i

LAPORAN SKRIPSI

ANALISA GESEKAN PENGEREMAN HIDROLIS

(REM CAKRAM) DAN TROMOL PADA

KENDARAAN RODA EMPAT DENGAN

MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA

AFRIZAL ANNAS DZIKRULLAH

NIM. 201254035

DOSEN PEMBIMBING

Qomaruddin, S.T., M.T.

Ir. Masruki Kabib, M.T.

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2018

ii

iii

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Afrizal Annas Dzikrullah

NIM : 201254035

Tempat & Tanggal Lahir : Jepara, 15 Maret 1994

Judul Skripsi/Tugas Akhir : Analisa gesekan pengereman hidrolis (rem

cakram) dan tromol pada kendaraan roda empat

dengan menggunakan metode elemen hingga

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasil

penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah

laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini.

Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Skripsi

dengan cara penulisan referensi yang sesuai.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian

hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya

bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain sesuai

dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.

Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak

manapun.

Kudus, 28 Februari 2018

Yang memberi pernyataan,

Afrizal Annas Dzikrullah

NIM. 201254035

i

ANALISA GESEKAN PENGEREMAN HIDROLIS (REM CAKRAM) DAN

TROMOL PADA KENDARAAN RODA EMPAT DENGAN

MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA

Nama mahasiswa : Afrizal Annas Dzikrullah

NIM : 201254035

Pembimbing :

1. Qomaruddin ST., MT 2. Ir. Masruki Kabib, MT

RINGKASAN

Rem merupakan salah satu faktor penting dalam sistem pengereman, karena

pentingnya fungsi rem pada kendaraan perlu dilakukan kajian mendalam tentang

keausan dan tahap-tahapannya. Simulasi dengan menggunakan metode elemen

hingga (FEM) merupakan salah satu progam untuk menentukan umur dari suatu

komponen. Dalam penelitian ini telah mensimulasikan gaya pengereman depan (disc

brake) dan belakang (tromol) kendaraan roda empat.

Metode yang digunakan adalah memodelkan gesekan dan keausan pada

proses pengereman. Analisa tersebut dilakukan dengan menggunakan simulasi

progam dengan metode elemen hingga (FEM) disajikan dalam permodelan 3 dimensi

(3D). Material dari disc dan tomol adalah cast iron dan material kanvas rem adalah

komposit. Karena proses pengereman dengan tekanan dan gaya moment yang

berubah-ubah maka perlu kajian mendalam tentang keausan dan tahapan-tahapannya.

Analisa statis menghasilkan nilai von misses stress dan displacement

sedangkan analisa dinamis menghasilkan grafik gesekan pada sistem pengereman

(disc brakes dan drum brakes) menggunakan metode elemen hingga (FEM).

Kata kunci : Disc brakes, Drum brakes, , FEM, Rem, Simulasi.

ii

ANALYSIS OF FRICTION HYDRAULIC BRAKING (BRAKE DISCS) AND

DRUM VEHICLE ON FOUR WHEELS BY USING

FINITE ELEMENT METHODE

Student Name : Afrizal Annas Dzikrullah

Student Identity Number : 201254035

Supervisor :

1. Qomaruddin ST., MT 2. Ir. Masruki Kabib, MT

ABSTRACT

Brake is one important factor in the braking system, because of the

importance of the function of the brakes on the vehcile needs to be done in-depth

study of the wearing and phases. Simulation using the finite element method (FEM)

is one of the programs to determine the age of a component. In this study simulated

the braking force front (disc brake) and rear (drum) four-wheeled vehicles.

The method using modeling of friction to wear on the breaking proses. The

analysis was done by using a simulation progam with element methode up to finite

element methode (FEM) presented in there dimension (3D) model. Material from

disc and drum are iron cast and material brake canvas is composit. Because the

process of braking using pressure and moment force that changeable, so it is

necessary in-depthstudy of the wearing and phases.

Static analysis result a value von misses stress and displacement, while

dynamic simulation result a graph of friction on the breaking system (disc brake and

drum brake) using the finite element methode (FEM).

Keywords: Brake, Disc brake, Drum brake, FEM, Simulation.

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirabbil’aalamin, Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah

SWT, atas berkat dan rahmat-Nya lah penulis dapat menyelesaikan skripsi berjudul

“Analisa Gesekan Pengereman Hidrolis (Rem Cakram) Dan Tromol Pada Kendaraan

Roda Empat Dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga”.

Penyusunan Skripsi ini ditujukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar sarjana pada program studi Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muria Kudus.

Pelaksanaan Skripsi tak lepas dari bantuan dan dukungan beberapa pihak,

untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:

1. Bapak Taufik Hidayat, ST., MT, selaku ketua Program Studi Teknik Mesin.

2. Bapak Qomarruddin, ST., MT, selaku Koordinator Skripsi Program Studi

Teknik Mesin serta sebagai Dosen Pembimbing Utama yang telah banyak

membantu, memberikan motivasi, memberikan pencerahan bahkan selalu

mencarikan solusi-solusi terbaik dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

3. Bapak Ir. Masruki Kabib, MT, selaku Pembimbing Pendamping yang telah

banyak membantu dalam pemahaman dan tambahan-tambahan pada Skripsi ini.

4. Bapak Rochmad Winarso, ST., MT, selaku penguji yang telah banyak

membantu dalam pemahaman dan tambahan-tambahan pada Skripsi ini.

5. Bapak Bachtiar Satya Nugraha, ST., MT. selaku penguji yang telah banyak

membantu dalam pemahaman dan tambahan-tambahan pada Skripsi ini.

6. Seluruh Dosen di Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus.

7. Staf progdi Teknik Mesin atas bantuan-bantuan pelaksanaan seminar.

8. Kedua orang tuaku, beserta saudara-saudariku yang telah banyak memberikan

dukungan, doa, nasehat, motivasi dan semangat dalam hidupku sehingga skripsi

ini dapat diselesaikan dengan baik.

iv

9. Adi, Sofi, Yogi, Ali, Udin, Ardi profesor, Riki, Didik, Murdifin, Sukis, Kosem,

Zanuar putri, Uri, Aena, FRR comunity.

10. Teman-teman seperjuangan di Teknik Mesin Angkatan 2012.

Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam

penulisan skripsi ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan dari

pembaca sehingga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang. Akhirnya

penulis berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis dan

umumnya bagi para pembaca.

Kudus, 28 Februari 2018

Penulis

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iii

ABSTRAK ......................................................................................................... v

ABSTRACT ....................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii

DAFTAR SIMBOL ........................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang ......................................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ................................................................................. 2 1.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 2 1.4 Tujuan ...................................................................................................... 3 1.5 Manfaat .................................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Keausan ................................................................................................... 4 2.2 Topografi Permukaan Komponen Mesin ................................................ 8 2.3 Luas Kontak ............................................................................................ 9 2.4 Kontak rolling sliding ............................................................................. 10 2.5 Kontak sliding ......................................................................................... 10 2.6 Simulasi ................................................................................................... 11

2.6.1 Model Analitik............................................................................. 11 2.7 Eksperimen .............................................................................................. 12

2.7.1 Rem cakram/piringan .................................................................. 12 2.7.2 Rem tromol .................................................................................. 16

BAB III METODOLOGI 3.1 Metodologi penelitian ............................................................................. 18

3.1.1 Diagram alir penelitian ................................................................ 18 3.2 Prosedur penyelesaian dengan Perangkat Lunak Elemen Hingga

(Static Analysis) ....................................................................................... 19

3.2.1 Pre Proccesing ............................................................................ 19 3.2.2 Analisa statis (static analysis) ..................................................... 19 3.2.3 Solve / Run Sumulate ................................................................... 20 3.2.4 Post Proccesing ........................................................................... 20

3.3 Prosedur penyelesaian dengan perangkat lunak elemen hingga (dynamic simulation) ............................................................................... 20

3.3.1 Pre Prosesing ..................................................................... 20

3.3.2 Dynamic Simulation ........................................................... 20

3.3.3 Revolution ........................................................................... 21

3.3.4 Output Grapher .................................................................. 21

vi

3.3.5Simulator Player ................................................................. 21

3.4 Rencana desain komponen rem ............................................................... 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Validasi .......................................................................................... 24

4.2 Hasil Permodelan Geometri Exiting ....................................................... 26

4.3 Penetuan Tumpuan Dan Beban ............................................................... 28

4.3.1 Pengolahan Data ............................................................................ 31

4.4 Simulasi Rem .......................................................................................... 35

4.4.1 Simulasi Statis (Static Analysis) .................................................... 35

4.4.2 Simulasi Dinamis (Dynamic Simulation) ...................................... 42

4.5 Pembahasan Hasil ................................................................................... 49

4.5.1 Simulasi Statis (Static Analysis) .................................................... 49

4.5.2 Simulasi Dinamis (Dynamic Simulation) ...................................... 50

4.6 Analisa Manufaktur ................................................................................. 51

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 52

5.2 Saran ............................................................................................................. 52

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 53

LAMPIRAN

BIODATA PENULIS

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Iliustrasi Skematis Keausan Adhesif ........................................... 4

Gambar 2.2 Keausan Metode Adhesive ......................................................... 4

Gambar 2.3 Iliustrasi Skematis Keausan Abrasif ........................................... 6

Gambar 2.4 Keausan Metode Abrasif ............................................................ 6

Gambar 2.5 Mekanisme Keausan Lelah ......................................................... 7

Gambar 2.6 Mekanisme Keausan Oksidative ................................................ 7

Gambar 2.7 Keausan Erosi ............................................................................. 8

Gambar 2.8 Permukaan Suatu Komponen Dan Asperity ............................... 8

Gambar 2.9 Karakteristik Luas Kontak Yang Sebenarnya ............................. 9

Gambar 2.10 Kontak Rolling Sliding ............................................................... 10

Gambar 2.11 Rem Cakram/Piring .................................................................... 13

Gambar 2.12 Tipe Pedal Rem .......................................................................... 14

Gambar 2.13 Gaya Tekanan Pedal Ke Master Silinder .................................... 15

Gambar 2.14 Rem Tromol................................................................................. 16

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .............................................................. 19

Gambar 3.2. Kanvas Rem Depan .................................................................... 21

Gambar 3.3 Assembly Komponen Rem Depan (Disc Brake) ........................ 22

Gambar 3.4 Kanvas Rem Belakang ............................................................... 22

Gambar 3.5 Tromol ........................................................................................ 23

Gambar 4.1 Hasil Perbandingan Simulasi Software Dan Teoritis .................. 26

Gambar 4.2 Proses Sketching Disc Pada Autodesk Inventor 2015 .................. 27

Gambar 4.3 Proses Sketching Tromol Pada Autodesk Inventor 2015 ............. 27

Gambar 4.4 Desain Disc Dan Tromol ............................................................. 27

Gambar 4.5 Lokasi Fixed Constrain, Force Dan Moment Pada Disc ............. 28

Gambar 4.6 Lokasi Fixed Constrain, Force Dan Moment Pada Tromol ........ 28

Gambar 4.7 Lokasi Grounded, Force 1, Force 2, Dan Moment Pada Disc .... 29

Gambar 4.8 Lokasi Grounded, Force 1, Force 2, Dan Moment Pada Disc .... 30

Gambar 4.9 Jarak Pedal Dan Pushrod Ke Fulcrum ........................................ 31

Gambar 4.10 Hasil Meshing Masing-Masing Desain Komponen Rem

Depan ........................................................................................... 35

Gambar 4.11 Hasil Meshing Masing-Masing Desain Komponen Rem

Belakang ...................................................................................... 36

Gambar 4.12 Von Misses Stress Dan Displacement Maksimal Rem

Depan ........................................................................................... 38

Gambar 4.13 Grafik Von Misses Stress Dan Displacement Maksimal Rem

Depan ........................................................................................... 39

viii

Gambar 4.14 Von Misses Stress Dan Displacement Maksimal Rem

Belakang ...................................................................................... 41

Gambar 4.15 Grafik Von Misses Stress Dan Displacement Maksimal Rem

Belakang ...................................................................................... 42

Gambar 4.16 Komponen Pelengkap Dynamic Simulation ................................ 43

Gambar 4.17 Desain Assembly Dynamic Simulation Rem Depan Dan

Belakang ...................................................................................... 43

Gambar 4.18 Proses output grapher pada software Autodesk Inventor 2015 ... 44

Gambar 4.19 Grafik Dynaic Simulation Rem Depan ........................................ 45

Gambar 4.20 Grafik Positions, Velocities, Force Dan Moment Rem Depan .... 46

Gambar 4.21 Grafik Dynaic Simulation Rem Belakang ................................... 47

Gambar 4.22 Grafik Pressure, Velocity, Force Dan Moment Belakang ........... 48

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Validasi .......................................................... 24

Tabel 4.2 Spesifikasi Mobil ........................................................................... 31

Tabel 4.3 Pengolahan Data Pembebanan ....................................................... 31

Tabel 4.4 Data Konversi Pembebanan ........................................................... 31

Tabel 4.5 Perbandingan Hasil Simulasi Statis Rem DepanMasing-

Masing Pembebanan ...................................................................... 48

Tabel 4.6 Perbandingan Hasil Simulasi Statis Rem Belakang Masing-

Masing Pembebanan ...................................................................... 48

Tabel 4.7 Perbandingan Hasil Simulasi Dinamis Rem Depan Masing-

Masing Pembebanan ...................................................................... 50

Tabel 4.8 Perbandingan Hasil Simulasi Dinamis Rem Belakang Masing-

Masing Pembebanan ...................................................................... 50

x

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan Nomor Persamaan

A Luas permukaan m2 1,4

Sudut defleksi rad 2

D Diameter m 2

M Moment Nmm 3

F Gaya gesek N 3,5

μs Koefisien gesek statis 4

Fn Gaya normal N 6

τ Tegangan normal Mpa 7

σ Tegangan geser Mpa 8,10

Tegangan utama Mpa 9,10

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Data validasi

Lampiran 2 Rekontruksi komponen rem depan dan belakang

Lampiran 3 Report simulasi software Autodesk Inventor 2015

Lampiran 4 Foto copy buku bimbingan