BAB III PERANCANGAN SISTEM REM DAN PERHITUNGAN DATA PEGUJIAN 3.1 METODE PERANCANGAN sistematis. Metode perancangan yang dipakai dalam perancangan ini adalah metode 34
Gambar 3.1 Tahap tahap perancangan atau Flow Chart Mulai PENJABARAN TUGAS PERANCANGAN KONSEP PERANCANGAN WUJUD PERANCANGAN TERPERINCI PENGUJIAN Selesai Tahap tahap perancangan yang harus dilakukan adalah: 3.1.1 Penjabaran tugas (clarification of the task) Tahap ini meliputi pengumpulan informasi tentang syarat-syarat yang diharapkan dipenuhi oleh solusi akhir. Dari informasi yang diperoleh kemudian yang disusun dalam daftar syarat-syarat daftar spesifikasi. a. Kampas rem terbuat dari bahan ferodo/asbes karena tahan terhadap gesekan dan panas 35
b. Pirigan cakram menggunakan bahan besi tuang c. Kaliper yang dipakai dengan tipe Floating Caliper 3.1.2 Perancangan konsep (conceptual design) Perancangan konsep meliputi pembuatan struktur-struktur fungsi, mencari prinsip-prinsip pemecahan masalah dan mengkombinasikan menjadi beberapa konsep (consep t varian). Solusi terbaik dipilih berdasarkan hasil analisis konsep varian tersebut. 3.1.3 Perancangan wujud (embodiment design) Perancangan wujud meliputi pengembangan perancangan dengan menggunakan kriteria teknik dan ekonomi. Hasil dari tahap ini berupa lay out yaitu penggambaran dengan jelas rangkaian dan bentuk elemen suatu produk,pemilihan bahan dan proses produksi. 3.1.4 Perancangan terperinci (detail design). Bentuk dimensi dan sifat permukaan semua komponen ditetapkan dalam tahap ini. Kemungkinan produk tersebut dapat dibuat secara ekonomis dan teknis diperiksa kembali, kemudian semua gambar dan dokumen produksi diselesaikan. 36
3.2 Perancangan Wujud Sistem Pengereman 3.2.1 Perancangan Strukur Dudukan Rem Rangka yang digunakan dalam perancangan sistem pengereman adalah besi pipa. Rangka ini berfungsi sebagai dudukan sistem pengereman. 3.2.2 Perencanaan Rem yang Digunakan pada sistem pengereman Pada sistem pengereman ini,jenis rem yang digunakan adalah rem cakram. Rem jenis ini dipilih karena strukturnya yang sederhana dan mudah dalam perawatan. 3.2.3. Perencanaan Bantalan Pada perencanaan sistem,jenis bantalan yang digunakan adalah bantalan gelinding. Keuntungan dari bantalan gelinding ini adalah gesekanya sangat kecil dibandingkan dengan bantalan luncur, juga mampu menahan beban radial dan aksial.karena gesekanya sangat kecil maka kerugian energi yang terjadi juga relatif kecil. Jenis bantalan gelinding yang digunakan adalah bantalan bola. Bantalan bola di gunakan sebagai dudukan kerangka pada poros roda. 37
3.2.4. Perencanaan Poros Roda Poros roda yang digunakan merupakan poros yang mengunakan baja carbon dengan type SC 45 JIS G 5101 dimana bahan tersebut mampu menahan beban yang cukup besar dan dimensinyatelah disesuaikan dengan diameter bantalan dan lebar kendaraaan. 3.2.5 perencanaan pasak Pasak yang akan digunakan sebagai penyambung system rem dan poros roda menggunakan bahan SKD11 dengan dimensi yang sesuai dengan beban yang bekerja,dan bentuk yang sederhana sehingga dapatdibuat dengan proses pemesinan biasa. 3.3 Pengujian Sistem Pengereman dan Perawatan 3.3.1 Tujuan Pengujian Pengujian yang dilakukan pada sistem pengereman ini bertujuan untuk mengetahui apakah sistem pengereman dapat bekerja atau tidak. Apakah bisa bekerja sesuai fungsi yaitu untuk memperlambat laju kendaraan atau menghentikan laju kendaraan. Pengujian dilakukan dengan beban satu penumpang yaitu pengemudi. 38
Untuk melakukan pengujian pengereman terlebih dahulu perlu dilakukan proses pengujian akselerasi kendaraan agar dapat dipastikan bahwa kendaraan yang di uji dapat melaju sesuai kemampuan. Data 3.1 Tabel Kecepatan pengereman Kecepatan( km/jam) Gaya rem (N) 10 22,393 20 66,905 30 124,187 40 228,0285 50 334,883 Gaya (N) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 Kecepatan (m/s) Kecepatan( m/s) Gaya rem (N) Gambar 3.2 Grafik gaya terhadap kecepatan 39
3.3.2 Pengujian Akselerasi Pengujian akselerasi merupakan pengujian untuk mengetahui kecepatan kendaraan dengan jarak tertentu. Dalam pengujian ini diperlukan jalur dengan panjang tertentu sebagai lintasan pengujian dan stopwatch sebgai alat pengukur waktu dan metering untuk mengukur jarak pengereman dan panjang lintasan serta alat pengukur kecepatan. Gambar 3.3 stopwatch Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/stopwatch 40
Gambar 3.4 alat pengukur jarak (metering) Sumber: http://gokidsgo.org/pictionary/pictionary_kk.htm Besarnya gaya gesek adalah ff = μμ NN Dimana : f = besarnya gaya gesek N μμ= koefesien gaya gesek antara dua permukaan N= Gaya normal N 41
Gbr. 2.12 Karakteristik gesekan yang tergantung pada bahan gesek 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 3.2 Koefisien gesek dan tekanan rem (Ref.7) Bahan drum Bahan gesek Koefisien gesek µ Tekanan permukaan 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 42
ff = μμμμμμ NN = mm. gg Dimana = m = masa dari kendaraan kg g = grafitasi m/s 2 NN = mm. gg NN = (mm 1 + mm 2 ). 9,8mm/ss 2 NN = (72 + 70). 9,8 NN = 1391,6 nnnnnnnnnnnn Koefisien gesek antara ban dan jalan sesungguhnya tidak konstan (tetap) karena ban bukan benda frigid, tetapi dalam perhitungan dianggap tetap, untuk jalan datar koefisien gesek, μ = 0,2 Jadi besarnya gaya gesek ff = μμμμμμ ff = 0,2xx1391,6 ff = 278,32 newton 43
ωω = μμμμ +2kk DD Dimana : ωω = koefesien tahanan gerak µ =koefesien gesek D = Diameter roda ban cm d = diameterbantalan roda cm koefesien gesek µ =0,2 pada jalan, untuk bantalan luncur :0,01 untuk bantalan peluru dan rol 0,015 untuk bantalan rol fleksibel(pada bantalan gesek rol µ dianggap sebagai koefesien gesek ). Koefesien gesek rol k diansumsikan sebesar 0,05 cm. Maka : ωω = μμμμ +2kk DD ωω = 0,2xx3+2xx0,05 30 ωω = 0,7 30 ωω = 0,023 44
Untuk mengetahui kecepatan dan percepatan kendaraan menggunakan rumus sebagai berikut : VV = ss tt dan aa = vv tt...(16) Selanjutnya terlebih dahulu menentukan data-data sebagai berikut : S = 100 m Dari hasil pengujian didapat data-datasebagai berikut : Data 3.5 Tabel Data Hasil Pengujian akselerasi pada jarak 100 m V No (km/jam) Pengujian I Pengujian II Pengujian III t S pengereman t S pengereman t S pengereman (detik) (m) (detik) (m) (detik) (m) 1 10 32,12 1,80 32,03 1,75 32,31 1,85 2 20 22,62 3,65 21,07 3,70 20,88 3,70 3 30 17,77 6,85 17,16 6,90 17,25 6,90 4 40 12,85 9,00 12,42 9,10 12,62 9,05 5 50 11,05 11,50 10,65 11,60 10,55 11,65 45
Data 3.6 Tabel Data Hasil Pengujian rata-rata akselerasi pada jarak 100 m. No pengujian V(km/jam) t (detik) rata-rata S pengereman ratarata(m) 1 10 32,153 1,8 2 20 21,523 3,583 3 30 17,393 6,883 4 40 12,63 9,05 5 50 10,75 11,83 Sehingga dengan rumus VV = ss tt dan aa = vv tt Dimana Vo = 0 m/s dan S =100 m akan didapat data analisa sebagai berikut : SS = vv tt Dimana : S = jarak tempuh kendaraan ( m ) t = waktu pengereman ( t ) a = perlambatan ( m/s 2 ) 46
1.) SS = vv tt 10 kkkk = 2,778mm /ss jjjjjj ss = 2,778 32,153 S = 0,0863994 m akselerasi pada kecepatan 10 km/jam AA = (2 ss) tt 2 Dimana : A = akselerasi ( m/s 2 ) S = jarak tempuh yang diukur (m) t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s) AA = (2 0,0863994 ) 32,153 A =0,0053743 m/s 2 2.) SS = vv tt 20 kkkk jjjjjj = 5,556 mm/ss 47
ss = 5,556 21,523 ss = 0,258 m/s 2 Akselerasi pada kecepatan 20 km/jam AA = (2 ss) tt 2 Dimana : A = akselerasi ( m/s 2 ) S = jarak tempuh yang diukur (m) t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s) AA = (2 0,258 ) 21,523 A =0,02397 m/s 2 3.) SS = vv tt 30 kkkk jjjjjj = 8,334 mm/ss ss = 8,334 17,393 ss = 0,479 m/s 2 48
Akselerasi pada kecepatan 30 km/jam AA = (2 ss) tt 2 Dimana : A = akselerasi ( m/s 2 ) S = jarak tempuh yang diukur (m) t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s) AA = (2 0,479) 17,393 A =0,055 m/s 2 4.) SS = vv tt 40 kkkk jjjjjj = 11,112 mm/ss ss = 11,112 12,63 ss = 0,8797 m/s 2 Akselerasi pada kecepatan 40 km/jam AA = (2 ss) tt 2 49
Dimana : A = akselerasi ( m/s 2 ) S = jarak tempuh yang diukur (m) t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s) AA = (2 0,8797 ) 12,63 A =0,1393 m/s 2 5.) SS = vv tt 50 kkkk jjjjjj = 13,8889 mm/ss ss = 13,8889 10,75 ss = 1,291 m/s 2 Akselerasi pada kecepatan 40 km/jam AA = (2 ss) tt 2 Dimana : A = akselerasi ( m/s 2 ) 50
S = jarak tempuh yang diukur (m) t= catatan waktu dalam jarak tertentu yang diukur (s) AA = (2 1,291 ) 10,75 A =0,2403 m/s 2 Tabel 3.7 Pengujian Akselerasi Pengujian t(detik) A(m/s 2 ) Ke - 1 32,153 0,0053743 2 21,523 0,02397 3 17,393 0,055 4 12,63 0,1393 5 10,75 0,2403 =18,8898 =0,0927 Dari perhitungan tersebut dapat diketahui akselerasi dalam menempuh jarak 100 m dengan kecepatan awal nol (0 m/s) adalah sebesar: Sedangkan percepatan rata-rata adalah sebagai berikut : 51
A rata-rata = a / 5 =0,0927 m/s 2 t (detik) 35 30 25 20 15 10 5 0 A(m/s 2) 0,005 3743 0,023 97 0,055 A(m/s2) 0.00537 0.02397 0.055 0.1393 0.2403 0 t(detik) 32.153 21.523 17.393 12.63 10.75 0 =18,8898 0 0,139 3 Gambar 3.8 Grafik pengujian akselerasi 3.3.3 Pengujian Deselerasi Pengujian deselerasi merupakan pengujian untuk mengetahui jarak pengereman dengan kecepatan tertentu. pada pengujian deselerasi mengunakan beban satu penumpang yaitu pengemudi. Perlengkapan yang diperlukan dalam pengujian deselerasi adalah lintasn pengujian, stopwatch sebagai pengukur waktu,dan ditambahkan sebuah sepeda motor untuk mengetahui kecepatan awal dimana pengereman dimulai dengan menggunakan rumus Vt = Vo + a. t dan S = Vo.t + 1 / 2.a. t 2 untuk mengetahui percepatan dan jarak henti. Selanjutnya data awal yang diberikan adalah : 52
Vo = 40 km/jam = 11,111 m/s Vt = 0 km /jam Dari hasil pengujian didapat data-data sebagai berikut : Tabel 3.9 data hasil pengujian deselerasi Pengujian ke- t(detik) 1 1,56 2 1,62 3 1,48 4 1,61 5 1,57 Sehingga dengan rumus Vt =Vo + a. t dan S = Vo. t + 1 / 2. a. t 2 Dimana Vt = 0 m/sdan Vo =11,111 m/s akan didapat dta analisa sebagai berikut : Vt = Vo+a.t Dimana : Vt = kecepatan rata-rata ( m/ s) Vo = kecepatan Awal ( m/s) a = percepatan (m/s 2 ) 53
1.) Vt = Vo + a.t 0 = 11,111 + a. 1,56 -a.1,56 = 11,111 -a = 11,111/1,56 -a = 7,12244 a = -7,12244 S = Vo.t + ½.a.t 2 S = 11,111.1,56 + ½.-7,12244. 1,56 2 S = 8,66658 m 2.) Vt = Vo + a.t 0 = 11,111 + a.1,62 -a.1,62 = 11,111 -a = 11,111/1,62 -a = 6,85864 a = 6,85864 S = Vo.t + ½.a.t 2 S = 11,111.1,62 + ½.-7,12244. 1,62 2 S = 8,99991 m 54
3.) Vt = Vo + a.t 0= 11,111 + a.1,48 -a.1,48= 11,111 -a= 11,111/1,48 -a = 7,50743 a = -7,50743 S = Vo.t + ½.a.t 2 S = 11,111.1,48 + ½.-7,50743. 1,48 2 S = 8,22214 m 4.) Vt = Vo + a.t 0 = 11,111 + a.1,61 -a.1,61 = 11,111 -a= 11,111/1,61 -a = 6,90124 a = -6,90124 S = Vo.t + ½.a.t 2 S = 11,111.1,61 + ½.-7,12244. 1,61 2 S = 8,94436 m 55
5.) Vt = Vo + a.t 0 = 11,111 + a.1,57 -a.1,57= 11,111 -a= 11,111/1,57 -a = 7,07707 a = -7,07707 S = Vo.t + ½.a.t 2 S = 11,111.1,57 + ½.-7,12244. 1,57 2 S = 8,72214 m Tabel 3.10 Data Analisa Pengujian Deselerasi Pengujian ke- t(detik) a(m/s) S (m) 1 1,56-7,12244 8,66658 2 1,62-6,85864 8,99991 3 1,48-7,50743 8,22214 4 1,61-6,90124 8,94436 5 1,57-7,07707 8,72214 t = 7,84 a = -35,46682 S =43,55513 56
Dari perhitungan tersebut dapat diketahuai jarak pengereman rata-ratadan perlambatan rata-rata yang diperlukan untuk pengereman dengan kecepatan awal 11,111 m/s atau kecepatan awal 40km/jam adalah : S rata-rata = S / 5 = 43,55513/ 5 = 8,71 m a rata-rata = a / 5 = -35,46682 / 5 = -7,093363 m/s 2 (perlambatan) t rata-rata = t / 5 = 7,84 / 5 = 1,568detik 10 8 6 4 2 0-2 -4-6 -8-10 Pengujian Deselerasi 1 2 3 4 5 t(detik) 1.56 1.62 1.48 1.61 1.57 a(m/s) -7.12244-6.85864-7.50743-6.90124-7.07707 S (m) 8.66658 8.99991 8.22214 8.94436 8.72214 Gambar 3.11 Grafik pengujian deselerasi. 57
3.3.4 Teori perawatan Perawatan adalah suatu usaha untuk memperpanjang umur serta mempertahankan kondisi suatu alat dalam keadaan siap beroperasi dengan baik disamping itu merupakan usaha untuk memperkecil biaya dalam hal pemeliharaan suatu alat tersebut. Perawatan yang dilakukan pada suatu alat adalah perawatan yang mengupayakan pencegahan kerusakan atau preventif. Alasan dari perawatan jenis ini adalah : 1. Biaya yang dibutuhkan lebih kecil dibanding daripada harus menggantinya saat terjadi keresakan. 2. Mengurangi waktu yang terbuang akibat penggantian komponen apabila terjadi kerusakan. 3. Suatu alat akan menjadi lebih awet dan tidak akan terganggu operasionalnya bila tidak terjadi kerusakan. 3.34 Perawatan Rem Rem adalah suatu alat keamanan pada kendaraan yang harus dijaga dalam keadaan terbaik agar selalu siap untuk dioperasikan setiap saat diperlukan. hal-hal yang perlu dilakukan perawatan rem adalah sebagai berikut : 1. Periksa sistem rem dari kebocoran minyak rem 2. Periksa keretakan atau kebocoran pada selang rem 3. Periksa fungsi tuas rem atau pedal rem 58
4. Periksa keausan atau kerusakan pada pad set dan piringan rem 5. Periksa ketinggian permukaan minyak rem 6. Bersihkan kotoran atau minyak yang melekat pada piringan atau pad set Gambar 3.12 pemeriksaan keausan atau kerusakan piringan rem dan pad Gambar 3.13 Pemeriksaan kebocoran pada selang rem 59
Gmbar 3.14. Pemeriksaan Tinggi minyak rem 3.3.5 Tujuan Pengujian Tujuan Pengujian ini adalah untuk mengetahui keefektifan rem cakram pada kendaraan All Therrain Vehicles (ATV). sehingga aplikasi rem cakram pada kendaraan All Therrain Vehicles (ATV) dapat menunjang keselamatan dan kenyamanan bagi para pengguna kendaraan tersebut. 60