PERUMUSAN DASAR PENGEREMAN

3.1. Teori Dasar Gaya Pengereman

Setiap benda bermassa akan cenderung untuk mempertahankan keadaan

geraknya. benda yang awalnya diam cenderung tetap diam, benda yang awalnya sudah

bergerak, cenderung akan tetap bergerak dengan kecepatan tetap, jika tidak ada resultan

gaya yang bekerja pada benda tersebut (sigma F = 0), itu sama halnya dengan ketika

mobil bergerak, kita yang ada di dalam mobil bergerak bersama mobil. Jika mobil di rem

maka mobil akan mendapatkan gaya gesek yang mengubah kecepatannya. Berarti sigma

F pada mobil tidak 0, tapi kita yang ada di dalam mobil, tidak mendapatkan gaya apapun

(gesekan terjadi antara ban mobil dengan jalan) sehingga bagi kita yang ada di dalam

mobil sigma F = 0. Karena kita pada awalnya bergerak (bersama mobil), maka kita

cenderung akan tetap bergerak (hingga jatuh ke depan).

3.2. Dasar Perumusan Rem

3.2.1. Rem Drum (Rem Tromol).

Rem drum otomobil umumnya berbentuk rem drum (jenis ekspansi) dan

rem cakram (disc). Rem drum mempunyai ciri lapisan rem yang terlindung, dapat

menghasilkan gaya rem yang besar untuk ukuran rem yang kecil, dan umur

lapisan rem cukup panjang. Suatu kelemaham rem ini adalah pemancaran

panasnya buruk. Blok rem bergantung pada letak engsel sepatu rem dan silinder

hidrolik serta arah putaran roda.

Biasanya, jenis seperti yang diperlihatkan dalam gambar 3.1 (a) adalah

yang terbanyak dipakai, yaitu yang memakai sepatu depan dan belakang. Pada

rem jenis ini, meskipun roda berputar dalam arah yang berlawanan, gaya rem tetap

besarnya. Rem dalam gambar 3.1 (b) memakai dua sepatu depan, dimana gaya

rem dalam satu arah putaran jauh lebih besar dari pada dalam arah berlawanan.

Juga terdapat jenis yang diperlihatkan dalam gambar 3.1 (c), yang disebut duo-

servo.

Gambar 3.1 Macam-macam rem drum.

(Suga, Kiyokatsu, Sularso Ir., 1997)

Dalam hal sepatu rem seperti yang diperlihatkan dalam gambar 3.2 (a),

disebut sepatu berengsel, dan sepatu yang menggelinding pada suatu

permukaan seperti dalam gambar 3.2 (b), disebut sepatu mengambang. Jenis

yang terdahulu memerlukan ketelitian yang lebih tinggi dalam pembuatannya.

Untuk merencanakan rem drum, pada umumnya perhitungan yang

sederhana dapat diikuti untuk memperoleh ukuran bagian-bagian yang

bersangkutan serta gaya untuk menekan sepatu.

Rem drum dikenal juga sebagai rem sepatu dalam, yang biasanya

diterapkan pada kendaraan. Rem drum ini dibuat dalam berbagai tipe dengan

tujuan masing-masing.

Gambar 3.2 (a) Sepatu berengsel dan (b) sepatu mengambang.

(Suga, Kiyokatsu, Sularso Ir., 1997)

Keuntungan memakai rem drum adalah dapat menghasilkan gaya yang

besar untuk ukuran yang kecil dan umur lapisan rem yang panjang dan juga

terlindungi dari kotoran-kotoran karena kanvas rem dan komponen-komponen

rem tertutup oleh tromol. Gaya rem tergantung pada letak engsel sepatu rem dan

gaya yang diberikan agar sepatu bergesekan dengan dinding rem serta arah

putaran roda.

Berikut di bawah ini adalah perumusan dasar dari perhitungan sistem rem

tromol:

Sularso dan Suga (1997) memberikan formula untuk menghitung besaran

parameter-parameter atau dimensi yang mempengaruhi kerja rem sebagai berikut:

1. Tekanan minyak rem pw (kg/cm2 ¿.

Tekanan minyak ini dapat diperbesar dan diperkecil dengan gaya

injakan pedal rem yang bisa menggerakan piston silinder dalam master rem.

Hubungan antara gaya injakan pedal rem dengan tekanan minyak rem

dirumuskan sebagaiberikut:

pw=2,37Q−4,49 jika gaya injakan pedal rem Q ≤ 21,3 (kg)

pw=0,92Q−26,4 jika gaya injakan pedal rem Q > 21,3 (kg)

Nilai Q pada batas aman adalah antara15 sampai 30 (kg).

2. Beban dinamis roda depan W dD (kg).

W dD=W d+W ∙ e ∙[ hL ]

Dengan:

W D : Beban roda depan (kg).

W : Beban total kendaraan (kg).

h : Jarak tinggi titik berat mobil dari permukaan jalan (mm).

e : Konstanta perlambatan (0,5 –0.8) sebagai faktor keamanan jika terjadi

pengereman mendadak yang mengakibatkan beban roda

belakangterdorong ke depan.

L : Jarak standar antara roda depan dan belakang (mm).

a. Kendaraan normal. b. Kendaraan pada saat direm.

Gambar 3.3 Beban dinamis kendaraan.

3. Beban dinamis roda belakang W dB (kg).

W dB=W b−W ∙e ∙ [ hL ]

Dengan:

W B: beban roda belakang (kg)

4. Gaya rem yang diperlukan roda depan pada diameter luar ban BID (kg).

BID=e ∙W dD

5. Gaya rem yang diperlukan roda belakang pada diameter luar ban BIB (kg).

BIB=e ∙W dB

6. Luas sepatu rem

A= θ2 π

∙ r ∙ b

Dimana: θ = sudut pengereman

r = jari-jari kanvas rem

b = lebar sepau (kanvas rem)

7. Gaya pengereman

Gambar 3.4 Arah gaya pengereman.

F .C−M f +M n=0

F . C+M f +M n=0

F=Mn−M f

C≫ M f searah jarum jam

F=Mn+M f

C≫M f searah jarum jam

Dimana:

M n = torsi normal

M f = torsi gesek

C = jarak ujung pada engsel kanvas dengan gaya

8. Torsi pengereman

M t=F ∙ A

Rf

Dimana:

R f = radius gesek

F = gaya pengereman

A = luas kanvas rem

3.2.2. Rem Cakram (Disc).

Rem cakram terdiri atas sebuah cakram dari baja yang dijepit oleh lapisan

rem dari kedua sisinya pada waktu pengereman (gambar 3.4). Rem ini mempunyai

sifat-sifat yang baik seperti mudah dikendalikan, pengereman yang stabil, radiasi

panas yang baik, sehingga sangat banyak dipakai untuk roda depan. Adapun

kelemahannya adalah umur lapisan yang pendek, serta ukuran silinder rem yang

besar pada roda.

Gambar 3.5 Rem cakram.

(Suga, Kiyokatsu, Sularso Ir., 1997)

Jika lambang-lambang seperti diperlihatkan pada gambar 3.5 dipakai,

maka momen rem T 1 (kg.mm) dari suatu sisi cakram adalah

Gambar 3.6 Notasi untuk rem cakram.

(Suga, Kiyokatsu, Sularso Ir., 1997)

T 1=μFK 1 Rm

Dimana μ adalah koefisian gesek lapisan, F (kg) adalah hasil perkalian

antara luas piston atau selinder roda Aw (cm2) dan tekanan minyak pw (kg/cm2),

sedangkan K1 dan Rm dihitung dari rumus berikut:

K 1=2Φ

3 sin (Φ /2)¿

Rm=R1+R2

2

Perhitungan ini dilakukan untuk membuat keausan lapisan yang

seragam baik didekat poros maupun diluar, dengan jalan mengusahakan

tekanan kontak yang merata.

Jika R2= 1,5 R1 maka:

K 1= 1,021 untuk φ =25o

K 1= 1,04 untuk φ = 45o

Satu cakram ditekan oleh gaya P (kg) x 2 dari kedua sisinya. Jika pusat

tekanan ada di K 1 Rm = r, maka faktor efektifitas rem (FER) adalah:

(FER) = 2T / Fr = 2μ

Dalam hal otomobil, karena satu gandar mempunyai 2 roda dengan jari-

jari R, gaya rem pada diameter luar roda adalah:

Bd=2 ( FER ) . Pw . Aw . rR

Untuk menentukan besar torsi dan gaya normal rem cakram, dapat

dipergunakan persamaan-persamaan berikut ini:

T=∫r i

ro

μ pr .dA

T=12

μ(r o+ri) Fn

Fn=∫r i

ro

p . dA

Fn=2π pmax (ro+r i)

Dimana:

μ : Koefisien gesek rem

p : Tekanan

ro : Jari-jari luar rem

ri : Jari-jari dalam rem

Fn : Gaya normal

Untuk menyeimbangi pembebanan pada rem cakram, blok rem diletakkan

di antara kedua sisi cakram dan untuk mendinginkan cakram yang panas akibat

gesekan saat pengereman, dibuat lubang-lubang kecil pada cakram dimana udara

sebagai pendingin dapat mengalir melalui lubang tersebut.

Berikut dasar-dasar perhitungan dari rem cakram yaitu:

Gambar 3.7 Dimensi kendaran.

1. Data kendaraan:

Berat Total : W (kg)

Beban depan : W D

Beban belakang : W B

Jarak sumbu roda : L

Tinggi titik berat : h

Jari-jari efektif roda : R(mm)

g : 9,8

2. Pemilihan tipe rem

Roda depan : Rem cakram

Roda belakang : Rem tromol (drum)

Gaya pedal : Q

Reduksi pada rencana rem darurat

α ' = eg (m /s2) = e = 0,5-0,6

3. Diameter selinder hidrolik:

Untuk roda depan dWD (mm)

Untuk roda belakag dWB (mm)

Jari-jari rem

Untuk roda depan r D (mm)

Untuk roda belakag r B (mm)

Koefisien gesek μ

Sudut kontak lapisan θD, θB

4. Beban dinamis roda

W dD=W D+e [ hL ]W

W dB=W B−e [ hL ]W

5. Gaya pengereman pada roda

BID=e ∙W dD

BIB=e ∙W dB

6. Jarak pengereman

S= v2

2 e ∙ g

atau

L=2 π ∙ R ∙n'

7. Putaran roda pada saat direm

n'= θ360o =

ω2

t ∙57,2o

360o put

8. Waktu pengereman

∆ V =t ∙ g

V 2−V 0

t=e ∙ g

9. Kecepatan sudut pengereman

ω=VR

rad / s

10. Sudut pengereman

θ=ω2

∙ t

11. Energi kinetik kendaraan

Ek=12

∙W .V 2

atau

Ek=M t ∙θ

12. Luas bidang kanvas rem A (mm).

Gambar 4.14 Kanvas rem cakram.

a. Mencari luas A I (mm2)

A I=p . l

b. Mencari luas A II (mm2)

Gambar 4.15 Luas A II.

A II=Luas juring AOB−Luas segitiga AOB

¿ ∠AOB360o ∙ π ∙ r2−1

2∙ AB ∙t

c. Atotal=A I+ A II

13. Radius gesek pengereman

Gambar Radius gesek pengereman

R f=23 [ Ro

3−Ri3

Ro2−Ri

2 ]14. Torsi pengereman

M t=F ∙ A

Rf

15. Gaya pengereman yang terjadi pada permukaan roda FS (kg ) .

Gambar 4.13 Perlawanan arah gaya(F ¿¿S)¿ pada roda.

FS ∙ g ∙ R=

12

∙m ∙ v2

2∙ e ∙ h

L

16. Gaya yang diperlukan piston untuk menekan piringan per roda F p ( kg ) .

F p=M t

μ ∙ Rf