Download - Tugas Elemen Mesin 1
-
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.