Post on 29-Dec-2019
i
LAPORAN SKRIPSI
ANALISA GESEKAN PENGEREMAN HIDROLIS
(REM CAKRAM) DAN TROMOL PADA
KENDARAAN RODA EMPAT DENGAN
MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA
AFRIZAL ANNAS DZIKRULLAH
NIM. 201254035
DOSEN PEMBIMBING
Qomaruddin, S.T., M.T.
Ir. Masruki Kabib, M.T.
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2018
ii
iii
iv
PERNYATAAN KEASLIAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Afrizal Annas Dzikrullah
NIM : 201254035
Tempat & Tanggal Lahir : Jepara, 15 Maret 1994
Judul Skripsi/Tugas Akhir : Analisa gesekan pengereman hidrolis (rem
cakram) dan tromol pada kendaraan roda empat
dengan menggunakan metode elemen hingga
Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasil
penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah
laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini.
Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Skripsi
dengan cara penulisan referensi yang sesuai.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian
hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya
bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain sesuai
dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.
Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak
manapun.
Kudus, 28 Februari 2018
Yang memberi pernyataan,
Afrizal Annas Dzikrullah
NIM. 201254035
i
ANALISA GESEKAN PENGEREMAN HIDROLIS (REM CAKRAM) DAN
TROMOL PADA KENDARAAN RODA EMPAT DENGAN
MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA
Nama mahasiswa : Afrizal Annas Dzikrullah
NIM : 201254035
Pembimbing :
1. Qomaruddin ST., MT 2. Ir. Masruki Kabib, MT
RINGKASAN
Rem merupakan salah satu faktor penting dalam sistem pengereman, karena
pentingnya fungsi rem pada kendaraan perlu dilakukan kajian mendalam tentang
keausan dan tahap-tahapannya. Simulasi dengan menggunakan metode elemen
hingga (FEM) merupakan salah satu progam untuk menentukan umur dari suatu
komponen. Dalam penelitian ini telah mensimulasikan gaya pengereman depan (disc
brake) dan belakang (tromol) kendaraan roda empat.
Metode yang digunakan adalah memodelkan gesekan dan keausan pada
proses pengereman. Analisa tersebut dilakukan dengan menggunakan simulasi
progam dengan metode elemen hingga (FEM) disajikan dalam permodelan 3 dimensi
(3D). Material dari disc dan tomol adalah cast iron dan material kanvas rem adalah
komposit. Karena proses pengereman dengan tekanan dan gaya moment yang
berubah-ubah maka perlu kajian mendalam tentang keausan dan tahapan-tahapannya.
Analisa statis menghasilkan nilai von misses stress dan displacement
sedangkan analisa dinamis menghasilkan grafik gesekan pada sistem pengereman
(disc brakes dan drum brakes) menggunakan metode elemen hingga (FEM).
Kata kunci : Disc brakes, Drum brakes, , FEM, Rem, Simulasi.
ii
ANALYSIS OF FRICTION HYDRAULIC BRAKING (BRAKE DISCS) AND
DRUM VEHICLE ON FOUR WHEELS BY USING
FINITE ELEMENT METHODE
Student Name : Afrizal Annas Dzikrullah
Student Identity Number : 201254035
Supervisor :
1. Qomaruddin ST., MT 2. Ir. Masruki Kabib, MT
ABSTRACT
Brake is one important factor in the braking system, because of the
importance of the function of the brakes on the vehcile needs to be done in-depth
study of the wearing and phases. Simulation using the finite element method (FEM)
is one of the programs to determine the age of a component. In this study simulated
the braking force front (disc brake) and rear (drum) four-wheeled vehicles.
The method using modeling of friction to wear on the breaking proses. The
analysis was done by using a simulation progam with element methode up to finite
element methode (FEM) presented in there dimension (3D) model. Material from
disc and drum are iron cast and material brake canvas is composit. Because the
process of braking using pressure and moment force that changeable, so it is
necessary in-depthstudy of the wearing and phases.
Static analysis result a value von misses stress and displacement, while
dynamic simulation result a graph of friction on the breaking system (disc brake and
drum brake) using the finite element methode (FEM).
Keywords: Brake, Disc brake, Drum brake, FEM, Simulation.
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’aalamin, Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah
SWT, atas berkat dan rahmat-Nya lah penulis dapat menyelesaikan skripsi berjudul
“Analisa Gesekan Pengereman Hidrolis (Rem Cakram) Dan Tromol Pada Kendaraan
Roda Empat Dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga”.
Penyusunan Skripsi ini ditujukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar sarjana pada program studi Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muria Kudus.
Pelaksanaan Skripsi tak lepas dari bantuan dan dukungan beberapa pihak,
untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Bapak Taufik Hidayat, ST., MT, selaku ketua Program Studi Teknik Mesin.
2. Bapak Qomarruddin, ST., MT, selaku Koordinator Skripsi Program Studi
Teknik Mesin serta sebagai Dosen Pembimbing Utama yang telah banyak
membantu, memberikan motivasi, memberikan pencerahan bahkan selalu
mencarikan solusi-solusi terbaik dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Masruki Kabib, MT, selaku Pembimbing Pendamping yang telah
banyak membantu dalam pemahaman dan tambahan-tambahan pada Skripsi ini.
4. Bapak Rochmad Winarso, ST., MT, selaku penguji yang telah banyak
membantu dalam pemahaman dan tambahan-tambahan pada Skripsi ini.
5. Bapak Bachtiar Satya Nugraha, ST., MT. selaku penguji yang telah banyak
membantu dalam pemahaman dan tambahan-tambahan pada Skripsi ini.
6. Seluruh Dosen di Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus.
7. Staf progdi Teknik Mesin atas bantuan-bantuan pelaksanaan seminar.
8. Kedua orang tuaku, beserta saudara-saudariku yang telah banyak memberikan
dukungan, doa, nasehat, motivasi dan semangat dalam hidupku sehingga skripsi
ini dapat diselesaikan dengan baik.
iv
9. Adi, Sofi, Yogi, Ali, Udin, Ardi profesor, Riki, Didik, Murdifin, Sukis, Kosem,
Zanuar putri, Uri, Aena, FRR comunity.
10. Teman-teman seperjuangan di Teknik Mesin Angkatan 2012.
Penulis menyadari adanya kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam
penulisan skripsi ini, karena itu penulis menerima kritik, saran dan masukan dari
pembaca sehingga penulis dapat lebih baik di masa yang akan datang. Akhirnya
penulis berharap semoga buku tesis ini bisa bermanfaat khususnya bagi penulis dan
umumnya bagi para pembaca.
Kudus, 28 Februari 2018
Penulis
v
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iii
ABSTRAK ......................................................................................................... v
ABSTRACT ....................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii
DAFTAR SIMBOL ........................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang ......................................................................................... 1 1.2 Perumusan Masalah ................................................................................. 2 1.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 2 1.4 Tujuan ...................................................................................................... 3 1.5 Manfaat .................................................................................................... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Keausan ................................................................................................... 4 2.2 Topografi Permukaan Komponen Mesin ................................................ 8 2.3 Luas Kontak ............................................................................................ 9 2.4 Kontak rolling sliding ............................................................................. 10 2.5 Kontak sliding ......................................................................................... 10 2.6 Simulasi ................................................................................................... 11
2.6.1 Model Analitik............................................................................. 11 2.7 Eksperimen .............................................................................................. 12
2.7.1 Rem cakram/piringan .................................................................. 12 2.7.2 Rem tromol .................................................................................. 16
BAB III METODOLOGI 3.1 Metodologi penelitian ............................................................................. 18
3.1.1 Diagram alir penelitian ................................................................ 18 3.2 Prosedur penyelesaian dengan Perangkat Lunak Elemen Hingga
(Static Analysis) ....................................................................................... 19
3.2.1 Pre Proccesing ............................................................................ 19 3.2.2 Analisa statis (static analysis) ..................................................... 19 3.2.3 Solve / Run Sumulate ................................................................... 20 3.2.4 Post Proccesing ........................................................................... 20
3.3 Prosedur penyelesaian dengan perangkat lunak elemen hingga (dynamic simulation) ............................................................................... 20
3.3.1 Pre Prosesing ..................................................................... 20
3.3.2 Dynamic Simulation ........................................................... 20
3.3.3 Revolution ........................................................................... 21
3.3.4 Output Grapher .................................................................. 21
vi
3.3.5Simulator Player ................................................................. 21
3.4 Rencana desain komponen rem ............................................................... 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Validasi .......................................................................................... 24
4.2 Hasil Permodelan Geometri Exiting ....................................................... 26
4.3 Penetuan Tumpuan Dan Beban ............................................................... 28
4.3.1 Pengolahan Data ............................................................................ 31
4.4 Simulasi Rem .......................................................................................... 35
4.4.1 Simulasi Statis (Static Analysis) .................................................... 35
4.4.2 Simulasi Dinamis (Dynamic Simulation) ...................................... 42
4.5 Pembahasan Hasil ................................................................................... 49
4.5.1 Simulasi Statis (Static Analysis) .................................................... 49
4.5.2 Simulasi Dinamis (Dynamic Simulation) ...................................... 50
4.6 Analisa Manufaktur ................................................................................. 51
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 52
5.2 Saran ............................................................................................................. 52
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 53
LAMPIRAN
BIODATA PENULIS
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Iliustrasi Skematis Keausan Adhesif ........................................... 4
Gambar 2.2 Keausan Metode Adhesive ......................................................... 4
Gambar 2.3 Iliustrasi Skematis Keausan Abrasif ........................................... 6
Gambar 2.4 Keausan Metode Abrasif ............................................................ 6
Gambar 2.5 Mekanisme Keausan Lelah ......................................................... 7
Gambar 2.6 Mekanisme Keausan Oksidative ................................................ 7
Gambar 2.7 Keausan Erosi ............................................................................. 8
Gambar 2.8 Permukaan Suatu Komponen Dan Asperity ............................... 8
Gambar 2.9 Karakteristik Luas Kontak Yang Sebenarnya ............................. 9
Gambar 2.10 Kontak Rolling Sliding ............................................................... 10
Gambar 2.11 Rem Cakram/Piring .................................................................... 13
Gambar 2.12 Tipe Pedal Rem .......................................................................... 14
Gambar 2.13 Gaya Tekanan Pedal Ke Master Silinder .................................... 15
Gambar 2.14 Rem Tromol................................................................................. 16
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian .............................................................. 19
Gambar 3.2. Kanvas Rem Depan .................................................................... 21
Gambar 3.3 Assembly Komponen Rem Depan (Disc Brake) ........................ 22
Gambar 3.4 Kanvas Rem Belakang ............................................................... 22
Gambar 3.5 Tromol ........................................................................................ 23
Gambar 4.1 Hasil Perbandingan Simulasi Software Dan Teoritis .................. 26
Gambar 4.2 Proses Sketching Disc Pada Autodesk Inventor 2015 .................. 27
Gambar 4.3 Proses Sketching Tromol Pada Autodesk Inventor 2015 ............. 27
Gambar 4.4 Desain Disc Dan Tromol ............................................................. 27
Gambar 4.5 Lokasi Fixed Constrain, Force Dan Moment Pada Disc ............. 28
Gambar 4.6 Lokasi Fixed Constrain, Force Dan Moment Pada Tromol ........ 28
Gambar 4.7 Lokasi Grounded, Force 1, Force 2, Dan Moment Pada Disc .... 29
Gambar 4.8 Lokasi Grounded, Force 1, Force 2, Dan Moment Pada Disc .... 30
Gambar 4.9 Jarak Pedal Dan Pushrod Ke Fulcrum ........................................ 31
Gambar 4.10 Hasil Meshing Masing-Masing Desain Komponen Rem
Depan ........................................................................................... 35
Gambar 4.11 Hasil Meshing Masing-Masing Desain Komponen Rem
Belakang ...................................................................................... 36
Gambar 4.12 Von Misses Stress Dan Displacement Maksimal Rem
Depan ........................................................................................... 38
Gambar 4.13 Grafik Von Misses Stress Dan Displacement Maksimal Rem
Depan ........................................................................................... 39
viii
Gambar 4.14 Von Misses Stress Dan Displacement Maksimal Rem
Belakang ...................................................................................... 41
Gambar 4.15 Grafik Von Misses Stress Dan Displacement Maksimal Rem
Belakang ...................................................................................... 42
Gambar 4.16 Komponen Pelengkap Dynamic Simulation ................................ 43
Gambar 4.17 Desain Assembly Dynamic Simulation Rem Depan Dan
Belakang ...................................................................................... 43
Gambar 4.18 Proses output grapher pada software Autodesk Inventor 2015 ... 44
Gambar 4.19 Grafik Dynaic Simulation Rem Depan ........................................ 45
Gambar 4.20 Grafik Positions, Velocities, Force Dan Moment Rem Depan .... 46
Gambar 4.21 Grafik Dynaic Simulation Rem Belakang ................................... 47
Gambar 4.22 Grafik Pressure, Velocity, Force Dan Moment Belakang ........... 48
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Validasi .......................................................... 24
Tabel 4.2 Spesifikasi Mobil ........................................................................... 31
Tabel 4.3 Pengolahan Data Pembebanan ....................................................... 31
Tabel 4.4 Data Konversi Pembebanan ........................................................... 31
Tabel 4.5 Perbandingan Hasil Simulasi Statis Rem DepanMasing-
Masing Pembebanan ...................................................................... 48
Tabel 4.6 Perbandingan Hasil Simulasi Statis Rem Belakang Masing-
Masing Pembebanan ...................................................................... 48
Tabel 4.7 Perbandingan Hasil Simulasi Dinamis Rem Depan Masing-
Masing Pembebanan ...................................................................... 50
Tabel 4.8 Perbandingan Hasil Simulasi Dinamis Rem Belakang Masing-
Masing Pembebanan ...................................................................... 50
x
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan Nomor Persamaan
A Luas permukaan m2 1,4
Sudut defleksi rad 2
D Diameter m 2
M Moment Nmm 3
F Gaya gesek N 3,5
μs Koefisien gesek statis 4
Fn Gaya normal N 6
τ Tegangan normal Mpa 7
σ Tegangan geser Mpa 8,10
Tegangan utama Mpa 9,10
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data validasi
Lampiran 2 Rekontruksi komponen rem depan dan belakang
Lampiran 3 Report simulasi software Autodesk Inventor 2015
Lampiran 4 Foto copy buku bimbingan