130077730-109912849-perhitungan-rem-cakram

Perhitungan Rem Cakram Yamaha F 1 ZR

Tugas Elemen Mesin II

BAB IPENDAHULUAN

A. 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 mata elemen mesin II/tugas elemen mesin I ini akan

dihitung suatu alat yang berfungsi untuk menghentikan poros atau benda yang

mengalami gerakan yaitu rem. Rem adalah suatu alat yang berguna untuk

menghentikan atau memperlambat putaran dari suatu poros yang berputar

dengan perantara gesekan. Peranan rem sangat penting dalam sebuah

konstruksi kendaraan bermotor. Oleh karena itu, penulis mengambil

“Perhitungan Rem Cakram Pada Yamaha F 1 ZR“ sebagai judul dari

tugas perencanaan elemen mesin ini.

B. Tujuan dan Manfaat Penulisan

Sasaran yang hendak dicapai dengan diadakannya Tugas

Perencanaan Elemen Mesin ini adalah sebagai berikut :

1

2

1. Menerapakan kajian teoritis dalam bentuk rancang bangun elemen mesin

khususnya pada rem cakram.

2. Mampu merencanakan elemen-elemen mesin yang berdasarkan pada

perhitungan-perhitungan yang bersumber dari literatur sekaligus

mengaplikasikan teori yang dilihat langsung di lapangan.

C. Perbatasan Masalah

Berdasarkan pada pembagian rem yang terdiri dari beberapa jenis

maka permasalahan yang akan dibahas adalah :

1. Prinsip kerja cakram

2. Ukuran-ukuran rem cakram dari hasil perhitungan.

3. Gambar kerja dengan ukurannya berdasarkan hasil survey/pengukuran.

D. Metode Pembahasan

Pada perencanaan rem cakeram ini pembahasan akan dilakukan

dengan menggunakan literatur yang memuat data-data serta rumus-rumus

yang berkaitan dengan masalah yang diambil serta dilengkapi dengan studi

lapangan.

E. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan yang digunakan dalam laporan ini adalah

sebagai berikut :



BAB I : PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

B. Tujuan dan Manfaat Penulisan

C. Pembatasan Masalah

D. Metode Pembahasan

E. Sistematika Penulisan

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

A. Pengertian Rem

B. Macam – macam rem

C. Elemen Rem Sepatu

BAB III : PERENCANAAN REM

A. Rem Sepatu

B. Pegas

C. Pena Pin

D. Poros

E. Bantalan

BAB IV KESIMPULAN

3



BAB IITINJAUAN PUSTAKA

A. 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.

Syarat paling utama yang harus dipenuhi oleh rem ialah

kelembutan artinya tidak ada tumbukan ketika menghubungkan dan

melepaskan rem, pelepasan kalor yang cukup ketika terjadi kemungkinan

penyetelan ulang setelah aus.

Pada mesin pengangkat, rem digunakan untuk mengatur kecepatan

penurunan muatan atau untuk menahan muatan agar diam dan untuk

4



menyerap inersia massa yang bergerak seperti truk, crane, muatan dan

sebagainya.

Berdasarkan fungsinya, rem dapat diklasifkasikan sebagai berikut :

1. Jenis penahan.

2. Jenis penurunan.

3. Jenis penahan dan penurunan, rem ini melayani kedua fungsi penghentian

muatan dan mengatur kecepatan penurunan.

B. Macam-macam Rem

Menurut efek pengereman secara mekanis rem terbagi beberapa

golongan. Masing-masing golongan terdiri dari beberapa jenis rem, seperti

terlihat pada Gambar. 1

Rem gesek berguna untuk menghentikan poros, mengatur putaran

poros, mencegah putaran yang tidak dikehendaki agar tidak terjadinya slip,

dimana poros tersebut terletak pada suatu garus lurus atau sedikit berbeda.

Macam-macam rem gesek :

1. Rem Blok

a. Rem Blok Tunggal

Rem ini merupakan rem yang paling sederhana yang terdiri

dari satu blok rem, pada permukaan geseknya dipasang lapisan rem atau

bahan gesek yang dapat diganti bila aus. Suatu hal yang kurang

menguntungkan pada rem blok tunggal adalah gaya tekan yang bekerja

dalam satu arah saja pada drum, sehingga pada poros timbul momen

lentur serta gaya tambahan pada bantalan yang tidak dikehendaki.

5



Demikian pula dengan pelayanan manual jika diperlukan gaya

pengereman yang besar, tuas perlu dibuat sangat panjang sehingga

kurang ringkas.

Gambar 1Macam-macam rem

Pada dasarnya rem blok tunggal beroperasi karena aksi satu

arah blok tunggal sehingga menimbulkan lenturan pada poros rem. Rem

blok tunggal hanya dapat dipakai untuk menahan momen gaya yang

kecil pada penggerak tangan bila diameter poros tidak melebihi lima

puluh milimeter. Tekanan yang diberikan oleh blok besi cor pada rem

REMGESEK

LISTRIK

ARUS PUTAR

PENUKARAN DL FASA BALIK

REM REM REM REM PITA

SEPATU DEPAN BELAKANG

DUA SEPATU DEPAN

DUO SERVO

REM TUNGGAL

REM GANDA

6



haruslah sedemikian rupa sehingga gaya gesek yang dihasilkan pada

permukaan roda mengimbangi gaya sekelilingnya.

b. Rem Blok Ganda

Kekurangan rem blok tunggal yang hanya mendapat gaya

tekan dalam arah saja hingga menimbulkan momen lentur yang besar

pada poros serta gaya tambahan pada bantalan, dapat diatasi jika

dipakai dua blok rem yang menekan drum dari dua arah yang

berlawanan baik dari sebelah dalam atau dari sebelah luar drum.

Rem blok ganda sering digunakan pada mekanisme

pengangkat, pemindahan dan pemutaran crane yang berbeda dengan

rem blok tunggal. Rem blok ganda tidak menimbulkan defleksi pada

poros rem. Penjepit dan crane yang digerakkan listrik hampir selalu

didesain dengan rem blok ganda. Rem digerakkan oleh pemberat dan

dilepaskan oleh elektromagnet, akibatnya pengereman permanen hanya

bekerja bila elektromagnet. Biasanya rangkaian listriknya dibuat saling

mengunci antara motor dan magnet sehingga secara otomatis

menghasilkan aksi pengereman walaupun motor berhenti secara

mendadak.

Pengoperasian rem dengan pemberat yang dipasang pada

tuas rem mempunyai kelemahan yaitu setelah arus diputuskan dan

pemberatnya jatuh, pemberat ini akan bergetar bersama dengan

tangkainya, menurunkan dan menaikkan tekanan sepatu roda dan akan

mengubah besarnya momen gaya pengereman.

7



2. Rem Drum

Rem yang biasa digunakan untuk otomobil berbentuk rem drum

(macam ekspansi) dan rem cakera (disc). Rem drum mempunyai ciri

lapisan rem yang terlindungi, dapat menghasilkan gaya yang besar untuk

ukuran rem yang kecil, dan umur lapisan rem yang cukup panjang. Suatu

kelemahan rem ini ialah pemancar panasnya buruk. Blok rem dari rem ini

disebut sepatu rem dan silinder hidrolik serta arah putaran roda.

Biasanya rem ini banyak dipakai dengan sepatu depan dan sepatu

belakang. Pada rem sjenis ini, meskipun roda berputar pada arah yang

berlawanan, besar gaya rem tetap karena memakai dua sepatu depan,

dimana gaya rem dalam arah putaran jauh lebih besar daripada dalam arah

yang berlawanan. Ada juga rem yang disebut dengan duo servo.

Cara kerjanya :

Pada umumnya perencanaan rem drum menggunakan perhitungan

yang sederhana dan akan diperoleh ukuran bagian-bagian yang

bersangkutan serta gaya untuk menekan sepatu.

Tekanan minyak dalam silinder diperbesar atau diperkecil olek gaya

injakan pada pedal rem yang menggerakkan piston silinder master rem,

secara langsung atau penguat gaya. Untuk mencegah kenaikan gaya rem

yang terlalu melonjak pada saat pengereman darurat maka kenaikan

tekanan minyak yang ditimbulkan oleh injakan pedal akan lebih lunak

daripada injakan dibawah.

8



Perbandingan gaya rem tetap sama, namun demikian untuk

kontruksi, baru menjaga agar pada waktu pengereman tidak terjadi slip

antara telapak ban dan permukaan jalan, maka pengurangan kenaikan

tekanan minyak diatas pedal tertentu dikemukakan diatas.

3. Rem Cakram

Rem cakera terdiri atas sebuah cakera dari baja yang dijepit lapisan

rem kedua sisinya pada waktu pengereman. Rem ini mempunyai sifat-sifat

yang baik seperti mudah dikendaikan, pengereman yang stabil, radiasi

panas yang baik sehingga banyak dipakai untuk rem depan. Adapun

kelemahannya yaitu umur lapisan yang pendek serta ukuran silinder rem

yang besar pada roda.

Dibandingkan dengan macam rem yang lain, rem cakera

mempunyai harga FER terendah karena pemancaran panas yang baik.

4. Rem Pita

Rem pita pada dasarnya terdiri dari sebuah pita baja yang disebelah

dalamnya dilapisi dengan bahan gesek, drum rem dan tuas. Gaya rem akan

timbul bila pita dikaitkan pada drum dengan gaya tarik pada kedua ujung

pita tersebut. Salah satu atau kedua pita dikaitkan pada tuas.

Rem pita mempunyai beberapa keuntungan seperti luas lapisan

permukaan dapar dibuat besar, pembuatan mudah, pemasangan tidak

sukar, gaya rem besar dalam keadaan berhenti. Tetapi karena sukar

dikendalikan rem ini tidak cocok untuk putaran tinggi, karena pita dapat

mengalami putus. Rem semacam ini dipandang tidak cocok untuk alat-alat

9



pengangkut manusia, rem pita banyak dipakai untuk derek. Rem sebuah

derek dimaksudkan untuk menghentikan putaran drum penggulung kabel

dan mencegah beban turun sendiri.

C. Komponen Rem Cakram

Pada rem cakram terdapat bagian atau elemen yang sangat penting,

elemen tersebut terdiri dari :

1. Cakram Rem (Disc Brake)

Biasanya bagian rem ini berbentuk piringan sebagai tempat

pengereman. Roda yang dipakai tersebut dari baja cor dengan tingkat

diatas 55J I grup III, atau baja tempa dengan 45 sesuai dengan standar

Soviet dengan kekerasan minimum permukaan gesek 280 BHN.

2. Sepatu Rem

Sepatu rem dibuat dari kayu mapel atau poplar yang dipasang pada

tuas dengan baut. Untuk mekanisme penggerak sepatu dibuat dari besi cor

(dengan cetakan permanen, tingkat CH 12-28) dan diberikan lapisan rem

khusus. Lapisan tersebut dapat diikat dengan paku keling ataupun dengan

sekrup yang terbenam.

3. Lapisan Rem

Lapisan rem harus memenuhi syarat sebagai berikut:

a. Mempunyai koefisien gesek yang besar.

b. Mampu bekerja dengan baik sampai temperatur tiga ratus derajat

celcius

10



c. Dapat menahan keausan pada kecepatan, tekanan, satuan, dan

temperatur tinggi

d. Mudah dibuat dan murah. Saat ini bahan yang paling banyak dipakai

ialah pita canai. Pita canai dibuat dengan mesin canai dari asbes non

tekstil yang murah dengan karet dan ditambahkan belerang untuk

proses vulkanisir.

Percobaan-percobaan menyarankan nilai koefisisen gesek untuk

berbagai bahan tanpa pelumasan sebagai berikut :

1. Besi cor dengan besi cor 0,15

2. Baja dengan besi cor 0,15

3. Pita rem asbes tipe A dengan besi cor atau baja 0,37

4. Pita rema asbes tipe B dengan besi cor atau baja 0,37

5. Pita canai dengan besi cor atau baja 0,42

6. Kayu dengan besi cor 0,3

7. Kayu dengan baja 0,25

8. Kulit dengan besi cor 0,20

9. Kulit dan baja 0,20

10. Kuningan dan kuningan 0,17

11. Kuningan dan baja 0,16

12. Baja padat serat 0,17

Untuk mengetahui tekanan satuan maksimum yang dizinkan untuk

sepatu rem diberikan pada Tabel. 1:

11



Tabel. 1 : Tekanan maksimum yang diizinkan untuk sepatu rem

Material sebagai permukaan

pengereman

Tekanan per unit Kg/cm2

Rem di atas Rem di bawah

Besi dan baja

Baja dan besi

Baja dan baja

Pita rem asbes dan logam

Pita canai dan logam

20

20

4

6

6

15

15

2

3

4

4. Tuas rem dan batang tarik

Tuas rem dibuat dari baja tuang-tempa cetak. Tegangan lentur

aman tuas dengan memperhitungkan kejutan patahnya bernilai antara

empat ratus sampai delapan ratus kilogram per sentimeter bujur sangkar

tergantung ukuran rem tersebut. Tuas baja tuang lebih mahal tetapi

memiliki kekakuan yang lebih baik dan lebih sedikit gerakannya ketika

berputar.

Gambar. 2Rem blok tunggal

12



Gambar. 3Rem blok ganda

Gambar. 4Rem cakera

(a) (b) (c)

Gambar. 5Macam – macam rem drum

(a) sepatu depan belakang (b) dua sepatu depan (c) duo servo

13



Gambar. 6Rem pita

BAB III

14



PERHITUNGAN REM

A. Rem Cakram

Dalam perencanaan rem ada beberapa macam persyaratan penting

yang harus dipenuhi yaitu besarnya momen pengereman, besarnya energi

yang diubah menjadi panas terutama bahan gesek yang dipakai. Pemanasan

yang berlebihan bukan hanya akan merusak bahan lapisan rem, tetapi juga

akan menurunkan koefisien gesekannya.

Bahan rem harus memenuhi syarat keamanan, ketahanan dan dapat

melakukan proses pengereman dengan halus. Disamping itu bahan rem juga

harus memiliki koefisien gesek yang tinggi, keausan kecil, kuat dan tidak

melukai permukaan drum dan dapat menyerap getaran yang timbul.

Pada perencanaan rem cakram dalam diketahui data-data sebagai

berikut :

r = 120 mm = 0,12 m

a = 42 mm = 0,042 m

f = 0,47 (Tabel. 2)

Pa = 690 Kpa (Tabel. 2)

1 = 00

2 = 1450

a = 900 (karena 2 900)

Dari data yang didapat kita dapat mengetahui persamaan gaya gerak

untuk dapat menggerakkan rem.

15



F =

Mf = Mn – FC

Moment Mf dari gaya gesekan adalah :

Mf =

Mf =

Mf =

Mf =

Mf =

Mf = 17512,2 . b (0,054 + 0,04423 - 0,00691)

Mf = 17512,2 . b . (0,09132)

Mf = 1599,214 . b

Momen dari gaya-gaya normal diberikan :

Mn =

=

=

16



=

=

= 1564,92 . b (1,265 + 0,235)

= 1564,92 . b (1,5)

Mn= 2347,38b

Jadi :

Mf + F . c = Mn

1599,214 b + F . c = 2347,38 b

F . c = 748,166 b

F =

c = 2

c = 2

c = 2 (0,042 cos 17,5o)

c = 0,08011 m

A =

=

= 0,13659 b

F =

17



=

748,166 b = 690. 103(0,13659)(b-0,01974)c

784,166 b = 690 . 103 (0,13659) (b- 0,01974) (0,08011)

748,166 b = 7550,135 b -149,04

6801,969 b = 149,04

b =

b = 0,02191 m = 21,91 mm mm

Jadi lebar muka dari kanvas rem yang diambil sebesar b = 22 mm.

Mn= 2347,38 b

= 2347,38 . 22

= 51642,36 Nm

Mf = 1599,214 b

= 1599,214 . 22

= 35182,708 Nm

C = 0,08011 m

B. Poros

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin.

Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama putaran. Peranan

utama dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros.

Panjang dari poros yang direncanakan adalah sepanjang 160 mm

dengan bahan poros berupa Baja AISI 1010 dengan tegangan sebesar 26 kPsi

atau setara dengan 179,14 N/mm2 .

18



Maka didapat :

m =

=

=

m = 119,45 kg

F = m . g = 119,45 . 9,8 = 1170,61 N

Reaksi pada batang poros :

½ F ½ F A C D B

L/4 3L/4

L

RA RB

∑Fy = 0

RA – ½ F - F + RB = 0

RA – F + RB = 0

RA + RB = F

RA + RB = 1170,61 N

∑MA = 0

F . + F . - RB . L = 0

19



Perhitungan gaya geser dan momen untuk daerah 0 ≤ x ≤

X

V M

RA

∑Fy = 0

∑M = 0

Jika x = 0 mm, maka :

MA = 0 Nmm

Jika x = = 40 mm, maka :

Perhitungan gaya geser dan momen untuk daerah ≤ x ≤

20



1/2F

x V M

RA

∑Fy = 0

∑M = 0



Perhitungan gaya geser dan momen untuk daerah ≤ x ≤ L

L/4

½ F

½ F

3L/4 V M

21



x

RA

∑Fy = 0


Jika x = L = 160 mm, maka :

Diagram gaya geser :

V (N)

585,305

-585,305

22



Diagram momen :

M (Nmm)

23412,2

σ =

179,14 =

562,4996 d3 = 749190,4

d3 =

d3 = 1331,9

d = 11 mm 12 mm

Diameter poros yang digunakan adalah 12 mm

C. Bantalan

Pada perencanaan ini menggunakan bantalan luncur. Bantalan ialah

elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan

bolak-balik dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur.

Bantalan harus kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya

bekerja dengan baik maka prestasi seluruh mesin lainnya bekerja dengan

baik.

Pada bantalan luncur ini terjadi gesekan luncur antara poros dan

bantalan karena permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan

perantara lapisan pelumas.

23



Pada perencanaan ini didapat data-data sebagai berikut :

m = 119,45 kg

N = 7500 rpm

(pv)a = 1,5 (Tabel. 4)

l ≥

l ≥

l ≥

l ≥

l≥ 31,26 mm ≈ 32 mm

Asumsikan harga l/d = 2,5

Maka :

≈ 13 mm

Diameter bantalan yang digunakan adalah 12,5 mm.

BAB IV

KESIMPULAN

Berdasarkan perhitungan-perhitungan pada bab terdahulu didapat data

sebagai bahan untuk menghitung rem cakramyaitu :

24



1. Perencanaan Sepatu rem

Data yang diambil dari literature didapat sebagai berikut :

r = 120 mm

a = 42 mm

f = 0,47

Pa = 690 kPa

Dari data di atas didapat lebar muka sepatu rem (b) = 22 mm.

2. Perencanaan Poros

Bahan poros terbuat dari Baja AISI 1010

= 26 kPsi = 179,14 N/mm2

L = 160 mm

m = 119,45 kg

Maka didapat diameter poros (d) = 12 mm

3. Perencanaan Bantalan

Bantalan terbuat dari besi cor.

= 0,3 - 0,6

m = 119,45 kg

N = 7500 rpm

(pv)a = 1,5

Dari hasil perhitungan didapat diameter dalam bantalan (d) = 13 mm.

Terlihat bahwa perhitungan poros dan bantalan sesuai, karena diameter poros

lebih kecil daripada diameter bantalan.

25



DAFTAR PUSTAKA

1. Khurmi, RS, Gupto JK, “A Text Book Of Machine Design”, Eurasia Publishing

House, New Delhi, 1982.

26



2. Shigley, Joseph, L.D Mitchell, “Perencanaan Teknik Mesin”, Jilid 2, Edisi 4,

Erlangga, Jakarta, 1994.

3. Sularso, Ir, MSME, “Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin”, PT

Pradya Paramitha, Jakarta, 1981.

4. PT Thamrin Brother, “Panduan Penjualan Yamaha F 1 ZR”, Jakarta, 2002.

27



Gambar Rem Cakram pada Motor

28



Gambar Caliper Set

29

130077730-109912849-perhitungan-rem-cakram

Documents