Download - Rem Cakram
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada mulanya rem yang banyak digunakan adalah rem drum untuk berbagai jenis
kendaraan. Rem ini adalah yang paling baik dalam mengendalikan laju kendaraan pada
tahun 60-an. Demi keselamatan dan kenyamanan pengendara akhirnya pada tahun 80-an
diperkenalkan rem jenis cakram atau yang biasa dikenal dengan sebutan disk brake.
Karena pada masa itu kendaraan telah memiliki efisiensi yang dapat dikatakan cukup
baik sehingga dengan mesin yang kecil telah memperoleh tenaga yang dapat dikatakan
cukup besar, tenaga itu harus diimbangi dengan sistem rem yang baik pula. Rem cakram
sangat efektif dalam melakukan perlambatan, hal ini telah dibuktikan pada arena balap.
Selain itu rem cakram juga memiliki bentuk yang kompak sehingga memberikan nilai
estetika tersendiri pada kendaraan tersebut.
Oleh karena daya perlambatan rem cakram yang sangat besar sehingga dalam
keadaan panik banyak pengendara yang menekan tuas rem dengan sekuat tenaga yang
menyebabkan terkuncinya roda, sehingga kendaraan sulit dikendalikan, tentunya akan
berakibat fatal bila kendaraan itu melaju dalam kecepatan tinggi. Pada tahun 1988
BMW adalah pabrik sepeda motor pertama di dunia yang memasarkan sistem rem anti-
lock elektronik hidrolis atau yang lebih dikenal dengan sebutan ABS (Anti-Lock
Breaking System). Selain ABS pada rem cakram kendaraan roda empat membutuhkan
juga EBD (Electronik Brake Distribution) yang berfungsi sebagai pembagi daya
cengkraman rem terutama ketika kendaraan sedang menikung agar tidak terjadi
oversteer. Sebenarnya penemuan-penemuan yang dilakukan adalah demi kenyamanan
dan keselamatan pemakai kendaraan. Tapi sungguh sayang semua teknologi baru
tersebut sangatlah mahal. Saat ini hanya mobil atau motor bervolume silinder besar dan
mewah saja yang menggunakan teknologi tersebut.
Institut Teknologi Indonesia1
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
1.2 Tujuan Perancangan
Tujuan dari tugas perancangan elemen mesin ini adalah :
1. Memahami sistem kerja rem dan jenis-jenis rem.
2. Merancang rem cakram Supra X DD 125 cc sesuai dengan karakteristiknya.
3. Mengetahui ukuran-ukuran utama rem cakram pada Supra X DD 125 cc.
4. Mengetahui perbedaan antara rem cakram asli dengan yang dirancang.
1.3 Permasalahan
Untuk memperoleh efisiensi kerja rem cakram dan biaya produksi yang optimal
maka dalam kesempatan ini penulis akan mencoba merancang sistem rem cakram pada
sepeda motor Supra X DD 125 cc dengan massa kosong kendaraan P1 = 107 kg dan
beban angkut maksimal P2 + P3 = 227 kg
1.4 Batasan Permasalahan
Karena luasnya permasalahan yang ada didalam merancang sistem rem cakram,
maka penulis hanya menguraikan tentang teori dasar dan cara kerja cakram,
memperkirakan letak titik berat kendaraan, daya angkut kendaraan, dan memulai
perhitungan dimensi cakram.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan yang digunakan terdiri dari empat bab yang saling berkaitan
satu sama lain, yaitu :
Bab I : Pendahuluan
Berisi latar belakang, tujuan penulisan, batasan permasalahan, metoda
pengumpulan data, sistimatika penulisan dan cara kerja rem cakram.
Bab II : Teori dasar
Berisi tentang hal-hal yang berhubungan dengan tugas perancangan ini.
Bab III : Perancangan dan perhitungan
Berisi tentang rumus-rumus yang digunakan dan hasil perhitungannya.
Bab IV : Kesimpulan
Berisi tentang ukuran-ukuran utama yang dirancang dan perbandingannya
dengan rem cakram aktual.
Institut Teknologi Indonesia2
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
1.6 Cara Kerja Rem Cakram
Kerja rem cakram dimulai ketika si pengendara menarik tuas rem pada sepeda
motor yang berada pada stang sebelah kanan (1) dan memberikan gaya tekan terhadap
piston yang berada di dalam master cylinder (2). Akibat yang ditimbulkan oleh gaya
tekan tersebut adalah piston mendorong fluida yang berada dalam master cylinder untuk
bergerak menuju pada Kaliper yang berada pada shock depan motor melalui selang
rem (3).
Setelah melalui selang rem, fluida masuk kedalam Kaliper (4) dan fluida
tersebut memberikan gaya tekan pada piston yang berada pada Kaliper (5), sehingga
piston pun akan mendorong kampas rem (Pad Disk) dan menimbulkan gaya
pengereman akibat adanya gesekan antara permukaan kampas rem dengan
permukaan cakram yang ditempatkan pada teromol roda depan motor. Sehingga
motor akan mengalami perlambatan kecepatan yang pada akhirnya motor pun akan
berhenti. Kerja dari rem cakram dalam menghentikaan atau memperlambat laju
kendaraan dipengaruhi oleh beberapa hal, diantaranya : Berat pengendara, kecepatan
sebelum pengereman dan kebersihan dari rem cakram itu sendiri.
Gambar Sistem Kerja Rem Cakram
1. Piston
2. Bantalan
3. Disk Cakram
4. Knuckle Kemudi
5. Fixed Caliper
6. Tekanan Hidrolik
Institut Teknologi Indonesia3
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
BAB II
TEORI DASAR REM
2.1 Defenisi Rem
Rem digunakan untuk menghentikan dan mengatur gerakan, karena itu rem
sangat diperlukan dalam teknik kendaraan dan teknik transportasi. Ketika rem merem
daya kinetik bagian yang bergerak harus dikurangi, disamping itu (ketika menurunkan
suatu beban) sering harus dihambat suatu momen beban (kebalikan dari apa yang terjadi
ketika menggerakkan lewat kopling gesek).
Selama mengatur kecepatan (pengaturan rem dimana rem selalu slip), kerja rem
gesek diubah menjadi kalor. Dalam hal ini, kalkulasi pelepasan kalor kebanyakan
menentukan besarnya ukuran.
Karena itu dalam banyak hal, rem tidak bertindak sebagai rem penyetop dalam hal
ini instalasi dihentikan hanya oleh gaya rem, melainkan terutama mempunyai tugas
untuk mempertahankan pesawat dalam suatu kedudukan tertentu (rem penahan). Dalam
hal ini sebagian dari energi yang diperlukan untuk menghabiskan kecepatan, sering
diperoleh dari momen dari penahan motor, yang pada motor listrik dicapai dengan bantuan
hubungan istemewa (hubungan rem, arus balik). Momen rem ialah terkecil pada poros
yang berputar paling cepat, karena itulah maka rem sedapat mungkin kebanyakan
dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor. Piringan rem harus dirapikan dan
disetimbangkan. Syarat paling utama yang harus dipenuhi oleh rem ialah : kelembutan
artinya tidak ada tumbukan ketika menghubungkan dan melepas rem, pelepasan kalor
yang cukup, kemungkinan penyetelan setelah aus.
Institut Teknologi Indonesia4
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
2.2Klasifikasi Rem
Rem digunakan untuk menghentikan dan mengatur gerakan, karena itu rem
sangat diperlukan dalam teknik kendaraan dan teknik transportasi. Ketika rem merem
daya kinetik bagian yang bergerak harus dikurangi, disamping itu (ketika menurunkan
suatu beban) sering harus dihambat suatu momen beban (kebalikan dari apa yang terjadi
ketika menggerakkan lewat kopling gesek).
Selama mengatur kecepatan (pengaturan rem dimana rem selalu slip), kerja rem
gesek diubah menjadi kalor. Dalam hal ini, kalkulasi pelepasan kalor kebanyakan
menentukan besarnya ukuran.
Karena itu dalam banyak hal, rem tidak bertindak sebagai rem penyetop dalam hal
ini instalasi dihentikan hanya oleh gaya rem, melainkan terutama mempunyai tugas
untuk mempertahankan pesawat dalam suatu kedudukan tertentu (rem penahan). Dalam
hal ini sebagian dari energi yang diperlukan untuk menghabiskan kecepatan, sering
diperoleh dari momen dari penahan motor, yang pada motor listrik dicapai dengan bantuan
hubungan istemewa (hubungan rem, arus balik). Momen rem ialah terkecil pada poros
yang berputar paling cepat, karena itulah maka rem sedapat mungkin kebanyakan
dipasang pada poros yang digerakkan oleh motor. Piringan rem harus dirapikan dan
disetimbangkan. Syarat paling utama yang harus dipenuhi oleh rem ialah : kelembutan
artinya tidak ada tumbukan ketika menghubungkan dan melepas rem, pelepasan kalor
yang cukup, kemungkinan penyetelan setelah aus. Berdasarkan gesekan maka rem
dapat diklasifikasikan menjadi :
1. Rem blok, yang dapat dibagi lagi menjadi atas rem blok tunggal, dan ganda
2. Rem drum
3. Rem cakram
4. Rem pita
Institut Teknologi Indonesia5
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
2.3 Rem Blok Tunggal
Rem blok macam ini adalah yang paling sederhana yang terdiri dari satu blok rem
yang ditekan terhadap drum rem, seperti diperlihatkan dalam gambar 2. 1 Biasanya pada
blok rem tersebut pada permukaan geseknya dipasang lapisan rem atau bahan gesek yang
dapat diganti bila telah aus. Rem blok tunggal ini kurang menguntungkan, hal ini
disebabkan karena pada rem blok tunggal gaya tekan yang bekerja hanya dalam satu
arah saja pada drum, sehingga pada poros timbul momen lentur serta gaya tambahan pada
bantalan yang tidak dikehendaki.
Demikian pula, untuk pelayanan manual jika diperlukan gaya pengereman yang
besar, tuas perlu dibuat sangat panjang sehingga kurang ringkas. Karena alasan inilah
maka rem blok tunggal tidak banyak dipakai pada mesin-mesin yang memerlukan momen
pengereman yang besar. Dan untuk mendapatkan gaya pengereman yang dikehendaki
maka besarnya gaya tergantung pada arah putaran, untuk arah putar serah jarum jam
blok rem akan tertarik kearah drum sehingga dapat terjadi gigitan secara tiba-tiba.
Hal lain yang perlu diperhatikan adalah besarnya momen pengereman yang harus sesuai
dengan yang diperlukan dan besarnya energi yang dirubah menjadi panas,
terutama yang berhubungan dengan bahan gesek yang dipakai. Pemanasan yang
berlebihan bukan hanya akan merusak bahan lapisan rem tetapi juga akan menurunkan
koefisien geseknya. Bi1a suatu rem terus menerus bekerja, jumlah panas yang timbul
pada setiap 1 (mm2) permukaan gesek tiap detik adalah sebanding dengan besarnya µnv.
Bila besarnya µnv pada sutu rem lebih kecil dari pada harga batasnya maka pemancaran
panas akan berlangsung dengan mudah dan sebaliknya bila harga tersebut melebihi batas
maka akan mengakibatkan rusaknya permukaan gesek.
Gambar 2.1. Rem blok tunggal ( Ref. 2, hal 77 )
Institut Teknologi Indonesia6
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
2.4 Rem Blok Ganda
Telah disinggung diatas bahwa rem blok tunggal agak kurang menguntungkan
karena drum mendapat gaya tekan hanya dalam satu arah sehingga menimbulkan
momen lentur yang besar pada poros serta gaya yang tambahan pada bantalan.
Kekurangan tersebut dapat diatasi jika dipakai dua rem blok yang menekan drum dari
dua arah yang berlawanan, baik dari sebelah dalam maupun dari sebelah luar drum. Rem
semacam ini disebut rem blok ganda (gambar 2.2.). Rem dengan blok yang menekan dari
luar dipergunakan untuk mesin-mesin industri dan kereta rel yang pada umumnya
digerakkan secara pnumatik, sedangkan yang menekan dari dalam dipakai pada
kendaraan jalan raya yang digerakkan secara hidrolik.
Bahan rem yang digunakan haruslah memenuhi beberapa kriteria berikut: persyaratan
keamanan, ketahanan, keausan kecil, kuat, tidak melukai permukaan drum, dapat
menyerap getaran dan memiliki koefisien gesek yang tinggi seperti diperlihatkan pada
tabel dibawah ini :
Tabel 2.1. Koefisien gesek dan tekanan rem ( Ref.2, hal 80 )
Bahan drum Bahan gesek Koefisien gesek Tekanan
permukaan
Keterangan
Besi cor,
Baja cor,
Besi cor
khusus
Besi cor 0.10 – 0.20 0.90 – 0.17 Kering
0.08 – 0.12 Dilumasi
Perunggu 0.10 – 0.20 0.05 – 0.08 Kering
Kayu 0.10 – 0.35 0.02 – 0.03 Dilumasi
Tenunan 0.35 – 0.60 0.007 – 0.07 Kapas, asbes
Cetakan 0.30 – 0.60 0.003 – 0.10 Damar, asbes
Paduan sinter 0.20 – 0.50 0.003 – 0.10 Logam
Institut Teknologi Indonesia7
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
Gambar 2.2. Rem blok ganda ( Ref.2, hal 83 )
Institut Teknologi Indonesia8
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
2.5 Rem Drum
Rem untuk automobile umumnya rnenggunakan rem berbentuk rem drum
(macam ekspansi) dan rem cakram (disk). Rem drum mempunyai ciri lapisan yang
terlindung, dapat menghasilkan gaya rem yang besar untuk ukuran rem yang kecil dan
umur lapisan rem cukup panjang.Kelemahan rem ini adalah pemancaran panasnya
buruk. Blok rem dari rem ini disebut sepatu rem karena bentuknya yang mirip sepatu.
Gaya rem tergantung pada letak engsel sepatu rem dan silinder hidrolik serta arah
putaran roda. Biasanya rem drum ini seperti diperlihatkan pada gambar 2.3(a) adalah
yang terbanyak dipakai, yaitu yang memakai sepatu depan dan dibelakang. Pada rem
macam ini, meskipun roda berputar dalam arah yang berlawanan, gaya rem tetap
besar. Rem dalam gambar 2.3(b) memakai dua sepatu depan, dimana gaya rem
dalam satu arah putaran jauh lebih besar dari pada arah yang berlawanan. Juga
terdapat macam yang diperlihatkan dalam gambar 2.3(c) yang disebut dua-servo.
Gambar 2.3. Macam-macam rem drum
Dalam hal sepatu rem seperti yang diperlihatkan dalam gambar 2.4(a) disebut
sepatu berengsel, dan sepatu yang menggelinding pada suatu permukaan seperti dalan
gambar 2.4(b) disebut dengan sepatu mengambang.
Institut Teknologi Indonesia9
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
(a) (b)
Gambar 2.4. Sepatu berengsel dan sepatu mengambang ( Ref.2, hal 85 )
Institut Teknologi Indonesia10
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
2.6 Rem Cakram
Rem cakram adalah suatu rem yang menggunakan cakram (disk) dari baja yang
dijepit oleh lapisan kampas rem (brake pad) pada kedua sisinya pada waktu
pengereman (gambar 2.5.) Cakram berfungsi sebagal bidang penggesek yang
ditempatkan pada roda untuk menghentikan atau menghambat putaran roda ketika
gaya pengereman diberikan.
Gambar 2.5. Rem cakram ( Ref.2, hal 91 )
Kerja rem cakram dalam mengerem menggunakan sistim hidrolik (memakai fluida)
sehingga dapat disebut juga dengan rem hidrolik. Fluida yang digunakan haruslah
memenuhi kriteria berikut : tidak menimbulkan korosi pada pipa atau slang rem, tidak
merusak karet-karet (seal) yang berada pada master rem atau pun pada kaliper,
kekentalan (Viskositas) kecil dan tidak mudah menguap. Biasanya setiap pabrikan telah
merekomendasikan minyak rem yang harus digunakan pada setiap motor hasil
produksinya misalnya : dot 3 atau dot 4. Kerja rem cakram akan optimal apabila
kebersihan dari kampas rem (brake pad) terjaga, menggunakan minyak rem yang
direkomendasikan, permukaan cakram yang rata dan mempunyai tebal minimal 3,5 mm.
Institut Teknologi Indonesia11
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
2.7 Waktu dan Jarak Pengereman
Jarak yang diperlukan untuk menghentikan laju roda pada kendaraan adalah
sebanding dengan kecepatan kuadrat yang dihasilkan ketika rem itu digunakan. Dan
berkebalikan atau tidak sebanding dengan efisiensi dari rem dan perlambatan sewaktu
rem digunakan. Perbedaan dari jarak perlambatan dengan jarak pengereman dapat
diketahui dari efisiensi rem ( perbandingan antara gaya perlambatan dengan berat ).
Waktu pengereman adalah lamanya waktu yang dibutuhkan rem untuk
menghentikan laju roda pada kendaraan. Waktu pengereman itu sendiri sebanding
dengan kecepatan dan berkebalikan dengan perlambatan.
2.8 Faktor Penting Dalam Pengereman
Adapun yang menjadi faktor penting dalam pengereman adalah sebagai berikut
1. Kecepatan dan beban
Kecepatan yang tidak terlalu tinggi dan beban yang tidak terlalu tinggi
menjadikan gaya pengereman yang dibutuhkan untuk menghentikan
kendaraan adalah kecil.
2. Permukaan jalan
Permukaan jalan adalah media gesek antara roda dengan jalan. Permukaan
jalan haruslah mempunyai koefisien gesek yang besar sehingga roda dan jalan
dapat bergesekan yang menyebabkan roda berhenti. Apabila jalan licin
(koefisiensi gesek kecil) maka sewaktu pengereman roda akan tergelincir (slip).
3. Permukaan ban
Permukaan ban haruslah mempunyai kemampuan untuk digunakan sewaktu
pengereman dan menghasilkan koefisien gesek yang besar.
4. Ukuaran rem pada roda.
Untuk pengereman maksimum, faktor yang harus diperhatikan adalah ukuran rem
yang digunakan karena ukuran rem berpengaruh pada jarak pengereman itu
sendiri.
5. Koefisien gesek kampas rem
Keefektifan rem sangat bergantung pada kampas rem selain pada permukaan
jalan dan roda. Kemampuan rem untuk menghentikan laju kendaraan secara
Institut Teknologi Indonesia12
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
optimal dipengaruhi oleh besarnya koefisien gesek dari kampas rem, jika
koefisien kampas besar maka gesekan yang dihasilkan juga akan besar.
6. Tekanan yang digunakan pada pengungkit
Pengungkit sering digunakan untuk menyalurkan gaya tekan, pertambahan gaya
dari sipergendara bergantung antara pengungkit dengan pedal rem dan sepatu
rem.
7. Pemindahan beban.
Ketika rem digunakan maka akan terjadi pemindahan gerak secara natural dari
bagian belakang roda menuju ke roda depan, hal ini dikarenakan kecendrungan
massa yang berkelanjutan gerak kedepan. Perlambatan yang besar menyebabkan
berat yang besar atau pemindahan beban dari roda belakang ke roda depan.
Selama pengereman, beban yang tertumpu pada roda belakang kepermukaan
jalan berkurang ketika beban pada roda depan bertambah persis sama besarnya. Ini
menunjukan fakta bahwa rem sewaktu digunakan menyebabkan
pemindahan beban dari roda belakang ke roda depan.
8. Gaya pergereman dari mesin
Mesin selalu menggunakan rem sewaktu menuruni bukit dengan putaran mesin
yang rendah. Efek pengereman dari mesin terjadi ketika penurunan gigi yang
dilakukan oleh pengendara.
2.9 Rem pada Supra X DD 125 cc
Supra X DD 125 cc menggunakan dua jenis rem yang sama pada kedua
rodanya untuk mengurangi atau memberhentikan laju kecepatannya. Adapun jenis rem
yang digunakan adalah sebagai berikut :
Rem cakram untuk roda depan (disk brake)
Rem cakram untuk roda belakang (disk brake)
Institut Teknologi Indonesia13
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
2.10 Rem Cakram
Rem cakram pada roda depan terdiri dari beberapa bagian, diantaranya
adalah :
1. Tuas rem ( Handle )
Berfungsi sebagai pemberi gaya tekan pada master rem yang diberikan pengendara
pada waktu menarik tuas tersebut.
2. Master rem
Berfungsi sebagai :
a. 'I'empat penyimpanan fluida dan udara.
b. Memompa aliran fluida dan udara pada sistem hidrolik.
c. Memberi gaya tekan pada fluida pada waktu terjadi pengereman.
Master rem terdiri dari beberapa bagian seperti diperlihatkan pada gambar 2.8.
dibawah ini.
Baut
Tutup reservoir
Pelat penutup
Membran
Master silinder
Pegas
Master rem
Ring
Karet
Sakelar lampu rem
Baut
Gambar 2.8. Bagian-bagian master rem (Ref 5, hal 14-9)
Institut Teknologi Indonesia14
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
3. Selang rem
Berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluida yang telah dipompa oleh master rem
menuju kaliper.
4. Kaliper
Berfungsi sebagai tempat kampas rem dan piston untuk menekan cakram (disk).
Kaliper itu terdiri dari beberapa bagian seperti diperlihatkan pada gambar 2.9.
dibawah ini.
Sil piston Pegas kampas
Bucket kaliper
Pin
Katup rem
Kampas rem
Sil debu
Piston
Pin
Kampas pin pin
Gambar 2.9. Bagian-bagian kaliper (Ref.5, hal 14-14)
Institut Teknologi Indonesia15
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
5. Cakram (disk)
Berfungsi sebagai bidang penggesek dengan kampas rem (brake pad). Bagian -
bagian rem cakram diatas diperlihatkan pada gambar 3.0. dibawah ini.
1 2 3 4 5
Gambar 2.10 Bagian-bagian rem cakram (Ref. 5, hal 14-7)
Keterangan gambar
1. Tuas rem ( Handle)
2. Master rem
3. Selang rem
4. Kaliper
5. Cakram ( Disk )
Institut Teknologi Indonesia16
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
BAB III
PERANCANGAN DAN PERHITUNGAN
3.1 Data Spesifikasi
Yang akan di rancang disini adalah rem cakram pada Honda SupraX DD 125 cc,
dengan data spesifikasi yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Panjang : 1.889 mm
2. Lebar : 700 mm
3. Tinggi : 1.045 mm
4. Tinggi sadel : 765 mm
5. Tinggi pijakan kaki : 270 mm
6. Jarak terendah ketanah : 138 mm
7. Berat siap pakai : 1.070 N
8. Bahan gesek terbuat dari asbes, µasbs = 0,3
3.2 Perhitungan Berat Kendaraan
Selanjutnya dilakukan kalkulasi berat total kendaraan (W total ) yang merupakan
jumlahari seluruh bagian kendaraan dan isi kendaraan.
Berat siap pakai = 1.070 N
Berat penumpang @ 60 kg x 2 = 1.200 N
Berat total kendaraan ( W total ) = 2.270 N
Beban depan (Wdepan) @2/5 W = 908 N
Beban belakang (Wbelakang) @3/5 W = 1362 N
3.3 Gaya Pada Tuas Rem (Handle)
Perhitungan gaya pada tuas rem dilakukan secara langsung yaitu dengan cara
menghitug berat yang dibutuhkan untuk menarik tuas sehingga terjadi gaya pengere-
man. Dari hasi pelaksanaan penghitungan diperoleh :
Gaya pada tuas rem adalah :
F = m . g………………………………….…………(Ref.4, hal 94)
Institut Teknologi Indonesia17
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
Dimana F = Gaya pada tuas rem ( N )
m = Massa ( kg )
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
F = m . g
= 3 .10 kg.m/s²
= 30 N
3.4 Diameter Piston Kaliper
Sebuah sepeda motor Honda SupraX DD 125 cc dengan massa 2.270 N berg-
erak dengan kecepatan 100 km/jam (22,2 m/s) melakukan pengereman sampai motor
itu berhenti. Dirancang motor itu berhenti setelah menempuh jarak 60 m. Diasumsikan
bahwa motor tersebut melakukan perlambatan secara konstan, maka gaya gesek yang
dibutuhkan agar motor itu berhenti adalah :
Vo2 = Vot
2 + 2.a.x……………………………...(Ref.4, hal 73)
02 = (27,8 m/s)2 + 2 . a . 60 m
a =
772 ,8460 .2
a = 6,440 m/s2
Sehingga gaya gesek yang dibutuhkan menjadi :
F = m . a……………………………...(Ref.4,hal 94)
F = 227 kg . 6,440 m/s2
F = 1461,8 kg.m/s2 ≈ 14618 N
Karena rem cakram memiliki dua sisi maka :
Fkaliper =
146182
= 7309 N
Institut Teknologi Indonesia18
Nxm
m 301,113 2 7309 N
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
Untuk mencari perbandingan luas penampang piston pada master dan kaliper di-
gunakan persamaan Pascal :
Dimana, A =
πD2
4 (Dmaster = 12mm)
A master = = 113,1 mm2
A caliper =
A caliper =
A caliper =
A capiler = 27555 mm2
D2 = 17573,8 mm2
D = √ 17573,8 mmD = 166 mm
Karena menggunakan double piston maka diameter kaliper setengah dari diame-ter perhitungan.
Dkaliper =
166 mm2
= 83 mm
Institut Teknologi Indonesia19
F tan gan
Amaster=
Fcaliper
Acaliper
π 122
4
A master x F kaliper
F tangan
πD2
4xFkaliper
F tan gan
x60
7500
rad/s 785Nm/s 4850
rT
m 0,14 N.m 6,2
2
2
mm N mm 1,113 x 7309
27555
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
3.5 Gaya pengereman pada Daya maksimal
Daya maksimal yang ditransmisikan mesin sebesar 6,6 PS pada 7500 rpm
Pmax = 6,6 PS x 0,735
= 4,85 kW
ω = 2π
= 785 rad/s
Tmesin =
=
= 6,2 N.m
Jika diketahui Dcakram = 28 cm ; rcakram = 14 cm = 0,14 m
T = F.r
Fcakram =
=
= 44,29 N
Sehingga gaya yang dapat menyebabkan rem terkunci sebesar :
Ftangan =
= = 30 N
Institut Teknologi Indonesia20
kWPS
Pmax
ω
A master x F kaliper
Akaliper
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
3.6 Waktu Pengereman (t)
Waktu pengereman adalah hasil bagi massa dikali perubahan kecepatan dengan
gaya sewaktu mengerem, secara matematis dapat ditulis :
F=m . a=m dvdt
=m(v1−v2 )( t2−t1 ) ……………………………...(Ref.4,hal 94)
Dimana : t1 = Waktu sebelum pengereman
t2 = Waktu sesudah pengereman
m = Massa kendaraan dan pengendara
V1 = Kecepatan sebelum terjadi pengereman
V2 = Kecepatan setelah terjadi pengereman
F = Gaya pengereman
Diasumsikan :
m = 107 kg + [@ 60 kg x 2 = 120 kg] = 227 kg
= 2.270 N
V2 = 0 ( Diam ) dan t1 = 0 (titik acuan)
Fkaliper=m(v1−v2 )
t
t=m(v1−v2 )
Fkaliper
Jika motor bergerak dengan kecepatan,
V1 = 100 Km
jam→ 27,8 m
s
t = (2 .270 N )x (27 , 8m /s )7309 N
t = 8,6 detik
Institut Teknologi Indonesia21
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
3.7 Tekanan Minyak Rem ( Pw )
Dalam menghitung tekanan minyak rem, penulis menggunakan ketentuan yang
telah ditetapkan pada referensi, ketentuan tersebut adalah sebagai berikut :
Untuk Q < 21,3 ( kg ) Pw = 2,37 Q – 4,49 dan
Untuk Q > 21,3 ( kg ) Pw = 0,92 Q + 26,4 …………….…….(Ref.2, hal 93)
Dengan Q adalah Gaya yang berasal dari tuas rem.
Karena Q = 30 N atau < 2130 ( N )
Maka Pw = 2,37 Q – 4,49
= 2,37 ( 30 ) – 4,49
= 2,62 kg
cm2
= 0,262 N
mm2
3.8 Momen Rem ( T )
T = µ.F. K1. Rm…………………………………………………………..( Ref.2,hal 91 ).
Dimana T = Momen rem
µ = Koefisien gesek cakram
F = Hasil perkalian luas piston dan tekanan minyak
K1 =
2φ
3sin(φ2)
[ 1−R1 R2
( R1+R2)2 ]
Rm =
R1+R2
2
Institut Teknologi Indonesia22
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
Gambar 3.1 Notasi Untuk Rem Cakram (Ref.2,hal 91)
Diketahui dari hasil pengukuran diperoleh :
R2 = 140 mm
R1 = 70 mm
= 46
Sehingga :
K1=2φ
3sin(φ2)
[ 1−R1 R2
( R1+R )2 ]
= 2. 46 °
3 sin 23 °[ 1−70 .140
(70+140 )2]
=92°
1 .17[ 1−0 , 234 ]
= 4,14
Rm =
R1+R2
2
=70+140
2= 105 mm
= 0,1050 N/m²
Institut Teknologi Indonesia23
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
F = Apiston x Pw
= 2 ( π
4d2 ) x Pw
= 2 ( π
4832 ) x 0,262
= 10815 x 0,262
= 2833 N
Sehingga T = μ . F . k1 . Rm
= 0,3 x 2833 x 4,14 x 0,1050
= 369 Nm
3.9 Beban Dinamis
Beban depan, dan beban belakang.
Jika titik singgung roda depan dengan jalanan diambil sebagai engsel, maka
pengurangan gaya raksi pada roda belakang adalah WB = W . e . h/L
WB = W . e . h/L ……………………………………………….( Ref.2,hal 87 ).
Sehngga :
WdD = WD + e ( h
L ) x W
= 90,8 + 0,6 (700/1.258) 227
= 90,8 + 75,78
= 166,6 Kg
= 1666 N
WdB = Wb – e ( h
L ) x W
= 136,2 – 0,6 (700/1.258) 227
Institut Teknologi Indonesia24
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
= 60,4 Kg
= 604 N
4.0 Faktor Efektif Rem ( FER)
Karena cakram ditekan oleh gaya dari satu sisinya dan pusat tekanan ada di
K1Rm = r, maka faktor efektifitas rem ( REF ) adalah :
(FER) =
TF r
=μ …………………………..(Ref.2, hal 91)
= 0,3
4.1 Energi Kinetis
Ek =
12
m .v ²
=
TFr
(22710 ) x27 , 8²
4.2 Perlambatan
α = e . g
= 0,6 . 9,8
= 5,88 m/s²
4.3 Kecepatan Laju Kendaraan
v = 100 km/h ≈ 27,8 m/s
4.4 Jarak pengereman
s=v ²2∝
= (27 ,8 ) ²2 (5 ,88 )
=
772 , 8411 , 76
=65 ,7m
4.5 Waktu Rem Sesungguhnya
Institut Teknologi Indonesia25
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
te =
va
= 27 ,85 , 88
=4 ,72 detik
4.6 Luas Lapisan
Ek x BD D
2 x ALD x 4 ,72=0 ,12
=
8771 , 1 x 0 , 7332 x A LD x 4 , 72
=0 ,12
=
6437 ,229 ,26 A LD
=0 ,12
ALD =
6437 ,221 ,1328
=5682 mm²
Satu sisi =
56822
=2841mm²
4.7 Kapasitas Enersi Lapisan
K =
Ek x BD D
2 x ALD x te
=
8771 , 1 x 0 ,7332 x2841 x 4 , 72
=
6429 ,627 , 33 = 235 kg.km/jam ≈ 0,65 kg m/s ≈ 6,5 Nm/m²s
4.8 Kapasitas Rem
µpv = 0,3 . 0,262 N
mm2 . 27,8 m/s
= 2,18 Nm/m²s
Institut Teknologi Indonesia26
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
BAB IV
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengukuran, perhitungan dan perancangan rem hidrolik pada
sepeda motor Honda Supra X DD 125 cc dengan data-data yang telah disebutkan maka
didapatkan dimensi dari rem cakram ini sebagai berikut :
1. Gaya pada tuas rem = 30 N
2. Diameter master silinder = 12 mm
3. Gaya gesek yang dibutuhkan = 9938,9 N
4. Gaya yang terjadi pada kaliper = 4969,45 N
5. Diameter Piston kaliper = 77 mm
6. Waktu pengereman = 5,4 detik
7. Gaya pengereman jika daya maksimal = 6,2 N/m
8. Tekanan minyak rem = 0,262 N
mm2
9. Momen rem = 318 Nm
10. Faktor efektif rem (FER) = 0,3
11. Kapasitas Enersi Lapisan = 6,5 Nm/m²s
12. Kapasitas Rem = 2,18 Nm/m²s
13. Tebal Cakram = 3,5 mm
14. Jumlah piston = 2 buah
15. Jari-jari luar cakram = 140 mm
16. Jari-jari dalam cakram = 70 mm
Institut Teknologi Indonesia27
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
Dimensi dari perhitungan diatas ada sedikit perbedaan dengan ukuran asli, hal yang
membedakan diantaranya adalah : kurangnya ketelitian dalam hal perhitungan, terbatas-
nya literatur, dan juga ukuran hasil perancangan masih berupa teori, ukuran asli adalah
ukuran yang diperoleh setelah melakukan berbagai pengujian sesuai dengan standar in-
ternasional.
DAFTAR PUSTAKA
[ 1 ] Khurmi R.S. “Machine Design” , Eurasia Publishing House Ltd. New Delhi, In-
dia,1982.
[ 2 ] Manual Book HONDA SUPRA X DD 125 cc , PT Honda Astara Motor
[ 3 ] Nieman Winter G.H., ‘ Elemen Mesin” , Jilid II edisi yang direvisi, Erlangga,
Jakarta, 1992.
[ 4 ] Sears dan Zemansky, “ Fisika Untuk Universitas 1”, Bina Cipta, Jakarta, 1985.
[ 5 ] Sularso dan Kiyokatsu Suga, “ Dasar Perencanaan Elemen Mesin”, PT Pradya
Paramita, Jakarta, 1985.
Institut Teknologi Indonesia28
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
LAMPIRANSPESIFIKASI MOTOR SUPRA DD 125 CC
Spesifikasi Motor Honda Supra X 125DimensiDimensi (P x L x T) : 1.889 x 702x 1094 mmJarak sumbu Roda : 1.242 mmJarak terendah ke tanah : 138 mmBerat kosong : 107 KgBerat isi : 227 KgInstitut Teknologi Indonesia
29
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
RangkaRangka : Tulang punggungSuspensi depan : TeleskopikSuspensi belakang : Lengan ayun dengan shockbreaker gandaBan Depan : 70/90 – 17 38PBan Belakang : 70/90 – 17 38PRem depan : Cakram hidrolik dengan piston gandaRem belakang : Cakram hidrolik dengan piston ganda
MesinTipe mesin : 4 Langkah SOHCSistem pendinginan : Pendinginan udaraDiameter x langkah : 52.4 x 57.9 mmVolume langkah : 124,8 ccPerbandingan kompresi : 9,0 : 1Daya maksimum : 6,6 Km / 7.500 rpm (STD)Torsi maksimum : 9,0 Nm/ 4000 rpm (STD)Kopling : Ganda, otomatis. Sentrifugal, tipe basahSistem Starter : Pedal dan elektrikBusi : ND U20EPR9, NGK CPR6EA-9Sistem bahan bakar : Karburator
KapasitasKapasitas tangki bahan bakar : 3,7 literKapasitas Minyak Pelumas Mesin : 0,7 liter pada penggantian periodikTransmisi : 4 kecepatan/bertautan tetapPola pengoperan gigi : N-1-2-3-4-N
KelistrikanAki : 12 V – 3,5 AhSistem pengapian : DC – CDI
Institut Teknologi Indonesia30
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
Institut Teknologi Indonesia31
Hikma Panjaitan Perancangan Elemen Mesin112073037
Institut Teknologi Indonesia32