BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang Tugas elemen mesin merupakan salah satu latihan yang baik bagi mahasiswa agar dapat mengaplikasikan ilmu yang telah diperolehnya ke dalam bentuk suatu analisis dari suatu peralatan. Selain untuk menambah wawasan mahasiswa, tugas ini dapat menjadi tantangan tersendiri bagi mahasiswa dalam menguji keseriusannya dalam menempuh pendidikan di perguruan tinggi ini. Proses perancangan telah ada sejak manusia diciptakan, karena sifat sifat manusi manusia a yang yang ingin ingin mudah mudah dalam dalam menjal menjalani ani hidupn hidupnya ya dan dan pada pada dasarnya dasarnya proses proses perancang perancangan an memang memang ditujukan ditujukan untuk untuk memudahkan memudahkan manusia manusia untuk untuk memenuhi memenuhi kebutuhan kebutuhannya. nya. Proses Proses perancang perancangan an sangat sangat banya banyak k kelomp kelompokn oknya ya,, bisa bisa dikata dikatakan kan tidak tidak terbat terbatas, as, sesua sesuaii denga dengan n kebu kebutu tuha han n manu manusi sia a yang yang tida tidak k pern pernah ah puas puas deng dengan an apa apa yang yang ada. ada. Sebag Sebagai ai mahasi mahasisw swa a teknik teknik mesin mesin sudah sudah pasti pasti harus harus bisa bisa meranc merancang ang sesuatu yang bisa memudahkan untuk memenuhi kebutuhan yang tentu berkai berkaitan tan denga dengan n bidang bidangny nya. a. Di zaman zaman sekara sekarang ng ini yang yang segala segalanya nya sudah tersedia, proses perancangan dapat dipermudah. Dengan berbagai organisasi yang mengeluarkan standar-standar tertentu untuk bermacammacam elemen mesin, para perancang tidak perlu membuat keseluruhan elemen mesin yang akan digunakan dalam rancangannya. Tetapi yang sulit bagi para perancang adalah proses pemilihan elemen mesin yang tepat, yang dapat memenuhi persyaratan si perancang itu sendiri.
1
nalisis merupakan salah satu dari tahapan perancangan. Proses ini bertujuan untuk memperkirakan kondisi suatu alat atau mesin dengan menggunak menggunakan an pemikiran pemikiran yang terstruktu terstrukturr dan perhitunga perhitungan-per n-perhitun hitungan gan tertentu. tertentu. Dengan Dengan menganali menganalisis sis kita dapat dapat memperkira memperkirakan kan suatu mesin akan berjalan dengan baik atau tidak. !ika didapat dari proses analisis bahwa suatu mesin tidak akan berjalan dengan baik maka akan dapat ditentukan cara untuk memperbaiki kesalahan yang terjadi, baik dengan memperbaiki mesin tersebut atau mengganti bagian yang akan atau telah rusak, atau cara apapun yang dapat menjadikan mesin tersebut berjalan sebagaimana mestinya. nalisis yang
dapat digunakan dalam proses perancangan
bermacam-macam, tetapi pada kesempatan ini akan dibahas mengenai perencanaan suatu poros dengan beban utama berupa torsi. "agaimana suatu suatu poros poros akan akan gagal gagal atau atau tidak tidak apabil apabila a menga mengalam lamii pembe pembeban banan an berupa puntiran yang mungkin terjadi di dalam suatu mesin. !ika diketahui bahwa poros yang akan direncanakan tidak mendapat beban lain kecuali torsi, maka diameter poros tersebut dapat lebih kecil dari pada yang di bayangkan. Pada Pada tuga tugas s elem elemen en mesi mesin n ## ini ini akan akan dihi dihitu tung ng suat suatu u alat alat yang yang berfungsi untuk menghentikan poros atau benda yang mengalami gerakan yaitu rem. $em adalah suatu alat yang berguna untuk menghentikan atau memperlambat putaran dari suatu poros yang berputar dengan perantara gesekan. Peranan rem sangat penting dalam sebuah kontruksi kendaraan bermotor. %leh karena itu, penulis mengambil &Perhitungan $em Tromol Pada 'otor Supra ( )** cc+ sebagai judul dari tugas elem mesin ## ini.
2
1.2
Tujuan Dengan adanya tugas elemen mesin ) ini diharapkan mahasiswa dapat mencapai beberapa poin berikut, diantaranya ). Dapat memahami fungsi dari sistem yang di analisa. . Dapat menurunkan dan memahami persamaan yang digunakan. . Dapat memahami faktor keamanan dan faktor koreksi yang digunakan dalam perhitungan elemen mesin. /. Dapat membuat laporan yang dapat dijadikan pedoman dalam penyusunan laporan-laporan berikutnya. 0. 'ampu merencanakan elemen mesin yang berdasarkan pada perhitungan
yang
bersumber
dari
literature
sekaligus
mengaplikasikan teori yang dilihat di lapangan.
1.3Batasan Masalah "erdasarkan pada pembagian rem yang terdiri dari beberapa jenis maka permasalahan yang akan di bahas adalah ). Prinsip kerja trem tromol . 1kuran-ukuran rem tromol dari hasil perhitungan . 2ambar kerja dengan ukurannya berdasarkan hasil
sur3ey
pengukuran.
1.4
Metoolog! Data-data dikumpulkan dengan cara sebagai berikut
). Studi 4iteratur 'engambil data-data dari buku referensi. Di dalam buku-buku tersebut dijelaskan bagaimana dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin yang baik. . Perhitungan 4angsung 'elakukan perhitungan-perhitungan untuk mendapatkan nilai-nilai yang dibutuhkan.
BAB II "PE"I#I$A"I TE$NI" ELEMEN ME"IN 3
2.1 D!agara% Al!r Perh!tungan &e% Tro%ol
4
2% Gambar Susunan, $lemen dan Spesi+as $lemen Momen *nersia pada tr
enentuan udul
1% #esimpulan
Gaya gese pada rem Menghitung stopi Gaya ceam pada rem
#apasitas pengereman
&mur caram dalam ' Mulai
apas
2.2 'a%(ar "ke%at!s "usunan
Menghitung lama pengeremen, t (s) Mencari data-data perhitungan, meliputi. #ecepatan aal, 0 #ecepatan ahir, 0t ari 'ari roda sepeda motor (rroda) ari 'ari tromol(rc) ari 'ari pengereman pada tromol( rgt ) umlah massa tromol (mt) #oe+sien gese ampas rem () Menghitung perlambatan radial, ar (rad/s2) 0olume eausan ampas tromol (5c3 ) Ele%en Mes!n 5a'u eausan (6)
2b. .) 5onstruksi Sub ssembly $em 6$ear "rake Pannel7
&m
Tabel .) Part Penyusun $r."rake
N o ) / 0 8 A B 9 )* ))
No%or Part *8/0-5PP-9*) /*0/-5:;-9** /*)-5P2-9** /)**-5P=-A** /)/)-5T'-B0* //)*-5P=-9** /0)-*B-*** /0)/-0*-*** /0)/0-5C'-9** 9**)-52=-9*) 9**-5"P-9**
) 9/**)-*8***-*S ) 90A*)-*8*0-** )/ /80-5P=-9** 2.3 'a%(ar Ele%en Mes!n
Na%a Part
)%l
PD S:T, $$ D!1ST:$, $. <=#> ?4:, $$. @=::4 P>:4 <%'P., $$. "$5: <', $$. "$5: $', $$. "$5: SP$#>2, "$5: S=%: D1ST S:4, "$5: <' #>D#<T%$, C$. "$5: >1T, 1, 8'' >1T, SP:<#4, 8''
) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )
>1T, =:?., 8'' "%4T, C4>2:, 8(0 =1" S1" SS., $$.
) ) )
8
$em ini terdiri dari sepasang kampas rem yang terletak pada piringan yang tetap dan drum yang berputar bersama roda. Dalam operasinya setiap kampas rem akan bergerak radial menekan drum sehingga terjadi gesekan antara drum dan kampas rem. Sepatu $em
9
2.3 "*es!+!kas! Ele%en Mes!n Pada roda belakang 'otor =onda Supra ? Spoke menggunakan rem teromol (drum brake).Tipe drum. $em drum mempunyai ciri lapisan rem yang terlindungi, dapat menghasilkan gaya yang besar untuk ukuran rem yang kecil, dan umur lapisan rem yang cukup panjang "iasanya rem ini banyak dipakai dengan sepatu depan dan sepatu belakang. Pada rem sjenis ini, meskipun roda berputar pada arah yang berlawanan, besar gaya rem tetap karena memakai dua sepatu depan, dimana gaya rem dalam arah putaran jauh lebih besar daripada dalam arah yang berlawanan. 1ntuk spesifikasi sepatu rem adalah sebagai berikut Sepatu rem dibuat dari kayu mapel atau poplar yang dipasang pada tuas dengan baut. 1ntuk mekanisme penggerak sepatu dibuat dari besi cor 6dengan cetakan permanen, tingkat <= )-B7 dan diberikan lapisan rem khusus. 4apisan tersebut dapat diikat dengan paku keling ataupun dengan sekrup yang terbenam.
!ari E jari roda sepeda motor 6rd7
F *,B m
4uas penampang kampas tromol 6t 7
F *,**8* m
4ebar kampas tromol 6 b 7
F *,*A m
Pusat ke kampas 6 r 7
F 0/ mm F *,*0/ m
!ari-jari pegereman pada tromol 6 rgt 7
F *,*A0 m
!umlah massa tromol dan roda belakang 6 mt 7 F 0 kg 5oefesien gesek pada kampas rem 6 G 7
:
F *,/A
BAB III PEMBAHA"AN DAN PE&HITUN'AN 3.1 Pr!ns!* $erja an #ungs! Ele%en Mes!n A. Pengert!an &e% $em adalah suatu alat yang berguna untuk menghentikan atau memperlambat putaran dari suatu poros yang berputar dengan perantara gesekan :fek pengereman secara mekanis diperoleh dengan gesekan secara listrik dengan serbuk magnet, arus putar, fasa yang dibalik, arus searah yang dibalik atau penukaran katup dan lain-lain. 5arena itu dalam banyak hal rem tidak bertindak sebagai rem penyetop, dalam hal instalasi dihentikan oleh gaya rem, melainkan mempunyai tugas untuk mempertahankan pesawat dalam suatu kedudukan tertentu 6rem penahan7. 'omen rem terkecil terjadi pada poros yang berputar paling cepat. 5arena itulah maka rem sedapat mungkin kebanyakan dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor. Syarat
paling utama yang
harus dipenuhi
oleh
rem
ialah
kelembutan artinya tidak ada tumbukan ketika menghubungkan dan melepaskan rem, pelepasan kalor yang cukup ketika terjadi kemungkinan penyetelan ulang setelah aus. Pada mesin pengangkat, rem digunakan untuk mengatur kecepatan penurunan muatan atau untuk menahan muatan agar diam dan untuk menyerap inersia massa yang bergerak seperti truk, crane, muatan dan sebagainya.
B. #ungs! &e%
;
Sistem rem dalam suatu kendaraan sepeda motor termasuk sistem yang sangat penting karena berkaitan dengan faktor keselamatan berkendara. Sistem rem berfungsi untuk memperlambat dan atau menghentikan sepeda motor dengan cara mengubah tenaga kinetikHgerak dari kendaraan tersebut menjadi tenaga panas. Perubahan tenaga tersebut diperoleh dari gesekan antara komponen bergerak yang dipasangkan pada roda sepeda motor dengan suatu bahan yang dirancang khusus tahan terhadap gesekan. 2esekan 6friction7 merupakan faktor utama dalam pengereman. %leh karena itu komponen yang dibuat untuk sistem rem harus mempunyai sifat bahan yang tidak hanya menghasilkan jumlah gesekan yang besar, tetapi juga harus tahan terhadap gesekan dan tidak menghasilkan panas yang dapat menyebabkan bahan tersebut meleleh atau berubah bentuk. "ahan-bahan yang tahan terhadap gesekan tersebut biasanya merupakan gabungan dari beberapa bahan yang disatukan dengan melakukan perlakuan tertentu. Sejumlah bahan tersebut antara lainI tembaga, kuningan, timah, grafit, karbon, ke3lar, resin H damar, fiber dan bahan-bahan aditif H tambahan lainnya. $em tromol merupakan sistem rem yang telah menjadi metode pengereman standar yang digunakan sepeda motor kapasitas kecil pada beberapa tahun belakangan ini. lasannya adalah karena rem tromol sederhana dan murah. 5onstruksi rem tromol umumnya terdiri dari komponen-komponen seperti sepatu rem 6brake shoe7, tromol 6drum7, pegas pengembali 6return springs7, tuas penggerak 6le3er7, dudukan rem tromol 6backplate7, dan camHnok penggerak.
"erdasarkan fungsinya, rem dapat diklasifkasikan sebagai berikut
1
). !enis penahan. . !enis penurunan. . !enis penahan dan penurunan, rem ini melayani kedua fungsi penghentian muatan dan mengatur kecepatan penurunan. ,. Pr!ns!* $erja 5onstruksi dan cara kerja rem tromol seperti terlihat pada gambar di bawah ini
Pada saat kabel atau batang penghubung 6tidak ditarik7, sepatu rem dan tromol tidak saling kontak. Tromol rem berputar bebas mengikuti putaran roda.Tetapi saat kabel rem atau batang penghubung ditarik, lengan rem atau tuas rem memutar camHnok pada sepatu rem sehingga sepatu
rem
menjadi
mengembang
dan
kan3as
rem
6pirodo7nya
bergesekan dengan tromol. kibatnya putaran tromol dapat ditahan atau dihentikan, dan ini juga berarti menahan atau menghentikan putaran roda.
11
$em tromol dan kelengkapannya 6)7 "rake pedal 6pedal rem7, 67 %perating rod 6batang penghubung7, 67 "rake le3er 6tuas rem7, 6/7 "rake shoe 6sepatu rem7, dan 607 Drum 6tromol7 $em tromol terbuat dari besi tuang dan digabung dengan hub saat rem digunakan sehingga panas gesekan akan timbul dan gaya gesek dari brake lining dikurangi. Drum brake mempunyai sepatu rem 6dengan lining7 yang berputar berlawanan dengan putaran drum 6wheel hub7 untuk mengerem roda dengan gesekan. Pada sistem ini terjadi gesekan gesekan sepatu rem dengan tr omol yang akan memberikan hasil energi panas sehingga bisa menghentikan putaran tromol tersebut. $em jenis tromol disebut &internal e(pansion lining brake+. Permukaan luar dari hub tersedia dengan sirip-sirip pendingin yang terbuat dari aluminiumEalloy 6paduan aluminium7 yang mempunyai daya penyalur panas yang sangat baik. "agian dalam tromol akan tetap terjaga bebas dari air dan debu kerena tromol mempunyai alur untuk menahan air dan debu yang masuk dengan cara mengalirkannya lewat alur dan keluar dari lubang aliran.
"erdasarkan cara pengoperasian sepatu rem, sistem rem tipe tromol pada sepeda motor diklasifikaskan menjadi dua, yaitu 1. T!*e "!ngle Lea!ng "hoe $em tromol tipe single leading shoe merupakan rem paling sederhana yang hanya mempunyai sebuah camHnok penggerak untuk
12
menggerakkan dua buah sepatu rem. Pada ujung sepatu rem lainnya dipasang pi3ot pin 6pasak7 sebagai titik tumpuan sepatu rem.
2. T!*e T-o Lea!ng "hoe
$em tromol tipe two leading shoe dapat menghasilkan gaya pengereman kira-kira satu setengah kali single leading shoe. Terutama digunakan sebagai rem depan, tetapi baru-baru ini digantikan oleh disk brake 6rem cakram7. $em tipe ini mempunyai dua camHnok dan ditempatkan di masing-masing ujung dari leading shoe dan trailing shoe.
13
terutama bahan gesek yang dipakai. Pemanasan yang berlebihan bukan hanya akan merusak bahan lapisan rem, tetapi juga akan menurunkan koefisien gesekannya. "ahan rem harus memenuhi syarat keamanan, ketahanan dan dapat melakukan proses pengereman dengan halus. Disamping itu bahan rem juga harus memiliki koefisien gesek yang tinggi, keausan kecil, kuat dan tidak melukai permukaan drum dan dapat menyerap getaran yang timbul. Pada perencanaan rem sepatu dalam diketahui data-data sebagai berikut 5ecepatan awal sepeda motor 6 ;o 7
F 0* kmHjam F )/ mHs
5ecepatan akhir pengereman 6 ;t 7
F * mH s
4ama pengereman 6 t 7
F detik
!ari E jari roda sepeda motor 6 rd 7
F *,B m
4uas penampang kampas tromol 6 t 7
F *,**00 m
4ebar kampas tromol 6 b 7
F *,*0 m
Pusat ke kampas 6 r 7
F 0/ mm F *,*0/ m
!ari E jari pengereman pada roda belakang 6rgt7 F *,)/ m !umlah massa tromol dan roda belakang 6 mt 7 F 0 kg 5oefisien gesek 6 G 7
F *,/A 6tabel 7
;olume keausan kampas tromol 6 4t 7
F 0 cm
4aju keausan 6 J 7
F *.*****0 cmHkg.m
a. Mengh!tung la%a *engere%an
14
t =
V 0 e.g 14
t =
m s
0,7 ∙ 9,81
m s
t =2 s
dimana
t F 4ama pengereman 6s7 ;* F 5ecepatan awal sepeda motor 6mHs7 e F 5oefisien perlambatan, *,A g F 2rati3itasi, 9,B) mHs
(. Perla%(atan saat *engere%an $umus Dimana
;t F ;* E a . t
;t F 5ecepatan akhir pengereman ;o F 5ecepatan awal sepeda motor a F Perlambatan saat pengereman t F 4ama pengereman
;t F ;* E a . t * F )/ E a . a . F )/ m
aFA
s
2
. Perla%(atan ra!al
1
a
$umus K F
r roda
Dimana K F Perlambatan radial a F Perlambatan saat pengereman r roda F !ari E jari roda m 7
2
s
KF
0,28 m
K F 0 radHs . "to*!ng !stane se*ea %otor 2 V o SD 2 . a 14
SD F
2
2.7 196
SD F
14
SD F )/ m Dari hasil diatas bisa di dapat eki3alensi stoping distance pada tromol, yakni SD.r ¿ SDt F rd 14 . 0,14
SDt F
0,28
SDt F A m Dimana SDt F Stoping distance tromol r gt F !ari E jari pengereman pada tromol r d F !ari E !ari roda sepeda motor e. $a*as!tas *engere%an 1ntuk mencari kapasitas pengereman kita harus mencari momen inersia tromol terlebih dahulu dengan rumus yaitu sebagai berikut 1
$umus
# F
2
2
. mt . r d
Dimana #
F #nersia tromol
18
mt
F !umlah masa tromol dan roda belakang
2
rd
Tt 1
# F
2
F !ari E jari roda sepeda motor F 5apasitas pengereman rem tromol 2
. mt . r d
1
#F
0 . 6*,B7
2 1
#F
0 . *,*AB/
2 1
#F
2
.
*,9
# F *,)98 kg.m 'aka dengan itu bisa di cari kapasitas pengereman dengan rumus LT F # . K LT F *,)98 . A kg.m LT F ),A kg.m Dengan asumsi distribusi pengereman rem tromol /* M maka didapat 5apasitas pengereman pada rem tromol Tt F *,/ . LT Tt F *,/ . LT F *,/ . ),A kg.m F *,00 kg.m +. 'a/a gesek *aa re% tro%ol Cgt F
Tt rgt
19
0,55
Cgt F
=3,9
0,14
Dimana
Cgt
F 2aya cekam pada rem tromol 6kg7
Tt
F 5apasitas pengereman pada rem tromol 6kg.m7
$gt
F !ari E jari pengereman pada tromol 6m7
g. 'a/a eka% *aa tro%ol Fgt μ
C>t F
3,9
C>t F
0,47
=8,2
Dimana
kg
C>t
F 2aya cekam pada rem tromol 6kg7
Cgc
F 2aya gesek pada rem tromol 6kg7
μ
F 5oefisien gesek kampas rem
h. Tors! *aa re% TF
TF
TF
fx
( ) ( ) D 2
95 x
+f
D
x
2
= fD
( ) ( ) 0,28
+ 95 x
2
0,28 2
95 x ( 0,14 ) + 95 x ( 0,14 )
T F ), N ), F 8,8 5g.m
Dimana
T
F Torsi pada rem 65g.m7 f
D
F "erat motor 65g7 F Diameter pengereman pada roda belakang 6m7 1:
!. Da/a Pengere%an Tn. ∋
Pb F
¿ 10
9,74 . 10 ¿
26,6 . 1500
Pb F
9,74 . 10
10
39900
Pb F
9,74 . 10
10
Pb F /*98,0 ( Dimana
−5
. 10
5w
Pb
F Daya pengereman
T n
F Torsi pengereman
ni
F $otasi permenit
!. $erja re% tro%ol :t F C>t SDt :t F B, kg . A m :t F 0A,/ kg.m Dimana :t C>t SDt
F 5erja rem tromol 6kg.m7 F 2aya cekam pada rem tromol 6kg7 F !arak pengereman 6m7
3.3 U%ur tro%ol ala% ju%lah kontak
1;
a. )u%lah $ontak *engere%an 3
Lt
>k F
$umus
E t .ω
5 3
>k F
cm 57,4 kg.m. 0,000005 kg.m 5
>k F
0,0001085
>k F )A/) kontak Dimana >k F !umlah kontak tromol 3 Lt F !umlah masa tromol :t ω
F 5erja rem F 4aju keausan
(. U%ur *aka! ka%*as re% Dari hasil uji jalan, dalam satu bulan di asumsikan didapat 0** kali kontak pengereman. sehingga umur kampas rem sebagai berikut N k $umus 2500
17421 2500
=6.9 bulan
Dimana >k
F !umlah kontak tromol
BAB I0 PENUTUP
2
4.1 $es!%*ulan $em adalah suatu peranti untuk memperlambat atau menghentikan gerakan roda. 5arena gerak roda diperlambat, secara otomatis gerak kendaraan menjadi lambat. :nergi kinetik yang hilang dari benda yang bergerak ini biasanya diubah menjadi panas karena gesekan.. "erdasarkan perhitungan-perhitungan pada bab terdahulu didapat data sebagai bahan untuk merencanakan rem tromol dengan Sepatu rem dibuat dari kayu mapel atau poplar yang dipasang pada tuas dengan baut. 1ntuk mekanisme penggerak sepatu dibuat dari besi cor 6dengan cetakan permanen, tingkat <= )-B7 dan diberikan lapisan rem khusus. 4apisan tersebut dapat diikat dengan paku keling. Dari hasil uji jalan, dalam satu bulan di asumsikan di dapat 0** kali kontak pengereman. Sehingga umur rem kampas rem cakram yaitu 8,9 bulan tergantung kondisi pemakaian 1.2 "aran 1ntuk dapat mengoptimalkan umur pakai dari system rem cakram maka terlebih dahulu ketahuilah bagaimana system kerja pada rem tersebut,
penggunaan yang salah dapat menyebabkan kerusakan
komponen yang lebih cepat dan menyebabkan bahaya bagi pengendara dan juga pengendara lain
DA#TA& PU"TA$A >iemann, 2usta3. )9AB. Machine Elements: Design and Calculation in Mechanical Engineering Vol. II. "erlin Springer ;erlag.
21
Shigley, !oseph :dward. 4arry D. 'itchell. )9B. Perencanaan Teknik Mesin (Edisi Keemat) !ilid " . !akarta Penerbit :rlangga. Sularso. 5iyokatsu Suga. )99A. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. !akarta PT. Pradnya Paramita. Tim Dosen. *)/. 'odul. Panduan Tugas Elemen Mesin #. 5arawang 1ni3ersitas Singaperbangsa 5arawang. httpHHardinwahyu.blogspot.comH*)H*Hmakalah-tugas-elemenmesin-).html
22
