Prinsip dasar operasi rem adalah konversi energi. Bentuk energi dalam penggunaan otomotif adalah: kimia, listrik dan mekanik. Misalnya, untuk menstart mesin melibatkan beberapa konversi energi. Energi kimia dalam baterai diubah menjadi energi listrik. Kemudian, energi listrik diubah menjadi energi mekanik di motor starter untuk memutar mesin.
Pembakaran hidrokarbon dan oksigen dalam mesin menghasilkan energi panas. Sesuai hukum kekekalan energi, energi tidak dapat diciptakan atau dihilangkan, hanya dapat diubah menjadi bentuk energi lain. Energi panas diubah menjadi energi kinetik saat kendaraan bergerak. Energi kinetik adalah bentuk fundamental dari energi mekanik; yaitu energi dari sebuah massa yang bergerak. Energi kinetik meningkat proporsional terhadap peningkatan berat kendaraan dan meningkat empat kali lipat terhadap peningkatan kecepatan.
Dasar sistem rem
Sistem rem yang paling banyak digunakan saat ini adalah rem yang dioperasikan dengan kaki untuk rem utama dan rem tangan tipe manual (hand brake). Rem utama menggerakkan rakitan rem di setiap roda secara bersamaan menggunakan tekanan hidrolik. Tekanan fluida yang dibangkitkan pada master silinder ditransmisikan ke masing-masing silinder roda melalui pipa rem. Silinder roda mendorong brake pad bersentuhan dengan drum atau rotor (disc) yang berputar untuk menghasilkan gesekan dan mengubah energi kinetik menjadi energi panas. Pada rem cakram (disc brake), torsi pengereman selain dipengaruhi oleh gesekan antara brake pad dengan disc, juga dipengaruhi oleh radius efektif antara bidang gesek brake pad dan poros roda.
Coefficient of Friction (m)
Gesekan adalah perlawanan terhadap gerakan antara dua benda yang saling bersentuhan. Gesekan mengubah energi gerak menjadi panas. Jika kita membiarkan kendaraan meluncur netral pada permukaan yang rata, akhirnya energi kinetik akan diubah menjadi panas dalam bearing roda, bearing drivetrain, dan pada permukaan ban terhadap jalan sampai kendaraan berhenti total. Sistem rem menyediakan sarana mengubah energi kinetik melalui brake pad untuk menghasilkan gesekan dan panas.
Jumlah friksi yang dihasilkan sebanding dengan tekanan antara dua objek, komposisi material permukaan brake pad dan kondisi permukaan. Semakin besar tekanan yang diterapkan pada objek, semakin banyak gesekan dan panas yang dihasilkan. Semakin banyak panas yang dihasilkan oleh gesekan, semakin cepat kendaraan bisa dihentikan.
Koefisien gesekan adalah gaya minimum yang diperlukan untuk membuat suatu benda meluncur di permukaan benda lain, yang dibagi dengan gaya yang menekannya secara bersama. Koefisien gesekan tidak memiliki satuan.
Simulasi
Sebuah rem cakram ditunjukkan pada Gambar 1 menggunakan silinder berlawanan untuk memberikan gaya pada brake pad dan brake pad ini memberika gaya jepit pada cakram. Dalam gambar tersebut, berlaku data sebagai berikut:
- P adalah tekanan hidrolik dalam N/m2;
- A adalah luas penampang piston dalam m2;
- μ adalah koefisien gesekan antara brake pad dan disc;
- R adalah radius efektif rem dalam m.
Gaya hidrolik pada setiap brake pad = P × A (newton). Gaya gesekan pada setiap brake pad = PA (newton) dan total torsi pengereman (braking torque) = 2∙R∙P∙A (Nm).
Gambar 1. Ilustrasi rem cakram
Latihan
Rem cakram seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.33 memiliki piston hidrolik berdiameter 50 mm dan jari-jari efektif cakram rem 50 mm. Hitung torsi pengereman saat tekanan hidrolik 290 psi dan koefisien geseknya 0.4.
Penyelesaian:
1. Buat sket di Excel dam masukkan input parameter
2. Diameter piston dan radius efektif cakram dalam mm harus dikonversi ke m. Begitu juga tekanan dalam psi harus dikonversi ke Pascal agar satuan akhir torsi pengereman dalam N.m.
H3 =CONVERT(F3,”psi”,”Pa”)
H4 =CONVERT(F4,”mm”,”m”)
H5 =CONVERT(F5,”mm”,”m”)
Tosi pengereman, H10 =2*H5*H6*H3*H8
Original source: Excel Untuk Mahasiswa Teknik Otomotif