12 BAB V Analisis Pengembangan Material dan Desain Blok ... · analisis tersebut dibandingkan satu...

67

BAB V

ANALISIS PENGEMBANGAN MATERIAL DAN

DESAIN BLOK REM KOMPOSIT

Analisis dilakukan dengan membandingkan parameter komposisi modifikasi

material terhadap kekuatan mekanik dari spesimen serta koefisien gesek dari hasil

pengujian. Selain itu, analisis juga dilakukan dengan membandingkan parameter

perbedaan waktu curing terhadap kekuatan mekanik spesimen. Hal ini dilakukan

agar didapat lama waktu curing optimum berdasarkan pengujian. Kemudian,

analisis dilakukan pada desain blok rem komposit dengan atau tanpa center

groove dengan menggunakan perangkat lunak ANSYS 10. Kemudian hasil

analisis tersebut dibandingkan satu sama lain.

V.1 Analisis Modifikasi Reinforcement

Berikut ini hasil pengujian dari modifikasi reinforcement:

Tabel 5. 1 Hasil pengujian bending modifikasi reinforcement

KODE Komposisi Bahan Kekuatan Bending

(MPa) R1‐243‐1

R1 10.56

R1‐243‐2 6.65 R1‐243‐3 10.33 R2‐243‐1

R2 10.01

R2‐243‐2 10.37 R2‐243‐3 10.32 R3‐243‐1

R3 25.19

R3‐243‐2 23.12 R3‐243‐3 20.87 R4‐243‐1

R4 24.07

R4‐243‐2 21.15 R4‐243‐3 23.67 R5‐243‐1

R5

14.28

R5‐243‐2 19.64

R5‐243‐3 23.43

68

Tabel 5. 2 Hasil pengujian tekan modifikasi reinforcement

KODE Komposisi Bahan

Kekuatan Tekan (MPa)

R1‐243‐1 R1

23.41 R1‐243‐2 15.38 R1‐243‐3 22.66 R2‐243‐1

R2 17.79

R2‐243‐2 23.81 R2‐243‐3 24.57 R3‐243‐1

R3 37.92

R3‐243‐2 47.38 R3‐243‐3 38.66 R4‐243‐1

R4 38.86

R4‐243‐2 37.29 R4‐243‐3 47.32 R5‐243‐1

R5

41.59

R5‐243‐2 41.64

R5‐243‐3 54.30

Tabel 5. 3 Hasil pengujian gesek modifikasi reinforcement

KODE Komposisi Bahan μ

R1-243-1 R1

0.33 R1-243-2 0.31 R1-243-3 0.36 R2-243-1

R2 0.29

R2-243-2 0.30 R2-243-3 0.34 R3-243-1

R3 0.35

R3-243-2 0.31 R3-243-3 0.31 R4-243-1

R4 0.32

R4-243-2 0.33 R4-243-3 0.34 R5-243-1

R5 0.29

R5-243-2 0.32

R5-243-3 0.32

69

Analisis dilakukan dengan membandingkan hasil pengujian terhadap

persentase komposisi modifikasi reinforcement. Modifikasi reinforcement berupa

penggantian persentase material serat gelas dengan serabut kelapa.

Gambar 5. 1 Serat gelas (a), serabut kelapa untuk memodifikasi serat gelas (b)

V.1.1 Perbandingan Kekuatan Bending

Berikut ini adalah grafik perbandingan kekuatan tekan terhadap persentase

komposisi serabut kelapa sebagai pengganti serat gelas:

Gambar 5. 2 Grafik perbandingan kekuatan bending terhadap persentase komposisi

serabut kelapa

Dari grafik di atas, dapat dilihat bahwa kecenderungan penggunaan serabut

kelapa akan membuat kekuatan bending dari spesimen meningkat. Peningkatan

0

5

10

15

20

25

30

0% 25% 50% 75% 100%

kekuatan bending (MPa)

persentase komposisi serabut kelapaterhadap serat gelas

Perbandingan Serabut Kelapa Terhadap Serat Gelas

30 menit 60 menit 120 menit

a b

70

yang signifikan terdapat di persentase 50% hingga 75% di semua variasi waktu

curing. Kekuatan bending spesimen dengan menggunakan serat gelas sebagai

reinforcement berkisar antara 5 - 10 MPa. Rata-rata dari kekuatan bending

tersebut adalah 9,18 MPa. Harga kekuatan bending ini masih jauh dibawah

spesimen rem komposit dengan persentase 50% yaitu berkisar 20 – 25 MPa

dengan rata-rata kekuatannya adalah 23,06 MPa. Sedangkan kekuatan bending

dengan persentase serabut kelapa 75% berkisar antara 21 – 24 MPa dengan rata-

rata 22,96 MPa. Dari data-data pengujian bending tersebut dapat disimpulkan

persentase serabut kelapa yang paling optimum adalah 50% – 75%.

Pada grafik waktu curing 30 menit dan komposisi serabut kelapa 100%

kekuatan bending spesimen turun drastis. Hal ini dapat disebabkan kesalahan

dalam proses produksi yang menyebabkan belum menyatunya bahan-bahan

penyusun rem komposit tersebut. Salah satu bahan penyusun rem komposit yang

membutuhkan waktu untuk menyatukan keseluruhan bahan-bahan penyusun rem

komposit adalah resin (binder). Fungsi dari resin ini adalah mengikat bahan-bahan

penyusun rem komposit. Jika terdapat kesalahan sehingga resin tidak bekerja

sepenuhnya sebagai binder, bahan-bahan penyusun rem komposit tersebut tidak

akan menyatu dengan sempurna. Hal tersebut akan menyebabkan kekuatan

mekanik dari spesimen akan menurun.

V.1.2 Perbandingan Kekuatan Tekan

Berikut ini adalah grafik perbandingan kekuatan tekan terhadap persentase

penggunaan serabut kelapa sebagai pengganti serat gelas pada modifikasi

reinforcement:

71

Gambar 5. 3 Grafik perbandingan kekuatan tekan terhadap persentase komposisi

serabut kelapa

Seperti pada grafik pengujian bending, terdapat kecenderungan kenaikan

kekuatan tekan terhadap modifikasi serat kaca dengan serabut kelapa. Pada grafik

kekuatan tekan, kenaikan terjadi hingga pada komposisi 100% serabut kelapa.

Sedangkan kenaikan drastis tetap terjadi pada persentase 50% - 75% yaitu dari 20

MPa menjadi 40 MPa. Rata-rata kekuatan tekan pada persentase 50% adalah

41,32 MPa, sedangkan pada persentase 75% adalah 41,16 MPa. Peningkatan

kekuatan tekan rata-rata terjadi hingga pada persentase 100% yaitu menjadi 45,85

MPa. Dari grafik dan data-data di atas, dapat disimpulkan bahwa persentase sabut

kelapa yang paling optimum adalah 50% hingga 100%.

V.1.3 Perbandingan Koefisien Gesek

Salah satu karakteristik yang sangat penting pada blok rem komposit adalah

koefisien gesek. Dari hasil pengujian gesek, didapatkan hasil yang bervariasi dari

setiap persentase komposisi serabut kelapa. Variasi dari koefisien gesek ini cukup

tinggi. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 5.3 yang menampilkan harga koefisien

gesek secara keseluruhan yang berkisar 0,29 sampai 0,36. Dari hasil tersebut,

0

10

20

30

40

50

60

0% 25% 50% 75% 100%

kekuatan tekan (MPa)




72

sebagian besar nilainya lebih tinggi dari blok rem komposit yang ada di pasaran.

Berikut ini adalah perbandingan koefisien gesek terhadap persentase penggunaan

serabut kelapa dari hasil pengujian gesek:

Gambar 5. 4 Grafik perbandingan koefisien gesek terhadap persentase komposisi

serabut kelapa

Dari grafik di atas, secara keseluruhan dapat dilihat bahwa tidak ada

kecenderungan hubungan koefisien gesek dengan modifikasi serabut kelapa pada

material komposit tersebut. Garis grafik pada setiap persentase komposisi

memiliki bentuk yang bervariasi. Dari data dan grafik tersebut dapat disimpulkan

modifikasi reinforcement berupa penggantian serat gelas dengan serabut kelapa

tidak berpengaruh secara signifikan terhadap koefisien gesek yang ada.

Tingginya harga koefisien gesek hasil pengujian dapat disebabkan oleh

adanya fenomena perubahan koefisien gesek akibat peningkatan temperatur saat

pengujian. Tingginya temperatur spesimen akan menyebabkan struktur material

rem komposit berubah. Perubahan tersebut akan menyebabkan kenaikan koefisien

gesek.

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0% 25% 50% 75% 100%

koefisien gesek




73

V.1.4 Pengaruh Temperatur Curing

Selain variasi parameter persentase komposisi serabut kelapa, dilakukan

juga analisis pengaruh waktu curing terhadap kekuatan bending dan tekan. Hal ini

dilakukan agar dapat diketahui waktu curing optimum dari material rem komposit

dengan modifikasi reinforcement. Berikut ini adalah grafik kekuatan bending dan

tekan terhadap waktu curing:

Gambar 5. 5 Grafik perbandingan kekuatan bending terhadap waktu curing pada

modifikasi reinforcement

Dari grafik di atas, terdapat beberapa kecenderungan perubahan kekuatan

bending dan tekan terhadap waktu curing. Pada grafik tersebut, kecenderungan

dari sebagian besar garis tidak mengalami kenaikan dan penurunan. Data garis

grafik tersebut yaitu persentase 0%, 25%, dan 75%. Sedangkan pada persentase

serabut kelapa 50%, kekuatan bending mengalami penurunan jika waktu curing

dinaikkan. Hal ini bertolak belakang dengan grafik persentase 100% yang

mempunyai kecenderungan kenaikan kekuatan bending. Dari data-data dan grafik

tersebut masih belum dapat disimpulkan waktu curing paling optimum.

0

5

10

15

20

25

30

0 30 60 90 120 150


waktu curing (menit)

Perbandingan Kekuatan Bending terhadap Waktu Curing

0% 25% 50% 75% 100%

74

Gambar 5. 6 Grafik perbandingan kekuatan tekan terhadap waktu curing pada

modifikasi reinforcement

Pada grafik di atas, terdapat beberapa garis grafik yang tidak menunjukkan

pengaruh waktu curing terhadap kekuatan. Garis grafik tersebut adalah garis

persentase 0%, 50% dan 100%. Sedangkan kedua garis dengan persentase 25%

dan 75% mengalami kecenderungan peningkatan kekuatan tekan material

komposit terhadap peningkatan waktu curing. Salah satu faktor yang berpengaruh

pada naiknya kekuatan tekan ini adalah tepolarisasinya resin sebagai binder pada

material penyusun rem komposit. Dengan meningkatnya waktu curing, maka

resin lebih mempunyai banyak waktu untuk mengikat material penyusun lain agar

struktur dari rem komposit tersebut menjadi lebih kuat. Dari data-data dan grafik

di atas, waktu curing paling optimum pada proses produksi rem komposit adalah

120 menit.

V.2 Analisis Modifikasi Friction Modifier

Berikut ini hasil pengujian pada spesimen modifikasi friction modifier

dalam bentuk tabel:

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 30 60 90 120 150



Perbandingan Kekuatan Tekan terhadap Waktu Curing

0% 25% 50% 75% 100%

75

Tabel 5. 4 Hasil pengujian bending modifikasi friction modifier

KODE Komposisi Bahan Kekuatan Bending

(MPa) FM1-243-1

FM1 22.52

FM1-243-2 13.05 FM1-243-3 15.16 FM2-243-1

FM2 11.11

FM2-243-2 11.17 FM2-243-3 13.94 FM3-243-1

FM3 9.89

FM3-243-2 15.33 FM3-243-3 13.58 FM4-243-1

FM4 7.97

FM4-243-2 5.65 FM4-243-3 10.10 FM5-243-1

FM5 9.70

FM5-243-2 7.51 FM5-243-3 11.39

Tabel 5. 5 Hasil pengujian tekan modifikasi friction modifier

KODE Komposisi Bahan

Kekuatan Tekan (MPa)

FM1-243-1 FM1

39.57 FM1-243-2 35.45 FM1-243-3 37.94 FM2-243-1

FM2 29.23

FM2-243-2 29.56 FM2-243-3 17.68 FM3-243-1

FM3 21.69

FM3-243-2 41.07 FM3-243-3 36.32 FM4-243-1

FM4 31.22

FM4-243-2 40.59 FM4-243-3 41.75 FM5-243-1

FM5 9.69

FM5-243-2 22.07 FM5-243-3 27.51

76

Tabel 5. 6 Hasil pengujian gesek modifikasi friction modifier

KODE Komposisi Bahan μ

FM1-243-1 FM1

0.34 FM1-243-2 0.35 FM1-243-3 0.32 FM2-243-1

FM2 0.30

FM2-243-2 0.29 FM2-243-3 0.33 FM3-243-1

FM3 0.30

FM3-243-2 0.32 FM3-243-3 0.32 FM4-243-1

FM4 0.33

FM4-243-2 0.28 FM4-243-3 0.27 FM5-243-1

FM5 0.30

FM5-243-2 0.33 FM5-243-3 0.32

Dari data di atas, analisis dilakukan dengan membandingkan hasil pengujian

terhadap persentase modifikasi material yang telah dilakukan. Kemudian, hasil

analisis tersebut dianalisis kembali untuk mengetahui persentase komposisi

modifikasi friction modifier yang paling optimum. Modifikasi friction modifier

yang dilakukan adalah penggantian grafit dengan arang tempurung kelapa.

Gambar 5. 7 Grafit (a), arang tempurung kelapa untuk menggantikan grafit (b)

a b

77

V.2.1 Perbandingan Kekuatan Bending

Berikut ini adalah grafik perbandingan kekuatan bending hasil pengujian

terhadap presentase komposisi arang tempurung kelapa sebagai modifikasi

friction modifier:

Gambar 5. 8 Grafik perbandingan kekuatan bending terhadap persentase komposisi

arang tempurung kelapa

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa modifikasi friction modifier pada rem

komposit memiliki kecenderungan untuk menurunkan kekuatan bending. Hal ini

dapat dilihat dari kecenderungan garis grafik yang menurun pada setiap parameter

waktu curing. Pada garis grafik waktu curing 30 menit dan 120 menit,

kecenderungan penurunan terlihat sangat jelas. Sedangkan pada parameter waktu

curing 60 menit, hasil yang didapatkan agak bervariasi. Akan tetapi,

kecenderungan dari grafik tersebut tetap terjadi penurunan kekuatan bending

dengan penambahan arang tempurung kelapa. Dari data-data di atas, dapat

disimpulkan bahwa penggunaan arang tempurung kelapa untuk menggantikan

grafit sebagai friction modifier akan menurunkan kekuatan bending dari material

rem komposit.

0

5

10

15

20

25

0% 25% 50% 75% 100%


persentase komposisi arang kelapa terhadapgrafit

Perbandingan Arang Kelapa Terhadap Grafit


78

V.2.2 Perbandingan Kekuatan Tekan

Berikut ini adalah grafik perbandingan kekuatan tekan dari hasil pengujian

terhadap persentase komposisi arang tempurung kelapa:

Gambar 5. 9 Grafik perbandingan kekuatan tekan terhadap persentase komposisi


Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa terdapat kecenderungan garis grafik

yang menurun pada komposisi arang tempurung kelapa rendah. Kemudian

kecenderungan tersebut naik pada persentase 50% hingga 75%. Akan tetapi

kecenderungan tersebut mulai turun pada persentase 100%. Jika dilihat secara

keseluruhan, kecenderungan kekuatan tekan dari semua garis tersebut menurun.

Hal ini dapat disebabkan penambahan komposisi arang tempurung kelapa

menyebabkan ikatan antar struktur komposisi menjadi relatif kurang stabil yang

menyebabkan kekuatan tekan menjadi turun.

Dari data-data dan grafik di atas, dapat disimpulkan bahwa persentase

paling optimum dari komposisi arang tempurung kelapa adalah 0% atau hanya

menggunakan grafit saja.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0% 25% 50% 75% 100%


persentase komposisi arang kelapa terhadap grafit



79

V.2.3 Perbandingan Koefisien Gesek

Berikut ini adalah grafik perbandingan koefisien gesek dari pengujian

terhadap persentase komposisi arang tempurung kelapa pada modifikasi friction

modifier:

Gambar 5. 10 Grafik perbandingan koefisien gesek terhadap persentase komposisi


Hasil koefisien gesek dari pengujian tersebut termasuk tinggi. Hal ini dapat

dikarenakan peningkatan temperatur saat pengujian. Selain itu, dapat disebabkan

faktor teknis saat pengujian gesek seperti piringan putar yang kurang simetris,

tidak rata, dan lain-lain. Faktor teknis ini cukup sulit dihilangkan karena

merupakan keadaan awal dari mesin uji geseknya.

Grafik di atas menunjukkan kecenderungan penurunan koefisien gesek

terhadap penambahan persentase komposisi arang tempurung kelapa walaupun

cukup kecil yaitu sekitar 0,03. Dari grafik dapat dilihat bahwa penurunan

koefisien gesek terdapat pada persentase komposisi arang tempurung kelapa 25%,

50%, dan 75%. Sedangkan pada persentase 100% sedikit meningkat daripada

persentase sebelumnya. Secara umum dapat disimpulkan bahwa penggunaan

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0% 25% 50% 75% 100%

koefisien gesek

persentase komposisi arang kelapa terhadap grafit



80

arang tempurung kelapa dapat menurunkan koefisien gesek dari rem komposit.

Persentase komposisi arang kelapa paling optimum terhadap hasil pengujian gesek

di atas adalah 50% hingga 75%.

V.2.4 Pengaruh Temperatur Curing

Seperti yang telah dilakukan pada modifikasi reinforcement, analisis

pengaruh temperatur curing juga dilakukan pada spesimen modifikasi friction

modifier. Analisis ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh temperatur curing

terhadap kekuatan mekanik dari material komposit dengan modifikasi friction

modifier. Berikut ini adalah grafik kekuatan bending terhadap variasi waktu

curing:

Gambar 5. 11 Grafik perbandingan kekuatan bending terhadap waktu curing pada

modifikasi friction modifier

Grafik di atas menunjukkan kecenderungan peningkatan kekuatan bending

seiring dengan meningkatnya waktu curing. Hanya terdapat satu garis grafik yang

memiliki kecenderungan kekuatan bending yang menurun yaitu pada persentase

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

0 30 60 90 120 150



Perbandingan Kekuatan Bending terhadap Waktu Curing

0% 25% 50% 75% 100%

81

arang tempurung kelapa 0%. Sedangkan persentase arang tempurung kelapa yang

lain mengalami kenaikan kekuatan bending. Hal ini menunjukkan penambahan

waktu curing cukup mempengaruhi kekuatan bending dari material komposit

tersebut karena dengan meningkatkan waktu curing, resin (binder) lebih

mempunyai banyak waktu untuk mengikat bahan lain. Jika resin mengikat lebih

kuat, maka kekuatan mekanik material komposit secara keseluruhan akan

meningkat. Waktu curing paling optimum untuk proses produksi rem komposit

berdasarkan pengujian bending spesimen modifikasi friction modifier adalah 120

menit.

Gambar 5. 12 Grafik perbandingan kekuatan tekan terhadap waktu curing pada

modifikasi friction modifier

Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa terdapat kecenderungan kekuatan

tekan naik dan turun. Pada garis grafik persentase arang tempurung kelapa 0% dan

25%, terjadi penurunan kekuatan tekan terhadap naiknya waktu curing.

Sedangkan garis grafik persentase lainnya mengalami kenaikan kekuatan tekan

jika waktu curing dinaikkan. Seperti pada analisis yang telah dilakukan

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

35.00

40.00

45.00

0 30 60 90 120 150



Perbandingan Kekuatan Tekan terhadap Waktu Curing

0% 25% 50% 75% 100%

82

sebelumnya, hal ini dapat disebabkan oleh material binder dari komposisi

komposit tersebut yang mengikat material lain dengan lebih kuat jika waktu

curing dinaikkan. Jika waktu curing dinaikkan, material binder mempunyai waktu

lebih lama untuk mengikat material lainnya sehingga kekuatan mekanik dari

komposit tersebut meningkat. Waktu curing paling optimum untuk proses

produksi rem komposit berdasarkan hasil pengujian tekan adalah 120 menit.

V.3 Analisis Modifikasi Desain Blok Rem Komposit

Pada desain blok rem komposit yang diinginkan konsumen dalam hal ini

PT. KAI, terdapat beberapa kelemahan yang cukup menonjol. Salah satunya

adalah adanya center groove. Menurut PT. KAI, center groove ini berfungsi untuk

membuang geram dan sebagai pendingin konveksi.

Dari penelitian dan pengujian lapangan yang telah dilakukan sebelumnya,

diketahui bahwa tingkat keausan blok rem komposit sangat rendah. Dengan

tingkat keausan yang sangat rendah, fungsi center groove sebagai tempat

pembuangan geram tersebut dirasa kurang tepat. Pembuangan geram tidak perlu

melewati center groove.

Keberadaan center groove pada blok rem komposit akan mengakibatkan

berkurangnya luas permukaan kontak antara blok rem dengan roda kereta api.

Dengan berkurangnya luas permukaan kontak blok rem, maka berkurang juga

kemampuan rem untuk menyerap panas yang dihasilkan dari gesekan saat

pengereman. Dengan demikian, temperatur akan menjadi lebih tinggi dibanding

dengan blok rem yang tidak menggunakan center groove.

83

Gambar 5. 13 Desain blok rem komposit sesuai dengan spesifikasi

teknik PT KAI.

Selain itu, keberadaan center groove juga akan membuat ketahanan blok

rem komposit terhadap beban bending menjadi rendah. Hal ini disebabkan oleh

karena adanya konsentrasi tegangan yang terjadi di center groove. Untuk

mengetahui konsentrasi tegangan yang terjadi pada center groove, maka

dilakukan pemodelan elemen hingga dengan perangkat lunak ANSYS 10.

Modifikasi yang dilakukan terhadap desain blok rem komposit adalah

dengan menghilangkan center groove. Hal ini dilakukan karena dengan

menghilangkan center groove, luas permukaan kontak dari blok rem terhadap roda

kereta menjadi lebih besar. Akibatnya, temperatur pada saat pengereman akan

lebih rendah dibandingkan desain lama.

Gambar 5. 14 Modeling blok rem komposit dengan perangkat lunak ANSYS 10

Back guide

Key Bridge

Center groove

Fillet

84

Pemodelan dilakukan untuk mengetahui konsenstrasi tegangan pada center

groove terhadap beban pengereman. Beban pengereman didapatkan dari

perhitungan batang penghubung dari silinder pneumatik hingga blok rem.

Perhitungan secara detail dapat dilihat pada lampiran. Kemudian, hasil dari

pemodelan dibandingkan dengan blok rem yang tidak menggunakan center

groove dengan beban yang sama.

Beban pengereman pada pemodelan diaplikasikan pada dua kasus. Pertama

adalah pengereman normal dan yang kedua adalah kasus kesalahan pemasangan

blok rem. Perbedaan dari kedua kasus tersebut adalah pada pengereman normal,

batasan (constraint) yang diaplikasikan keseluruhan bagian belakang. Sedangkan

pada kasus kesalahan pemasangan blok rem, batasan yang diaplikasikan hanya

pada bagian key bridge sehingga blok rem mengalami beban bending. Pada

kondisi kenyataannya, hal ini sering terjadi pada blok rem komposit dengan center

groove yang banyak mengalami kegagalan akibat beban bending. Berikut ini

adalah gambar pembebanan yang dilakukan pada kasus pertama dan kedua:

Gambar 5. 15 Pemodelan pada kasus pertama

fixed constraint fixed constraint

Gaya Pengereman

85

Gambar 5. 16 Pemodelan pada kasus kedua

Kemudian, analisis dilakukan dengan menentukan safety factor dari blok

rem tersebut akibat pembebanan yang terjadi. Dari spesifikasi teknik PT. KAI,

cross bending strength minimum yang diperbolehkan untuk digunakan di kereta

api adalah 480 N/cm2 atau 4,8 MPa. Dari literatur tersebut, dapat ditentukan faktor

keamanan dari blok rem pada saat pengereman penuh. Berikut ini adalah contoh-

contoh blok rem komposit yang mengalami kegagalan akibat beban bending:

Gambar 5. 17 Kegagalan blok rem akibat beban bending

Berikut ini adalah hasil pemodelan dan analisis yang telah dilakukan:

V.3.1 Pemodelan Blok Rem Komposit dengan Center Groove

1. Pemodelan Kasus Pertama

Beban pengereman penuh adalah:

Tekanan silinder : 3,8 kg/cm2

Gaya tekan rem : 3965 N

Faktor dinamik : 1,4

Gaya Tekan Pemodelan : 5551 N

Sedangkan kekuatan material terhadap beban bending adalah:

fixed constraint

Gaya Pengereman

86

Cross breaking strength : 4,8 MPa

Pembebanan yang diaplikasikan ke blok rem komposit seperti yang telah

dijelaskan sebelumnya yaitu bagian belakang dari blok rem diberi fixed constrain.

Hasil yang didapatkan dari pemodelan dengan perangkat lunak ANSYS 10 dapat

dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 5. 18 Hasil pemodelan kasus pertama pada blok rem dengan center

groove

Dari pemodelan didapatkan tegangan maksimum sebesar 0,46 MPa. Dari

tegangan maksimum akibat beban pengereman penuh tersebut, faktor

keamanannya adalah 10,43. Faktor keamanan tersebut sangat tinggi sehingga pada

kasus ini jika dilakukan beban pengereman penuh, blok rem komposit tidak akan

mengalami kegagalan.

2. Pemodelan Kasus Kedua








Beban pengereman diaplikasikan seperti yang telah dijelaskan sebelumnya

yaitu bagian yang menumpu fixed hanya di bagian key bridge. Hasil dari

pemodelan dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

87

Gambar 5. 19 Hasil pemodelan kasus kedua pada blok rem dengan center

groove

Dari pemodelah yang telah dilakukan, didapatkan tegangan maksimum

12,28 MPa. Faktor keamanan berdasarkan tegangan maksimal yang terjadi adalah

0,39. Berdasarkan faktor keamanan tersebut, rem akan mengalami kegagalan jika

blok rem menerima beban pengereman dengan seperti kasus kedua.

V.3.2 Pemodelan Blok Rem Komposit tanpa Center Groove

Selain pemodelan yang dilakukan pada blok rem dengan center groove,

pemodelan juga dilakukan pada blok rem tanpa center groove. Hal ini dilakukan

agar dapat diketahui tingkat keamanan dari desain tanpa center groove jika

dibandingkan dengan desain yang sesuai spesifikasi teknik PT. KAI.

Gambar 5. 20 Desain blok rem tanpa center groove

1. Pemodelan Kasus Pertama



88






Pemodelan dilakukan sama seperti pada blok rem tanpa center groove. Blok

rem komposit diberi beban dan fixed constrain. Berikut ini adalah hasil

pemodelannya:

Gambar 5. 21 Hasil pemodelan kasus pertama pada blok rem tanpa

center groove

Dari pemodelan yang telah dilakukan, didapat tegangan maksimum yang

terjadi pada blok rem tanpa center groove sebesar 0,56 MPa. Faktor keamanan

yang didapat adalah 8,57. Faktor keamanan ini sangat besar sehingga jika blok

rem mendapatkan pembebanan penuh kasus pertama, blok rem tidak akan gagal.

2. Pemodelan Kasus Kedua








89

Beban yang diaplikasikan adalah beban bending akibat kesalahan

pemasangan sehingga bagian ujung dari rem tidak menumpu dengan sempurna.

Hasil pemodelan dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 5. 22 Hasil pemodelan kasus kedua pada blok rem tanpa center

groove

Dari pemodelan yang telah dilakukan, kemudian didapatkan harga tegangan

maksimum yang terjadi adalah 2,25 MPa. Faktor keamanan yang didapatkan dari

perhitungan adalah 2.13. Berdasarkan faktor keamanan tersebut, blok rem tanpa

center groove masih aman ketika mendapatkan beban bending pada kasus kedua.

12 BAB V Analisis Pengembangan Material dan Desain Blok ... · analisis tersebut dibandingkan satu...

Documents

Transcript of 12 BAB V Analisis Pengembangan Material dan Desain Blok ... · analisis tersebut dibandingkan satu...