Jurnaaaal Indra.docx

PEMBUATAN SIMULATOR SISTEM KEMUDI SUSPENSI DAN REM PADA KENDARAAN TIPE E12A (Analisis Sistem Rem Belakang pada Kendaraan Tipe E12A) Indra Maulana1), M. Maris Al Ghifari, S.T., M.T.2), Ridwan Adam M.N3). Departemen Pendidikan Teknik Mesin – Universitas Pendidikan Indonesia E-mail: [email protected] ABSTRAK Kendaraan bermotor adalah kendaraan yang digerakan oleh peralatan teknik sebagai penggeraknya, dan digunakan untuk alat transportasi darat. Umumnya kendaraan bermotor menggunakan mesin pembakaran dalam, tetapi motor listrik dan mesin jenis lain (misalnya kendaraan listrik hibrida dan hibrida plug-in) juga dapat digunakan. Pada kendaraan yang menggunakan mesin pembakaran dalam dilengkapi dengan beberapa sistem, diantaranya sistem bahan bakar, sistem pemindah tenaga, sistem kemudi dan sistem rem yang menunjang keselamatan dan kenyamanan saat berkendara. Sistem Rem merupakan salah satu bagian dari chasis. Sistem rem adalah suatu peranti untuk memperlambat atau menghentikan gerakan roda. Berdasarkan konstruksinya, rem dibedakan menjadi dua macam yaitu rem tromol dan rem cakram (piringan). Pada tugas akhir ini sistem rem yang akan di bahas adalah analisis sistem rem belakang pada kendaraan tipe E12A. Adapun rumusan masalah yang hadir dalam tugas akhir ini, sebagai berikut: (1) Bagaimana cara membuat simulator sistem kemudi suspensi dan rem pada kendaraan tipe E12A?; (2) Berapa besar gaya pengereman yang dibutuhkan pada rem belakang kendaraan tipe E12A?; dan (3) Berapa waktu pengereman yang dibutuhkan pada kendaraan tipe E12A? Tujuan dari tugas akhir ini untuk mengetahui bagaimana cara pembuatan simulator sistem kemudi suspensi dan rem pada kendaraan tipe E12A, untuk mengetahui perhitungan besarnya gaya pengereman pada tromol rem belakang kendaraan tipe E12A, dan untuk mengetahui perhitungan besarnya waktu pengereman pada kendaraan tipe E12A. Hasil analisis pada sistem rem belakang kendaraan tipe E12A berupa hasil perhitungan yang ditunjukkan pada gambar grafik, kemudian diketahuinya perubahan kecepatan kendaraan pada saat pengereman. Kata kunci: Rem tromol, kendaraan E12A, perhitungan gaya dan waktu pengereman PENDAHULUAN Kendaraan yang menggunakan mesin pembakaran dalam, dilengkapi dengan beberapa sistem, diantaranya sistem bahan bakar, sistem pemindah tenaga, sistem kemudi dan sistem rem yang menunjang keselamatan dan kenyamanan saat berkendara. Kendaraan yang aman dan nyaman diperoleh berdasarkan berbagai sistem yang terdapat didalamnya. Salah satu sistem tersebut yaitu sistem rem.

Berdasarkan konstruksinya, rem dibedakan menjadi dua macam yaitu rem tromol dan rem cakram (piringan). Kurangnya simulator rem pada kendaraan E12A dan pengetahuan dasar permesinan mahasiswa baru yang berasal dari lulusan SMA. Penelitian ini dibatasi hanya pada sistem rem belakang di kendaraan tipe E12A. Lebih spesifiknya untuk mencari besaran gaya dan waktu pengereman pada kendaraan tipe E12A. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perhitungan besarnya gaya pengereman pada tromol rem belakang kendaraan tipe E12A dan waktu yang dibutuhkan saat pengereman pada kendaraan tipe E12A. KAJIAN PUSTAKA Rem Belakang Rem dirancang untuk memperlambat atau mengurangi kecepatan dan menghentikan kendaraan serta untuk memungkinkan parkir pada tempat yang menurun. Rem sangat penting pada kendaraan dan berfungsi sebagai alat keselamatan dan menjamin untuk pengendaraan yang aman. Prinsip kerja rem adalah “mengubah energi kinetik kembali menjadi energi panas untuk menghentikan kendaraan” 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.

Gambar 1. Prinsip Kerja Rem

Tipe Rem Ada banyak jenis rem pada kendaraan bermotor. Namun yang dipakai adalah yang mencakup rem kaki. Rem kaki (foot brake) dikelompokan menjadi dua tipe yaitu rem pneumatik (pneumatic brake) dan rem hidrolik (hidraulic brake). Rem hidrolik lebih respon dan lebih cepat dibanding dengan tipe lainnya, karena rem hidrolik adalah suatu penerapan dari hukum paskal yang mana pada cairan diberi tekanan, maka tekanan yang sama akan diteruskan ke semua arah. Rem hidrolik juga mempunyai konstruksi yang khusus dan handal (superior design flexibility). Dengan adanya keuntungan tersebut, rem hidrolik sendiri terdiri dari master silinder, boster rem, katup pengimbang, pipa rem, dan silinder roda.

Gambar 2. Prinsip Dasar Kerja Rem Hidrolik

Komponen Sistem Rem Sistem rem pada kendaraan pada umumnya terdiri dari beberapa komponen utama yaitu: 1. Pedal rem 2. Master silinder 3. Reservoir tank 4. Booster rem (broke booster) 5. Pipa-pipa rem Rem Tromol dan Bagian-bagiannya Pada tipe rem tromol kekuatan tenaga pengereman diperoleh dari sepatu rem yang diam menekan permukaan tromol bagian dalam yang berputar bersamasama dengan roda. Untuk menekan drum, sepatu gesek dapat digerakkan translasi ke arah radial terhadap salah satu ujung sepatu. Gerak relatif sepatu gesek terhadap drum tersebut sangat berpengaruh pada efektifitas pengereman. Jika diputar searah putaran drum, maka sepatu gesek memperoleh momen positif yang dapat meningkatkan efektifitas pengereman sendiri, dan disebut sebagai leading shoe. Sebaliknya sepatu gesek akan memperoleh momen negatif ketika diputar pada arah yang berlawanan dengan arah putaran drum, sehingga efektifitas pengeremannya menurun dan disebut trailing shoe. Dalam implementasinya, biasanya kedua gerakkan sepatu tersebut, digunakan secara bersama-sama.

Gambar 3. Prinsip Kerja Rem Tromol

Bagian utama rem dari sistem tromol terdiri dari beberapa bagian yaitu : backing plate, silinder roda (wheel cylinder), sepatu rem (brake shoe) dan kanvas rem, dan tromol rem (brake drum).

Rem Tromol Yang dipakai pada kendaraan E12A Tipe leading and trailing shoe Tipe ini konstruksi-konstruksi sepatu primer dan sekunder dijamin oleh silinder roda (wheel cylinder) yang mempunyai dua buah piston untuk menekan masing-masing sepatu rem, sedangkan bagian ujung bawahnya dijamin oleh pin. Bila tromol berputar kearah depan, kemudian pakai rem diinjak, maka bagian ujung atau sepatu ditekan membuka ke sekeliling ujung bawah oleh silinder roda dan berlaku daya pengereman terhadap tromol. Sepatu bagian kiri disebut leading shoe, dan sepatu yang kanan disebut trailing shoe. Bila tromol berputar pada arah berlawanan (arah mundur), maka leading shoe menjadi trailing shoe dan trailing shoe menjadi leading shoe. Tetapi keduaduanya tetap menekan dengan gaya pengereman yang sama dengan pada saat putaran arah maju. Tipe ini biasa digunakan pada rem belakang kendaraan penumpang dan kendaraan kecil jenis komersil.

Gambar 4. Tipe leading and trailing shoe

Minyak Rem Untuk menjamin proses pengereman berlangsung dengan mulus, minyak rem harus memenuhi persyaratan tertentu diantaranya: 1. Mempunyai titik didih tinggi 2. Sebagai pencegah karat dan tidak merusak karet 3. Memiliki kekentalan tertentu PEMBUATAN SIMULATOR Pembuatan Rangka Pembuatan rangka dilakukan setelah proses pengerjaan gambar kerja selesai. Pemasangan Komponen Sistem Chassis dan Kelengkapannya Tahap ini melaksankan proses pemasangan seluruh komponen chassis, baik itu komponen sistem kemudi, komponen suspensi depan, komponen suspensi belakang, komponen rem depan, dan komponen rem belakang.

Gambar 5. Rangkaian Komponen Chassis Yang penulis tekankan yaitu pemasangan komponen sistem rem belakang. Tahapan pemasangannya sebagai berikut: a) Memasang silinder rem roda belakang. b) Memasang sepatu rem. c) Memasang tromol rem belakang. Finishing Masuk pada tahap akhir, simulator chassis yang sudah selesai dicek kembali kelengkapannya. Setelah itu periksa fungsi dari tiap komponen simulator chassis yang telah dipasangkan, pastikan semuanya lengkap. Simulator chassis dibersihkan dengan lap agar tidak ada kotoran yang menempel. PEMBAHASAN Perhitungan Gaya Pengereman Data Spesifikasi 𝜋 = 3,14 𝑎 = Jarak dari pedal rem ke fulcrum/tumpuan (40 cm) 𝑏 = Jarak dari pushrod ke fulcrum/tumpuan (10 cm) F = Gaya yang menekan pedal rem (30 kg) 𝐷𝑚 = Diameter silinder pada master silinder (2,222 cm) Dw = Diameter silinder roda (2,064 cm) Vacum = tekanan vakum (500 mmHg) µ = Koefisien gesek (0,06) (Sularso-Kiyatkatsu Suga, 1997:80) 𝑣 = Kecepatan kendaraan (60 km/jam) 𝑔 = Gravitasi (9,8 m/s2) a.

Perbandingan pedal rem Di mana: a= 40 cm b= 10 cm Maka: Q = 40/10 Q=4

b.

Gaya yang keluar dari pedal rem Gaya yang menekan pedal rem adalah antara 15 Kgf-30 Kgf. Penulis mengambil harga F = 30 Kgf. Finput load = F ∙ Q Finput load = 30 ∙ 4 Finput load = 120 𝑘𝑔𝑓 c.

Gaya yang dihasilkan oleh boster Finput load = 120 kgf vacum = 500 mmHg Berdasarkan grafik maka didapat Foutput load = 320 Kgf.

Gambar 6. Grafik Penguat Boster Rem d.

Tekanan hidrolik Pe =

𝐹𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 𝑙𝑜𝑎𝑑 1 · 𝜋 · 𝐷𝑚² 4

Di mana: Foutput load = 320 kgf π = 3,14 Dm = 2,222 cm Maka: Pe = 1 4

Pe =

320 · 3,14·(2,222)² 320

0,785·4,937 320

Pe = 3,875

Pe = 82,581 kg/cm² e.

Gaya yang menekan sepatu rem Fp = Pe ∙

1 4

𝜋 ∙ Dw2

Di mana: 𝜋 = 3,14

Pe Dw Maka:

= 82,581 𝑘𝑔/𝑐𝑚² = 2,064 cm

Fp = 82,581 ∙

1 4

∙ 3,14 ∙

(2,064)2 Fp = 82,581 ∙ 0,785 ∙ 4,260 Fp = 276,159 𝑘𝑔𝑓 f.

Gaya gesek pengereman Fµ = µ ∙ Fp Di mana: µ = 0,60 Fp = 276,159 kgf Maka: Fµ = 0,60 ∙ 276,159 Fµ = 165,595 kgf Tabel 1. Bahan dan Koefisien Gesek Bahan Bahan Gesek Koefisien Drum Gesek µ Besi cor 0,10-0,20 Besi cor, 0,08-0,12 Baja cor, Perunggu 0,10-0,20 Besi cor Kayu 0,10-0,35 khusus Tenunan 0,35-0,60

Cetakan (pasta)

0,30-0,60

Hasil Perhitungan Gaya Pengereman Tabel pengolah data perhitungan Dengan menggunakan persamaan yang sama, maka akan didapat sebuah tabel gaya terhadap pedal rem dengan gaya penekanan pedal rem antara 15 Kgf sampai 30 Kgf sebagai berikut.

Tabel 2. Data Hasil Perhitungan

No

1. 2. 3. 4.

F (𝑘𝑔𝑓) 15 20 25 30

Finput

Foutput

load

load

(𝑘𝑔𝑓) (𝑘𝑔𝑓) 60 260 80 280 100 300 120 320

Pe (kg/cm2)

Fp (𝑘𝑔𝑓)

Fµ (𝑘𝑔𝑓)

67,097 72,258 77,419 82,581

224,379 241,638 258,897 276,159

134,627 144,983 155,338 165,595

Tabel 3. Gaya Injak Pedal Terhadap Tekanan Minyak

No

Pembebanan Pedal (𝑘𝑔𝑓) 15 20 25 30

1 2 3 4

Gaya Pengereman (𝑘𝑔𝑓) 224,379 241,638 258,897 276,159

300

Fp (Kgf)

250

224.379

258.897

241.638

276.159

200 150 100

50 0 15

20

25

30

F (Kgf) Gambar 7. Grafik Gaya Injak Pedal Terhadap Gaya Pengereman.

Adanya suatu kecenderungan nilai gaya pengereman (Fp) kgf terhadap beban injakan (F) Kgf, pada saat pengereman dimana semakin besar gaya yang diberikan pada pedal rem maka semakin bertambah besar gaya pengeremannya seiring dengan bertambahnya beban injakan. Perhitungan Waktu Pengereman Perhitungan waktu pengereman (t') berdasarkan pada kecepatan kendaraan (v) mulai dari 40 km/jam, 50 km/jam, 60 km/jam, 70 km/jam, dan 80 km/jam. Disini

untuk perhitungan, penulis mengambil v = 60 km/jam. Maka perhitungan waktu pengereman dapat diketahui dengan menggunakan persamaan: 𝑣 t’ = µ . 𝑔 Di mana: v = 60 km/jam = 16,667 m/s µ = koefisien gesek roda dengan permukaan jalan (0,05-0,8) biasa diambil 0,6 𝑔 = 9,8 m/s2 Maka: 16,667

t’ = 0,6 t’ =

. 9,8 16,667 5,88

t’ = 2,834 s Tabel 4. Waktu Pengereman Terhadap Kecepatan Kendaraan No Kecepatan Waktu Kendaraan Pengereman (km/jam) (s) 1 40 1,890 2 50 2,362 3 60 2,834 4 70 3,306 5 80 3,779 Dapat dilihat adanya perubahan nilai waktu pengereman t’ (s) terhadap kecepatan yang berubah-ubah yaitu dari 40 km/jam, 50 km/jam, 60 km/jam, 70 km/jam, dan 80 km/jam. Dapat dilihat adanya suatu kenaikan nilai waktu pengereman seiring dengan bertambahnya kecepatan kendaraan. Pada kecepatan 40 km/jam nilai waktu pengeremannya lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan 50 km/jam, 60 km/jam, 70 km/jam, dan 80 km/jam. Sedangkan pada kecepatan 80 km/jam nilai waktu pengeremannya lebih lambat dibandingkan dengan kecepatan 40 km/jam, 50 km/jam, 60 km/jam, dan 70 km/jam. KESIMPULAN Berdasarkan data hasil analisis pada sistem rem belakang pada kendaraan tipe E12A maka dapat dilihat bahwa adanya suatu kecenderungan nilai gaya pengereman (Fp) kgf terhadap beban injakan (F) Kgf, pada saat pengereman dimana semakin besar gaya yang diberikan pada pedal rem maka semakin bertambah besar gaya pengeremannya seiring dengan bertambahnya beban injakan. Seiring dengan bertambahnya kecepatan kendaraan maka waktu yang dibutuhkan

untuk memberhentikan kendaraan semakin bertambah. Pada kecepatan 40 km/jam nilai waktu pengeremannya lebih cepatt dibandingkan dengan kecepatan 50 km/jam, 60 km/jam, 70 km/jam, dan 80 km/jam. Sedangkan pada kecepatan 80 km/jam nilai waktu pengeremannya lebih lambat dibandingkan dengan kecepatan 40 km/jam, 50 km/jam, 60 km/jam, dan 70 km/jam. DAFTAR PUSTAKA Mitshubishi Galant (1984).Workshop Manual Chasis Mitshubishi Galant.PT. Krama Yudha Tiga Berlian Motors. Sularso, dan Suga, K. (2004). Dasar Dan Perencanaan Pemeliharaan Elemen Mesin. Jakarta: Padya Paramitha. Sumarna, Nana. (2008) Chasis Otomotif (Hand Out). Bandung: UPI. Toyibu, Sudaryono. (2013). Chasis Management System (CSM). Malang: Kementrian Pendidikan & Kebudayaan. Toyota Astra Motor. (1995). New Step 1 Training Manual. jakarta: PT. Toyota Astra Motor. Toyota Astra Motor. (1998). Step 2 Training Manual. jakarta: PT. Toyota Astra Motor. Yanuar, dan satyadarma, D. (2007). Analisis Gaya Pada Rem Tromol (Drum Brake) Untuk Kendaraan Roda Empat. Depok: Universitas Gunadarma.