perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KAJI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI PENGEREMAN KAMPAS REM SERBUK BAMBU Nur Efendi, Ranto, Yuyun Estriyanto Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Jalan Ahmad Yani Nomor 200 Makamhaji, Kartasura. e-mail :
[email protected] ABSTRACT The purpose of this research were: (1) To research the effect of composition variations with materials bamboo powders, aluminium (Al), magnesium oxide (MgO), and polyester resin toward the friction coefficient value at the braking performance test. (2) To research the composition variation brake pad with material friction bamboo powders the most ideal friction coefficient value with Indoparts brake pad as comparison. This research used a descriptive quantitative method. Data were obtained by using Prony Brake engine braking performance test. The sample processed by making 3 composition of brake lining, each composition is made of 3 pieces of samples into (1A, 1B, 1C; 2A, 2B, 2C; 3A, 3B, 3C). Data obtained from the results of research put into a table and displayed in graphical form, then analyzed. Based on the results of this study concluded that: (1) Variations composition the brake lining effect on the value of friction coefficient in the braking performance test. The increasing percentage composition of bamboo powder, will lower the braking performance (friction coefficient) brake lining samples, as well as the increasing percentage of magnesium oxide (MgO) then also improve braking performance (friction coefficient). (2) The friction coefficient that closest to the value of the friction coefficient Indoparts brake lining is composition sample 1 with composition of 35% bamboo powder, aluminum 15%, MgO 35%, resin 15% by 0,365 friction coefficient value. Keywords: brake lining, bamboo powder, braking performance, composite, prony brake.
A. PENDAHULUAN Kampas rem merupakan media yang baik dan efisien agar di yang berfungsi untuk memperlambat dapatkan daya pengereman yang atau menghentikan laju kendaraaan. optimal. Pada saat kendaraan berkecepatan Pada komponen kampas rem tinggi fungsi kampas rem memiliki mengandung zat penyusun di dalam beban mencapai 90% dari bahan friksi terdiri dari serat, bahan komponen lainnya. Kampas rem pengisi dan bahan pengikat. Serat memiliki peranan yang sangat berfungsi untuk meningkatkan penting. Oleh karena itu dibutuhkan koefisien gesek dan kekuatan commit to user kampas rem dengan kemampuan mekanik bahan. Serat terdiri dari
1
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
serat buatan dan alami. Serat buatan rem berbahan non asbestos yang misalnya nilon dan serat gelas. Serat mampu bertahan hingga suhu di atas alami yang sering dipakai sebagai 300° C dan kampas rem berbahan penguat yaitu serat tumbuhan kelapa, non asbestos tidak menghasilkan bambu, rami dan jut. Bahan pengisi debu yang beracun sehingga ramah berupa mineral tambang dan bersifat lingkungan dan apabila terkena air fire retardant sehingga tahan daya pengeremannya masih bisa terhadap panas atau memiliki optimal (Desi Kiswiranti, 2007). koefisien perpindahan panas yang Serat bambu dipilih karena lebih kecil. Seperti Cu, Cu-Zn, Al, merupakan salah satu bahan Zn. Bahan pengisi terdiri dari bahan alternatif serat alam yang memiliki pengisi organik dan anorganik. sifat mekanik yang baik atau sesuai Bahan pengisi organik misalnya dengan kebutuhan dalam bahan C.N.S.L (Cashew Nut Shell Liquid), kampas rem. Jenis bambu yang akan dust dan remah karet. Bahan pengisi digunakan dalam penelitian kali ini anorganik misalnya BaSO, Cu-Zn, adalah bambu ori dengan nama latin Al, Zn. Untuk memodifikasi tingkat Bambus arundinacea. Hal ini gesek dan membersihkan permukaan dikarenakan bambu ori memiliki rotor ditambahkan bahan abrasif serabut yang lebih tinggi serta seperti Al2O3, MgO, Fe3O, SiC, dan memiliki pola serabut yang lebih kianit/ Al3SiO4. Abrasif ini juga rata, selain itu juga memiliki sifat digunakan menstabilkan koefisien tahan terhadap serapan air serta gesek. Bahan pengikat dapat harga yang murah (Sutikno dkk, membentuk sebuah matriks pada 2002). suhu yang relatif stabil. Bahan Prony brake merupakan salah pengikat terdiri dari berbagai jenis satu alat uji torsi dan daya dimana resin di antaranya phenolic, epoxy, prinsip kerjanya adalah dengan polyester dan rubber. Resin tersebut melawan torsi yang dihasilkan berfungsi untuk mengikat berbagai dengan suatu gaya pengereman. zat penyusun di dalam bahan friksi Besarnya gaya pengereman diukur (Desi Kiswiranti, 2007). dengan menambahkan suatu lengan Kampas rem berbahan asbestos ayun, kemudian gaya pada ujung hanya mampu bertahan pada suhu lengan ayun diukur dengan 200° C dan debu dari kampas rem ini timbangan (massa). Besarnya torsi sangat beracun yang dapat didapat dari mengalikan gaya menyebabkan fibrosis (penebalan pengereman dengan panjang lengan dan luka gores pada paru-paru), ayun (K.M. Jossy. 2011). apabila kampas rem ini terkena air Penelitian ini bertujuan (1) maka daya pengeremannya akan Menyelidiki pengaruh variasi commit to user terganggu. Berbeda dengan kampas komposisi bahan serbuk bambu,
2
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
serbuk aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) dan resin polyester terhadap nilai koefisien gesek pada pengujian performansi pengereman. (2) Menyelidiki variasi komposisi kampas rem dengan bahan friksi serbuk bambu yang paling ideal terhadap koefisien gesek dengan pembanding kampas rem Indoparts. B. METODE PENELITIAN Penelitian komposit kampas rem menggunakan metode eksperimen. Penelitian ini diadakan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi komposit kampas rem berbahan serbuk bambu, aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) dan resin polyester terhadap koefisien gesek pada pengujian pengereman dengan pembanding kampas rem merk Indoparts. Variasi komposisi komposit kampas rem serbuk bambu dengan prosentase sebagai berikut:
a. Spesimen kampas rem 1 dengan komposisi, 35 % serbuk bambu, 15 % Al, 35 % MgO dan 15 % resin polyester. b. Spesimen kampas rem 2 dengan komposisi, 40 % serbuk bambu, 15 % Al, 30 % MgO dan 15 % resin polyester. c. Spesimen kampas rem 3 dengan komposisi, 45 % serbuk bambu, 15 % Al, 25 % MgO dan 15 % resin polyester. Proses pengambilan sampel dilakukan dengan membuat 3 komposisi kampas rem, setiap komposisi dibuat 3 buah sampel menjadi (1A, 1B, 1C; 2A, 2B, 2C; 3A, 3B, 3C). Foto makro kali ini menggunakan telepon genggam merk CROSS A7S. Dengan kekuatan resolusi kamera 8 megapixel (3.264x2.448 pixel) autofocus. Menggunakan aplikasi Lenovo Super Camera Macro 4x digital zoom.
commit to user
Gambar 1. Mesin 3 Prony Brake
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Tujuan dari pengambilan dari foto spesimen yaitu untuk menampilkan gambaran dari spesimen kampas rem yang telah melalui beberapa proses pengerjaan. Dalam gambar berikut ini dapat terlihat perbedaan struktur komposisi dari setiap spesimen kampas rem. Untuk mengetahui struktur permukaan dilakukan uji foto makro. Uji ini digunakan untuk mengetahui kerataan bahan campuran komposit serbuk bambu. Nilai koefisien gesek kampas rem diperoleh pada pengujian performansi pengereman menggunakan mesin Prony Brake. Torsi atau usaha adalah hasil kali antara gaya berat yang dihasilkan pada timbangan dikalikan dengan jarak antara titik tekan timbangan dengan poros benda yang beregerak (panjang lengan). Dengan catatan bahwa lengan ayun tidak ikut berputar. Dari pernyataan berikut maka didapat rumus :
Keterangan : P = Daya pengereman (W) T = Torsi (Nm) R = Jari-jari bidang pengereman (m) Fµ = Gaya pengereman (N) µ = Koefisien Gesek Fp = Gaya yang menekan brake pad (N) L = Panjang lengan (m) n = Putaran motor (Rps) Pe = Tekanan minyak rem (Pa) w = Gaya berat (N) m = Massa (Kg) g = Percepatan grafitasi bumi (m/𝑠 2 ) D = Diameter Piston Besar (m) D = Diameter Piston Besar (m) Sumber : K.M. Jossy 2011.
Hasil pengukuran pada penelitian ini selanjutnya dilakukan analisis data menggunakan metode penyelidikan deskriptif. Dengan memotret angka yang ada pada timbangan pada saat mesin pertama kali berhenti, serta mencatat tekanan minyak rem pada manometer. Data dihitung dengan rumus yang telah di tentukan. Data diperoleh dengan menghitung koefisien gesek T = w × L = Fµ × R.......................(i) pengujian kampas rem. Gaya berat yang terukur ditimbangan Pengujian performansi (w) pengereman dilakukan pada setiap T = w × L......................................(ii) spesimen kampas rem dan kampas Dimana w = m × g.............(iii) rem pembanding. Langkah awal Serta daya pengereman didapat dari: pengujian performansi pengereman P = 2πn × T..................................(iv) dilakukan dengan menyiapkan Untuk menghitung gaya gesek yang spesimen kampas rem. Pasang ditimbulkan oleh kampas rem spesimen yang diuji ke Mesin Prony menggunakan persamaan, yaitu: Brake. Setelah spesimen siap, kita Fµ = µ × 𝑭𝒑 ...................................(v) siapkan mesin serta timbangan digital sesuai dengan posisinya, lalu Dimana 𝟐 𝟐 menyalakan timbangan dan 𝑭𝒑 = 𝑷𝒆 × 0,785 (𝑫 + 𝒅 ).... .....(vi) commit to user menyalakan mesin dengan menekan 4
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
tombol ON / OFF pada saklar. Pada Hasil dan pembahasan yang pengujian ini kampas rem yang akan diuraikan meliputi hasil foto diuji ditekan sehingga menekan spesimen kampas rem, hasil foto piringan sehingga terjadi gesekan makro spesimen kampas rem, tabel yang pada akhirnya mengakibatkan dan grafik nilai koefisien gesek piringan berhenti. Pada saat piringan kampas rem serta tabel dan grafik ini berhenti tuas lengan yang nilai koefisien gesek kampas rem terhubung dengan kampas rem akan pembanding yaitu kampas rem memberikan ketukan ke timbangan indoparts. sehingga massa dapat dibaca oleh timbangan, serta tekanan yang bekerja pada minyak rem dapat diliat pada manometer yang terpasang pada ujung selang minyak rem. Untuk putaran motor dihitung menggunakan alat tachometer. Setelah kita dapat data tersebut, kita masukan ke rumus untuk mengetahui Komposisi 1 koefisien gesek. Kondisi suhu mesin Prony Brake pada saat pengujian harus stabil supaya dapat memperoleh hasil pengujian yang optimal. Kondisi ini dapat disiasati dengan menggunakan kipas angin agar mesin dapat selalu dalam kondisi dingin, serta setelah dilakukan pengujian 3 kali mesin Komposisi 2 diistirahatkan selama 5 menit agar dalam kondisi optimal. Pada penelitian ini setiap komposisi dibuat tiga spesimen dan hasil daya pengeremannya adalah rata-rata dari ketiga spesimen tersebut. Setiap spesimen dilakukan beberapa kali pengujian serta diambil 3 data pengujian terbaik yang kemudian dirata-rata. Komposisi 3 C. HASIL PENELITIAN DAN Gambar 2. Foto Hasil spesimen PEMBAHASAN Komposisi 1, Komposisi 2, dan commit to user Komposisi 3.
5
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Pada gambar 1. merupakan hasil foto dari spesimen komposit kampas rem berbahan bambu ori, aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) dengan matrik penyusun berupa resin polyester, dan katalis. Pengambilan foto makro dimaksudkan untuk mengetahui kehomogenan bahan di dalam spesimen kampas rem dan untuk mengetahui rata atau tidaknya campuran semua bahan kampas rem.
Komposisi 3 Gambar 3. Foto makro spesimen kampas rem berbahan serbuk bambu, serbuk Aluminium (Al), magnesium oksida (MgO) resin polyester, dan katalis.
Keterangan : : Serbuk Alumunium : Serbuk Bambu : Serbuk Magnesium Oksida
Komposisi 1
Selain spesimen kampas rem berbahan serat alam berupa serbuk bambu ori, dilakukan juga pengambilan foto makro pada kampas rem pembanding yang beredar di pasaran saat ini yaitu kampas rem merk Indoparts. Gambar 3 merupakan hasil pengambilan foto makro kampas rem merk Indoparts. Komposisi 2
commit to user
6
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
bambu jadi serbuk bambu terlihat mengumpul di sebagian titik. Sampel 3 dengan komposisi serbuk bambu 45%, aluminium 15%, MgO 25%, resin 15% menunjukkan masih terlihat campuran bahan penyusun kampas rem yang kurang rata. Di sebagian titik terlihat serbuk bambu terlihat mengumpul. Hal ini Gambar 4. Foto makro kampas rem di karenakan antara komposisi Indopart serbuk bambu dan serbuk MgO lebih Hasil foto makro kampas rem besar komposisi serbuk bambu dipengaruhi oleh variasi komposisi sehingga menghasilkan campuran bahan penyusunnya. Warna kuning yang kurang rata. kecoklatan menunjukkan konsentrasi Berdasarkan hasil foto makro serbuk bambu, warna putih dari ketiga spesimen kampas rem, kekuningan menunjukkan campuran kampas rem yang paling konsentrasi magnesium oksida, merata yaitu sampel 1. Hal ini sedangkan warna perak mengkilat disebabkan banyaknya serbuk bambu menunjukkan konsentrasi serbuk ori dan magnesium oksida (MgO) aluminium. presentase komposisinya yang sama. Sampel 1 dengan komposisi Dari hasil foto makro juga dapat serbuk bambu 35%, aluminium 15%, disimpulkan bahwa komposisi bahan MgO 35%, resin 15% menunjukkan penyusun dan juga proses campuran bahan penyusun kampas pencampuran bahan sangat rem sudah tercampur rata. Hal itu di mempengaruhi struktur makronya karenakan antara komposisi serbuk (rata atau tidaknya suatu campuran bambu dan MgO jumlahnya sama bahan). besar sehingga campuran bahan Dari gambar 3 dapat dilihat hasil penyusun kampas rem dapat foto makro kampas rem merk tercampur dengan rata. Indoparts. Hasil foto makro kampas Sampel 2 dengan komposisi rem indoparts menunjukan bahwa serbuk bambu 40%, aluminium 15%, campuran bahan penyusunnya cukup MgO 30%, resin 15% menunjukkan merata dan saling mengikat. Tetapi campuran bahan penyusun kampas dalam penelitian ini tidak dilakukan rem kurang tercampur dengan rata. uji komposisi bahan kampas rem Di sebagian titik ada serbuk MgO merk Indoparts. Kampas rem merk yang kurang rata dengan serbuk Indoparts hanya digunakan sebagai bambu. Hal ini di karenakan antara pembanding nilai daya komposisi serbuk bambu dan serbuk commit to user pengeremannya saja. Sehingga dalam MgO lebih besar komposisi serbuk
7
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
rem Indoparts menggunakan Prony Brake diperoleh data sebagai berikut: 1. Koefisien gesek pada komposisi 1 dengan serbuk bambu 35%, Tabel 1. Hasil Pengujian Koefisien aluminium 15%, MgO 35%, resin Gesek Spesimen Kampas Rem Serbuk 15%. Dengan rata-rata koefisien Bambu Ori dan kampas rem Indopart. Persentase komposisi (%) gesek sebesar 0,365. Koefisien Gesek (µ) 2. Koefisien gesek pada komposisi 2 Bambu MgO Al Resin dengan serbuk bambu 40%, Komposisi 35 35 15 15 1 0,365 aluminium 15%, MgO 30%, resin Komposisi 15%. Dengan rata-rata koefisien 40 30 15 15 2 0,356 gesek 0,355. Komposisi 45 25 15 15 3. Koefisien gesek pada komposisi 3 3 0,344 dengan serbuk bambu 45%, Indopart 0,378 aluminium 15%, MgO 25%, resin 15%. Dengan rata-rata koefisien Diagram batang data gesek 0,344. perbandingan hasil koefisien gesek 4. Dengan variabel kontrol berupa pada pengujian pengujian koefisien gesek kampas rem merk performansi pengereman spesimen Indoparts, dengan rata-rata kampas rem serbuk bambu, sebesar 0,376. aluminium (Al), magnesium oksida Dari data diatas dapat (MgO), resin polyester, dan katalis disimpulkan bahwa komposisi dengan kampas rem Indoparts campuran serat bambu ori menggunakan Prony Brake : mempengaruhi koefisien gesek kampas rem dengan bahan serat 0,365 0,355 0,344 0,376 0,40 bambo ori. Semakin besar prosentase 0,30 serbuk bambu (45%) semakin kecil koefisien gesek kampas rem tersebut, 0,20 serta semakin kecil prosentase serat 0,10 bambu (35%) dan sebanding dengan 0,00 prosentase MgO (35%) sehingga Komposisi Komposisi Komposisi Indopart 1 2 3 semakin besar koefisien gesek Gambar 5. Diagram Batang Data kampas rem tersebut. Serta daya Perbandingan Hasil Pengujian Koefisien pengereman yang paling optimal Gesek Kampas Rem mendekati nilai koefisien gesek Berdasarkan Tabel 1. dan kampas rem pembanding (Indopart) Gambar 4. Diagram batang data hasil adalah nilai koefisien gesek kampas koefisien gesek pada pengujian rem serbuk bambu komposisi 1. Hal performansi pengereman kampas commit to user ini diperkuat dengan penelitian yang rem serbuk bambu dengan kampas Koefisien Gesek (µ)
penelitian ini hanya dilakukan uji daya pengereman pada kampas rem merk Indoparts.
8
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
dilakukan Prisma Frendi Wardana (2012) bahwa komposisi serbuk bambu 35%, Aluminium 15%, Magnesium Oksida 35%, dan resin polyester 15% merupakan campuran terbaik yang memiliki angka keausan 0,82.10−8 mm²/kg serta memiliki angka kekerasan 19,6 kg/mm².
permukaan sampel dan angka keausan , angka kekerasan serta koefisien gesek sampel kampas rem tersebut. Pada proses pencampuran bahan harus dilakukan dengan lebih rata (homogen), agar dalam proses pengambilan data hasil pengujian sampel kampas rem dapat di lakukan secara maksimal. Perlu di lakukan lagi penelitian mengenai variasi tekanan (kompaksi) maupun variasi suhu sintering pada proses pembuatan sampel kampas rem.
D. SIMPULAN Penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut : Variasi komposisi kampas rem berpengaruh terhadap nilai koefisien gesek pada uji performansi pengereman. Semakin bertambahnya persentase komposisi serbuk bambu maka semakin rendah performansi pengereman (koefisien gesek) sampel kampas rem, serta semakin bertambahnya persentase magnesium oksida (MgO) maka smakin meningkat pula performansi pengereman (koefisien gesek) yang dihasilkan. Koefisien gesek yang paling mendekati dengan nilai koefisien gesek kampas rem Indoparts adalah sampel kampas rem komposisi 1 dengan komposisi serbuk bambu 35%, alumunium 15%, MgO 35%, resin 15% dengan nilai koefisien gesek 0,365.
F. DAFTAR PUSTAKA
BH Amstead, Philip F Ostwald, Myron L Begemen, Sriati Djaprie. (2005). Teknologi Mekanik. Ciracas: Erlangga. C.Yefri.(2011). Diktat Elemen Mesin II. Jakarta: Universitas Darma Persada. F.W.Prisma, E.Yuyun, Suharno. (2012). Pemanfaatan Serat Bambu Sebagai Alternatif Material Kampas Rem NonAsbestos Sepeda Motor. Surakarta. Skripsi FKIP Universitas Sebelas Maret. Haroen, Wawan Kartiwa dan Waskito, Arief Tri. (2009). Peningkatan Standar Kanvas Rem Kendaraan Berbahan Baku E. SARAN Asbestos Dan Non Asbestos Untuk penelitian selanjutnya (Celulose) Untuk Keamanan. diharapkan dapat menentukan variasi Holifield P.& Well Nick. (2009). komposisi yang lebih baik lagi, commit to user Materials of Brake Pads. karena berpengaruh terhadap struktur Diperoleh 31 Maret 2014 dari 9
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
http://www.santarosa.edu/~yataii Rem Komposit Diperkuat Serat ya/E45/PROJECTS/Materials%2 Bambu. Jurnal Fakultas 0of%20Brake%20Pads.ppt Matematika dan Ilmu Kiswaranti, Desi. (2007). Pengetahuan Alam Universitas Pemanfaatan Serbuk Tempurung Negeri Semarang. Kelapa Sebagai Alternatif Serat Susanah.Y, Widayani.(2011). Penguat Bahan Friksi NonPembuatan dan Karakterisasi Asbes Pada Pembuatan Kampas Komposit Menggunakan Arang Rem Sepeda Motor. Skripsi dan Serat Bambu Apus dengan Fakultas Matematika Dan Ilmu Matriks Epoxy Resin. Bandung. Pengetahuan Alam Universitas Jurnal Prosiding Simposium Negeri Semarang. Nasional Inovasi Pembelajaran K.M. Jossy. (2011). Brake and dan Sains 2011(SNPS 2011). Dynamometer. SSAS institute of Suharjiman, mudji. (2011). Kajian technology surat. Diperoleh 31 Pengaruh Penambahan Serat Maret 2014, dari Bambu Ori Terhadap Kuat http://joshikandarp.webs.com/do Tekan dan Kuat Tarik Beton. cuments/b%20d.pdf Jurnal Teknik Sipil Fakultas Prabowo T.A.(2008). Kaji Teknik Unversitas Janabadra. Eksperimental Penentuan Torsi Yanuar, S. Dita, N.Burhan. Dan Daya Pada Sepeda Motor (2011).Jakarta. Jurnal Analisis Honda Astrea Grand 1997 Gaya Pada Rem Cakram (Disc Dengan Sistem Prony Brake. Brake) Untuk Kendaraan Roda Semarang: Skripsi Teknik Empat. Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Universitas Gunadarma. Semarang. YP, Dwi Hasta. (2011). Pengaruh Setiyanto, Imam. (2009). Pengaruh Penggunaan Resin Polyester dan Variasi Temperatur Sintering Resin Phenolic Terhadap Terhadap Ketahanan Aus Bahan Komposisi Serat Bambu, Serbuk Rem Sepatu Gesek. Tugas Akhir Tembaga, Fiber Glass pada Universitas Muhammadiyah Pembuatan Bahan Kampas Rem. Surakarta. Tugas Akhir Universitas Sirait, D. H. (2010). Material Muhammadiyah Surakarta. Komposit Berbasis Polimer Menggunakan Serat Alami. Dipetik 5 Maret 2014, dari http://dedyharianto.wordpress.co m Sutikno, Sukiswo, S.S. Dany.(2012). commit to user Sifat Mekanik Bahan Gesek
10
