengereman N μ Koefisien Gesek W Beban N M Massa Kg se Jarak pengereman hasil pengujian m se1 Jarak pengereman hasil pengujian m sebelum sistem rem diperbaiki se2 jarak pengereman hasil pengujia m sebelum sistem rem diperbaiki ss Standart jarak pengereman Solarso m dan Kiyokatsu Suga sr Standart jarak pengereman Rugerri TL m