INSTRUCTIONS FOR AUTHORS - Faculty e-Portfoliofportfolio.petra.ac.id/user_files/87-002/Naskah-joni.doc · Web viewPenelitian ini menggunakan komponen utama rem tromol standart sepeda

Seminar Nasional Teknik Mesin 330 April 2008, Surabaya, Indonesia

KAJIAN PENGERUH GERAK RELATIF SEPATU GESEK TERHADAP EFEKTIFITAS PENGEREMAN PADA JENIS REM TROMOL

STUDI KASUS UNTUK REM SEPEDA MOTOR

Joni Dewanto dan Sugondo WibowoJurusan Teknik Mesin, Universitas Kristen Petra, Surabaya

e-mail:[email protected]

ABSTRAK

Sejalan dengan kemampuan kendaraan yang makin dapat bergerak cepat maka diperlukan penelitian untuk medukung perencanaan rem yang lebih baik. Hingga saat ini rem trmol adalah jenis rem gesek yang paling banyak digunakaan. Bagian utama rem tromol terdiri dari drum yang berbentuk silinder dan sepasang sepatugesek. Menurut ilmu mekanika, gerak relatif sepatugesek terhadap drum pada rem tromol sangat berpengeruh terhadap efektifitas pengereman. Pengujian telah dilakukan pada rem sepeda motor dengan tiga mode gerak. Masing-masing adalah; kedua sepatu diputar berlawanan arah(A), digerakkan translasi radial (B) dan diputar pada arah yang sama (C). Pengujian dilakukan dengan beban berupa massa yang berputar. Sedang efektifitas pengereman diukur dari waktu pengereman dengan variasi beban dan gaya pengereman Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa untuk setiap mode, efektifitas pengereman tidak sebanding dengan gaya pengereman yang diberikan. Efektifitas terbaik adalah dengan mode ketiga © Dibandingkan mode (C), efektifitas mode (A) dan (B) makin baik pada gaya pengereman yang makin besar.

Kata kunci: Rem, tromol, drum, sepatu gesek.

1. PENDAHULUANRem adalah elemen penting pada sebuah

kendaraan yang berfungsi untuk mengurangi dan atau menghentikan laju kendaraan. Sejalan dengan pengembangan mesin penggeraknya, saat ini kendaraan dapat bergerak sangat cepat sehingga memerperlukan rem yang juga makin baik. Pada tahun 1902 Louis Renault menemukan rem jenis drum yang bekerja dengan sistem gesek untuk kendaraan [1]. Peralatan utama rem gesek ini terdiri dari drum dan penggesek. Drum dipasang pada sumbu roda, sedang penggesek pada bagian bodi kendaraan dan didudukkan pada mekanisme yang dapat menekan drum. Ketika kedaraan bergerak, maka drum berputar sesuai putaran roda. Pengereman dilakukan dengan cara menekan penggesek pada permukaan drum sehingga terjadi pengurangan energi kinetik (kecepatan) yang diubah menjadi energi panas pada bidang yang bergesekan.

Hingga saat ini, rem utama kendaraan yang dikembangkan masih menggunakan sistem gesek sebagimana ditemukan pertamakali. Pengembangan dilakukan pada mekanisme untuk meningkatkan gaya dan mode penekanan serta sifat material permukaan gesek yang tahan terhadap tekanan dan temperatur tinggi. Pada umumnya bahan material gesek yang digunakan adalah jenis asbestos atau logam hasil sinter dengan bahan induk besi atau tembaga. Koefisien gesek asbestos lebih baik tetapi kurang tahan terhadap tekanan. Sebaliknya logam sinter koefisien geseknya

lebih kecil tetapi tahan terhadap tekanan dan temperatur tinggi [2].

Mekanisme dasar rem kendaraan (mobil dan motor) dapat digolongkan menjadi jenis piringan atau drum. Seperti terlihat pada Gambar 1, komponen utama rem drum terdiri dari drum dan sepasang sepatu (shoes) gesek yang terletak dibagian dalam drum.Untuk menekan drum, sepatu gesek dapat digerakkan translasi kearah radial atau berputar (rotasi) terhadap salah satu ujung sepatu.

Gb. 1 Bagian Utama Rem Drum

Gerak relative sepatu gesek terhadap drum tersebut sangat berpengaruh pada efektifitas pengereman Jika diputar searah putaran drum, maka sepatu gesek memperoleh momen positif yang dapat meningkatkan efektifitas pengereman sendiri, dan disebut sebagai leading shoe. Sebaliknya sepatu gesek akan memperoleh momen negative ketika diputar pada arah yang berlawanan dengan arah putaran drum, sehingga efektifitas pengeremannya menurun dan disebut trailing

Seminar Nasional Teknik Mesin 330 April 2008, Surabaya, Indonesia

shoe. Dalam implementasinya, biasanya kedua gerakkan sepatu tersebut, digunakan secara bersama-sama. Untuk membandingkan efektifitas pengereman dari kombinasi kedua mode gerakkan, maka perlu penelitian sehingga hasilnya dapat dijadikan dasar pengembangan dalam perencanaan rem kendaraan yang lebih baik. Penelitian ini menggunakan komponen utama rem tromol standart sepeda motor Honda Astrea tahun 2003 dengan beberapa modifikasi yang diperlukan dalam pengujian.

2. METODOLOGIMode Gerak Sepatu Gesek

Mode A. Mode ini adalah mode standar (sudah ada) tanpa modifikasi. Kedua ujung sepatu gesek ditumpu pin dan pengungkit. Ketika pengungit diputar, maka kedua sepatu berputar pada pin dengan arah yang berlawanan. Prinsip dasar mekanisme mode A ditunjukkan pada Gambar 2a.

Mode B. Pada mode ini kedua ujung setiap sepatu gesek ditumpu dengan dua pengungkit yang sama. Ketika pengungkit diputar berlawanan, maka kedua sepatu gesek terdorong translasi ke arah radial. Prinsip dasar mekanisme mode B ditunjukkan pada Gambar 2b. Untuk mendapatkan mekanisme ini, ujung sepatu rem yang kontak dengan pin, diratakan, dan tumpuan pin diganti pengungkit yang dapat berputar.

Mode C. Pada mode C, setiap sepatu gesek ditumpu oleh sepasang pin dan pengungkit yang berbeda. Prinsip dasar mekanisme mode C ditunjukkan pada Gambar 2c. Ketika kedua pengungkit diputar maka kedua sepatu berputar pada pinnya masing-masing dengan arah yang sama. Untuk mendapatkan mode ini, mekanisme yang ada juga perlu dimodifikasi.

Gb. 2 Mode Gerakan Sepatu Gesek

Peralatan dan PengujianPenelitian ini dilakukan di dalam laboratorium

dengan beban tiruan berupa massa berputar sebesar 18 Kg, yang dikopel pada drum rem. Beban diputar oleh motor listrik dan diatur kecepatannya menggunakan inverter. Diantara motor dan beban terdapat kopeling yang dapat dilepas ketika kecepatan beban telah mencapai putaran yang ditentukan. Pengereman dilakukan dengan memasang beban pada lengan rem yang panjangnya 7 cm. Sehingga besarnya beban yang dipasang dapat menyatakan besarnya gaya pengereman. Pengujian dilakukan pada putaran 510 dan 750 rpm

dengan variasi gaya pengereman 1,2,3 dan 4 kg. Setiap kondisi pengujian dilakukan pengukuran berulang hingga mendapatkan data yang stabil dan tidak skid. Prinsip kerja dan peletakkan dan alat uji yang digunakan ditunjukkan pada Gambar 3 dan 4. Sedang kondisi sepatu gesek standar dan modifikasinya ditunjukkan pada Gambar 5. Untuk mode B dan C diperlukan dua lengan rem. Pada mode B kedua lengan digerakkan pada arah berlawanan dan pada model C digerakkam searah. Untuk itu kedua lengan pada model B dihubungkan dengan tali dan beban (gaya pengereman) secara langsung.

Gb. 3 Prinsip Kerja Alat Uji

Gb. 4 Peletakan Alat uji

a. Sepatu Gesek Standar

b. Sepatu Gesek Modifikasi ©

Gb. 5 Sepatu Gesek Standar dan Modifikasi

Seminar Nasional Teknik Mesin 330 April 2008, Surabaya, Indonesia

Berdasarkan prinsip Kerja dan Energi yang diturunkan dari Hukum Newton II [3], maka efektifitas pengereman dapat diukur dari perubahan kecepatan beban dalam selang waktu pengereman tertentu atau waktu terjadinya perubahan (penurunan) kecepatan kendaraan.

3. HASIL DAN PEMBAHASANEfektifitas pengereman dalam penelitian ini

dinyatakan dengan waktu yang diperlukan beban untuk berhenti dihitung dari sejak dilakukan pengereman. Hasil penelitian digambar pada bidang waktu versus gaya pengereman. Hasil pengujian ketiga mode pada beban 510 dan 750 rpm ditunjukan pada Gambar 6 dan7.

Gb. 6 Efektifitas Pengereman pada Beban 510 rpm

Gb. 7 Efektifitas Pengereman pada Beban 750 rpm

Pada kedua kecepatan, setiap mode memiliki pola karakteristik efektifitas pengereman tetap (sama). Hal ini menunjukkan bahwa karakteristik efektifitas pengereman tidak dipengaruhi oleh tingkat putaran beban tetapi oleh gaya pengereman atau torsi gesek. Pada kondisi tanpa pengereman (gaya pengereman nol), beban berhenti karena gesekan peralatan uji. Dengan gaya pengereman makin besar, maka waktu pengereman makin singkat. Efektifitas pengeremn tidak

linear terhadap gaya pengereman karena adanya pengaruh leading dan trailing shoe sehingga pengereman efektif tidak sebanding dengan gaya pengereman yang diberikan. Pada dasarnya nilai koefisien gesek kampas rem dapat berubah secara signifikan pada temperatur di atas 900 C [4]. Hal ini dapat mempengaruhi efektifitas pengereman. Namun demikian waktu pengereman dalam pengujian ini, maksimum hanya berjalan tidak lebih dari 2 menit. Sehingga tidak terjadi perubahan temperatur yang signifikan. Untuk itu fenomena efek pengereman yang tidak proporsional terhadap gaya pengereman tidak disebabkan oleh kenaikan temperatur pada saat pengereman. Slop pada gaya pengereman yang lebih besar, lebih landai dari slop pada gaya pengereman kecil karena kurva tersebut digambar mulai dari kondisi tanpa pengereman dan tingkat penambahan gaya pengereman yang diberikan juga tidak proporsional.

Karakteristik pengereman terbaik berturut-turut dicapai dengan mode C, A dan B. Hal ini disebabkan karena penggunaan sepatu gesek yang berbeda sebagaimana terlihat pada Gambar 2. Mode C, menggunakan sepatu gesek yang keduanya merupakan leading shoe. Sedang mode A, menggunakan kombinasi trailing shoe dan leading shoe. Pengungkit pada mode B, dalam operasionalnya selain mendorong ujung sepatu kearah lateral juga berfungsi seperti engsel yang dapat bergeser. Untuk itu kedua sepatu gesek pada mode B dapat dikatakan sebagai leading shoe yang kurang sempurna. Momen positif yang terjadi, tidak sepenuhnya.dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan tekanan sepatu gesek pada drum, sehingga efektifitas pengeremannya lebih rendah dibanding mode A yang meskipun hanya memiliki satu leading shoe. Pada gaya pengereman yang lebih besar, efektifitas pengereman ketiga mode makin tidak berbeda secara signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa efek trailing dan leading shoes hanya berpengaruh pada gaya pengereman rendah. Momen negatif pada trailing shoe dapat dilawan oleh momen dari gaya pengereman yang diberikan.

4. KESIMPULAN1. Mekanisme gerak sepatu gesek mode mode C

menghasilkan efektifitas pengereman terbaik diantara mode yang lain

2. Untuk ketiga mode, besarnya efektifitas pengereman tidak sebanding dengan gaya pengereman yang diberikan. Efektifitas pengereman berubah dengan fungsi kwadratik terhadap kenaikan gaya pengereman.

3. Dibandingkan mode C, efektifitas mode A dan B makin baik pada gaya pengereman yang makin besar.

5. DAFTAR PUSTAKA

Seminar Nasional Teknik Mesin 330 April 2008, Surabaya, Indonesia

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Drum_brake

2. Spotts M.F., Shoup L.E., L.E.Hornberger, Design of Machine Elements, Pearson Prentice Hall, International Editions, 2004.

3. Ferdinand P Beer, E Russell Johnston, Jr., Mechanics for Engineers, Dynamics, McGraw-Hill International Editions, 2004.

4. Steeven, Desain Alat Uji Kampas Rem Tromol, Tugas Akhir Mahasiswa Teknik Mesin U.K. Petra, Surabaya, 2007.