KAJI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI PENGEREMAN KAMPAS REM SERBUK BAMBU. Nur Efendi, Ranto, Yuyun Estriyanto ABSTRACT

Transkripsi

1 KAJI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI PENGEREMAN KAMPAS REM SERBUK BAMBU Nur Efendi, Ranto, Yuyun Estriyanto Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Jalan Ahmad Yani Nomor 200 Makamhaji, Kartasura. ffendi.zero@gmail.com ABSTRACT The purpose of this research were: (1) To research the effect of composition variations with materials bamboo powders, aluminium (Al), magnesium oxide (MgO), and polyester resin toward the friction coefficient value at the braking performance test. (2) To research the composition variation brake pad with material friction bamboo powders the most ideal friction coefficient value with Indoparts brake pad as comparison. This research used a descriptive quantitative method. Data were obtained by using Prony Brake engine braking performance test. The sample processed by making 3 composition of brake lining, each composition is made of 3 pieces of samples into (1A, 1B, 1C; 2A, 2B, 2C; 3A, 3B, 3C). Data obtained from the results of research put into a table and displayed in graphical form, then analyzed. Based on the results of this study concluded that: (1) Variations composition the brake lining effect on the value of friction coefficient in the braking performance test. The increasing percentage composition of bamboo powder, will lower the braking performance (friction coefficient) brake lining samples, as well as the increasing percentage of magnesium oxide (MgO) then also improve braking performance (friction coefficient). (2) The friction coefficient that closest to the value of the friction coefficient Indoparts brake lining is composition sample 1 with composition of 35% bamboo powder, aluminum 15%, MgO 35%, resin 15% by 0,365 friction coefficient value. Keywords: brake lining, bamboo powder, braking performance, composite, prony brake. A. PENDAHULUAN Kampas rem merupakan media yang baik dan efisien agar di yang berfungsi untuk memperlambat dapatkan daya pengereman yang atau menghentikan laju kendaraaan. optimal. Pada saat kendaraan berkecepatan Pada komponen kampas rem tinggi fungsi kampas rem memiliki mengandung zat penyusun di dalam beban mencapai 90% dari bahan friksi terdiri dari serat, bahan komponen lainnya. Kampas rem pengisi dan bahan pengikat. Serat memiliki peranan yang sangat berfungsi untuk meningkatkan penting. Oleh karena itu dibutuhkan koefisien gesek dan kekuatan commit to user kampas rem dengan kemampuan mekanik bahan. Serat terdiri dari 1

2 serat buatan dan alami. Serat buatan rem berbahan non asbestos yang misalnya nilon dan serat gelas. Serat mampu bertahan hingga suhu di atas alami yang sering dipakai sebagai 300 C dan kampas rem berbahan penguat yaitu serat tumbuhan kelapa, non asbestos tidak menghasilkan bambu, rami dan jut. Bahan pengisi debu yang beracun sehingga ramah berupa mineral tambang dan bersifat lingkungan dan apabila terkena air fire retardant sehingga tahan daya pengeremannya masih bisa terhadap panas atau memiliki optimal (Desi Kiswiranti, 2007). koefisien perpindahan panas yang Serat bambu dipilih karena lebih kecil. Seperti Cu, Cu-Zn, Al, merupakan salah satu bahan Zn. Bahan pengisi terdiri dari bahan alternatif serat alam yang memiliki pengisi organik dan anorganik. sifat mekanik yang baik atau sesuai Bahan pengisi organik misalnya dengan kebutuhan dalam bahan C.N.S.L (Cashew Nut Shell Liquid), kampas rem. Jenis bambu yang akan dust dan remah karet. Bahan pengisi digunakan dalam penelitian kali ini anorganik misalnya BaSO, Cu-Zn, adalah bambu ori dengan nama latin Al, Zn. Untuk memodifikasi tingkat Bambus arundinacea. Hal ini gesek dan membersihkan permukaan dikarenakan bambu ori memiliki rotor ditambahkan bahan abrasif serabut yang lebih tinggi serta seperti Al2O3, MgO, Fe3O, SiC, dan memiliki pola serabut yang lebih kianit/ Al3SiO4. Abrasif ini juga rata, selain itu juga memiliki sifat digunakan menstabilkan koefisien tahan terhadap serapan air serta gesek. Bahan pengikat dapat harga yang murah (Sutikno dkk, membentuk sebuah matriks pada 2002). suhu yang relatif stabil. Bahan Prony brake merupakan salah pengikat terdiri dari berbagai jenis satu alat uji torsi dan daya dimana resin di antaranya phenolic, epoxy, prinsip kerjanya adalah dengan polyester dan rubber. Resin tersebut melawan torsi yang dihasilkan berfungsi untuk mengikat berbagai dengan suatu gaya pengereman. zat penyusun di dalam bahan friksi Besarnya gaya pengereman diukur (Desi Kiswiranti, 2007). dengan menambahkan suatu lengan Kampas rem berbahan asbestos ayun, kemudian gaya pada ujung hanya mampu bertahan pada suhu lengan ayun diukur dengan 200 C dan debu dari kampas rem ini timbangan (massa). Besarnya torsi sangat beracun yang dapat didapat dari mengalikan gaya menyebabkan fibrosis (penebalan pengereman dengan panjang lengan dan luka gores pada paru-paru), ayun (K.M. Jossy. 2011). apabila kampas rem ini terkena air Penelitian ini bertujuan (1) maka daya pengeremannya akan Menyelidiki pengaruh variasi terganggu. Berbeda dengan kampas commit to user komposisi bahan serbuk bambu, 2

3 serbuk aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) dan resin polyester terhadap nilai koefisien gesek pada pengujian performansi pengereman. (2) Menyelidiki variasi komposisi kampas rem dengan bahan friksi serbuk bambu yang paling ideal terhadap koefisien gesek dengan pembanding kampas rem Indoparts. B. METODE PENELITIAN Penelitian komposit kampas rem menggunakan metode eksperimen. Penelitian ini diadakan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi komposit kampas rem berbahan serbuk bambu, aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) dan resin polyester terhadap koefisien gesek pada pengujian pengereman dengan pembanding kampas rem merk Indoparts. Variasi komposisi komposit kampas rem serbuk bambu dengan prosentase sebagai berikut: a. Spesimen kampas rem 1 dengan komposisi, 35 % serbuk bambu, 15 % Al, 35 % MgO dan 15 % resin polyester. b. Spesimen kampas rem 2 dengan komposisi, 40 % serbuk bambu, 15 % Al, 30 % MgO dan 15 % resin polyester. c. Spesimen kampas rem 3 dengan komposisi, 45 % serbuk bambu, 15 % Al, 25 % MgO dan 15 % resin polyester. Proses pengambilan sampel dilakukan dengan membuat 3 komposisi kampas rem, setiap komposisi dibuat 3 buah sampel menjadi (1A, 1B, 1C; 2A, 2B, 2C; 3A, 3B, 3C). Foto makro kali ini menggunakan telepon genggam merk CROSS A7S. Dengan kekuatan resolusi kamera 8 megapixel (3.264x2.448 pixel) autofocus. Menggunakan aplikasi Lenovo Super Camera Macro 4x digital zoom. commit to user Gambar 1. Mesin 3 Prony Brake

4 Tujuan dari pengambilan dari foto spesimen yaitu untuk menampilkan gambaran dari spesimen kampas rem yang telah melalui beberapa proses pengerjaan. Dalam gambar berikut ini dapat terlihat perbedaan struktur komposisi dari setiap spesimen kampas rem. Untuk mengetahui struktur permukaan dilakukan uji foto makro. Uji ini digunakan untuk mengetahui kerataan bahan campuran komposit serbuk bambu. Nilai koefisien gesek kampas rem diperoleh pada pengujian performansi pengereman menggunakan mesin Prony Brake. Torsi atau usaha adalah hasil kali antara gaya berat yang dihasilkan pada timbangan dikalikan dengan jarak antara titik tekan timbangan dengan poros benda yang beregerak (panjang lengan). Dengan catatan bahwa lengan ayun tidak ikut berputar. Dari pernyataan berikut maka didapat rumus : Keterangan : P = Daya pengereman (W) T = Torsi (Nm) R = Jari-jari bidang pengereman (m) Fµ = Gaya pengereman (N) µ = Koefisien Gesek F p = Gaya yang menekan brake pad (N) L = Panjang lengan (m) n = Putaran motor (Rps) Pe = Tekanan minyak rem (Pa) w = Gaya berat (N) m = Massa (Kg) g = Percepatan grafitasi bumi (m/s 2 ) D = Diameter Piston Besar (m) D = Diameter Piston Besar (m) Sumber : K.M. Jossy Hasil pengukuran pada penelitian ini selanjutnya dilakukan analisis data menggunakan metode penyelidikan deskriptif. Dengan memotret angka yang ada pada timbangan pada saat mesin pertama kali berhenti, serta mencatat tekanan minyak rem pada manometer. Data dihitung dengan rumus yang telah di tentukan. Data diperoleh dengan menghitung koefisien gesek pengujian kampas rem. Pengujian performansi T = w L = Fµ R...(i) Gaya berat yang terukur ditimbangan (w) pengereman dilakukan pada setiap T = w L...(ii) spesimen kampas rem dan kampas Dimana w = m g...(iii) rem pembanding. Langkah awal Serta daya pengereman didapat dari: pengujian performansi pengereman P = 2πn T...(iv) dilakukan dengan menyiapkan Untuk menghitung gaya gesek yang spesimen kampas rem. Pasang ditimbulkan oleh kampas rem spesimen yang diuji ke Mesin Prony menggunakan persamaan, yaitu: Brake. Setelah spesimen siap, kita Fµ = µ F p...(v) siapkan mesin serta timbangan Dimana digital sesuai dengan posisinya, lalu F p = P e 0,785 (D 2 + d 2 )......(vi) commit to user menyalakan timbangan dan menyalakan mesin dengan menekan 4

5 tombol ON / OFF pada saklar. Pada pengujian ini kampas rem yang akan diuji ditekan sehingga menekan piringan sehingga terjadi gesekan yang pada akhirnya mengakibatkan piringan berhenti. Pada saat piringan ini berhenti tuas lengan yang terhubung dengan kampas rem akan memberikan ketukan ke timbangan sehingga massa dapat dibaca oleh timbangan, serta tekanan yang bekerja pada minyak rem dapat diliat pada manometer yang terpasang pada ujung selang minyak rem. Untuk putaran motor dihitung menggunakan alat tachometer. Setelah kita dapat data tersebut, kita masukan ke rumus untuk mengetahui koefisien gesek. Kondisi suhu mesin Prony Brake pada saat pengujian harus stabil supaya dapat memperoleh hasil pengujian yang optimal. Kondisi ini dapat disiasati dengan menggunakan kipas angin agar mesin dapat selalu dalam kondisi dingin, serta setelah dilakukan pengujian 3 kali mesin diistirahatkan selama 5 menit agar dalam kondisi optimal. Pada penelitian ini setiap komposisi dibuat tiga spesimen dan hasil daya pengeremannya adalah rata-rata dari ketiga spesimen tersebut. Setiap spesimen dilakukan beberapa kali pengujian serta diambil 3 data pengujian terbaik yang kemudian dirata-rata. C. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN commit to user Hasil dan pembahasan yang diuraikan meliputi hasil foto spesimen kampas rem, hasil foto makro spesimen kampas rem, tabel dan grafik nilai koefisien gesek kampas rem serta tabel dan grafik nilai koefisien gesek kampas rem pembanding yaitu kampas rem indoparts Gambar 2. Foto Hasil spesimen 1, 2, dan 3. 5

6 Pada gambar 1. merupakan hasil foto dari spesimen komposit kampas rem berbahan bambu ori, aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) dengan matrik penyusun berupa resin polyester, dan katalis. Pengambilan foto makro dimaksudkan untuk mengetahui kehomogenan bahan di dalam spesimen kampas rem dan untuk mengetahui rata atau tidaknya campuran semua bahan kampas rem. 3 Gambar 3. Foto makro spesimen kampas rem berbahan serbuk bambu, serbuk Aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) resin polyester, dan katalis. Keterangan : : Serbuk Alumunium : Serbuk Bambu 1 : Serbuk Magnesium Oksida 2 Selain spesimen kampas rem berbahan serat alam berupa serbuk bambu ori, dilakukan juga pengambilan foto makro pada kampas rem pembanding yang beredar di pasaran saat ini yaitu kampas rem merk Indoparts. Gambar 3 merupakan hasil pengambilan foto makro kampas rem merk Indoparts. commit to user 6

7 bambu jadi serbuk bambu terlihat mengumpul di sebagian titik. Sampel 3 dengan komposisi serbuk bambu 45%, aluminium 15%, MgO 25%, resin 15% menunjukkan masih terlihat campuran bahan penyusun kampas rem yang kurang rata. Di sebagian titik terlihat serbuk Gambar 4. Foto makro kampas rem bambu terlihat mengumpul. Hal ini Indopart di karenakan antara komposisi Hasil foto makro kampas rem serbuk bambu dan serbuk MgO lebih dipengaruhi oleh variasi komposisi besar komposisi serbuk bambu bahan penyusunnya. Warna kuning sehingga menghasilkan campuran kecoklatan menunjukkan konsentrasi yang kurang rata. serbuk bambu, warna putih Berdasarkan hasil foto makro kekuningan menunjukkan dari ketiga spesimen kampas rem, konsentrasi magnesium oksida, campuran kampas rem yang paling sedangkan warna perak mengkilat merata yaitu sampel 1. Hal ini menunjukkan konsentrasi serbuk disebabkan banyaknya serbuk bambu aluminium. ori dan magnesium oksida (MgO) Sampel 1 dengan komposisi presentase komposisinya yang sama. serbuk bambu 35%, aluminium 15%, Dari hasil foto makro juga dapat MgO 35%, resin 15% menunjukkan disimpulkan bahwa komposisi bahan campuran bahan penyusun kampas penyusun dan juga proses rem sudah tercampur rata. Hal itu di pencampuran bahan sangat karenakan antara komposisi serbuk mempengaruhi struktur makronya bambu dan MgO jumlahnya sama (rata atau tidaknya suatu campuran besar sehingga campuran bahan bahan). penyusun kampas rem dapat Dari gambar 3 dapat dilihat hasil tercampur dengan rata. foto makro kampas rem merk Sampel 2 dengan komposisi Indoparts. Hasil foto makro kampas serbuk bambu 40%, aluminium 15%, rem indoparts menunjukan bahwa MgO 30%, resin 15% menunjukkan campuran bahan penyusunnya cukup campuran bahan penyusun kampas merata dan saling mengikat. Tetapi rem kurang tercampur dengan rata. dalam penelitian ini tidak dilakukan Di sebagian titik ada serbuk MgO uji komposisi bahan kampas rem yang kurang rata dengan serbuk merk Indoparts. Kampas rem merk bambu. Hal ini di karenakan antara Indoparts hanya digunakan sebagai komposisi serbuk bambu dan serbuk pembanding nilai daya MgO lebih besar komposisi serbuk commit to user pengeremannya saja. Sehingga dalam 7

8 penelitian ini hanya dilakukan uji daya pengereman pada kampas rem merk Indoparts. Tabel 1. Hasil Pengujian Koefisien Gesek Spesimen Kampas Rem Serbuk Bambu Ori dan kampas rem Indopart. Persentase komposisi (%) Koefisien Gesek (µ) Bambu MgO Al Resin Indopart ,365 0,356 0,344 0,378 Diagram batang data perbandingan hasil koefisien gesek pada pengujian pengujian performansi pengereman spesimen kampas rem serbuk bambu, aluminium (Al), magnesium oksida (MgO), resin polyester, dan katalis dengan kampas rem Indoparts menggunakan Prony Brake : Koefisien Gesek (µ) 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,365 0,355 0,344 0, Indopart rem Indoparts menggunakan Prony Brake diperoleh data sebagai berikut: 1. Koefisien gesek pada komposisi 1 dengan serbuk bambu 35%, aluminium 15%, MgO 35%, resin 15%. Dengan rata-rata koefisien gesek sebesar 0, Koefisien gesek pada komposisi 2 dengan serbuk bambu 40%, aluminium 15%, MgO 30%, resin 15%. Dengan rata-rata koefisien gesek 0, Koefisien gesek pada komposisi 3 dengan serbuk bambu 45%, aluminium 15%, MgO 25%, resin 15%. Dengan rata-rata koefisien gesek 0, Dengan variabel kontrol berupa koefisien gesek kampas rem merk Indoparts, dengan rata-rata sebesar 0,376. Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa komposisi campuran serat bambu ori mempengaruhi koefisien gesek kampas rem dengan bahan serat bambo ori. Semakin besar prosentase serbuk bambu (45%) semakin kecil koefisien gesek kampas rem tersebut, serta semakin kecil prosentase serat bambu (35%) dan sebanding dengan prosentase MgO (35%) sehingga semakin besar koefisien gesek kampas rem tersebut. Serta daya pengereman yang paling optimal mendekati nilai koefisien gesek kampas rem pembanding (Indopart) adalah nilai koefisien gesek kampas Gambar 5. Diagram Batang Data Perbandingan Hasil Pengujian Koefisien Gesek Kampas Rem Berdasarkan Tabel 1. dan Gambar 4. Diagram batang data hasil koefisien gesek pada pengujian rem serbuk bambu komposisi 1. Hal performansi pengereman kampas commit to user ini diperkuat dengan penelitian yang rem serbuk bambu dengan kampas 8

9 dilakukan Prisma Frendi Wardana (2012) bahwa komposisi serbuk bambu 35%, Aluminium 15%, Magnesium Oksida 35%, dan resin polyester 15% merupakan campuran terbaik yang memiliki angka keausan 0, mm²/kg serta memiliki angka kekerasan 19,6 kg/mm². D. SIMPULAN Penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut : Variasi komposisi kampas rem berpengaruh terhadap nilai koefisien gesek pada uji performansi pengereman. Semakin bertambahnya persentase komposisi serbuk bambu maka semakin rendah performansi pengereman (koefisien gesek) sampel kampas rem, serta semakin bertambahnya persentase magnesium oksida (MgO) maka smakin meningkat pula performansi pengereman (koefisien gesek) yang dihasilkan. Koefisien gesek yang paling mendekati dengan nilai koefisien gesek kampas rem Indoparts adalah sampel kampas rem komposisi 1 dengan komposisi serbuk bambu 35%, alumunium 15%, MgO 35%, resin 15% dengan nilai koefisien gesek 0,365. E. SARAN Untuk penelitian selanjutnya diharapkan dapat menentukan variasi komposisi yang lebih baik lagi, karena berpengaruh terhadap struktur commit to user permukaan sampel dan angka keausan, angka kekerasan serta koefisien gesek sampel kampas rem tersebut. Pada proses pencampuran bahan harus dilakukan dengan lebih rata (homogen), agar dalam proses pengambilan data hasil pengujian sampel kampas rem dapat di lakukan secara maksimal. Perlu di lakukan lagi penelitian mengenai variasi tekanan (kompaksi) maupun variasi suhu sintering pada proses pembuatan sampel kampas rem. F. DAFTAR PUSTAKA BH Amstead, Philip F Ostwald, Myron L Begemen, Sriati Djaprie. (2005). Teknologi Mekanik. Ciracas: Erlangga. C.Yefri.(2011). Diktat Elemen Mesin II. Jakarta: Universitas Darma Persada. F.W.Prisma, E.Yuyun, Suharno. (2012). Pemanfaatan Serat Bambu Sebagai Alternatif Material Kampas Rem Non- Asbestos Sepeda Motor. Surakarta. Skripsi FKIP Universitas Sebelas Maret. Haroen, Wawan Kartiwa dan Waskito, Arief Tri. (2009). Peningkatan Standar Kanvas Rem Kendaraan Berbahan Baku Asbestos Dan Non Asbestos (Celulose) Untuk Keamanan. Holifield P.& Well Nick. (2009). Materials of Brake Pads. Diperoleh 31 Maret 2014 dari 9

10 ya/e45/projects/materials%2 0of%20Brake%20Pads.ppt Kiswaranti, Desi. (2007). Pemanfaatan Serbuk Tempurung Kelapa Sebagai Alternatif Serat Penguat Bahan Friksi Non- Asbes Pada Pembuatan Kampas Rem Sepeda Motor. Skripsi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang. K.M. Jossy. (2011). Brake and Dynamometer. SSAS institute of technology surat. Diperoleh 31 Maret 2014, dari cuments/b%20d.pdf Prabowo T.A.(2008). Kaji Eksperimental Penentuan Torsi Dan Daya Pada Sepeda Motor Honda Astrea Grand 1997 Dengan Sistem Prony Brake. Semarang: Skripsi Teknik Universitas Muhammadiyah Semarang. Setiyanto, Imam. (2009). Pengaruh Variasi Temperatur Sintering Terhadap Ketahanan Aus Bahan Rem Sepatu Gesek. Tugas Akhir Universitas Muhammadiyah Surakarta. Sirait, D. H. (2010). Material Komposit Berbasis Polimer Menggunakan Serat Alami. Dipetik 5 Maret 2014, dari m Sutikno, Sukiswo, S.S. Dany.(2012). Sifat Mekanik Bahan Gesek commit to user Rem Komposit Diperkuat Serat Bambu. Jurnal Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang. Susanah.Y, Widayani.(2011). Pembuatan dan Karakterisasi Komposit Menggunakan Arang dan Serat Bambu Apus dengan Matriks Epoxy Resin. Bandung. Jurnal Prosiding Simposium Nasional Inovasi Pembelajaran dan Sains 2011(SNPS 2011). Suharjiman, mudji. (2011). Kajian Pengaruh Penambahan Serat Bambu Ori Terhadap Kuat Tekan dan Kuat Tarik Beton. Jurnal Teknik Sipil Fakultas Teknik Unversitas Janabadra. Yanuar, S. Dita, N.Burhan. (2011).Jakarta. Jurnal Analisis Gaya Pada Rem Cakram (Disc Brake) Untuk Kendaraan Roda Empat. Teknik Mesin Universitas Gunadarma. YP, Dwi Hasta. (2011). Pengaruh Penggunaan Resin Polyester dan Resin Phenolic Terhadap Serat Bambu, Serbuk Tembaga, Fiber Glass pada Pembuatan Bahan Kampas Rem. Tugas Akhir Universitas Muhammadiyah Surakarta. 10