TUGAS AKHIR BIDANG KONTRUKSI PERANCANGAN BRAKE SYSTEM DIESEL PROTOTYPE 3,3HP Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1) Oleh : DANY AGUNG PRIYATNA 201010120311078 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015 i
POSTER ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin Disusun Oleh : DANY AGUNG PRIYATNA 201010120311078 Yang telah disahkan oleh : Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II (Ir. Eko Hariyadi, MT) (Budiono, SSi, MT) Nip. 108.9303.0292 Nip. 10896030336 Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin (Ir. Daryono, MT) Nip. 108.8909.0124 iii
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144 LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama : Dany Agung Priyatna Nim : 201010120311078 Bidang Keahlian No. ST. Pem. TA Judul Pembimbing I : Kontruksi : E.2/188/FT/UMM/V/2014 : Perancangan Brake System Prototype Diesel 3,3hp : Ir. Eko Hariyadi, MT No. Catatan Asistensi 1 Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I 2 Konsultasi Bab I dan ACC Bab I 3 Konsultasi Bab II 4 ACC Bab II 5 Konsultasi Bab III 6 ACC Bab III 7 Konsultasi Bab IV 8 ACC Bab IV 9 Konsultasi Bab V 10 ACC Bab V dan Seminar Hasil Paraf Dosen pembimbing I Malang, 24 Januari 2015 Dosen pembimbing I Ir. Eko Hariyadi, MT iv
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144 LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR Nama : Dany Agung Priyatna Nim : 201010120311078 Bidang Keahlian No. ST. Pem. TA Judul Pembimbing I : Kontruksi : E.2/188/FT/UMM/V/2014 : Perancangan Brake System Prototype Diesel 3,3hp : Budiono, SSi, MT No. Catatan Asistensi 1 Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I 2 Konsultasi Bab I dan ACC Bab I 3 Konsultasi Bab II 4 ACC Bab II 5 Konsultasi Bab III 6 ACC Bab III 7 Konsultasi Bab IV 8 ACC Bab IV 9 Konsultasi Bab V 10 ACC Bab V dan Seminar Hasil Paraf Dosen pembimbing II Malang, 24 Januari 2015 Dosen pembimbing II Budiono, SSi, MT v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Dany Agung Priyatna Nim : 201010120311078 Tempat/Tanggal Lahir : Sidoarjo, 26 Agustus 1992 Jurusan Fakultas Instansi : Teknik Mesin : Teknik : Universitas Muhammadiyah Malang Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa : Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul PERANCANGAN BRAKE SYSTEM PROTOTYPE DIESEL 3,3HP yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi ( PLAGIASI ) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan / atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya. Malang, 24 Januari 2015 Yang menyatakan, Dany Agung Priyatna vi
ABSTRAK Perancangan brake system prototype diesel 3,3 Hp ini bertujuan untuk memperoleh brake system yang dapat diaktifkan secara terpisah pada bagian roda depan, dan roda belakang. Brake system di haruskan aktif secara bersamaan pada pengereman seporos pada bagian roda depan. Brake system yang ringan, stabil, dan sesuai dengan bentuk chassis prototype diesel. Karena pada sebuah kendaraan penting adanya brake system yang baik dan stabil. Perancangan kit brake system yang sesuai dengan bentuk chassis prototype diesel, ringan, dan stabil. Dimulai dari pengumpulan data sesuai dengan regulasi perlombaan Indonesian Energy Marathon Challenge. Sehingga didapat konsep desain, dan perancangan bentuk untuk part-part brake system. Dimulai dari brake lever, kawat baja, type caliper, dan rotor yang sesuai dengan bentuk roda kendaraan prototype diesel. Dirancang brake system yang ringan agar tidak memberikan bobot berlebihan pada prototype diesel, Sehingga tidak mempengaruhi performa prototype diesel. Dengan perhitungan yang telah dilakukan diperoleh spesifikasi brake system menggunakan 3(tiga) buah rem cakram mekanik dengan diameter rotor 160mm, gaya yang dihasilkan handle rem sebesar 161,22N, keuntungan mekanis handle rem 5,3, Diameter kawat baja 1,30mm, Gaya piston kaliper rem sebesar 226,5kg, Torsi kaliper rem 2208,3N, Momen rem sebesar 84,66N. Kata kunci : Mobil Prototype Diesel, Brake system ABSTRAK The design of brake system for diesel prototype 3,3Hp, to get brake system able to engaged separately on the front wheels, and rear wheel. The brake system must active sametime while braking inline at the front wheels. Lightweight brake system kit, stable, according to the form chassis diesel prototype. Because a vehicle important to have good and stable brake system. Design kit brake system which according to the forms the chassis of a prototype diesel, light, and stable. Started from the collection of data based on regulations indonesian energy marathon challenge competition.until they reached the concept of design, and embodyment design for part-part brake system.started from brake lever, steel wire, caliper type, and the rotor that according for assemble to wheels of a diesel prototype vehicle. Designed lightweight brake system kit, and stable, so the brake system kit did not increase weight of the vehicle. So it will not affect to the vehicle performance. With the finished calculation, obtained the result ot the specification brake system with 3 (three) mechanical disk brake, with the rotor diameter 160mm, force output brake lever 161,22N, advantages brake lever mechanical on 5,3, diameter of steel wire 1,30mm, force on the piston caliper 226,5Kg, Torque brake caliper 2208,3N and the brake momen on 84,66N. Keyword : Diesel Prototype Vehicle, Brake System vii
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahnya laporan tugas akhir dengan judul PERANCANGAN BRAKE SYSTEM PROTOTYPE DIESEL 3,3HP ini akhirnya dapat terselesaikan. Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi ini. Ungkapan terimaksih tersebut disampaikan kepada : 1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan. 2. Bapak Ir. Eko Hariyadi, MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini dilakukan. 3. Bapak Budiono, SSi., MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide, motivasi belajar, serta pelajaran berharga selama penyusunan skripsi ini dilakukan. 4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM. 5. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan teoritis seara langsung maupun tidak langsung. viii
6. Putri Hidayatus Sholikhah S.Pd yang memberikan semangat, dan tiada henti mendukung saya sampai skripsi ini selesai. 7. Teman - teman sebimbingan, rekan - rekan lembaga semi ortonom MEKATRONIC di lingkungan Fakultas Teknik, serta teman - teman seangkatan Teknik Mesin 2010 B. 8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terimakasih banyak atas bantuan kalian semuannya. Dalam penyusunan skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT memberikan sifat Rahim-Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca. Malang, 24 Januari 2015 Dany Agung Priyatna ix
DAFTAR ISI COVER... i POSTER... ii LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI... iii LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I... iv LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II... v LEMBARAN PERYATAAN... vi ABSTRAK... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xvi DAFTAR PUSTAKA... xvii BAB I... 1 PENDAHULUAN... 1 1.1.Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Tujuan Perancangan... 2 1.4. Batasan Masalah... 3 1.5. Metodologi... 3 BAB II... 5 TINJAUAN PUSTAKA... 5 x
2.1. Peraturan teknis system pengereman pada regulasi IEMC 2013... 5 2.1.1. Peserta... 5 2.2. System rem... 6 2.2.1. Prinsip dasar rem... 7 2.3. Jenis rem... 8 2.3.1. Rem menurut mekanismenya... 8 2.3.2. rem menurut penggunaaanya... 8 2.3.3. Rem berdasarkan letaknya... 9 2.3.4 Rem berdasarkan konstruksinya... 10 2.4. Komponen Rem Cakram Yang Digunakan... 13 2.4.1. Brake Lever... 13 2.4.2. Kawat Baja... 14 2.4.3. Kaliper Rem Mekanik... 15 2.4.4. Brake pad... 16 2.4.5. Brakcket kaliper... 17 2.4.6. Piringan Cakram... 17 2.4.7. Baut Pengunci Kaliper... 18 BAB III... 16 PERANCANGAN... 16 3.1. Perencanaan Desain... 16 3.2. Perencanaan Konsep Desain... 17 3.3. perancangan Bentuk... 23 xi
3.4. Perancangan Detail... 24 3.4.1. Pengumpulan data... 26 3.4.2. Study Literature... 26 3.4.3. Kerangka Perancangan... 26 3.5. Perancangan sistem Pengereman... 28 3.6. Brake Lever... 30 3.7. Tali Baja... 31 3.8. Perhitungan Caliper rem... 33 3.9. Perhitungan Baut... 35 3.10. Distribusi Beban Statis pada rangka prototype diesel... 36 3.10.1. Distribusi beban statis... 36 3.10.2. perhitungan reaksi tumpuan pada sumbu roda depan dan belakang... 38 3.10.3. Performa Prototype diesel... 39 3.11. Mengukur posisi titik berat kendaraan... 41 3.12. Perhitungan pengereman... 43 3.13. Limit percepatan... 45 3.14. Analisa perancangan rem... 45 3.15. Moment rem... 46 BAB IV... 48 PERHITUNGAN... 48 4.1. Perhitungan brake lever... 48 xii
4.2. Perhitungan tali baja... 49 4.3. Perhitungan kaliper rem... 50 4.4. perhitungan baut... 53 4.5. perhitungan distribusi beban statis pada rangka prototype diesel... 53 4.5.1. Perhitungan reaksi tumpuan pada sumbu roda depan dan Belakang... 56 4.6. Performa prototype diesel... 57 4.6.1. Mengukur posisi titik berat kendaraan... 58 4.7. Perhitungan pengereman... 61 4.7.1 limit percepatan... 62 4.8. Analisa Perancangan rem... 63 4.8.1. momen rem... 64 BAB V... 67 KESIMPULAN DAN SARAN... 67 5.1.Kesimpulan... 67 5.2.Saran... 68 xiii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 prinsip kerja rem... 7 Gambar 2.2 rem tromol... 11 Gambar 2.3. rem cakram... 12 Gambar 2.4. Rem cakram type mekanik... 13 Gambar 2.5. Brake Lever (Handle)... 14 Gambar 2.6. Macam-Macam Seling Rem... 15 Gambar 2.7. Kaliper Rem Mekanik... 16 Gambar 2.8. Kanvas Rem Mekanik... 16 Gambar 2.9. Bracket Kaliper... 17 Gambar 2.10. Piringan Cakram... 17 Gambar 3.1 Konsep desain 1 rem hidrolik dengan booster elektrik... 20 Gambar 3.2 Konsep desain 2 Rem model tromol... 21 Gambar 3.3 Konsep desain Rem cakram mekanis... 22 Gambar 3.4 Embodiment Design... 24 Gambar 3.5 Diagram alir... 25 Gambar 3.6 gaya yang terjadi pada handle... 30 Gambar 3.7 Kontruksi Serat Tali Baja... 32 Gambar 3.8 gaya pada lengan kaliper... 33 Gambar 3.9 gambaran permodelan power screw... 33 Gambar 3.10 Gaya yang bekerja pada bidang ulir waktu menaikkan piston... 34 Gambar 3.11 Gaya yang bekerja pada bidang ulir waktu menurunkan piston... 34 xiv
Gambar 3.12 Diagram benda bebas bobot mati... 36 Gambar 3.13 DBB bagian D1-D2... 36 Gambar 3.14 DBB bagian C1-C2... 37 Gambar 3.15 DBB bagian B1-B2... 37 Gambar 3.16 DBB bagian A1-A2... 37 Gambar 3.17 DBB tumpuan pada sumbu roda depan dan belakang... 38 Gambar 3.18 Permodelan Sederhana Rangka Dudukan Body,Pengemudi, Rangka, Dan Mesin... 39 Gambar 3.19 gaya-gaya yang terdistribusi secara merata pada beam... 39 Gambar 3.20 Diagram Benda Bebas Kendaraan pada prototype... 40 Gambar 3.21 penimbangan poros depan dan poros belakang... 42 Gambar 3.22 Penimbangan Roda Depan Dengan Mengangkat Roda Belakang 42 Gambar 3.23 DBB Gaya Pengereman Prototype Diesel... 43 Gambar 3.24 gaya yang terjadi pada roda saat pengereman... 45 Gambar 3.25 Notasi Pada Disk Brake... 47 Gambar 4.1 gaya yang terjadi pada handle... 48 Gambar 4.2 Kontruksi Serat Tali Baja... 49 Gambar 4.3 gaya pada lengan kaliper... 50 Gambar 4.4 gambaran permodelan power screw... 50 Gambar 4.5 Gaya yang bekerja pada bidang ulir waktu menaikkan piston... 50 Gambar 4.6 Gaya yang bekerja pada bidang ulir waktu menurunkan piston... 52 Gambar 4.7 Diagram Benda Bebas Bobot Mati... 53 xv
Gambar 4.8 DBB bagian D1-D2... 54 Gambar 4.9 DBB bagian C1-C2... 55 Gambar 4.10 DBB bagian B1-B2... 55 Gambar 4.11 DBB bagian A1-A2... 56 Gambar 4.12 Diagram Benda Bebas Kendaraan pada prototype... 58 Gambar 4.13 penimbangan roda depan dengan mengangkat roda belakang... 60 Gambar 4.14 DBB Gaya Pengereman Kendaraan... 61 Gambar 4.15 gaya yang terjadi pada roda saat pengereman... 63 Gambar 4.16 Notasi Pada Disk Brake... 65 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 : table ukuran standar baut hexagon soket head cap screw M6... 18 Tabel 3.1 : bagan analisis keputusan... 23 Tabel 3.2 : spesifikasi kendaraan prototype diesel... 27 Tabel 3.3 : Koefisien adhesi jalan... 44 Tabel 3.4 : Koefisien tahanan rolling... 44 Tabel 3.5 : Koefisien gesek pada disk brake... 47 Tabel 4.1 : Koefisien adhesi jalan... 61 Tabel 4.2 : Koefisien tahanan rolling... 62 Tabel 4.3 : Koefisien gesek pada disk brake... 64 xvi
DAFTAR PUSTAKA. 1. I Nyoman Sutantra. (2010). Teknologi Otomotif 2nd. Surabaya: Gunawidya 2. Pahl And Beitzt. (1976). Engineering Design Jilid 2. 3. Zainudin Achmad. (1999). Element Mesin 1. Bandung: PT. Refika Aditama 4. Ir. Sularso MSME (2004) Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta : PT. pradnya Paramita. 5. Kiyokatsu Soga (2004) Design of Machine Elements Jakarta: PT. pradnya Paramita. 6. Rudenko, N. (1994) Mesin Pemindah Bahan. Jakarta: Erlangga xvii