## PENGARUH KECEPATAN RELATIF PERMUKAAN GESEK DAN TEMPERATUR TERHADAP KOEFISIEN GESEK BLOK REM KOMPOSIT KERETA API
Agus Triono 1
1 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Email :  agustriono1@gmail.com

## ABSTRACT
Braking system is an important thing on safety of the train. In that process, kynetic energy changed into thermal energy that would be known by the increasing of temperature at the surface and around the area of contact between the wheels and brakes.  From research before, the increasing of contact temperature would lead a thermal crack on the wheel. Failure could be occure by that crack. Based on that results, research on the phenomenon of rising temperatures due to friction between wheel and railwould be very needed. In this paper, the effect of temperature and relative velocity of the surface to coefficient of friction would  be  studied.  Experimental  study  of  this  paper  using  pin  on  disc  test  with  2  kg  load  and  relative velocity  variated  from  4,61  m/s(400  rpm);  5,76  m/s(500  rpm)  and  6,91  m/s(600  rpm).Results  of  this research  shows  that  increasing  temperature  and  relative  velocity  would  lead  an  increasing  of  friction coefficient.
Key word: brake, composite, temperature, friction coefficient, relative velocity

## PENDAHULUAN
Blok  rem  termasuk  bagian  terpenting  dari system  pengereman  kereta  api.  Blok  rem  merupakan bahan  habis  pakai  yang  memerlukan  penggantian secara  rutin.  Sejauh  ini  penggunaan  blok  rem  pada kereta  api  terbagi  menjadi  dua  jenis  yaitu  blok  rem metalik dan blok rem  komposit. Di antara kedua jenis blok  rem  ini,  blok  rem  komposit  lebih  dipilih  untuk diaplikasikan  dibanding  blok  rem  metalik.  Hal  ini dikarenakan  blok  rem  komposit  memiliki  beberapa keunggulan  dibanding  blok  rem  metalik.  Keunggulan tersebut  antara  lain:  (1)  lima  kali  lebih  ringan, sehingga  lebih  mudah  dipasang,  (2)  umur  pemakaian lima  kali  lebih  tahan  lama,  (3)  tingkat  keausan  lebih rendah,  dan  (4)  perbandingan  harga  dan  umur pemakaian yang lebih baik[1-5].
Gambar 1. Blok Rem Kereta Api
Jika  dilihat  dari  efek  gesekan  yang  ditimbulkan,  blok rem  komposit  memberikan  efek  gesekan  yang  lebih
kecil  disbanding  blok  rem  metalik.  Hal  ini  justru menguntungkan  untuk  aplikasi  kereta  api  karena  efek gesekan  pada  blok  rem  yang  terlalu  besar  akan menyebabkan  efek skidding pada  roda  dimana  roda kereta  api  tidak  berputar  sementara  kereta  api  tetap bergerak maju[6]. Efek skidding ini akan menyebabkan  keausan  berlebih  pada  kontak  antara roda dan rel sehingga roda tidak lagi berbentuk bundar.

## Gesekan Antara Blok Rem dan Roda
Untuk  dapat  mengamati  fenomena  gesekan yang  terjadi  pada  blok  rem  kereta  api,  perlu  dipahami terlebih  dahulu  gaya-gaya  yang  mengakibatkan timbulnya  gesekan  pada  blok  rem.  Gambar  2  berikut memperlihatkan  diagram  gaya  gesek  yang  terjadi antara  roda  kereta  dan  blok  rem.  Gaya  reaksi  yang diberikan  oleh  roda  kepada  blok  rem  akan menghasilkan  gesekan  pada  blok  rem.  Besarnya  gaya gesek  ini  dipengaruhi  oleh  permukaan  kontak  antara roda dan blok rem serta koefisien gesek blok rem.
Gambar 2.Gaya pada blok rem
Gambar 3. Gaya gesek pada blok rem
Gaya  gesek  yang  terjadi  pada  blok  rem  selanjutnya dianalogikan  sebagai  gaya  gesek  antara  sampel  rem dengan piringan pada uji gesek pin on disc [7]. Gambar 4 berikut memperlihatkan model ujigesek pin on disc .
Gambar 4. pin on disc
Gambar 5. Model gayapada pin on disc

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  meliputi  pembuatan  specimen dan pengujian gesek menggunakan alat pin on disc test yang sesuai dengan standarASTM D3702-94.
Spesimen  untuk  pengujian  gesek  berbentuk balok dengan ukuran 25,4 mm x 25,4 mm x 10 mm [8] seperti yang terlihat pada Gambar 6.
Set Up Pengujian Set  up yang  perlu  dilakukan  dalam  persiapan  dan pelaksanaan pengujian adalah sebagai berikut,
1. Kondisi  permukaan  gesek  harus  dipastikan dalam  keadaan  dingin  dengan  suhu  berkisar antara 24 – 25 0 C.
2. Sampel  ditempatkan  pada  dudukan  dengan posisi tegak lurus permukaan serta tegak lurus indikator beban yang dalam hal ini menggunakan  timbangan  digital  agar  seluruh gaya gesek diteruskan ke timbangan digital.
3. Sebelum  motor  dijalankan,  tuas  penekan dipastikan tidak menyentuh permukaan bidang timbangan tetapi ditahan dan disentuhkan perlahan agar tidak terjadi beban impak. 4. Kecepatan relative permukaan gesek divariasikan  sebanyak  tiga  kecepatan  yaitu 400  rpm,  500  rpm  dan  600  rpm  atau  setara dengan 4,61 m/s; 5,76 m/s dan 6,91 m/s.
5. Pengujian  ini  dilakukan  selama  70  menit dengan  rentang  waktu  pengambilan  data sebeser  2,5  menit  di  awal  pengujian  serta  10 menit diakhir pengujian.
6. Data  temperature  serta  gaya  gesek  diambil sebanyak  5  buah  data  untuk  tiap-tiap  titik pengujian  yang  kemudian  dirata-ratakan.  Hal ini  untuk  menghilangkan  efek  noise  atau getaran mesin uji gesek.
7. Temperatur  diambil  pada  4  posisi  untuk melihat  pengaruh  suhu  pada  tengah  dan pinggir  piringan  serta  pada  bagian  depan  dan samping  sampel.  Posisi  pengambilan  data  ini dapat dilihat pada Gambar 8.
8. Setelah selesai untuk satu pengujian dilakukan  pendinginan  selama  kurang  lebih satu  jam  agar  suhu  permukaan  piringan kembali normal. 9. Data-data yang diperoleh selanjutnya
dimasukkan ke dalam tabel untuk dikonversikan menjadi koefisien gesek.
Gambar 7. Mesin uji gesek
Keterangan :
Fr = Gaya reaksiroda padablok rem fs = Gaya gesekpada blok rem Keterangan : F   = Gaya Tekan
W = Gaya berat N = Gaya normal fs1= Gaya gesekpiringan fs2= Gaya geseksampel
Gambar 8. Posisi pengukuran temperatur

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gaya  serta  temperatur  yang  dihasilkan  dari pengujian  dapat  dilihat  pada  Tabel  1  berikut.  Data pada  Tabel  1  tersebut  dihasilkan  dari  kecepatan relative piringan sebesar 5,76 m/s (500 rpm).
Tabel 1.Temperatur dan gaya gesek sampel selama
pengujian Waktu (menit) Temperatur rata-rata ( C ) Gaya rata-rata (gram) KoefisienGese k 2.5 28.78 1102 0.14 5 31.20 1069 0.14 7.5 33.08 1059 0.14 10 33.88 1049 0.14 20 38.63 1106 0.15 31 42.08 1132 0.15 40 44.70 1192 0.16 52 47.03 1264 0.17 62 48.78 1318 0.18 72 51.98 1369 0.18
Terlihat  pada  Tabel1  di  atas  bahwa  koefisien  gesek serta temperature meningkat seiring dengan meningkatnya  waktu  pengujian.    Hal  ini  diakibatkan oleh  perubahan  energi  kinetic  menjadi  energi  panas. Pengujian selanjutnya dilakukan untuk kecepatan 4,61 m/s (400 rpm) dan 6,91 m/s (600 rpm).
Gambar 9.Grafik koefisien gesek terhadap kecepatan relatif permukaan gesek
Grafik  yang  terdapat  pada  gambar  6  memperlihatkan bahwa  koefisien  gesek  meningkat  seiring  dengan peningkatan  kecepatan  relative  permukaan  gesek.  Hal ini dikarenakan gaya inersia yang terjadi pada piringan akan semakin besar dengan meningkatkanya kecepatan relatif  piringan.  Peningkatan  gaya  inersia  ini  akan meningkatkan  gaya  tekan  pada  timbangan  sehingga ketika gaya ini dikonversikan menjadi koefisien gesek, nilai koefisien gesek pun menjadi meningkat.
Gambar 10. Grafik koefisien gesek terhadap temperatur padakecepatan4,61m/s (400 rpm).
Gambar 11.Grafik koefisien gesek terhadap temperatur padakecepatan 5,76 m/s (500 rpm).
Gambar 12.Grafik koefisien gesek terhadap temperatur padakecepatan6,91m/s (600 rpm).
Terlihat  bahwa  koefisien  gesek  meningkat  dengan meningkatnya temperature permukaan gesek. Fenomena  ini  dapat  terjadi  dikarenakan  ikatan  kontak
antara sampel dan piringan  meningkat seiiring dengan peningkatan temperatur.

## KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  dapat  diambil  dari  uji  gesek adalah sebagai berikut :
1. Koefisien  gesek  meningkat  seiring  dengan peningkatan  kecepatan  relatif  permukaan  gesek. Hal  ini  disebabkan  adanya  peningkatan  gaya inersia relatif antara sampel dan piringan.
2. Temperatur  kontak  antara  sampel  dan  piringan mempengaruhi koefisien
gesek sampel. Meningkatnya  temperature  akan  meningkatkan koefisien  gesek  sampel.  Hal  ini  disebabkan meningkatnya gaya ikat kontak antara sampel dan piringan saat temperature kontak meningkat.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Triono Agus, Budiarko A. , Puja IGN Wiratmaja, Design  and  Production  Study  of  Railway  Brake Block , National
Symposium RAPI IX, Universitas Muhammadiyah Surakarta, Indonesia, 2010
[2] Yulianto, Setiawan R, Composite Brake
Characteristics  Design  Using  Knowledge  Based Design Methodology ,
Thesis, Institute
Technology Bandung, Indonesia, 2011
[3] Hilman  A, Performance  And  Evaluation  Of Friction Component For Railway Brake Application Using Extension Evaluation Method , Thesis, Institute Technology Bandung, Indonesia, 2011
[4] Triono Agus, Puja IGN Wirtamaja, Brodjonegoro Satryo  S., Effect  of  particle  size  On  The Development Mechanical
Properties
Of Composite  Brake  Materials ,  Proceeding  of National  Physic symposium,  Palangkaraya,
Indonesia, 2012
[5] LAPI-ITB, Final Report of Research,
Development  and  Impelementation  of  Railway Brake Block Composite , 2006
[6] Ridho  Ezello, Pengembangan  Spesimen  Rem Komposit  Berkoefisien  Gesek  Rendah  Untuk Aplikasi  Blok  Rem  Kereta  Api ,  Tugas  Akhir, FTMD ITB, 2011
[7] Indriyanto, B., Perancangandan Pembuatan Alat Uji  Gesek  untuk  menguji  Karakteristik  Material Blok  Rem  Komposit  Kereta  Api ,  Tugas  Akhir FTMD ITB. 2006.
[8] LAPI-ITB, SOP Pengujian Blok Rem Komposit
Kereta Api , 2010