16 BAB III TINJAUAN PUSTAKA 3.1 PENDAHULUAN Rem udara adalah sistem rem yang pengoperasiannya menggunakan udara yang bertekanan dimana rem ini memanfaatkan energi udara bertekanan untuk menjalankan sistem pengereman. Umumnya, rem bekerja disebabkan oleh adanya sistem gabungan penekan melawan sistem gerak putar. Efek pengereman diperoleh adanya gesekan yang ditimbulkan antara dua objek. Supaya saat pengereman tidak mengeluarkan tenaga yang besar, maka dibuatlah suatu sistem pengereman yang memakai tenaga tekanan udara, sistem ini disebut sistem rem tekanan udara atau lebih dikenal rem udara atau rem pneumatic. Rem udara awalnya diciptakan oleh insinyur Amerika George Westinghouse (1846-1814). Pada tanggal 5 Maret 1872, dan Westinghouse di petenkan sebagai merk rem udara yang pertama, dan tak lama kemudian Wstinghouse mendirikan perusahaan sendiri, The Westinghouse Air Brake Company, untuk memproduksi dan mendistribusikan penemuannya. Rem udara menyebar dengan cepat dan hasil penemuannya digunakan secara luas. Hari ini rem udara dapat ditemukan pada hampir semua kereta api, bus dan truk. Meskipun perbaikan telah dilakukan untuk rancangan Westinghouse yang asli, fungsionalitas dasar dari rem udara tetap tidak berubah. Komponen-komponen dasar yang biasa digunakan pad system rem udara truk dan bus, bekerja dengan cara yang sama seperti dalam gerbong kereta. Pengoperasian menggunakan prinsip katup 3/2, dimana udara bertekanan di dalam pipa-pipa rem atau jalur udara pada rangkaian system rem diatur untuk pengoperasian rem. Hamper semua kendaraan yang dilengkapi dengan roadgoing rem udara memiliki system kendali yang berfungsi untuk menjaga peningkatan dan penurunan tekanan udara pada system rem.
17 Pada sebuah kendaraan terdapat beberapa system yang sangat berpengaruh bagi keselamatan pengendara, penumpang, orang lain dan kendaraan itu sendiri. Dan salah satu system itu sendiri adalah system rem, yang berfungsi untuk megurangi sampai memberhentikan laju putaran roda kendaraan. Rem udara adalah awal mula dari bentuk aplikasi rem otomatis dimana sebagai control mekanisme kerja pada rem tersebut adalah pengaturan pada katup-katup yang dioperasikan untuk mengatur aliran udara bertekanan yang dibutuhkan dalam system pengereman. Sistem rem udara dilengkapi dengan sebuah kompresor, gunanya untuk menghasilkan udara kompresi. Kompresor itu digerakkan oleh mesin kendaraan. Tiap-tiap dilengkapi dengan pesawat rem mekanik, poros kunci-kunci rem dilengkapi dengan tuas yang berhubungan dengan batang torak dari silinder-silinder udara. Sisalam silinder udara tidak diperkenankan adanya kebocoran, kebocoran dapat mengakibatkan berkurangnya daya pengereman. 3.2 AIR BRAKE SYSTEM Air Brake System adalah sistem pegereman yang meggunakan tekanan udara. Sistem pengereman ini banyak digunakan pada kendaraan berat seperti bus dan truck. Standar internasional ISO 6789 tahun 1980 memberlakukan kode identifikasi pipa koneksi pada komponen-komponen system rem. 0 suction ( hanya untuk kompresor ) 1 Inlet ( Supply ) 11 Inlet 1 ( Fisrt/highest priority) 12 Inlet 2 ( Second priority ) 13 Inlet 3 ( Third Priority ) 2 Outlet ( Delivery ) 21 Outlet 1 ( Fisrt/highest priority) 22 Outlet 2 ( Second priority ) 23 Outlet 3 ( Third Priority ) 24 Outlet 4 ( Fourth Priority ) 3 Exhaust 4 Signal ( Command ) 41 Signal 1 ( Fisrt/highest priority) positive +
18 42 Signal 2 ( Second priority ) positive + 43 Signal 3 ( Third Priority ) Negative - 5 Free 6 Free 7 Alkohol ( Eurocargo ) 8 Lubrication ( hanya untuk compressor ) 9 Coolant ( hanya untuk compressor ) Gambar 3.2.1 rangkaian air brake system Sumber : katalog 3.2.1 Kelebihan Air Brake System: a. Fluida kerja mudah didapat dan ditransfer. b. Dapat disimpan dengan baik. c. Penurunan tekanan relatif lebih kecil di bandingkan dengan sistem hidrolik. d. Viskositas fluida yang lebih kecil sehingga gesekan dapat diabaikan. e. Aman terhadap kebakaran. f. Bersih dan kering.
19 3.2.2 Kekurangan Air Brake System: a. Gangguan suara yang bising. b. Gaya yang ditransfer terbatas. c. Dapat terjadi pengembunan. 3.3 KOMPONEN AIR BRAKE SYSTEM 3.3.1 Air Compressor Fungsi dari kompresor sebagai komponen yang berfungsi untuk menghasilkan udara bertekanan ( compressed air ) pada system rem yang menggunakan air brake system dan juga system-sistem lain yang memerlukan udara bertekanan seperti pemindahan gigi pada gearbox, air suspension dan lain lain. Kompresor digerakkan oleh timing gear engine yang memperoleh pendinginan dan pelumasan dari engine itu sendiri. Dengan demikian kompresor akan berputar selama engine berputar. Tetapi ketika tekanan pada sistem sudah melebihi tekanan kerja, supply udara dari kompresor akan di-stop dengan cara menghubungkan supply udara dari kompresor ke udara luar (atmosphere). Waktu yang diperlukan untuk mengisi system dari kosong sampai terisi penuh tidak lebih dari 6 menit.
20 Gambar 3.3.1.1 Air Compressor Sumber: Foto Pribadi 3.3.2 Air Reservoir Tank Berfungsi untuk menampung udara sementara yang di suplay dari kompresor udara yg sebelumnya udara tersebut sudah di saring terlebih dahulu oleh filter udara dan Air Dryer agar udara yg masuk kedalam tangki bener bener bersihh tidak terdapat kotoran atau air yang masuk ke system saluran. Dan demi keamanan savety di terapkan dalam system rem Air Brake Sytem ini bahwa tekanan di dalam tangkipun selalu harus sesuai yaitu : 740-840 kpa (7,5 8,5 kgf/cm2). Apabila tekanan melebihi batas yang di tentukan maka udara di dalam Air Tank akan di buang ke atmosfer agar udara di dalam tank tetap stabil. Selain itu juga tangki di lengkapi dengan ckeck valve yaitu suatu komponen di Air
21 Tank yang berfungsi untuk menjaga saluran udara balik ke kompresor di saat mesin mati maka check valve menutup saluran air tank yang ke kompresor. Gambar 3.3.2.1 Air Reservoir Tank Sumber: Foto Pribadi 3.3.3 Air Dryer Berfungsi sebagai penyaring, pengering dan pengendalian tekanan maximum di dalam jaringan air system dengan memisahkan embun (uap air) yang terkandung dalam udara.
22 Gambar 3.3.3.1 Air Dryer Sumber: Foto Pribadi Cut-out pressure : 11.5 + 0.4 bar Cut-in pressure : 8.5 + 0.4 bar Port screw-thread : M22 x 150 Port identification: 11 = dari kompresor 21 = ke braking system 22 = ke regenerator reservoir 3 = ke exhaust Charging Phase, pada phase ini udara bertekanan dari kompresor melalui port 11 masuk ke Inlet Chamber. Dalam chamber ini akan terjadi kondensasi karena penurunan temperatur ketika udara melalui outlet valve melalui vertical duct. Dibagian atas Cartridge terdapat penyerap debu, sehingga ketika udara mencapai bagian ini selain akan terjadi kondensasi juga partikel-partikel dari udara akan disaring. Sehingga hanya udara yang yang sudah di saring uap air dan partikel-partikel lainnya yang dapat mengalir ke tangki reservoir melalui port 21 dan juga port 22.
23 Pressure regulation an regeneration, ketika tekanan di dalam sistem telah tercapai, udara di outlet chamber akan bertekanan dan melalui vertical duct dan port 21, sehingga akan membuka outlet piston. Pada posisi ini udara masuk dari port 11 dan dari port 21 akan mengalir ke udara luar melalui port 3. Dalam hal ini outlet piston berfungsi sebagai relief valve yang akan membuka secara otomatis ketika terjadi tekanan udara yang berlebihan. Ketika udara didalam sistem terpakai, maka tekanan udara di outlet port akan turun kembali. Ketika nilai tekanannya kurang dari batas pressure terendah maka outlet piston akan tertutup kembali dan proses pengeringan dan pengisisan udara akan ke dalam sistem dan kembali berjalan. Blocked Filter, ketika filter tersumbat, tekanan udara tidak mampu melewati cartridge. Pada saat ini bypass valve akan terbuka sehingga udara dari port 11 tetap masuk ke sistem meskipun tanpa melewati saringan. Uap air akan terdapat dalam tangki reservoir mengindikasikan bahwa air dryer cartridge suadah tersumbat. 3.3.4 Foot Valve ( Pedal Rem ) Berfungsi sebagai katup kontrol untuk mengoperasikan sistem rem ketika depresi, udara dilepaskan ke reservoir tank. Katup ini mengendalikan rem dengan cara membuka dan menutup untuk mengatur aliran udara bertekanan. Pengendalian rem untuk roda depan dan belakang dilakukan secara terpisah. Saat pedal rem di tekan sebuah plunger dan pegas bergerak menekan primary piston dan menutup lubang ventilasi atas. Serta sebuah secondary piston dan menutup lubang ventilasi bawah. Ketika pedal di tekan lebih dalam feed valve atas dan feed valve bawah terbuka sehingga udara bertekanan dari tangki udara mengalir masuk ke power cylinder boster rem atau relief valve. Ketika pedal di lepas aliran udara berbalik dan tekanan udara di lepaskan ke atmosfer melalui katup buang (exhaust valve) yang berada di bawah katup rem.
24 Gambar 3.3.4.1 Foot Valve (pedal rem) Sumber: Web 3.3.5 Brake Chamber Brake chamber berfungsi unuk merubah tekanan udaara menjadi gerakan mekanis dan melalui sebuah push rod menggerakan tuas slack adjuster. Walaupun brake chamber depan dan belakang kontruksinya sama namun pada brake chamber belakang biasanya di lengkapi dengan spring brake. Gambar 3.3.5.1 Brake Chamber depan Sumber: Foto Pribadi
25 Saat udara bertekanan di alirkan ke dalam brake chamber, diafragma dan push rod tertekan dengan kekuatan sesuai gaya tekan pada diafragma, mengerakan sebuah cam rem melalui tuas pada slack adjuster. Ketika pedal rem di lepas, push rod dan diafragma di tekan balik oleh sebuah pegas pembalik, mengembalikan posisi cam dan membantu pembuangan udara. Slack adjuster kontruksinya seperti pada gambar 3.3.6.1. Dengan memutar adjuster screw, worm gear dan camshaft akan berputar dan akan mengatur celah kanvas dengan tromol. Pada ujung adjusting screw di pasang sistem pengunci posisi yang terdiri dari spring dan ball. Gambar 3.3.5.2 Brake Chamber belakang Sumber: Foto Pribadi Walaupun umumnya di pasang pada roda bagian belakang dan normalnya di gunakan sebagai rem utama, di dalamnya di pasang spring brake yang dapat membantu pengereman pada saat darurat atau parkir. Secara struktural brake chamber terbagi 2 bagian: Bagian rem utama (service brake) dan bagian spring brake chamber seperti pada gambar. Bagian rem utama bekerja sebagai brake chamber biasa. Bagian spring brake, pegas di tekan terus menerus pada posisi tertekan oleh udara yg bertekanan dari lubang tabung spring brake (B) ketika udara pada spring brake chamber di buang, piston terdorong oleh gaya pegas sleeve bergerak menekan push rod utama untuk mengaktifkan rem. Utuk menekan penuh spring brake di perlukan tekanan 490 kpa (5,0 kgf/cm2)
26 3.3.6 Slack Adjuster Sebuah lengan yang menghubungkan batang pendorong pada s-cam untuk mengatur jarak antara sepatu rem. Gambar 3.3.6.1 Slack Adjuster Sumber: Foto Pribadi 3.3.7 Relay Valve Berfungsi untuk merubah tekanan udara yang masuk ke sistem rem menjadi tekanan fluida yang akan diteruskan ke masing- masing master roda. Relay valve di kendalikan oleh udara bertekanan dari brake valve, relay valve membuka dan menutup aliran udara bertekanan dari tangki ke tabung rem (brake chember). Untuk mengaktifkan dan membatalkan rem dengan cepat. Kontruksi relay valve seperti pada gambar 3.3.7.1. Rem depan dan belakang memiliki relay valve tersendiri. Kerja relay valve ini dipengaruhi oleh brake valve. Saat melakukan pengereman, udara bertekanan dari saluran keluar brake valve akan menuju ke relay valve yang kemudian akan mendorong valve. Saat valve terdorong maka saluran udara dari air
27 tank ke piston boster rem terbuka. Dengan demikian udara bertekanan akan mendorong piston pada boster dan akan diteruskan untuk mendorong brake fluid ke silinder roda. Jadi dengan adanya relay valve, udara bertekanan yang di suplay dari brake valve hanya akan sampai di relay valve saja yang akan digunakan untuk mendorong valve tidak sampai masuk ke boster rem. Udara bertekanan yang masuk ke boster rem adalah udara standby dari air tank yang disuplly saat valve pada relay valve terbuka. Gambar 3.3.7.1 Relay Valve Sumber: Foto Pribadi
28 3.4 Cara Kerja Air Brake System Gambar 3.4.1 rangkaian air brake system Sumber: buku Chasis Marcedez Benz Cara kerja air brake system adalah sebagai berikut: 1. Udara dihasilkan oleh kompresor ketika kendaraan mulai di hidupkan kemudian udara dari kompressor dialirkan ke air dryer. 2. Dari kompresor udara di alirkan ke air dryer melalui lubang atau jalur 1 untuk menghilangkan kandungan air yang terdapat pada udara tersebut. Kemudian udara dialirkan ke katup 4 jalur melalui lubang atau jalur no 1. Pada katup 4 jalur terdapat 5 lubang atau jalur, seperti pada tabel di bawah ini.
29 No. lubang Keterangan 1 Jalur udara masuk dari Air dryer 21 Untuk system rem roda belakang 22 Untuk system rem roda depan 23 Untuk system rem tangan 24 Untuk tambahan atau aksesoris Tabel 3.4.1 Katup 4 Jalur Port 21 Udara dari air dryer tidak bisa keluar dari jalur 21 dan 22 sebelum tekanan udaranya mencapai 7.5 bar. Setelah tekanan udara mencapai 7.5 bar udara akan keluar dari jalur 21 dan 22. Dari jalur 21 akan diteruskan ke tangki nomer 1, setelah dari tangki nomer 1 udara di teruskan ke foot valve (pedal rem) di jalur 2 (standby). Apabila pedal rem di tekan atau di injak udara di foot valve keluar dari port 21 menuju relay valve port 4. Dari tangki 1 udara juga di cabang ke relay valve port 1 (standby). 3. Foot brake dan Relay Apabila foot valve ditekan udara dari port 11 keluar melalui port 12 ke relay valve port 4, lalu udara menekan katup port yang ada pada relay sehingga udara standvy pada port 1 dapat keluar melalui port 2 dan di alirkan ke brake chamber memlalui port 11 (foot brake belakang). Port 22 Dari katup 4 jalur port 22 menuju tangki 2 lalu menuju ke foot valve port 12. Jika pedal ditekan udara akan mengalir e chamber roda depan. Port 23 Pada katup 4 jalur port 23 terbuka pada saat tekanan udara pada sistem mencapai 8 bar, dari port 23 udara tekan di cabang ke hand brake valve dan relay valve port 1. Pada hand brake udara dari katup 4 jalur port 23 masuk ke hand brake valve melalui port 1. Dalam keadaan hand brake dilepas atau dalam
30 keadaan tidak di rem tangan udara keluar melalui port no 2 menuju relay valve no 4 dan membuka jalur 1 pada relay valve, sehingga udara tekan masuk dari port 1 lalu keluar dari port 1 dan di teruskan ke brake chamber belakang melalui port 12 untuk menekan parking brake release piston sehingga emergency parking brake spring terdorong dan mengakibatkan kampas rem bebas, sehingga kendaraan dapat berjalan. Port 24 Pembukaan pada valve port 24 terjadi pada saat tekanan udara mencapai 8 bar. Udara yang keluar dari port 24 akan dialirkan ke beberapa komponen diantaranya klakson, exhaust brake, engine stop dan suspense udara yang terdapat pada seat atau bangku driver.