PERANCANGAN BRAKE SYSTEM DIESEL PROTOTYPE...
17
i TUGAS AKHIR BIDANG KONTRUKSI PERANCANGAN BRAKE SYSTEM DIESEL PROTOTYPE 3,3HP Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik (S1) Oleh : DANY AGUNG PRIYATNA 201010120311078 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2015
Transcript of PERANCANGAN BRAKE SYSTEM DIESEL PROTOTYPE...
i
TUGAS AKHIR
BIDANG KONTRUKSI
PERANCANGAN BRAKE SYSTEM DIESEL PROTOTYPE
3,3HP
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan
Program Sarjana Teknik (S1)
Oleh :
DANY AGUNG PRIYATNA
201010120311078
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
ii
POSTER
iii
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Satu Syarat Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun Oleh :
DANY AGUNG PRIYATNA
201010120311078
Yang telah disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
(Ir. Eko Hariyadi, MT) (Budiono, SSi , MT) Nip. 108.9303.0292 Nip. 10896030336
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
(Ir. Daryono, MT) Nip. 108.8909.0124
iv
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama : Dany Agung Priyatna
Nim : 201010120311078
Bidang Keahlian : Kontruksi
No. ST. Pem. TA : E.2/188/FT/UMM/V/2014
Judul : Perancangan Brake System Prototype Diesel 3,3hp
Pembimbing I : Ir. Eko Hariyadi, MT
No. Catatan Asistensi Paraf
Dosen pembimbing I
1 Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
2 Konsultasi Bab I dan ACC Bab I
3 Konsultasi Bab II
4 ACC Bab II
5 Konsultasi Bab III
6 ACC Bab III
7 Konsultasi Bab IV
8 ACC Bab IV
9 Konsultasi Bab V
10 ACC Bab V dan Seminar Hasil
Malang, 24 Januari 2015
Dosen pembimbing I
Ir. Eko Hariyadi, MT
v
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-21 Psw. 127
Fax. (0341) 460782 Malang 65144
LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR
Nama : Dany Agung Priyatna
Nim : 201010120311078
Bidang Keahlian : Kontruksi
No. ST. Pem. TA : E.2/188/FT/UMM/V/2014
Judul : Perancangan Brake System Prototype Diesel 3,3hp
Pembimbing I : Budiono, SSi, MT
No. Catatan Asistensi Paraf
Dosen pembimbing II
1 Persetujuan Judul Dan Konsultasi Bab I
2 Konsultasi Bab I dan ACC Bab I
3 Konsultasi Bab II
4 ACC Bab II
5 Konsultasi Bab III
6 ACC Bab III
7 Konsultasi Bab IV
8 ACC Bab IV
9 Konsultasi Bab V
10 ACC Bab V dan Seminar Hasil
Malang, 24 Januari 2015
Dosen pembimbing II
Budiono, SSi, MT
vi
LEMBAR SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Dany Agung Priyatna
Nim : 201010120311078
Tempat/Tanggal Lahir : Sidoarjo, 26 Agustus 1992
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul “PERANCANGAN BRAKE
SYSTEM PROTOTYPE DIESEL 3,3HP” yang diajukan untuk memperoleh
gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi
(“PLAGIASI”) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan / atau pernah dipakai
untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Muhammadiyah
Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya
kutipan dan daftar pustaka sebagaimana mestinya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk
digunakan sebagaimana mestinya.
Malang, 24 Januari 2015
Yang menyatakan,
Dany Agung Priyatna
vii
ABSTRAK
Perancangan brake system prototype diesel 3,3 Hp ini bertujuan untuk
memperoleh brake system yang dapat diaktifkan secara terpisah pada bagian roda
depan, dan roda belakang. Brake system di haruskan aktif secara bersamaan pada
pengereman seporos pada bagian roda depan. Brake system yang ringan, stabil, dan
sesuai dengan bentuk chassis prototype diesel. Karena pada sebuah kendaraan penting
adanya brake system yang baik dan stabil.
Perancangan kit brake system yang sesuai dengan bentuk chassis prototype
diesel, ringan, dan stabil. Dimulai dari pengumpulan data sesuai dengan regulasi
perlombaan Indonesian Energy Marathon Challenge. Sehingga didapat konsep desain,
dan perancangan bentuk untuk part-part brake system. Dimulai dari brake lever, kawat
baja, type caliper, dan rotor yang sesuai dengan bentuk roda kendaraan prototype diesel.
Dirancang brake system yang ringan agar tidak memberikan bobot berlebihan pada
prototype diesel, Sehingga tidak mempengaruhi performa prototype diesel.
Dengan perhitungan yang telah dilakukan diperoleh spesifikasi brake system
menggunakan 3(tiga) buah rem cakram mekanik dengan diameter rotor 160mm, gaya
yang dihasilkan handle rem sebesar 161,22N, keuntungan mekanis handle rem 5,3,
Diameter kawat baja 1,30mm, Gaya piston kaliper rem sebesar 226,5kg, Torsi kaliper
rem 2208,3N, Momen rem sebesar 84,66N.
Kata kunci : Mobil Prototype Diesel, Brake system
ABSTRAK
The design of brake system for diesel prototype 3,3Hp, to get brake system able
to engaged separately on the front wheels, and rear wheel. The brake system must active
sametime while braking inline at the front wheels. Lightweight brake system kit, stable,
according to the form chassis diesel prototype. Because a vehicle important to have good
and stable brake system.
Design kit brake system which according to the forms the chassis of a prototype
diesel, light, and stable. Started from the collection of data based on regulations
indonesian energy marathon challenge competition.Until they reached the concept of
design, and embodyment design for part-part brake system .Started from brake lever,
steel wire, caliper type, and the rotor that according for assemble to wheels of a diesel
prototype vehicle. Designed lightweight brake system kit, and stable, so the brake system
kit did not increase weight of the vehicle. So it will not affect to the vehicle performance.
With the finished calculation, obtained the result ot the specification brake
system with 3 (three) mechanical disk brake, with the rotor diameter 160mm, force output
brake lever 161,22N, advantages brake lever mechanical on 5,3 , diameter of steel wire
1,30mm, force on the piston caliper 226,5Kg, Torque brake caliper 2208,3N and the
brake momen on 84,66N.
Keyword : Diesel Prototype Vehicle, Brake System
viii
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada kehadirat Allah SWT yang
mana hanya atas limpahan rahmat, taufik, hidayah serta inayahNya laporan tugas
akhir dengan judul “PERANCANGAN BRAKE SYSTEM PROTOTYPE
DIESEL 3,3HP” ini akhirnya dapat terselesaikan.
Seiring penyusunan skripsi ini, terdapat hambatan dan rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari semua pihak segala kesulitan tersebut terasa
ringan dan dapat teratasi. Oleh sebab itu sepatutnya saya ungkapkan terima kasih
atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasehat, petunjuk, ide, saran,
serta bimbingan berupa apapun sehingga penyusun dapat menyelesaikan sekripsi
ini. Ungkapan terimaksih tersebut disampaikan kepada :
1. Kedua orang tua yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non
materiil, mendo’akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan
terlupakan.
2. Bapak Ir. Eko Hariyadi, MT Selaku Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini
dilakukan.
3. Bapak Budiono, SSi., MT. Selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan masukan ide, motivasi belajar, serta pelajaran berharga selama
penyusunan skripsi ini dilakukan.
4. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku ketua jurusan teknik mesin UMM.
5. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis seara langsung maupun tidak langsung.
ix
6. Putri Hidayatus Sholikhah S.Pd yang memberikan semangat, dan tiada henti
mendukung saya sampai skripsi ini selesai.
7. Teman - teman sebimbingan, rekan - rekan lembaga semi ortonom
MEKATRONIC di lingkungan Fakultas Teknik, serta teman - teman
seangkatan Teknik Mesin 2010 B.
8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terimakasih banyak atas bantuan
kalian semuannya.
Dalam penyusunan skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak
terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun akan
sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga ALLAH SWT
memberikan sifat Rahim-Nya kepada semua pihak yang tersebut diatas dan
penyusun berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 24 Januari 2015
Dany Agung Priyatna
x
DAFTAR ISI
COVER ................................................................................................................ i
POSTER ............................................................................................................... ii
LEMBARAN PENGESAHAN SKRIPSI ......................................................... iii
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING I ..................... iv
LEMBARAN ASISTENSI TUGAS AKHIR PEMBIMBING II .................... v
LEMBARAN PERYATAAN ............................................................................. vi
ABSTRAK ........................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii
DAFTAR ISI ........................................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xvi
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... xvii
BAB I .................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
1.1.Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3. Tujuan Perancangan ................................................................................. 2
1.4. Batasan Masalah ...................................................................................... 3
1.5. Metodologi ............................................................................................... 3
BAB II .................................................................................................................. 5
TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................................... 5
xi
2.1. Peraturan teknis system pengereman pada regulasi IEMC 2013 ............ 5
2.1.1. Peserta............................................................................................ 5
2.2. System rem .............................................................................................. 6
2.2.1. Prinsip dasar rem ............................................................................ 7
2.3. Jenis rem ................................................................................................. 8
2.3.1. Rem menurut mekanismenya ........................................................ 8
2.3.2. rem menurut penggunaaanya ......................................................... 8
2.3.3. Rem berdasarkan letaknya ............................................................. 9
2.3.4 Rem berdasarkan konstruksinya ..................................................... 10
2.4. Komponen Rem Cakram Yang Digunakan ................................................... 13
2.4.1. Brake Lever ................................................................................... 13
2.4.2. Kawat Baja .................................................................................... 14
2.4.3. Kaliper Rem Mekanik ................................................................... 15
2.4.4. Brake pad ....................................................................................... 16
2.4.5. Brakcket kaliper............................................................................. 17
2.4.6. Piringan Cakram ............................................................................ 17
2.4.7. Baut Pengunci Kaliper ................................................................... 18
BAB III ................................................................................................................ 16
PERANCANGAN ............................................................................................... 16
3.1. Perencanaan Desain ................................................................................ 16
3.2. Perencanaan Konsep Desain ................................................................... 17
3.3. perancangan Bentuk ................................................................................ 23
xii
3.4. Perancangan Detail ................................................................................. 24
3.4.1. Pengumpulan data ........................................................................ 26
3.4.2. Study Literature ........................................................................... 26
3.4.3. Kerangka Perancangan ................................................................. 26
3.5. Perancangan sistem Pengereman ............................................................ 28
3.6. Brake Lever ............................................................................................ 30
3.7. Tali Baja ................................................................................................. 31
3.8. Perhitungan Caliper rem ......................................................................... 33
3.9. Perhitungan Baut .................................................................................... 35
3.10. Distribusi Beban Statis pada rangka prototype diesel .......................... 36
3.10.1. Distribusi beban statis ................................................................ 36
3.10.2. perhitungan reaksi tumpuan pada sumbu roda depan dan
belakang ................................................................................................ 38
3.10.3. Performa Prototype diesel .......................................................... 39
3.11. Mengukur posisi titik berat kendaraan ................................................. 41
3.12. Perhitungan pengereman ...................................................................... 43
3.13. Limit percepatan ................................................................................... 45
3.14. Analisa perancangan rem ..................................................................... 45
3.15. Moment rem ......................................................................................... 46
BAB IV ................................................................................................................. 48
PERHITUNGAN ................................................................................................. 48
4.1. Perhitungan brake lever .......................................................................... 48
xiii
4.2. Perhitungan tali baja ............................................................................... 49
4.3. Perhitungan kaliper rem ......................................................................... 50
4.4. perhitungan baut ..................................................................................... 53
4.5. perhitungan distribusi beban statis pada rangka prototype diesel .......... 53
4.5.1. Perhitungan reaksi tumpuan pada sumbu roda depan dan
Belakang ................................................................................................ 56
4.6. Performa prototype diesel ....................................................................... 57
4.6.1. Mengukur posisi titik berat kendaraan ......................................... 58
4.7. Perhitungan pengereman ........................................................................ 61
4.7.1 limit percepatan ............................................................................. 62
4.8. Analisa Perancangan rem ....................................................................... 63
4.8.1. momen rem .................................................................................. 64
BAB V ................................................................................................................ 67
KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................................... 67
5.1.Kesimpulan .............................................................................................. 67
5.2.Saran ........................................................................................................ 68
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 prinsip kerja rem ............................................................................. 7
Gambar 2.2 rem tromol ....................................................................................... 11
Gambar 2.3. rem cakram .................................................................................... 12
Gambar 2.4. Rem cakram type mekanik ............................................................ 13
Gambar 2.5. Brake Lever (Handle) .................................................................... 14
Gambar 2.6. Macam-Macam Seling Rem .......................................................... 15
Gambar 2.7. Kaliper Rem Mekanik ................................................................... 16
Gambar 2.8. Kanvas Rem Mekanik ................................................................... 16
Gambar 2.9. Bracket Kaliper .............................................................................. 17
Gambar 2.10 . Piringan Cakram ......................................................................... 17
Gambar 3.1 Konsep desain 1 rem hidrolik dengan booster elektrik ................... 20
Gambar 3.2 Konsep desain 2 Rem model tromol ............................................... 21
Gambar 3.3 Konsep desain Rem cakram mekanis .............................................. 22
Gambar 3.4 Embodiment Design ........................................................................ 24
Gambar 3.5 Diagram alir .................................................................................... 25
Gambar 3.6 gaya yang terjadi pada handle ......................................................... 30
Gambar 3.7 Kontruksi Serat Tali Baja ................................................................ 32
Gambar 3.8 gaya pada lengan kaliper ................................................................. 33
Gambar 3.9 gambaran permodelan power screw ................................................ 33
Gambar 3.10 Gaya yang bekerja pada bidang ulir waktu menaikkan piston ...... 34
Gambar 3.11 Gaya yang bekerja pada bidang ulir waktu menurunkan piston ... 34
xv
Gambar 3.12 Diagram benda bebas bobot mati .................................................. 36
Gambar 3.13 DBB bagian D1-D2 ....................................................................... 36
Gambar 3.14 DBB bagian C1-C2 ....................................................................... 37
Gambar 3.15 DBB bagian B1-B2 ....................................................................... 37
Gambar 3.16 DBB bagian A1-A2 ....................................................................... 37
Gambar 3.17 DBB tumpuan pada sumbu roda depan dan belakang ................. 38
Gambar 3.18 Permodelan Sederhana Rangka Dudukan Body,Pengemudi, Rangka,
Dan Mesin ........................................................................................................... 39
Gambar 3.19 gaya-gaya yang terdistribusi secara merata pada beam ................ 39
Gambar 3.20 Diagram Benda Bebas Kendaraan pada prototype........................ 40
Gambar 3.21 penimbangan poros depan dan poros belakang ............................. 42
Gambar 3.22 Penimbangan Roda Depan Dengan Mengangkat Roda Belakang 42
Gambar 3.23 DBB Gaya Pengereman Prototype Diesel..................................... 43
Gambar 3.24 gaya yang terjadi pada roda saat pengereman ............................... 45
Gambar 3.25 Notasi Pada Disk Brake ................................................................ 47
Gambar 4.1 gaya yang terjadi pada handle ......................................................... 48
Gambar 4.2 Kontruksi Serat Tali Baja ................................................................ 49
Gambar 4.3 gaya pada lengan kaliper ................................................................. 50
Gambar 4.4 gambaran permodelan power screw ................................................ 50
Gambar 4.5 Gaya yang bekerja pada bidang ulir waktu menaikkan piston ........ 50
Gambar 4.6 Gaya yang bekerja pada bidang ulir waktu menurunkan piston ..... 52
Gambar 4.7 Diagram Benda Bebas Bobot Mati ................................................. 53
xvi
Gambar 4.8 DBB bagian D1-D2 ...................................................................... 54
Gambar 4.9 DBB bagian C1-C2 ......................................................................... 55
Gambar 4.10 DBB bagian B1-B2 ....................................................................... 55
Gambar 4.11 DBB bagian A1-A2 ....................................................................... 56
Gambar 4.12 Diagram Benda Bebas Kendaraan pada prototype........................ 58
Gambar 4.13 penimbangan roda depan dengan mengangkat roda belakang ...... 60
Gambar 4.14 DBB Gaya Pengereman Kendaraan .............................................. 61
Gambar 4.15 gaya yang terjadi pada roda saat pengereman ............................... 63
Gambar 4.16 Notasi Pada Disk Brake ................................................................ 65
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : table ukuran standar baut hexagon soket head cap screw M6 .................. 18
Tabel 3.1 : bagan analisis keputusan ...................................................................... 23
Tabel 3.2 : spesifikasi kendaraan prototype diesel .................................................. 27
Tabel 3.3 : Koefisien adhesi jalan .......................................................................... 44
Tabel 3.4 : Koefisien tahanan rolling ..................................................................... 44
Tabel 3.5 : Koefisien gesek pada disk brake ........................................................... 47
Tabel 4.1 : Koefisien adhesi jalan .......................................................................... 61
Tabel 4.2 : Koefisien tahanan rolling ..................................................................... 62
Tabel 4.3 : Koefisien gesek pada disk brake ........................................................... 64
xvii
DAFTAR PUSTAKA
.
1. I Nyoman Sutantra. (2010). Teknologi Otomotif 2nd. Surabaya:
Gunawidya
2. Pahl And Beitzt. (1976). Engineering Design Jilid 2.
3. Zainudin Achmad. (1999). Element Mesin 1. Bandung: PT. Refika
Aditama
4. Ir . Sularso MSME (2004) Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen
Mesin. Jakarta : PT. pradnya Paramita.
5. Kiyokatsu Soga (2004) Design of Machine Elements Jakarta: PT. pradnya
Paramita.
6. Rudenko, N. (1994) Mesin Pemindah Bahan. Jakarta: Erlangga
