TUGAS

ELEMEN MESIN I

PERENCANAAN PEGAS TARIK PADA REM TROMOL

SEPEDA MOTOR HONDA SUPRA

DISUSUN OLEH:

NAMA : ARIO TEGUH DARMAWAN

NRP : 112 12 2508

JURUSAN TEKNIK MESIN

INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA

SERPONG

2013

LEMBAR PENGESAHAN

Judul tugas :Perencanaan Pegas Tarik pada Rem Tromol Sepeda

Motor Honda Supra

Disusun Oleh : Ario Teguh Darmawan

NRP : 112 12 2508

Jurusan : Teknik Mesin

Dengan nilai : A B C D E

Dengan angka : ( )

Sebagai syarat kelulusan mata kuliah Tugas Elemen Mesin I, program studi Teknik Mesin

Institut Teknologi Indonesia

Mengetahui,

(Ir. Maradu Sibarani, M.Sc)

Dosen Pembimbing

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas berkat dan rahmat-Nya saya dapat

menyelesaikan Tugas Perencanaan Elemen Mesin I, yang mana Tugas Perencanaan Elemen

Mesin I ini bertujuan agar mahasiswa bisa lebih tahu tentang cara menganalisis dan

merencanakan suatu elemen mesin sesuai diagram alur yang terperencana, sehingga

mahasiswa diharapkan akan terbiasa dan lebih terarah dalam mempersiapkan dan

meningkatkan kapabilitas dirinya serta setelah lulus nanti dapat benar-benar siap bersaing di

dunia kerja.

Selain itu dengan adanya tugas perencanaan Elemen Mesin I ini diharapkan mampu

memberikan kontribusi positf bagi Perguruan Tinggi dalam mengeksplorasi ide-ide baru dan

inovatif dari mahasiswanya.

Pada kesempatan ini saya juga menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-

besarnya atas bantuan dan kerjasamanya selama penyelesaian Tugas Perencanaan Elemen

Mesin I ini kepada :

1. Prof.Ir.Ny.Alexandra Kermite, Kaprodi Jurusan Teknik Mesin , Fakultas

Teknologi Industri, Institut Teknologi Indonesia.

2. Ir. Maradu Sibarani, M.Sc selaku dosen mata kuliah Elemen Mesin I dan

pembimbing perancangan Elemen Mesin I.

3. Semua rekan-rekan mesin angkatan 2012 yang telah banyak membantu dalam

penyelesaian Tugas Perencanaan Elemen Mesin I ini.

Demikian pengantar Tugas Perencanaan Elemen Mesin I ini, semoga laporan ini dapat

berguna bagi semua pembaca baik mahasiswa, dosen, maupun pihak lain yang terkait.

Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu baik materil maupun spiritual, sehingga penulisan tugas ini dapat selesai tepat

pada waktunya.

Serpong, 19 Desember 2013

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN COVER ... i

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................ ii

KATAPENGANTAR ................................................................................. iii

DAFTAR ISI .............................................................................................. iv

BAB I. PENDAHULUAN ......................................................................... 1

I.1 Latar belakang ............................................................................ 1

I.2 Maksud dan tujuan .................................................................... 1

I.3 Pembatasan masalah ................................................................... 2

I.4 Sistematika penulisan ................................................................ 2

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ 3

II.1 Pengertian Rem ........................................................................ 3

II.2 Sistem Rem Tromol ................................................................. 3

II.3 Pegas .......................................................................................... 5

II.4 Klasifikasi Pegas ......................................................................... 6

II.5 Material Pegas ............................................................................ 7

II.6 Pegas Helix Tarik ....................................................................... 10

BAB III. DATA DAN PERENCANAAN .................................................. 11

III.1 Diagram Alir .......................................................................... 11

III.2 Data dan Perhitungan ................................................................ 12

BAB IV. PENUTUP DAN KESIMPULAN ................................................ 17

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

GAMBAR KERJA

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Suatu mesin terdiri dari suatu komponen yang jumlahnya dapat mencapai lebih dari

seribu bagian. Semua bekerja saling mendukung dan terpadu, sehingga dapat menghasilkan

suatu gerakan. Banyak hal yang harus diperhatikan oleh seorang perancang dalam

perancangan suatu komponen dari sebuah mesin antara lain yaitu menyesuaikan suatu

komponen dengan fungsi sebenarnya, faktor keamanan dari komponen yang direncanakan,

efisiensi serta faktor biaya.

Pada tugas elemen mesin I ini akan dihitung suatu alat yang terdapat diadalam system

pengereman tromol sepeda motor, yaitu pegas tarik. Pegas tarik dalam system pengereman

tromol sangat penting karena pegas tarik yang meneruskan gaya dari tuas rem ke sepatu rem

tromol. Peranan pegas tarik pada sistem pengereman tromol sangat penting dalam sebuah

konstruksi kendaraan bermotor. Oleh karena itu, penulis mengambil Perhitungan Pegas

Ulir Tarik Pada Rem Tromol Sepeda Motor Honda Supra sebagai judul dari tugas

perencanaan elemen mesin ini.

I.2 Tujuan Penulisan

Tujuan yang hendak diacapai dengan adanya tugas perencanaan elemen mesin 1 ini

adalah sebagai berikut :

1. Menerapkan kajian teoritis dalam bentuk rancangan elemen mesin khususnya pegas

ulir tarik pada rem tromol sepeda motor Honda supra.

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

perhitungan yang bersumber dari literatur sekaligus mengaplikasikan teori yang

dilihat langsung di lapangan.

I.3 Batasan Masalah

Berdasarkan pada pembagian pegas yang terdiri dari beberapa jenis, maka penulis

membatasi permasalahan yang akan dibahas dalam tugas perencanaan ini hanya menghitung

pegas tarik pada rem tromol sepeda motor Honda supra dan juga sepatu rem dan poros yang

terdapat dalam system pengereman diabaikan

I.4 Sistematika Penulisan

Sistimatika penulisan tugas perencanaan ini terdiri dari :

Bab I Pendahuluan Membahas latar belakang masalah, tujuan penulisan, pembatasan masalah, dan

sistimatika penulisan.

Bab II Teori Pendukung Menjelaskan teori - teori dasar macam-macam pegas, dilengkapi dengan gambar.

Bab III Data dan Perancangan Merencanakan perancangan dengan diagram alir, yang terdiri dari perhitungan

perancangan sistem pegas daun yang disesuaikan dengan data teknis yang ada.

Bab IV Penutup Kesimpulan dari hasil perencanaan.

Daftar Pustaka

Lampiran

Tabel

Gambar kerja hasil perancangan

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Pengertian Rem

Rem adalah suatu alat yang berguna untuk menghentikan atau memperlambat putaran

dari suatu poros yang berputar dengan perantara gesekan Efek pengereman secara mekanis

diperoleh dengan 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

instalasi dihentikan oleh gaya rem, melainkan mempunyai tugas untuk mempertahankan

pesawat dalam suatu kedudukan tertentu (rem penahan).

Momen rem terkecil terjadi pada poros yang berputar paling cepat. Karena itulah maka

rem sedapat mungkin kebanyakan dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor.

II.2 Sistem Rem Tromol

Sistem rem digunakan untuk memperlambat ataupun menghentikan sepeda motor.

Selain itu sistem rem juga berfungsi sebagai alat pengaman dan menjamin pengendaraan

yang aman. Prinsip rem adalah merubah energi gerak menjadi energi panas. Umumnya,rem

bekerja disebabkan oleh adanya sistem gabungan penekanan melawan sistem gerak putar.

Efek pengereman (braking effect) diperoleh dari adanya gesekan yang ditimbulkan antara dua

objek / benda.

Pada sepeda motor sistem rem yang digunakan adalah rem tromol atau rem cakram. Untuk

pengoperasian rem tromol biasanya menggunakan cara pengoperasian mekanikal atu

menggunakan tuas. Sedangkan rem cakram ada yang menggunakan mekanik dan ada yang

menggunakan model hidrolis.

- Rem tromol

Rem tromol pada sepeda motor komponen utamanya adalah menggunakan tromol atau drum

yang di tekan oleh kanvas.

Komponen rem tromol

-kanvas rem - anchor pen

- cam - per pembalik

- tromol/ drum

komponen rem tromol depaan sepeda motor apabila di urutkan seperti gambar di bawah

II.3 Pegas

Pegas adalah elemen mesin flexibel yang digunakan untuk memberikan gaya, torsi, dan

juga untuk menyimpan atau melepaskan energi. Energi disimpan pada benda padat dalam

bentuk twist, stretch, atau kompresi. Energi di-recover dari sifat elastis material yang telah

terdistorsi. Pegas haruslah memiliki kemampuan untuk mengalami defleksi elastis yang

besar. Beban yang bekerja pada pegas dapat berbentuk gaya tarik, gaya tekan, atau torsi (twist

force). Pegas umumnya beroperasi dengan high working

stresses dan beban yang bervariasi secara terus menerus.

Penyimpangan pegas dalam perbandingan dengan tenaga ataupun konstanta pegas berlaku :

Konstanta Pegas =

Dimana, W = tenaga

a = lebar

II.4 Klasifikasi Pegas

Pegas dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis fungsi dan beban yang bekerja yaitu

pegas tarik, pegas tekan, pegas torsi, dan pegas penyimpan energi. Tetapi klasifikasi yang

lebih umum adalah diberdasarkan bentuk fisiknya. Klasifikasi berdasarkan bentuk fisik

adalah :

1. Wire form spring (helical compression, helical tension, helical torsion, custom form)

2. Spring washers (curved, wave, finger, belleville)

3. Flat spring (cantilever, simply supported beam)

4. Flat wound spring (motor spring, volute, constant force spring)

Pegas helical compression dapat memiliki bentuk yang sangat bervariasi Bentuk yang

standar memiliki diameter coil, pitch, dan spring rate yang konstan. Picth dapat dibuat

bervariasi sehingga spring rate-nya juga bervariasi. Penampang kawat umumnya bulat, tetapi

juga ada yang berpenampang segi empat. Pegas konis biasanya memiliki spring rate yang

non-linear, meningkat jika defleksi bertambah besar. Hal ini disebabkan bagian diameter coil

yang kecil memiliki tahanan yang lebih besar terhadap defleksi, dan coil yang lebih besar

akan terdefleksi lebih dulu. Kelebihan pegas konis adalah dalam hal tinggi pegas, dimana

tingginya dapat dibuat hanya sebesar diameter kawat. Bentuk barrel dan hourglass terutama

digunakan untuk mengubah frekuensi pribadi pegas standar.

(a)

(b) (c) (d)

Gambar 10.1 Wire form spring: (a) Helical compression spring, (b) Helical extension spring, (c) drawbar

spring, (d) torsion spring

Pegas helix tarik perlu memiliki pengait (hook) pada setiap ujungnya sebagai tempat untuk

pemasangan beban. Bagian hook akan mengalami tegangan yang relatif lebih besar

dibandingkan bagian coil, sehingga kegagalan umumnya terjadi pada bagian ini. Kegagalan

pada bagian hook ini sangat berbahaya karena segala sesuatu yang ditahan pegas akan

terlepas. Salah satu metoda untuk mengatasi kegagalan hook adalah dengan menggunakan

pegas tekan untuk menahan beban tarik seperti ditunjukkan pada gambar 10.1(c). Pegas wire

form juga dapat untuk memberikan/menahan beban torsi seperti pada gambar 10.1(d).

Material pegas yang ideal adalah material yang memiliki kekuatan ultimate yang tinggi,

kekuatan yield yang tinggi, dan modulus elastisitas atau modulus geser yang rendah untuk

menyediakan kemampuan penyimpanan energi yang maksimum. Parameter loss coefficient,

v yang menyatakan fraksi energi yang didisipasikan pada siklus stress-strain juga

merupakan faktor penting dalam pemilihan material. Material

pegas yang baik haruslah memiliki sifat loss coefficient yang rendah.

II.5 Material Pegas

Material pegas yang ideal adalah material yang memiliki kekuatan ultimate yang tinggi,

kekuatan yield yang tinggi, dan modulus elastisitas atau modulus geser yang rendah untuk

menyediakan kemampuan penyimpanan energi yang maksimum. Parameter loss coefficient,

v yang menyatakan fraksi energi yang didisipasikan pada siklus stress-strain juga

merupakan faktor penting dalam pemilihan material. Material pegas yang baik haruslah

memiliki sifat loss coefficient yang rendah. Nilai loss coefficient suatu material dapat

dihitung dengan persamaan (lihat gambar 10.3) :

Gambar 10.3 Kurva stress-strain untuk satu siklus

Untuk pegas yang mendapat beban dinamik, kekuatan fatigue adalah merupakan

pertimbangan utama dalam pemilihan material. Kekuatan ultimate dan yield yang tinggi

dapat dipenuhi oleh baja karbon rendah sampai baja karbon tinggi, baja paduan, stainless

steel, sehingga material jenis ini paling banyak digunakan untuk pegas. Kelemahan baja

karbon adalah modulus elastisitasnya yang tinggi. Untuk beban yang ringan, paduan copper,

seperti berylium copper serta paduan nikel adalah material yang umum digunakan. Tabel 10.1

menampilkan sifat-sifat mekanik beberapa material yang sangat umum digunakan. Tabel 10.1 Sifat-sifat mekanik material pegas

Kekuatan ultimate material pegas bervariasi secara signifikan terhadap ukuran diameter

kawat. Hal ini adalah sifat material dimana material yang memiliki penampang sangat kecil

akan memiliki kekuatan ikatan antar atom yang sangat tinggi. Sehingga kekuatan kawat baja

yang halus akan memiliki kekuatan ultimate yang tinggi. Fenomena ini ditunjukkan dalam

kurva semi-log pada gambar 10.4 untuk beberapa jenis material pegas.

Gambar 10.4 Kekuatan ultimate kawat material pegas vs diameter kawat

Data sifat material pada gambar 10.4 di atas dapat didekati dengan persamaan

eksponensial

= dimana A dan b diberikan pada Tabel 10.2 untuk range ukuran kawat yang tertentu. Fungsi

empiris ini sangat membantu dalam perancangan pegas karena proses iterasi dapat dilakukan

dengan bantuan komputer. Perlu dicatat bahwa untuk A dalam ksi maka d harus dalam inch,

sedangkan jika A dalam satuan Mpa maka d harus dalam satuan mm.

Dalam perancangan pegas, tegangan yang diijinkan adalah dalam kekuatan geser torsional.

Hasil penelitian untuk material pegas menunjukkan bahwa kekuatan geser torsional adalah

sekitar 67% dari kekuatan ultimate tarik.

= 0.75 .

II.6 Pegas Helix Tarik

Untuk mengaplikasikan beban pada pegas tarik diperlukan konstruksi khusus pada

ujung pegas berupa hook (kait) atau loop. Dimensi utama pegas tarik beserta dimensi hook,

ditunjukkan pada gambar 10.11. Bentuk standar hook didapatkan dengan menekuk lilitan

terakhir sebesar 900 terhadap badan lilitan.

Mengingat bentuk hook, adanya konsentrasi tegangan biasanya membuat hook atau

loop mengalami tegangan yang lebih besar dibandingkan tegangan pada lilitan. Karena itu,

dalam perancangan pegas, faktor konsentrasi tegangan perlu diminumkan dengan

menghindari bentuk tekukan yang terlalu tajam, seperti misalnya dengan membuat radius r2

sebesar mungkin.

START

KESIMPULAN

STOP

END

BAB III

PERENCANAAN PEGAS TARIK

III.1 Diagram Alir

DATA-DATA PERANCANGAN

PERHITUNGAN PEGAS TARIK REM

TROMOL

III.2 Data dan Perhitungan

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 redah dari pegas tekan.

Pegas tarik harus mempunya beberapa alat untuk memindahkan beban dari

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

suatu pengait berputar. Hal ini menambahkan biaya pada produksi akhir dan karenanya salah

satu dari metode biasanya dipakai dalam merencanakan suatu pegas dengan suatu pengait,

pengaruh pusat tegangan

perlu diperhatikan.

Data-data yang dimiliki dalam merencanakan pegas antara lain :

d = 1 mm

D = 7 mm

A = 1750 Mpa

m = 0,192

Maka didapat:

= = 17501. =

. = 1750 Mpa

Persamaan pendekatan antara kekuatan menyerah dan kekuatan akhir dalam pegas tarik,

didapat :

= 0.75 .

= 0.75 . 1750 Mpa

= 1312.5 Mpa

Index Pegas adalah:

Maka Faktor perkalian tegangan geser:

Sehingga didapat dengan menggantikan tegangan geser dengan kekuatan mengalah

punter, maka didapat:

Besarnya gaya yang ditimbulkan dari tegangan punter di ujung pengait:

Dimana:

Maka:

Dimana K = K Sehingga:

Tegangan normal dari pengait diperoleh dari gaya untuk menimbulkan tegangan normal yang

mencapai kekuatan mengalah.

Dimana:

Maka:

Dengan menggunakan = S dan harga-harga yang diketahui dari persamaan:

BAB IV

PENUTUP

KESIMPULAN

Dari hasil kesimpulan yang dilakukan maka dapat diringkas sebagai berikut :

Pada perencanaan pegas tarik terdapat data data sebagai berikut:

d = 1 mm

D = 7 mm

A = 1750 Mpa

m = 0,192

Dari data perhitungan dihasilkan:

F = 39,64 N Hasil diatas didapat dari: F = 39,64 N , F = 30,33N , F = 17,75N

LAMPIRAN

Tabel konstanta yang digunakan untuk memperkirakan kekuatan dari baja pegas yang

dipilih:

xxiii

DAFTAR PUSTAKA

1. http://masmukti.files.wordpress.com

2. http://saputranett.blogspot.com/2013/05/sistem-rem-tromol-sepeda-

motor.html

3. Shigley .J.E dan Mithchell L.D.,1995, Perencanaan Teknik Mesin Jilid

II, Erlangga, Jakarta.