i

PERENCANAAN DAN ANALISA SISTEM REM TROMOL

MOBIL SUZUKI CARRY 1.5 REAL VAN

TUGAS ELEMEN MESIN II

Dibuat untuk memenuhi syarat kurikulum pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

UNSIKA

Oleh :

Abdullah/1141177005081

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SINGAPERBANGSA KARAWANG

2013/2014

ii

PERHITUNGAN SISTEM REM TROMOL

PADA MOBIL SUZUKI CARRY 1,5 REAL VAN

TUGAS PERENCANAAN ELEMEN MESIN II

Dibuat untuk memenuhi syarat kurikulum pada

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Negeri Singaperbangsa Karawang

Oleh :

Abdullah/1141177005081

Diketahui,

Tugas Elemen Mesin II

Pebimbing I Kordinator T. Elemen Mesin II

( Ir. Marno ., MT ) ( Oleh. ST., MT )

Mengetahui,

Kaprodi Teknik Mesin S1

( Ir. Marno . , MT )

iii

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur saya panjatkan kepada Allah S.WT yang telah memberikan

nikmat kesehatan baik jasmani maupun rohaniah kepada kita semua sehingga

penyusunan Tugas Elemen Mesin II dapat selesai dengan tepat waktu. Dalam hal ini

penulis juga tidak lupa untuk mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Marno.,MT. Selaku Kepala Program Teknik Mesin di UNIVERSITAS

NEGERI SINGAPERBANGSA KARAWANG. Dan sekaligus pembimbing I

yang telah memberikan luang waktunya dalam mengarahkan saya untuk

menyelesaikan Tugas Elemen Mesin II

2. Bapak Oleh ST. MT. Selaku Panitia Pelaksana Tugas Elemen Mesin II yang telah

sabar membimbing saya dalam pelaksanaan dan penyusunan Tugas Elemen

Mesin II ini.

3. Kedua orang tua saya yang telah memberikan support, semangat dan

mempasilitasi keperluan saya dalam menyusun Tugas Elemen Mesin II hingga

selesai.

Tugas Elemen Mesin II ini diajukan sebagai salah satu syarat kelulusan Program

Studi Teknik Mesin S1 di Universitas Negeri Singaperbangsa Karawang. Dalam

Penyusunan Tugas Elemen Mesin II ini pastinya banyak terdapat kesalahan baik isi

maupun cara penulisannya . Oleh sebab itu penyusun sangat mengharapkan saran dan

kritikan yang dapat menyempurnakan Laporan Tugas Elemen Mesin II ini.

Karawang, 26 Desember 2013

Abdullah

iv

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……………………………………………………… i

HALAMAN PENGESAHAN …………………………………………….. ii

KATA PENGANTAR …………………………………………………….. iii

DAFTAR ISI …………………………………………………………… iv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ………………………………………………. 1

1.2 Tujuan ……………………………………………………….. 1

1.3 Batasan Masalah ……………………………………………. 2

1.4 Metode Perancangan ……………………………………….. 2

1.5 Sistematika Penulisan Laporan ………………………………. 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Rem & Macam – Macam Rem …………………. 3

2.2 Perhitungan Beban Elemen Mesin …………………………… 17

2.3 Perhitungan Umur Sepatu Rem ………………………………. 23

2.4 Perhitungan Pegas Rem ……………………………………… 24

BAB III SPESIFIKASI TEKNIS ELEMEN MESIN

3.1 Diagram Alir Perancangan ………………………………….. 26

3.2 Gambar Skematis Susunan Elemen Mesin ………………….. 27

3.3 Gambar Elemen Mesin ……………………………………… 28

3.4 Spesifikasi Elemen Mesin …………………………………… 29

v

BAB IV PEMBAHASAN & PERHITUNGAN

4.1 Perhitungan Kanvas Rem …………………………………... 30

4.2 Perhitungan Pegas Rem …………………………………….. 43

BAB V KESIMPULAN & SARAN

5.1 Kesimpulan …………………………………………………. 49

5.2 Saran ………………………………………………………… 49

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN & TABEL

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Suatu mesin terdiri dari suatu komponen yang jumlahnya dapat mencapai

lebih dari seratus bagian komponen. Semua bekerja saling mendukung satu sama

lain yang sangat terpadu, sehingga dapat menghasilkan suatu gerakan. Banyak yang

harus diperhatikan dan dipikirkan oleh seorang perancang dalam perancangan suatu

komponen dari sebuah mesin atau pun komponen mesin diantaranya menyesuaikan

suatu komponen dengan fungsi sebenarnya, factor keamanan, efisiensi serta factor

biaya harus diperhitungkan oleh seorang perancang.

Pada tugas elemen mesin II ini akan dihitung suatu alat yang berfungsi untuk

menghentikan poros atau benda yang mengalami gerakan yaitu REM. REM adalah

suatu alat yang berfungsi untuk menghentikan kendaraan atau memperlambat

putaran roda kendaraan dengan perantara gesekan. Peranan rem sangat penting

dalam sebuah konstruksi kendaraan bermotor. Oleh karena itu, penulis mengambil “

Perhitungan Rem Tromol pada Mobil Suzuki Carry 1.5 Real Van”. Sebagai dari

tugas perencanaan elemen mesin ini.

1.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan

Sasaran yang dicapai dalam mengambil Tugas Elemen Mein II ini adalah

sebagai berikut :

1. Sebagai salah satu syarat dalam menempuh gelar Sarjana Teknik (ST) di

UNIVERSITAS NEGERI SINGAPERBANGSA KARAWANG

2. Mampu merencanakan elemen-elemen mesin yang berdasarkan perhitungan-

perhitungan secara sistematis dan sekaligus mengimplementasikan,

mengaplikasikan teori yang di lihat secara langsung dilapangan.

3. Menerapkan kajian teritoritis dalam bentuk bangun elemen mesin II khususnya

pada rem tromol pada mobil “ SUZUKI CARRY 1.5 REAL VAN”.

2

1.3 Batasan Masalah

Berdasarkan dalam bagian rem tromol yang terdiri dari beberapa jenis maka

permasalahan yang akan dibahas adalah :

1. Prinsip kerja rem tromol roda belakang pada mobil SUZUKI CARRY 1.5

REAL VAN

2. Ukuran - ukuran rem tromol beserta komponannya berdasarkan hasil

perhitungan

3. Gambar kerja dengan ukurannya berdasarkan hasil survey/pengukuran

dilapangan

1.4 Metode Pembahasan

Metode pembahasan pada perencanaan rem tromol ini adalah :

1. Survey Lapangan

Survey pengukuran dilakukan di bengkel mobil Auto 99

Jl. Kecepet No 45. Cilamaya kulon – Karawang

2. Studi Literatur

Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku dan rumus-rumus yang

berkaitan dengan perencanaan ELEMEN MESIN II, serta buku-buku lain yang

membantu dalam proses pengerjaan ini.

3. Diskusi

Berupa tanya jawab mengenai rancangan yang akan dibuat dengan dosen

pembimbing dan teman – teman mahasiswa.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang diterapkan dalm tugas elemen mesin ini adalah

sebagai berikut :

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Prinsif Kerja dan Fungsi Rem

Rem adalah suatu alat yang berguna untuk menghentikan atau memperlambat

putaran dari suatu proses yang berputar dengan perantara gesekan secara listrik

dengan serbuk magnet, arus putar, fasa yang dibalik, arus searah yang dibalik atau

penukaran katup dan lain-lain

Karena itu dalam banyak hal rem tidak bertindak sebagai rem penyetop,

dalam hal instalansi dihentikan oleh gaya rem, melainkan mempunyai tugas untuk

mempertahankan pesawat dalam suatu kedudukan tertentu (rem penahan).

Momen rem terkecil terjadi padaporos yang berputar paling cepat. Karena

itulah maka rem sedapat mungkin kebanyakan dipasang pada poros yang di gerakan

oleh motor.

Syarat – syarat paling utama yang harus dipenuhi oleh rem adalah 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.

Berdasarkan fungsinya, rem dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Jenis penahan

2. Jenis penurunan

3. Jenis penahan dan penurunan, rem ini melayani kedua fungsi penghentian

muatan dan mengatur kecepatan penurunan.

4

Macam – Macam Rem

Menurut efek pengereman secara mekanis rem terbagi beberapa golongan.

Masing – masing terdiri dari beberapa jenis rem, seperti terlihat pada Gambar. 1

Rem gesek berguna unruk menghentikan poros, mengatur putaran poros,

mencegah putaran yang tidak di kehendaki agar tidak terjadinya slip, dimana poros

tersebut terletak pada suatu garis lurus atau sedikit berbeda.

Macam- macam rem gesek :

1. Rem Block

Rem block tunggal

Rem ini merupakan rem yang paling sederhana yang terdiri dari satu

block rem, pada permukaan geseknya dipasang lapisan rem atau bahan gesek

yang dapat diganti bila aus. Suatu hal yang kurang menguntungkan pada rem

block tunggal adalah gaya tekan yang bekerja dalam satu arah saja pada

drum, sehingga pada poros timbul momen lentur serta gaya tambahan pada

bantalan yang tidak dikehendaki. Demikian pula dengan pelayanan manual

jika diperlukan gaya pengereman yang besar, tuas perlu dibuat sangat

panjang sehingga kurang ringkas.

Jika : Q = gaya tekan block terhadap drum (N)

µ = koefisien gesek

F = gaya gesek yang timbul oleh rem (kg)

Maka momen yang diserap oleh drum adalah :

T – F X D /2

T = FxD/2

T = µ.Q.D/2

Jika : L4 = tuas adalah I4 jarak engsel

L2 = Jarak engsel tuas sampai garis kerja Q

F = Gaya yang di berikan kepada tuas

Maka kesetimbangan momen adalah :

5

∑ Mo = 0

QL2 – FL1 = 0

F = Q. L2/L1 = fL2/ µL1

LISTRIK

GESEK REM ARUS PUTAR

PENUKARANFASA

BALIKDL

REM REM REMREM

PITA

SEPATU DEPAN

BELAKANG

DUA SEPATU DEPAN

DUO SERVO

REM GANDA

REM TUNGGAL

Gambar. 1

Macam-macam rem

Rem block ganda

Kekurangan rem block tunggal yang hanya mendapat gaya tekan

dalam arah saja hingga menimbulkan momen lentur yang besar pada poros

serta gaya tambahan yang menekan drum dari dua arah yang berlawanan

baik dari sebelah dalam atau dari sebelah luar drum.

Rem block ganda sering digunakan pada mekanisme pengangkat,

pemindahan dan pemutaran crane yang berbeda dengan rem block tunggal.

Rem block ganda tidak menimbulkan defleksi pada poros rem. Penjepit dan

crane yang digerakan oleh listrik hampir selalu didesain dengan block

6

ganda. Rem digerakn oleh pemberat dan dilepeskan oleh electromagnet,

akibatnya pengereman permanen hanya bekerja bila electromagnet.

Biasanya rangkaian listriknya dibuat saling mengunci antara motor dan

magnet sehingga secara otomatis menghasilkan aksi pengereman malaupun

motor berhenti secara mendadak.

Pengoperasian rem dengan pemberat yang dipasang pada tuas rem

mempunyai kelemahan yaitu setelah arus diputuskan dan pemberatnya jatuh,

pemberat ini akan bergetar bersama dengan tankainya, menurunkan dan

menaikan tekanan sepatu roda dan akan mengubah besarnya momen gaya

pengereman. Karena dipakai dua buah blok rem, maka momen T yang

diserap dapat dinyatakan dengan rumus dibawah ini, dengan catatan

besarnya gaya rem dari kedua block harus sama atau hamper sama.

Momen rem T dapat dinyatakan dengan persamaan diatas dan daya

rem Pb dapat dihitung dari putaran drum rem (n).

Pb = Tn

9,7x105

2. Rem Drum

Rem yang biasa digunakan untuk otomobil berbentuk rem drum (macam

ekspansi) dan rem cakeram (disc). Rem drummempunyai ciri – ciri lapisan yang

terlindungi, yang dapat menghasilkan gayayang besar untuk ukuran rem yang

kecil, dan umur lapisan rem yang cukup panjang. Suatu kelemahan rem ini ialah

pemancar panas yang buruk. Block rem dari rem ini disebut sepatu rem dan

silinder hidrolik serta arah putaran roda.

Biasanya rem ini banyak dipakai dengan sepatu depan dan sepatu

belakang. Pada rem sejenis 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 dari pada dalam arah yang

berlawanan.

Cara kerjanya :

7

Pada umumnya perencanaan rem drum menggunakan perhitungan yang

sederhana dan akan diperoleh ukuran bagian – bagian yang bersangkutan serta

gaya untuk menekan sepatu.

Tekanana minyak dalam master cylinder diperbesar atau diperkecil oleh

gaya injakan pada pedal rem yang menggerakan piston master cylinder rem,

secara langsung atau penguat gaya. Untuk mencegah kenaikan gaya rem yang

terlalu melonjak pada saat pengereman darurat maka kenaikan tekanan minyak

yang ditimbulkan oleh injakan pedal akan lebih lunak.

Perbandingan gaya rem tetap sama, namun demikian untuk konstruksi,

baru menjaga agar pada waktu pengereman tidak terjadi slip antara telapak ban

dan permukaan jalan, maka pengurangan kenaikan tekanan minyak diatas pedal

tertentu dikemukakan diatas.

Macam - macam rem tromol

Tipe Leading dan Trailing

Seperti terlihat pada gambar, bagian ujung atas masing – masing sepatu

remditekan membuka oleh silinder roda (wheel cylinder), sedangkan

bagian ujung bawah berputar atau mengembang. Bila tromol

berputarkearah depan, seperti arah panah, dan pedal rem di injak, maka

bagian ujung atas sepatu ditekan membuka ke sekeliling ujung bawah

oleh silinder roda dan berlaku daya pengereman terhadap tromol. Sepatu

kiri disebut leading shoe, dan sepatu kanan disebut trailing shoe

Gambar 2 Rem tromol tipe leading dan trailing

8

Tipe Two – Leading

Tipe ini dibagi menjadi 2 macam yaitu :

o Tipe single action two leading shoe

Adalah tipe yang mempunyai dua silinder roda yang masing-masing

mempunyai satu piston pada setiap sisinya (lihat gambar 3). Bila rem

beker kendaraan bergerak maju, maka kedua sepatu akan berfungsi

sebagai leading shoe.

Gambar 3 Tipe single action two leading shoe

o Tipe doble action two leading shoe

Adalah tipe yang mempunyai dua silinder roda, dan pada tiap sisinya

terdapat dua torak. Dan bekerja dalam dua arah, maju dan arah

mundur dan sering digunakan pada rem belakang kendaraan niaga.

Gambar 4 Tipe doble action two leading

9

Tipe Uni – Servo

Tipe uni-servo mempunyai silinder roda tunggal dengan satu piston saja,

dan penyetelannya berhubungan dengan kedua sepatunya. Bila torak

didalam wheel cylinder mendorong bagian atas kiri hingga menyentuh

tromol, maka fungsi sepatu sebagai leading shoe, dan bekerja pada daya

pengereman yang tinggi, tapi terdapat kelemahan dimana bila tromol

berputar pada arah yang berlawanan, maka kedua sepatu berfungsi

sebagai trailing shoe dan hanya mampu menghasilkan daya pengereman

yang kecil.

Gambar 5 Tipe uni – servo

Tipe Duo – Servo

Tipe ini merupakan penyempurnaan uni – servo yang mempunyai dua

piston pada silinder rodanya. Selama silinder roda menekan kedua

sepatu rem bekerja, maka tipe ini mempunyai gaya pengereman yang

tinggi terhadap tromol tanpa terpengaruh oleh gerak arah putaran roda.

Tipe ini sering digunakan pada kendaraan niaga. (lihat gambar)

Gambar 6 Tipe Duo – Servo

10

3. Rem Cakram

Rem cakram (disk brake) pada dasarnya terdiri dari cakram yang terbuat

dari besi tuang (disk rotor ) yang berputar dengan roda dan bahan gesek (dalam

hal ini disk pad) yang mendorng dan menjepit cakram. Daya pengereman

dihasilkanoleh adanya gesekan antara disc pad dan cakram (disc)

Gambar 7. Rem cakram

Komponen – komponen utama rem cakram

Piringan

Piringan atau disc rotor dibuat dari besi tuang dalam bentuk biasa (solid)

dan berlubang – lubang untuk ventilasi

Gambar 8. Disc rotor

11

Pad Rem

Pad (disc pad) biasa dibuat metallic plat dan sedikit serbuk besi. Tipe ini

disebut dengan “Metallic disc pad”. Pada pad diberi garis celah untuk

menunjukan pad (batas yang diizinkan). Dengan demikian

mempermudah pengecekan keausan pad. Pada beberapa pad,

penggunaan metallic plat disebut dengan anti-squel shim) dipasangkan

pada piston dari pad untuk mencegah bunyi saat terjadinya pengereman.

Gambar 9. Pad rem

Caliper

Caliper juga disebut juga dengan cylinder body, memerlukan piston-

piston yang dilengkapi dengan saluran dimana minyak rem disalurkn ke

silinder. Caliper ini terbagi menjadi 2 macam tipe diantaranya :

o Tipe fixed caliper (doble piston)

Caliper dipasangkan tepat pada axle atau strut. Seperti gambar 10

dibawah,pemasangan caliper dilengkapi dengan sepasang piston .

Daya pengereman tepat bila pad ditekan piston secara hidrolis pada

dua ujung piringan atau cakram.

Gambar.10 Tipe fixed caliper

12

o Tipe floating caliper (single piston)

Seperti terlihat pada gambar 11 piston hanya ditempatkan pada satu

sisi caliper saja. Tekanan hidraulis dan master cylinder mendorong

piston A dan selanjuynya menekan pada rotor disc (cakram). Pada

saat yang sama tekanan hidraulis menekan sisi pad (reaksi B). Ini

menyebabkan caliper bergerak ke kanan dan menjepit cakram dan

terjadilah usaha tenaga pengereman.

Gambar. 11 Tipe floating caliper

4. Rem Pita

Rem pita pada dasarnya terdiri dari sebuah pita baja yang disebelah

dalamnya dilapisi dengan bahan gesek, drum rem dan tuas. Gaya rem akan

timbul bila pita dikaitkan pada drum dengan gaya tarik pada kedua ujung pita

tersebut. Salah satu kedua pita dikaitkan pada tuas.

Rem pita mempunyai beberapa keuntungan seperti luas lapisan

permukaan dapur dibuat besar, pembuatan mudah, pemasangan tidak sukar,

gaya rem besar dalam keadaan berhenti. Tetapi karena sukar dikendalikan rem

ini tidak cocok untuk putaran tinggi, karena pita dapat mengalami putus. Rem

ini dipandang tidak cocok untuk alat – alat pengangkut manusia, rem pita banyak

dipakai untuk derek. Rem sebuah derek dimaksudkan untuk menghentikan

putaran drum penggulung kabel dan mencegah beban turun sendiri.

Gaya rem akan timbul bila pita diikatkan pada drum dengan gaya tarik

pada kedua ujung pita tersebut. Jika gaya tarik pada kedua ujung pita tersebut.

13

Jika gaya tarik pada kedua ujung pita adalah F1 dan F2 maka besarnya gaya

gesek adalah sama dengan F1-F2

[𝐷𝑟

2 + ᵟ]ϴ -

𝐷𝑟

2 ϴ = ᵟ ϴ

Untuk dapat mengikat pita pada drum, ujung tuas harus digeraakan sebesar :

ΔS = ᵟ ϴ [𝑎

𝑏]

2.3 Komponen – Komponen Rem Tromol

Pada rem tromol terdapat bagian atau elemen yang sangat penting, elemen

tersebut terdiri dari :

1. Backing Plate

Backing plate dibuat dari baja press yang dibaut pada axle housing atau

axle carrier bagian belakang. Karena sepatu rem terkait pada backing plate, maka

aksi daya pengereman tertumpu pada backing plate,

Gambar 12. Backing plate

2. Silinder Roda ( Master Cylinder )

Terdiri dari beberapa komponen seperti terlihat pada gambar 13. Setiap

roda menggunakan satu atau dua buah silinder roda. Ada system yang

menggunakan dua piston untuk menggerakan kedua sepatu rem, yaitu satu

piston untuk setiap sisi silinder roda, sedangkan system yang lainnya hanya

menggunakan satu piston untuk menggerakan hanya satu piston rem.

Bila timbul tekanan hidraulis pada master cylinder maka akan

menggerakan piston cup, piston akan menekan kearah sepatu rem, kemudian

14

bersama-sama menekan tromol rem. Apabila rem tidak bekerja maka piston

akan kembali pada posisi semula dengan adanya kekuatan pegas pembalik

sepatu rem, dan pegas kompresi yang mengkerut. Bleeder plug disediakan pada

silinder roda guna untuk membuang udara dari minyak rem.

Gambar 13. Silinder roda

3. Sepatu Rem dan Kanvas Rem

Sepatu rem ( brake shoe ), seperti tromol rem memiliki bentuk setengah

lingkaran. Biasanya sepatu rem dibuat dari pelat baja. Kanvas rem dipasang

dengan jalan dikeling ( pada kendaraan besar ) atau dilem ( pada kendaraan kecil

) pada permukan yang bergesekan dengan tromol.

Kanvas ini harus dapat menahan panas dan aus dan harus mempunyai

koefisien gesek yang tinggi. Koefisien tersebut sedapat mungkin tidak mudah

dipengaruhi oleh keadaan turun naiknya temperature dan kelembaban yang silih

berganti. Umumnya kanvas terbuat dari campuran fiber metallic dengan brass,

lead, plastic dan sebagainya dan diproses dengan ketinggian panas tertentu.

Gambar 14. Sepatu rem dan Kanvas rem

15

4. Tromol Rem

Umumnya terbuat dari besi tuang (gray cast iron) dan gambar

penampangnya seperti pada gambar 15. Tromol rem ini letaknya sangat dekat

dengan sepatu rem tanpa bersentuhan dan berputar bersama roda.

Ketika kanvas menekan permukaan bagian dalam tromol bila rem

bekerja, maka gesekan panas tersebut dapat mencapai suhu setinggi 200° C -

300° C

Gambar 15. Tromol rem (Brake drum)

5. Pegas

Pegas mekanis dipakai pada mesin untuk mendesak gaya, untuk

menyediakan kelenturan, dan untuk menyimpan atau menyerap energy. Pada

umumnya, pegas dapat digolongkan atas pegas dawai, pegas daun, atau pegas

berbentuk khusus, dan setiap golongan ini masih terdiri dari beberapa jenis.

Pegas dawai mecangkup pegas ulir dari kawat bulat atau persegi dan

dibuat untuk menahan beban tarik, tekan, ataupun punter. Dalam pegas daun

termasuk jenis yang menganjurkan ( cantilever ) dan yang berbentuk ellips,

pegas daya pemutar motor atau pemutar jam, dan pegas daun penahan baut, yang

biasanya disebut Belleville.

Gambar 16. Pegas

16

Tegangan pada pegas ulir

Pegas ulir tekan dari kawat bulat yang dibebani dengan gaya aksial F. Kita

nyatakan D sebagai diameter pegas rata-rata ( mean spiring diameter ) dan

d sebagai diameter kawat ( wire diameter ).

Lenturan dari pegas ulir

Untuk mendapatkan persamaan bagi lenturan (deflection) pada suatu pegas

ulir, kita akan memperhatikan suatu elemen dari kawat yang dibentuk oleh

dua penampang yang saling berdekatan.

Pegas tarik

Pegas tarik perlu harus mempunyai beberapa alat untuk memindahkan beban

dari tumpuannya ke beban pegas. Walaupun ini dapat dilakukan dengan

suatu sumbat berulir atau suatu cantelan berputar, hal ini menambah biaya

pada produk akhir, dan karenanya satu dari metode yang biasanya dipakai.

Pegas tekan

Keempat jenis ujung yang biasa dipakai untuk pegas tekan. Suatu pegas

ujung polos (plain ends) mempunyai suatu gulungan ulir yang tak terganggu,

ujungnya adalah sama seperti suatu pegas yang panjang yang dipotong

potong menjadi beberapa bagian. Pegas dengan ujung polos yang bersegi

atau dirapatkan didapat dengan merubah bentuk ujungnya ke suatu sudut ulir

nol derajat. Suatu pemindahan beban yang lebih baik pada pegas didapat

dengan menggerinda ujung – ujungnya.

Bahan pegas

Pegas dibuat baik melalui proses kerja panas maupun dingin, tergantung

pada ukuran dari pada bahan tersebut, indeks pegas, dan sifat yang

diinginkan, pada umumnya, kawat yang diberikan perkerasan awal

janganlah dipakai D/d < 4 atau kalau d > ¼ in .

Penggulungan pegas menimbulkan tegangan – tegangan sisa melalui

lenturan, tetapi ini tegak lurus terhadap arah dari tegangan kerja puntir pada

17

suatu pegas bergulung. Agak sering dalam pembuatan pegas, tegangan –

tegangan ini dikendorkan, setelah penggulungan, dengan suatu perlakuan

panas yang sedang.

6. Poros

Poros ( shaft ) adalah suatu bagian stasioner yang tidak berputar, biasanya

berpenampang bulat, dimana terpasang elemen – elemen seperti roda – gigi,

pulli, roda – gila ( flywheel ), engkol, gigi jentera ( sprocket ) dan elemen

pemindah – daya lainnya. Poros bisa menerima beban – beban lenturan, tarikan,

tekan, atau puntiran, yang bekerja sendir – sendiri atau berupa gabungan satu

denga yang lainnya. Bila beban tersebut bergabung, kita bisa mengharapkan

untuk mencari kekuatan statis dan kekuatan lelah yang perlu untuk di

pertimbangkan perencanaanya, karena suatu poros tunggal diberi tegangan

statis, tegangan bolak – balik lengkap, tegangan berulang, yang semuanya

bekerja pada waktu yang sama.

2.2 Perhitungan Beban Elemen Mesin

Gambar 17 Elemen mesin 2 rem tromol yang terkena gaya rem

18

ANALISA PERHITUNGAN PEMBEBANAN

Gambar 18. Mobil Suzuki carry 1.5 real van pada posisi depan

Gambar 19. Mobil Suzuki carry 1.5 real van pada posisi atas

19

Data perencanaan

- Panjang keseluruhan 3, 875 mm

- Lebar keseluruhan 1,570 mm

- Tinggi total 1, 915 mm

- Wheel base 1, 970 mm

- Tampak depan 1, 345 mm

- Tampak belakang 1, 330 mm

- Berat mobil 1.050 kg

- Berat kotor 1.745 kg

- Conpression ratio 8.95:1

- Maximum output 77/6000 HP/rpm

- MaximumTorque 11,2/3.500 kgm/rpm

- Top speed 120 km/jam

- Berat penumpang + barang 500 kg

- Jumlah pengereman tiap jam operasi 5-50 kali

- Koefisien gesekan static antara ban dengan aspal (µ) 0,3

- Jarak pengereman 20 m pada kecepatan 100 km/jam 27,77 m/s

- Gear ratio 1 3.579

2 2.094

3 1.530

4 1.000

5 0.855

- Rear drum, Leading and Trailing

Rumus mencari percepatan (a)

V = S/t

V(t) = Vo + at

Vo = -at

t = -Vot / a

S = Vot – ½ a𝑡2

= Vot – ½ a (-Vo/a)²

= Vo²/ 2a

20

Maka percepatannya adalah

a = Vo²/ 2S

Mencari titik berat kendaraan

Untuk mencari letak titik berat kendaraan yang pertama kita harus

menggunakan rumus mekanika teknik dimana gaya dan titk pusat harus tau

jarak masing – masing gaya, lihat rumus dibawah ini

W = masa mobil + masa total penumpang x gravitasi bumi

= ………….kg.m/s²

Dan untuk mencari titik pusat beban adalah

Dimana m1 sampai m11 berat masing-masing adalah 70 kg

Maka rumus mekteknya adalah

∑ FX = 0

∑ FY = 0 RAY+RBY-F1-F2-F3 = 0

RAY+RBY = F1+F2+F3

RAY+RBY = …………..N

∑ MA= 0 F1(S)+F2(S)+F3(S)-RBY(S) = 0

……….. = RBY(S)

RBY = ………..N/mm

Pembuktian :

RAY+RBY = ……..N

RAY = …………N/mm

Waktu pengereman

Rumus untuk mencari berapa waktu pengereman adalah

t = V/a

Dimana : t = Waktu pengereman (s)

V = Kecepatan m/s

a = Percepatan m/s

21

Diagram benda bebas dinamis

Gambar 20 .sket DBB dinamis

Rumus untuk mencari diagram benda bebas dinamis adalah :

Dimana : m = 1820 kg

a = 19, 28 m/s²

F = m . a

= ………..kg.m/s²

Mencari gaya gesek ban terhadap aspal

Gambar 21. Sket DBB mencari gaya gesek

Rumusnya adalah

Fx = µk . gaya nomal (RBY)

= ……………N

Diman = fs : Gaya gesek ban terhadap aspal

µk : Koefisien gesek

Rby : Gaya Normal

Mencari luas penampang master cylinder

22

Diketahui : D = diameter piston (mm)

Rumusnya adalah : AO = 𝝅 𝑫²

𝟒

Mencari gaya pada pedal rem mobil

Gambar 22. Sket pedal rem

Gambar 23 DBB pedal rem

Rumusnya : FP = m.g

∑MY = 0→FP x a x sin α x – Fax (a+b)

Gaya aliran untuk menekan pada master atas

Gambar, 24. Sket Master cylinder

Dimana : FA = Gaya pada master atas

FB = Gaya pada master bawah

D1 = Diameter 1

D2 = Diameter 2

23

Rumusnya : PA = PB→ 𝟒 𝑭𝑨

𝝅 (𝑫𝟏)² =

𝟒 𝑭𝑩

𝝅 (𝑫𝟐)²

FB = 𝑭𝑨 𝒙 (𝑫𝟐)²

(𝑫𝟏)²

= ………….N

Mencari gaya tekan pada kanvas rem

F = 𝑴𝒏−𝑴𝒇

𝒄 ………………………………… ( shigley – hal 295 )

Momen Mf dari gaya gesek adalah

Mf = ʃ fd. n ( r – a cos ɵ) ……………….. ( shigley – hal 295 )

Momen Mn dari gaya – gaya normal

Mf = ʃ dn ( a sin ɵ ) ………………………… ( shigley – hal 297 )

Menghitung daya putar

Menghitung/torsi adalah jumlah gaya – gaya gesek dikailkan jari – jari

TR = 𝒇 𝑷𝒂 𝒃𝒓²

𝐬𝐢𝐧 ɵ𝒂 [ cos ɵ1- ɵ2 ]

TL = 𝒇 𝑷𝒂 𝒃𝒓²

𝐬𝐢𝐧 ɵ𝒂 [ cos ɵ1- ɵ2 ]

Jadi kapasitas pengereman adalah

T = TR – TL

Mencari reaksi – yang bekerja pada pena engsel masing sepatu kanan

R = √(𝑹𝒙𝒓 )𝟐 + (𝑹𝒚𝒓)²

= ……………KN

Mencari reaksi – yang bekerja pada pena engsel masing sepatu kiri

R = √(𝑹𝒙𝒍 )𝟐 + (𝑹𝒚𝒍)²

= ……………KN

24

2.3 Perhitungan Umur Sepatu Rem

Dalam merencanakan suatu material maka harus tau seberapa kekuatan atau umur

yang dipakai saat berkendara, maka dari itu setelah saya hitung dengan

menggunakan formula

Tebal sepatu rem : 4 mm

Jari – drum : 91 mm

Sudut hentak : 75 ° mm

Koefisien gesek : 0,3 cm

Maka : lh : 𝒗

µ 𝒙 𝑵

Ly : 𝒍𝒉 𝒙 𝟑𝟔𝟎𝟎

𝒏 𝒙 𝒕

Dimana : lh = Umur sepatu gesek

n = Frekuensi pemakaian

t = Waktu pengereman

2.4 Perhitungan Pegas Rem

Gambar 25. Pegas rem mobil bagian atas

25

Gambar 26. Pegas rem mobil bagian bawah

Pada perencanaan ini pegas yang direncanakan merupakan pegas yang

menghubungkan antara rem sepatu kanan dan kiri yang digolongkan sebagai pegas Tarik,

pegas Tarik umumnya dipandang kurang aman dibandingkan dengan pegas ulir tekan.

Karena itu, tegangan yang diizinkan pada pegas Tarik diambil 20% lebih rendah dari

pegas tekan .

Pegas Tarik harus mempunyai beberapa alat untuk memindahkan beban dari tumpuannya

kebadan pegas. Walaupun ini dapat dilakukan dengan suatu sumbat berulir atau suatu

centelan berputar. Hal ini menambahkan biaya pada produksi akhir karena salah satu

darimetode biasanya dipakai dalam merencanakan suatu pegas dengan suatu centelan,

pengaruh pusat tegangan perlu diperhatikan. Rumus untuk merencanakan pegas

diantaranya :

𝑺𝒖𝒕 = 𝑨

𝒅𝒎 ………………………………..( Shigley - hal 10 )

Persamaan pendekatan antara kekuatan menyerah dan kekuatan akhir dalam Tarik ,

didapat:

𝑺𝒚 = 0,75 . 𝑺𝒖𝒕 ………………………….( Shigley - hal 12 )

Dengan mengguankan teori energy distorsi , didapat :

𝑺𝒔𝒚 = 0, 577. 𝑺𝒚 ………………………….( Shigley - hal 12 )

Indeks pegas adalah :

C = 𝑫

𝒅 ……………………………………( Shigley – hal 3 )

Maka factor perkalian tegangan geser adalah :

𝑲𝒔 = 1 + 𝟎.𝟓

𝑪 ……………………………… ( Shigley – hal 3 )

Sehingga F max didapat dengan menggantikan tegangan geser dengan kekuatan

mengalah puntir, didapat :

𝑭𝒎𝒂𝒙 = 𝑺𝒔𝒚 . 𝝅 . 𝒅𝟑

𝟖 𝑲𝒔 . 𝑫 ……………………........ ( Shigley – hal 13 )

26

BAB III

SPESIFIKASI TEKNIS ELEMEN MESIN

3.1 Diagram Alir Perancangan

START

1. Berat total W (kg)

Beban depan RAY (kg)

Beban belakag RBY (kg)

Jarak sumbu roda L (mm)

Jari-jari efektif ban R (mm)

2. Pemilihan tipe rem

10 . Diameter silinder hidrolik roda (mm)

Jari – jari rem (mm)

9. Hubungan antara tekanan minyak

Pw(kg/cm2) dan gaya pedal

4. Beban dinamis RAY dan RBY

(N)

5. Gaya rem yag diperlukan

(kg)

6. Gaya yang diperlukan pada

gandar belakang RBY (kg)

7. Waktu pengereman

8. Mencari gaya gesek terh-

hadap aspal Fs =...( N )

3. Mencari harga percepatan

a = …..( m2/s )

11. Mencari gaya-gaya pada

kanvas rem

a. gaya pada sepatu kiri

b. gaya pada sepatu kanan

c. Gaya pada engsel kiri

d. Gaya pada engsel kanan

12. Mencari kekuatan tarik dan

dan luluh pada pegas

13. Mencari umur

sepatu rem

END

TERIMA KASIH

27

3.2 Gambar Skematis Susunan Elemen Mesin

Gambar 27. 2D Susunan rem tromol

Gambar 28. 2D Pegas rem tromol mobil

28

3.3 Gambar Elemen Mesin

a. Kanvas rem mobil

Gambar 29 Kanvas rem

b. Pegas rem mobil

Gambar 30. Pegas rem mobil

29

3.4 Spesifikasi elemen mesin

a. Spesifikasi kanvas rem mobil

Kanvas rem ini terbuat dari Asbes cetak pada baja atau besi tuang dan bisa dilihat

pada table 16-2 bahan – bahan benda gesek untuk klos rem ( shigley - hal 318 )

b. Spesifikasi pegas pada rem tromol

Pegas ini terbuat dari baja campuran dan baja berkarbon tingi dengan nama bahan

Senar music 0.8 – 0.95 C dan bisa dibuktikan di table 10-1 Baja campuran dan baja

berkadar karbon tinggi untuk pegas. Referensi dari Shigley – hal 11

49

BAB IV

PEMBAHASAN & PERHITUNGAN

Data Perencanaan

Jarak roda ( L ) : 2030 mm

Berat Kosong ( W ) : 1050 Kg

Daya Maximum : 77/6.000 Hp/rpm

Momen Puntir Maximum : 11.2 Kgm/rpm

Top Speed : 120 Km/jam

Berat penumpang + barang : 500 Kg

Jumlah pengereman tiap jam operasi : 100 kali

Koefisien gesekan static antara ban dengan aspal : 0,3

Jarak pengereman 20 m pada kecepatan 100 Km/jam : 27,77 m/s

Torsi putaran mesin : 9000 N

Mencari harga percepatan (a)

V = S/t

V(t) = Vo + at

Vo = -at

t = -Vot / a

S = Vot – ½ a𝑡2

= Vot – ½ a (-Vo/a)²

= Vo²/ 2a

Maka percepatannya adalah

a = Vo² / 2s

= ( 27.77 )²

2 𝑥 20

= 19, 28 m/s²

50

Mencari titik berat kendaraan

Gambar.27. Letak posisi masa orang pada mobil Suzuki Carri 1,5 real van

Diket : M1 = 70 kg M8 = 70 kg

M2 = 70 kg M9 = 70 kg

M3 = 70 kg M10 = 70 kg

M4 = 70 kg M11 = 70 kg

M5 = 70 kg M mesin = 200 kg

M6 = 70 kg

M7 = 70 kg

Ditanyakan : RBY ?

Jawab

51

Gambar. 28. Gaya – gaya pada mobil

DBB:

Gambar. 29. DBB gaya dan jarak pada mobil

∑FY = 0 → RAY + RBY – F1 – F2 – F3 – F4 = 0

RAY + RBY = 340 N + 210 N + 280 N + 140 N

= 970 N

∑MO = 0 → F1(600) + F2(1100) + F3(1500) – RBY (1765) + F4(2030)

RBY(1765) = 204000 + 231000 + 420000 + 284200

RBY = 1139200

1765

= 645 N

52

RAY + RBY = 970 N

RAY = 970 N – 645 N

= 325 N

Gaya normal roda belakang = RBY : 2

= 645 N/2

= 322 .5 N

∑W = massa kendaraan + massa total orang x gravitasi bumi

= 1050 kg + 770 kg + 9,8 m/s²

= 8596 kg. m/s² atau N

Waktu pengereman

t = 𝑉

𝑎

= 27,77 𝑚/𝑠

19,28 𝑚/𝑠²

= 1,4 s

Diagram benda bebas dinamis

Gambar. 30. Gaya dorong benda dinamis mobil

Dimana : m = 1820 kg

a = 19,28 m/s²

Jawab : Fx = m.a

= 1820 kg . 19,28 m/s²

= 35089,6 N

53

Mencari gaya gesek terhadap aspal

Dimana : fs = Gaya gesek terhadap aspal ( N )

µk = Koefisien gesek

RBY = Gaya normal ( N )

Jawab : fs = µk . RBY

= 0,3 x 322,5 N

= 96,75 N

Mencari luas penampang master cylinder

Diket : D = 50 mm

Maka : Ao = 𝜋 . 𝐷²

4

= 3,14 . ( 50 )²

4

= 1962,5 mm² atau 19,625 cm²

Mencari gaya pedal rem

Gambar. 31. Gaya pada pedal rem

Gambar.32. DBB gaya pada rem mobil

54

Dimana : FP = Gaya tekan pedal ( N )

m = 25 kg

g = 9,8

a = 60 mm

b = 200 mm

maka : FP = m.g

= 25 kg . 9,8 m/s²

= 245 N

∑MY = 0→FP x a x sin α x – FAx (a+b)

FA = FP.a sin α

𝑎+𝑏

= 245 .60 mm.sin 60°

60+200

= 48, 96 N

Gaya pada master bawah

Gambar. 33. Gaya pada master cylinder

Dimana : FA = Gaya pada master atas

FB = Gaya pada masterbawah

D1 = 50 mm

D2 = 35 mm

Jawab : PA = FA

𝐴 → A =

𝜋.( 𝐷)²

4

PA = 4 FA

𝜋.( 𝐷)²

PA = PB→ FB = FA .( D2 )²

( 𝐷1 )²

55

= 48,96 N x ( 35 )²

( 50 )²

= 23,9 N

Mencari gaya tekan pada kanvas rem

Gambar 34. Gaya – gaya pada master cylinder rem tromol mobil

Diketahui : r ( pusat ke kanvas ) = 85 mm = 0,085 mm

a ( pusat ke pin ) = 50 mm = 0,050 mm

b ( muka ke kanvas ) = 65 mm = 0,065 mm

c ( jarak antara gaya & pin = 140 mm = 0,14 mm

f = 0,3 ( table bahan benda gesek ,Sgigley hal 318 )

Pa = 800 Kpa = 800.103 Pa

ɵ1= 0°

ɵ2= 126°

ɵ1= 80°

ɵa= 90° (karena ɵ2 > 90° untuk P = maksimal)

Dari daya yang didapat mengetahui persamaan gaya gerak untuk dapat

menggerakan rem

56

a = √(80)2 + (40)²

= √6400 + 1600

= √8000

= 89,4 mm

F = 𝑀𝑛−𝑀𝑓

𝑐 …………………….( Shigley – hal 295)

Mf = Mn – Fc

Momen Mf dari gaya gesek adalah :

Mf = ʃ fd.n (r – a cos ɵ) …………..(shigley – hal 295)

Mf = 𝑓 𝑃𝑎.𝑏𝑟

𝑠𝑖𝑛ɵ 𝑎 ∫ sin ɵ ( 𝑟 − 𝑎 cos ɵ ) 𝑑 ɵ

ɵ²

ɵ1

Mf = 𝑓 𝑃𝑎.𝑏𝑟

𝑠𝑖𝑛ɵ 𝑎 [ r - r cos ɵ2 -

𝑎

2 𝑠𝑖𝑛2ɵ² ]

Mf = 0,3 .800𝑥103.0,065 .0,085

𝑠𝑖𝑛90 ° [ 0,085 – 0,085 cos 126° -

0,050

2 sin² 126 °]

Mf = 20400 𝑥 0,065

1 ( 0,085 + 0,0736 – 0,043 )

Mf = 1326 ( 0,1156 )

Mf = 153, 28 N

Momen dari gaya-gaya normal diberikan :

Mn = ʃ dN ( a sinɵ ) …………..( shigley- hal 297 )

= 𝑃𝑎.𝑏.𝑟.𝑎

𝑠𝑖𝑛ɵ𝑎 ∫ 𝑠𝑖𝑛2ɵ²

ɵ1 ɵdɵ

= 𝑃𝑎.𝑏.𝑟.𝑎

𝑠𝑖𝑛ɵ𝑎 [

ɵ2

2 – ¼ sin 2 ɵ2 ]

= 800𝑥103.0,065.0,085.0,050

sin 90 ( π/2. 126/180 – ¼ sin 2.126° )

= 221 ( 2,5 )

= 552,5 Nm

Jadi :Mf + F.C = Mn

153,28 + F (0,14) = 552,5

57

F = 552,5 𝑁−153,28 𝑁

0,14 𝑚

= 285,16 N

= 0,2851 K.N

Persamaan untuk enghitung daya putar /torsi adalah jumlah gaya – gaya gesek fdn

dikalikan jari – jari.

Rumus untuk menghtung daya putar adalah

TR = 𝑓 𝑃𝑎 𝑏𝑟²

sin ɵ𝑎 ∫ sin ɵ. 𝑑𝑜

ɵ2

ɵ1 ( shigley – hal 296 )

TR = 𝑓 𝑃𝑎 𝑏𝑟2(cos ɵ1−cos ɵ2 )

sin ɵ𝑎

= 0,3.80x103.0,065 .0,085²

sin 90°( cos 0 – cos 126° )

= 112,71 ( 0,4 )

= 45,1 N

Daya putar sepatu kiri berbeda dengan daya putar sepatu kanan untuk menghitung

daya putar sepatu kiri kita harus menghitungtekanan maximum sepatu sebelah kiri

terlebih dahulu . Dari perhitungan momen gaya gesek dan momen gaya normal diatas

kita memperoleh bahwa momen gaya gesek dan momen gaya normal berbanding

lurus dengan tekanan jadi untuk sepatu kiri adalah :

Mnl = 552,5 Pa l

1000 Mfl =

153,28 Pa l

1000

Gaya yang bekerja pada sepatu kiri

Fl = Mnl + Mfl

𝐶

Karena gaya yang bekerja pada sepatu kiri dengan sepatu kanan sama,maka

Fl = Mnl + Mfl

𝐶

0,285 KN = 552,5 Pa l

1000 +

153,28 Pa l

1000

0,14

58

Pal = 0,5525+0,15328

0,14

= 1, 647 KPa

Daya putar dari sepatu kiri menggunakan rumus yang sama dengan sepatu kanan,

tetapi tekanannya bereda maka mengguanakan rumus :

Tl = fPal br2

𝑆𝑖𝑛 ɵ𝑎 [ cos ɵ1 - ɵ2 ]

= 0,3. 1,647 x103. 0,065 . 0,085²

sin 90° [ cos 0 – cos126° ]

= 0,232 N ( 1+ 0,0857 )

= 0, 368 N

Kapasitas pengereman adalah daya putar/ torsi total

T = TR + TL

= 45,1 N + 0,368 N

= 45, 468 N

Reaksi – reaksi yang bekerja pada pena engsel sepatu kanan adalah

RX = 𝑃𝑎.𝑏.𝑟

𝑠𝑖𝑛ɵ𝑎 ( ∫ sin ɵ. 𝑑𝑜

ɵ2

ɵ1 + ∫ sin² ɵ. 𝑑𝑜

ɵ2

ɵ1 ) – Fx

RY = 𝑃𝑎.𝑏.𝑟

𝑠𝑖𝑛ɵ𝑎 ( ∫ sin ɵ. 𝑑𝑜

ɵ2

ɵ1 – f ∫ sin 2 ɵ2

ɵ2

ɵ1 ) – Fy

Dengan mengintegralkan persamaan diatas maka :

RXR = 𝑃𝑎𝐿.𝑏.𝑟

𝑠𝑖𝑛ɵ𝑎 (1/2 sin ² ɵ2 – f (

ɵ2

2 -

1

4 sin 2 ɵ2)) – F sin ɵi

= (800)(0,065)(0,085)

sin 90° (1/2 sin ² 126° – 0,3 (

𝜋

2 126

180 -

1

4 sin 2

(126)) – 0,285 sin 80°

= 4,42 x (0,9) (1,36)

= 5,41 KN

59

RYR = 𝑃𝑎𝐿.𝑏.𝑟

𝑠𝑖𝑛ɵ𝑎 (

ɵ2

2 -

1

4 sin 2 ɵ2 + f (1/2 sin ² ɵ2)) – F cos ɵi

= (800)(0,065)(0,085)

sin 90° x (

𝜋

2 126

180 -

1

4 sin 2(126) + 0,3 (1/2 sin²

126 )) – 0,285 cos 80°

= 4,42 x ( 0,389) ( 2,8 )

= 4,8 KN

Resultan reaksi pena engsel sepatu kanan adalah :

R = √(𝑅𝑋𝑅)2 + (𝑅𝑌𝑅)²

= √(5,41)2 + (4,8)²

= √52,31

= 7,2 KN

Reaksi – reaksi pena engsel sepatu kiri adalah

RXL = 𝑃𝑎𝐿.𝑏.𝑟

𝑠𝑖𝑛ɵ𝑎 (1/2 sin ² ɵ2 – f (

ɵ2

2 -

1

4 sin 2 ɵ2)) – F sin ɵi

= (1,647)(0,065)(0,085)

sin 90° (1/2 sin ² 126° + 0,3 (

𝜋

2 126

180 -

1

4 sin 2

(126)) – 0,285 sin 80°

= 9,061 x 10−3 x (0,9) (1,36)-0,285 sin 80°

= 0,01 x 0,2

= - 0,003 KN

RYL = 𝑃𝑎𝐿.𝑏.𝑟

𝑠𝑖𝑛ɵ𝑎 (

ɵ2

2 -

1

4 sin 2 ɵ2 - f (1/2 sin ² ɵ2)) – F cos ɵi

= (1,647)(0,065)(0,085)

sin 90° x (

𝜋

2 126

180 -

1

4 sin 2(126) + 0,3 (1/2 sin²

126 )) – 0,285 cos 80°

= 9,061 x 10−3 x (1,059) (0,6) – 0,04

= - 0,045 KN

60

Resultan reaksi pena engsel sepatu kiri adalah

R = √(𝑅𝑋𝐿)2 + (𝑅𝑌𝐿)²

= √(−0,003)2 + (−0,045)²

= √0,002

= 0,044 KN

Menghitung umur sepatu gesek

Tebal sepatu gesek = 4 mm

Jari – jari drum = 91 mm

Sudut hentak = 75°

Luas & volume sepatu gesek

A = π (R)² ɵ/360

= 3,14 (91)² 75/360

= 5417 mm²

V = A . t

= 5417 x 4 mm

= 21668 𝑚𝑚3

= 2,1668 x 10−5 𝑚3

Umur sepatu gesek

Koefisien gesek (µ) = 0,3 cm→ 3 x 106 𝑐𝑚3

N = 76 HP

V = 2,1668 x 10−5 𝑚3

Lh = 𝑉

µ 𝑥 𝑁

61

= 2,1668 x 10−5 𝑚3

0,3 𝑐𝑚3 𝑥 76 𝐻𝑃

= 2,1668 x 10−5 106

22,8

= 4, 7 jam

Apabila dalam 1 hari dilakukan pengereman rata – rata 100 kali dengan waktu

pengereman 1,4 s, maka umur pemakaian sepatu gesek adalah :

Ly = Lh x 3600

𝑛 𝑥 𝑡

Dimana : Lh = Umur sepatu gesek

n = Frequensi pemakaian

t = Waktu pengereman

Ly = 4,7 x 3600

100 𝑥 1,4

= 16920

140

= 120 hari

= 4 Bulan

Jadi umur pemakaian sepatu gesek selama 120 hari atau 4 bulan

Menghitung gaya tarik pegas rem bagian bawah

Gambar. 35. Pegas pengikat bagian bawah pada rem tromol

62

Diketahui : d ( diameter kawat ) = 1 mm

D ( diameter pegas ) = 10 mm (10 – 1 ) = 9 mm

A ( konstanta ) = 1750 Mpa lihat pada table

M ( eksponen ) = 0,192 m

Maka didapat ;

Sut = 𝐴

𝑑𝑚 → =

1750

(1)0,192

= 1750

1,067

= 1750 Mpa

Persamaan pendekatan antara kekuatan menyerah & kekuatan akhir dalam Tarik,

didapat:

Sy = 0,75. Sut

= 0,75. 1750 Mpa

= 1312,5 Mpa

Dengan mengguanakan teori energy distorsi, didapat

Ssy = 0,577. Sy

= 0,577 . 1312,5 Mpa

= 757,31 Mpa

Indeks pegas

C = D/d

= 9/1

= 9

Faktor perkalian gaya geser

Ks = 1 + 0,5/C

= 1 + 0,5/9

= 1,05

Sehingga F max didapat dengan menggantikan tegangan geser dengan kekuatan

mengalah puntir, didapat :

63

F max = 𝑆𝑠𝑦 .𝜋 .𝑑3

8 𝐾𝑠 .𝐷

= 757,31 . 3,14 .( 1 )3

8 .1,05 .9

= 6114,975

75,6

= 80,8 N

Besarnya gaya yang diperlukan untuk menimbulkan tegangan puntir pada ujung

centelan, adalah :

rm = D/4

= 9/4

= 2,25 mm

ri = rm - [d/2]

= 2,25 - [1/2]

= 1,75 mm

Maka ,

K = rm/ri

= 2,25 / 1,75

= 1,28 atau 1,3

Dimana K = Ks

Jadi : F max = 𝑆𝑠𝑦 .𝜋.𝑑3

8𝐾 .𝐷

= 757,31 . 3,14 .( 1 )3

8 .1,3 .9

= 2377,9

93,6

= 25,4 N

Tegangan normal pada centelan diperoleh dari gaya untuk menimbulkan tegangan

normal, untuk mencapai kekuatan mengalah

Diamana :

rm = D/2

= 9/2

= 4,5 mm

ri = rm - [d/2]

64

= 4,5 - [1/2]

= 4 mm

Maka : K = rm/ri

= 4,5/4

= 1,125

Dengan memasukan τ = Syvdan harga – harga yang diketahui dalam persamaan :

τ = 𝑀

1/𝑐 +

𝐹

𝐴

= 𝐾32.𝐹 . 𝑟𝑚

𝜋 .𝑑3 +

4 𝐹

𝜋 .𝑑2

757,31 = 1,125 .32 .𝐹 𝑚𝑎𝑥.4,5

3,14 (1)3 +

4.𝐹 𝑚𝑎𝑥

3,14 (1)²

= 54,59

3,14 . F max

= 17,7 F max

F max = 757,31

17,7

= 42 ,7 N

Jadi gaya maximal pegas dengan ϕ kawat 1 mm dan ϕ luar 10 mm adalah 42 ,7 N

Menghitung pegas rem tromol bagian atas

Gambar 36. Pegas pengikat bagian atas rem tromol mobil

Diketahui : d ( diameter kawat ) = 2 mm

D ( diameter pegas ) = 20 mm (10 – 1 ) = 19 mm

A ( konstanta ) = 1750 Mpa

M ( eksponen ) = 0,192 m

Maka didapat ;

65

Sut = 𝐴

𝑑𝑚 → =

1750

(1)0,192

= 1750

1,067

= 1750 Mpa

Persamaan pendekatan antara kekuatan menyerah & kekuatan akhir dalam Tarik,

didapat:

Sy = 0,75. Sut

= 0,75. 1750 Mpa

= 1312,5 Mpa

Dengan mengguanakan teori energy distorsi, didapat

Ssy = 0,577. Sy

= 0,577 . 1312,5 Mpa

= 757,31 Mpa

Indeks pegas

C = D/d

= 19/2

= 9,5

Faktor perkalian gaya geser

Ks = 1 + 0,5/C

= 1 + 0,5/9,5

= 1,05

Sehingga F max didapat dengan menggantikan tegangan geser dengan kekuatan

mengalah puntir, didapat :

F max = 𝑆𝑠𝑦 .𝜋 .𝑑3

8 𝐾𝑠 .𝐷

= 757,31 . 3,14 .( 2 )3

8 .1,05 .9,5

= 19023,6

159,6

= 119,19 N

66

Besarnya gaya yang diperlukan untuk menimbulkan tegangan puntir pada ujung

centelan, adalah :

rm = D/4

= 9,5/4

= 4,75 mm

ri = rm - [d/2]

= 4,75 - [2/2]

= 3,75 mm

Maka ,

K = rm/ri

= 4,75 / 3,75

= 1,26 atau 1,3

Dimana K = Ks

Jadi : F max = 𝑆𝑠𝑦 .𝜋.𝑑3

8𝐾 .𝐷

= 757,31 . 3,14 .( 2 )3

8 .1,3 .9,5

= 19023,6

197,6

= 96,3 N

Tegangan normal pada centelan diperoleh dari gaya untuk menimbulkan tegangan

normal, untuk mencapai kekuatan mengalah

Diamana :

rm = D/2

= 19/2

= 9,5 mm

ri = rm - [d/2]

= 9,5 - [2/2]

= 8,5 mm

Maka : K = rm/ri

= 9,5/8,5

= 1,1

Dengan memasukan τ = Syvdan harga – harga yang diketahui dalam persamaan :

67

τ = 𝑀

1/𝑐 +

𝐹

𝐴

= 𝐾32.𝐹 . 𝑟𝑚

𝜋 .𝑑3 +

4 𝐹

𝜋 .𝑑2

757,31 = 1,1 .32 .𝐹 𝑚𝑎𝑥.4,5

3,14 (2)3 +

4.𝐹 𝑚𝑎𝑥

3,14 (2)²

= 334,4

25,12 +

4

12,56. F max

= 13,6 F max

F max = 757,31

13,6

= 55, 7 N

Jadi gaya maximal pegas dengan ϕ kawat 2 mm dan ϕ luar 20 mm adalah 55,7 N

68

BAB V

KESIMPULAN & SARAN

5.1 Kesimpulan

Rem yang dirancang ini digunakan untuk menghentikan laju kendaraan bila

perlu menghentikan laju kendaraan. Rem tromol ini di tempatkan pada roda

belakang mobil SUZUKI CARRY 1.5 REAL VAN. Berdasarkan hasil perhitungan

diatas pada bab – bab sebelumnya dapat diambil kesimpulan bahwa :

Bahan material yang dipakai untuk merancang kanvas rem ini adalah Asbes

cetak pada baja atau besi tuang dengan nilai koefisien gesek 0,3 dan tekanan

maxsimalnya adalah 350 – 1000 KPa

Dari hasil perhitungan diatas bahwa kanvas rem ini akan habis dengan daya

putar mesin 76 Hp adalah 4, 7 jam. Dan apabila dalam 1 hari dilakukan

pengereman rata – rata 100 kali dengan waktu pengereman 1,4 s maka umur

pemakaian kanvas rem ini adalah 120 hari atau 4 bulan

Bahan material yang dipakai untuk merancang pegas ini adalah kawat yang

dikeraskan dengan penarikan dengan nilai eksponen 0,192 dan konstanta

1750 MPa

Dari hasil perhitungan diatas bahwa pegas yang berada pada rem tromol

dengan : d = ϕ1mm dan D = 10 mm nilai gaya maximal pegas adalah 42,7 N

Dan dengan : d = ϕ2 mm dan D = 20 mm nilai gaya maximal pegas adalah

55,7 N

5.2 Saran

Dalam merencanakan kanvas rem atau pun pegas harus kita ketahui dahulu

adalah bahan atau material apa yang harus digunakan untuk menahan gesekan, gaya

Tarik dan berapa tegangan maxsimalnya agar tidak terjadi yang tidak diinginkan

terhadap user. Sekian dan terima kasih telah membaca dan menelaah tentang

perancangan rem tromol, semoga bermanfaat ( END )

69

DAFTAR PUSTAKA

1. Popov Zainul Astamar, MEKANIKA TEKNIK ( Machine Of Materials ) edisi ke dua

( versi S1)

2. Spoot, MF., Design of Machine Elements, Prentice – hall, Marubeni, 1986

3. Joseph E. shigley & Charles R. Mischke, 2001, “ Mechanical Enginering Design”,

Mc Graw – Hill, Sixth Edition, Singapore

70

LAMPIRAN & TABEL

1. Tabel 1 Beberapa sifat lapisan rem

No Keterangan

Lapisan yang

di

Lapisan yang

di

Balok

yang

Tenun Cetak Kaku

1 Kekuatan tekan, kpsi 10-15 10-18 10-15

2 Kekuatan tekan, Mpa 70-100 70-125 70-100

3 Kekuatan tarik, kpsi 2,5-3 4-5 3-4

4 Kekuatan tarik, Mpa 17-21 27-35 21-27

5 suhu maxsimu, °F 400-500 500 750

6 suhu maxsimu, °C 200-260 260 400

7 Kecepatan Maks., fpm 7500 5000 7500

8 Kecepatan Maks., m/s 38 25 38

9 Tekanan maks., psi 50-100 100 150

10 Tekanan maks., kpa 340-690 690 1000

11 Koefisien gesekan rata - rata 0,45 0,47 0,4-45

2. Tabel 2 Bahan – bahan benda gesek

71

3. Tabel 3. Konstanta yang dipakai untuk memperkirakan kekuatan tarik dari baja

pegas yang dipilih

No Bahan Ekspone Konstanta A

(m) Kpsi Mpa

1 Senar musik 0,146 196 1350,44

2 Kawat yang dikeraskan

dengan 0,192 254 1750

penarikan

4. Daftar gambar awal proses membuka rem tromol

72