DATAR PUSTAKA 1. Ashby, Michael., Materials Selection in Mechanical Design: Third Edition. Butterworth Heinemann, Oxford. 2005. 2. Budiarko, Andriadi, "Pengembangan Desain dan Material Komposit Partikulat untuk Blok Rem Kereta Api," Tugas Akhir, Teknik Mesin, Institut Teknologi Bandung, Indonesia, 2006. 3. Callister, W.D., Materials Science and Engineering, John Wiley & Sons Inc., 1994. 4. Dieter, G. E., Metalurgi Mekanik, edisi ketiga, Penerbit Erlangga, 1987. 5. Dieter, G. E. Engineering Design. McGraw-Hill: Singapore. 2000. 6. G. Nicholson. acts About riction. P&W Price Enterprises, Inc. 1995. 7. Hay, WH. 1982. Railroad Engineering, 2 nd ed. Singapore: Wiley Interscience. 8. Jones, Robert M., Mechanics of Composite Materials, New York: Hemisphere Publishing Corporation. 1975. 9. Judawisastra, Hermawan, Pengujian Mekanik, Catatan kuliah Material Teknik, Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Bandung. Semester I, 2004. 10. Laporan Riset akultas, Pengembangan Desain untuk Meningkatkan Performansi Blok Rem Komposit dengan Memanfaatkan Limbah Tempurung Kelapa, Laboratorium Perancangan ITB. 2006. 11. PT. Kereta Api, Analisa Kegagalan Pecahnya Roda Ka-84 Kamandanu 1 Agustus 2003, Agustus 2003. 12. PT. INKA, Railbus Transportasi Pengumpan, 2007. 13. Robert L. Norton, Machine Design, Prentice-Hall International, Inc., 1996. 14. Shigley, Joseph Edward & Charles R Mischke. Mechanical Engineering Design. McGraw-Hill Book Company.5 th edition. 1989. 15. Stolarski Tadeusz, Tribology in Machine Design, Butterworth Heinemann, Oxford. 1990. 91

16. www.astm.com 17. www.cord.edu 18. www.freepatensonline.com 19. www.wikipedia.com 20. www.inka 92

LAMPIRAN SPESIIKASI TEKNIK PT. KAI. 93

94

95

PERHITUNGAN GAYA PENEKANAN BLOK REM Proses Pengereman Parameter-parameter utama dalam proses pengereman meliputi kecepatan awal, v 0, jarak pengereman S s, perlambatan, β, tekanan pada sepatu/blok rem, p dan koefisien gesek, μ. Selain itu, terdapat kondisi operasi yang berbeda, misalnya pengereman untuk memperlambat laju kereta dari kecepatan awal tertentu, atau pengereman untuk mempertahankan laju kereta yang konstan pada penurunan. Dalam menganalisis parameter pengereman, terdapat dua pendekatan yang akan digunakan, yaitu pendekatan teoretik dan pendekatan empirik seperti diterapkan dalam penghitungan rem oleh Nabco. Arah gerak mα f θ W f R Gambar 1 Diagram benda bebas gerak kereta pada turunan Secara umum, berdasarkan diagram mekanika gerakan kereta pada turunan ( ), perlambatan kereta akibat proses pengereman dapat diwakili oleh hubungan berikut, 1 β ( f + fr 1000 mgθ ) (1) m dengan, β perlambatan, m/det 2 m Massa kereta, kg f Gaya gesek akibat pengereman, N 96

μ p μ koefisien gesek p gaya tekanan permukaan pada sepatu rem, N f R Gaya tahanan akibat rolling roda dll., N g koefisien percepatan gravitasi, m/det 2 θ slope penurunan track, Gaya tahanan gerak maju kereta f R, dihitung dengan mempertimbangkan rolling resistance, gaya gesek dan gaya tahanan udara, berdasarkan hubungan empirik Schmidt-Illinois {Hay, 1982}, seperti diekspresikan dalam persamaan berikut, dalam satuan pounds, dengan, m kereta Massa kereta, ton n axle B f R 29 C A v 1, 3 + + B v+ m m n kereta kereta axle Jumlah gandar koefisien empirik yang berhubungan dengan gesekan, untuk kereta penumpang 0,03 C Koefisien tahanan udara, untuk kereta penumpang 0,00034 v Kecepatan kereta, mil A Luas penampang kereta, ft 2 2 (2) Dengan menggunakan pendekatan empirik, perlambatan diwakili oleh hubungan berikut {Nabco}, g β' ( Pμ GW + R) (3) W + W ' dengan, β perlambatan, m/s 2 g percepatan gravitasi, 9,8 m/s 2 97

W massa kereta dan penumpang, 43.320 kg W massa inersia, 3.516 kg P cylinder pressure, kg µ koefisien gesek antara roda dan sepatu rem; 0,16 G gradien, R tahanan gelinding, kg Saat terjadi pengereman, terdapat kemungkinan terjadi skidding, yaitu slip antara roda kereta/gerbong dengan rel. Hal ini terjadi jika momen pengereman melampaui momen gesek statik antara roda dan rel, yang dapat disederhanakan dengan diagram benda bebas pada Gambar 2 dan persamaan 4 berikut ini, Arah gerak translasi roda brake μ brake brake μ brake N r μ s Gambar 2 Diagram Benda Bebas roda berputar dengan pengereman 2 μ < N μ (4) shoe brake r s shoe Gaya tekan pada blok rem pada full-brake (p cyl 2,8 kg/cm 2 ) µ brake Koefisien gesek antara rem dengan roda N r Gaya normal oleh rel terhadap roda (W coach / 8) 98

µ s Koefisien gesek statik antara roda dengan rel Analisis Gaya Pengereman Pengereman pada kereta terjadi melalui mekanisme berupa batang penghubung (link) yang menghantarkan gaya dari brake cylinder. Gambar 3 menunjukkan secara sederhana mekanisme pengereman pada satu kereta api. Gambar detail jaringan batang-batang (leverage) pada satu roda dan penyederhanaannya ditampilkan dalam Gambar 3. 99

X Gambar 3 Mekanisme rem pada 1 kereta, terdiri dari 8 roda, 16 blok rem 100

(a) (b) Gambar 4 Jaringan batang penghubung yang melayani satu pasang roda (kanan-kiri), a) dari gambar teknik dan, b) pemodelan sederhananya 101

Dari gambar teknik kereta api, juga didapatkan data-data dimensi, fisik maupun operasional kereta api seperti pada tabel di bawah ini: Tabel.1 Data-data perancangan kereta api (Diambil dari Gambar Teknik: Brake Diagram and Calculation, PT KA) Data awal SI Massa kereta (m) 37880 kg Cylinder pressure (P cyl ) 3,8 kg/cm 2 0,3724 MPa Diameter brake cylinder (d cyl ) 30 cm Gaya pegas penahan ( spr ) 140 kg 1372 N Panjang batang-batang penghubung * a 475 mm b 355 mm c 170 mm d 170 mm e 190 mm f 190 mm g 170 mm h 170 mm i 150 mm j 150 mm * ) Lihat Gambar 3 untuk notasi batang-batang penghubung Dari model hubungan antar batang, berikut adalah penurunan sederhana untuk mencari hubungan antara gaya pengereman di setiap sepatu/blok rem, shoe, dan gaya hidrolik yang diterapkan oleh brake cylinder, cyl. Gaya pada silinder ( cyl ) dicari dengan persamaan sebagai berikut (Gambar Teknik: Brake Diagram and Calculation, PT KA): cyl [A cyl x P] return spring force ( spr ) 2 0,3 dengan: A π 0,070687 m 2 4 p 0,3724 Mpa spr 1372 N 102

maka 6 ( ) 0,070687 0,3724.10 1372 24951,8 N (2546,1 kg) cyl Berikut ini langkah-langkah untuk mencari gaya pada masing-masing sepatu rem. Tinjau batang CD: M O 1 0 c.. d c 1 d Tinjau batang CD dan E M O 0 ( c+ a) I d 103

Tinjau batang E dan GH I I ( c+ d) 2 d ( ) e e+ f e ( e + f ) 2 1 2 e ( c + d ) ( e + f ) d M O II 0 ( ) e+ f f II g II ( c+ d) f d ( e+ f ) h 3 g 3 II h I ( c+ d) f ( + ) g 3 h d e f 104

Tinjau batang GH dan IJ M O II 0 ( ) g + h h III III ( g+ h) ( c+ d) f h d ( e+ f ) III 4 ( ) i i+ j i ( i+ j) 4 III 4 total i ( g+ h) ( c+ d) f ( i+ j) h d ( e+ f ) + + + 1 2 3 4 ( c+ d) ( c+ d) ( g+ h) ( c+ d) ( + ) ( + ) ( + ) ( + ) c e g f i f total + + + d e f d h d e f i j h d e f total total 4 ( 0,5 2) ( 1 2 0,5) ( 0,5 2 2 0,5) + + + 105

sehingga, 1 2 3 4 shoe Pada setiap bogie kereta penumpang terdapat delapan blok rem sehingga total gaya pengereman yang diperlukan adalah 8 shoe. Dengan adanya batang penghubung ab maka untuk mencari shoe digunakan persamaan momen. 8 shoe b cyl a shoe a 8 b cyl 475 24951,8 N 8 355 ( ) 4173,3N 425,85kg shoe Jadi, untuk kondisi pengereman full brake (p cyl 3,8 kg/cm 2 ), diperoleh gaya pengereman pada masing-masing sepatu rem sebesar 425,85 kg. Dengan efisiensi pneumatik sebesar 0,95 maka gaya pengereman sebenarnya adalah 404,56 kg. 106