Cara Kerja Kampas Rem Sepeda: Ilmu di Balik Daya Henti

Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana bantalan rem kecil pada sepeda Anda dapat menghentikan pengendara dan sepedanya dengan cepat?

Kebanyakan orang tahu fungsi kampas rem—menghentikan sepeda Anda. Namun, hanya sedikit yang mengerti cara kerjanya. Di balik setiap pengereman yang mulus dan penurunan yang terkendali, terdapat perpaduan fisika, teknik, dan ilmu material yang cerdas!

Mari kita uraikan ilmu di balik bantalan rem dan apa yang membuat beberapa bantalan rem berkinerja lebih baik daripada yang lain.

1. Dasar-Dasar: Mengubah Gerak Menjadi Panas

Ingat pelajaran sains di mana kita belajar bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya? Itulah yang terjadi selama proses pengereman!

Saat sepeda Anda bergerak, ia memiliki energi kinetik - energi gerak.

Energi kinetik dapat dihitung dengan:

0,5 x massa sistem x kuadrat kecepatan.

Jadi kita melihat bahwa energi kinetik total bergantung pada 2 variabel:

1) massa pengendara dan sepeda

2) kecepatan (seberapa cepat Anda melaju).

Semakin berat massa sistem dan/atau kecepatannya, semakin besar energinya. Namun, kecepatan memiliki dampak yang sangat besar terhadap energi total karena energi kinetik merupakan fungsi kuadrat kecepatan.

Setiap kali kecepatan Anda berlipat ganda, total energi kinetik meningkat empat kali lipat! Inilah mengapa pengereman yang solid dan andal sangat penting untuk perjalanan menuruni bukit yang panjang dengan sepeda!

Untuk rem cakram hidrolik yang saat ini sudah umum digunakan pada kebanyakan sepeda motor, saat Anda menarik tuas rem, hal ini akan mendorong minyak rem ke:

1. Kaliper rem yang mendorong bantalan ke rotor
2. Gesekan antara bantalan dan rotor mengubah energi kinetik menjadi energi termal (panas), bahkan mungkin energi suara juga (rem berdecit) 😖
3. Rotor dan udara di sekitarnya menghilangkan panas.

Ini adalah proses konversi yang tepat: gerak (energi kinetik) > gesekan > panas (energi termal) > sepeda berhenti.

Gesekan terlalu sedikit = pengereman buruk.

Terlalu banyak panas = rem memudar, bantalan rem mengkilap dan bahkan rotor melengkung!

Inilah sebabnya desain bantalan rem berfokus pada pengendalian gesekan dan panas, bukan hanya menciptakannya.

2. Gesekan: Fondasi Daya Pengereman

Kampas rem menghentikan sepeda Anda melalui dua jenis gesekan:

Gesekan Perekat

Saat kampas rem menekan rotor saat rotor sedang bergerak, gesekan dan panas memindahkan lapisan material kampas rem ke rotor . Ini disebut lapisan transfer - bayangkan permukaan jalan saat mobil mengalami burnout atau drift.

Lapisan transfer inilah yang menjadi alasan mengapa sangat penting untuk memasang rotor dengan benar ! Setiap pesepeda dengan rem cakram dapat membuktikan betapa lemahnya daya henti rem cakram hingga terpasang dengan benar.

Saat melakukan pengereman, lapisan transfer ini terikat sesaat dan mengerem , memperlambat sepeda Anda dan tidak terlalu merusak dibandingkan jenis gesekan lain yang akan kita bahas: gesekan abrasif.

Gesekan Abrasif

Hal ini terjadi ketika permukaan bantalan bergesekan dengan rotor secara perlahan . Setiap kali, lapisan tipis material terkikis, energi diubah menjadi panas. Hal ini mempercepat keausan bantalan dan kerusakan rotor, tetapi ini adalah konsekuensi yang tak terelakkan dari penghentian sepeda Anda! Energinya harus disalurkan ke suatu tempat...

3. Panas: Musuh Tersembunyi

Selama pengereman keras, suhu pada antarmuka bantalan-rotor dapat mencapai hingga 250 °C !

Contoh:
Pengendara seberat 75 kg dan sepeda seberat 9 kg yang melaju dengan kecepatan 40 km/jam membawa energi kinetik sekitar 5185 J. Dalam satu kali pengereman dari kecepatan 40 km/jam hingga berhenti total sekeras mungkin, kedua rotor rem akan memanas sekitar 47 °C . Hal ini dihitung menggunakan persamaan perpindahan panas fundamental.

Δ T =Q/( m × c) , Di mana:

• $Q$ adalah energi termal (energi kinetik 5185J),
• $m$ adalah massa rotor (diasumsikan 110g), dan
• $c$ adalah kapasitas panas spesifik bahan rotor (dengan asumsi baja tahan karat).

Kami juga berasumsi gaya pengereman akhirnya didistribusikan antara 2 rotor yang identik, dan tidak ada perpindahan panas antara sistem udara dan rotor.

Kalau dipikir-pikir lagi, katakanlah kita mengerem pada kecepatan 50 km/jam dengan kondisi yang sama seperti sebelumnya, masing-masing rotor akan memanas hingga 88 °C ! Ingat, ini belum memperhitungkan suhu sekitar.

Kita dapat melihat seberapa besar daya gedor rotor dan bantalan rem, terutama pada turunan yang panjang dan cepat atau sistem yang lebih berat seperti eBike.

Tentu saja, bantalan dan rotor perlu mengelola panas ini dengan baik. Jika tidak, masalah akan muncul:

• Rem Memudar: Saat terlalu panas, material kampas rem kehilangan gesekan, mengakibatkan penurunan daya pengereman secara tiba-tiba. Inilah sebabnya produsen kampas rem seperti Shimano menambahkan sirip pendingin pada lapisan belakang kampas rem.
• Mengkilap: Ini terjadi ketika bantalan sedikit meleleh, mengeras, dan menjadi halus - mengurangi cengkeraman.
• Pembengkokan Rotor: Ekspansi panas yang tidak merata akan membengkokkan rotor, sehingga menimbulkan denyutan atau gesekan.

Jika Anda pernah melihat rotor baja berubah menjadi kuning/coklat/ungu/biru, ini adalah tanda bahwa baja telah mulai teroksidasi, yang menunjukkan suhu jauh di atas 200 °C.

4. Menyeimbangkan Semuanya: Panas, Traksi, Kontrol

Secara praktis, baik gesekan maupun manajemen panas menentukan kinerja sistem pengereman sepeda. Namun, seperti halnya mobil, rem sepeda tidak dapat menghasilkan gaya tak terbatas atau menahan suhu ekstrem selamanya.

Bahkan kampas rem dan rotor terbaik pun punya batas. Jika ditekan terlalu keras, kampas rem akan terlalu panas, mengilap, atau memudar. Namun, ada batas lain juga: traksi .

Sekuat apa pun rem Anda, kemampuan pengereman hanya akan seefektif ban Anda dalam mencengkeram jalan atau jalur . Jika gaya pengereman melebihi traksi, ban akan selip atau kehilangan cengkeraman, yang mengurangi kendali dan menambah jarak pengereman.

Itulah sebabnya sistem pengereman yang baik bukan hanya tentang daya henti semata. Melainkan tentang keseimbangan antara:

• Menghasilkan gesekan yang cukup untuk berhenti dengan cepat dan aman
• Mengelola panas sehingga rem tetap konsisten, dan
• Mencocokkan daya itu dengan kemampuan ban untuk mempertahankan cengkeraman.

Dari perspektif desain, rem sepeda modern mengutamakan keseimbangan ini. Tujuannya adalah memberikan performa pengereman maksimal tanpa mengorbankan kontrol atau stabilitas , apa pun kondisinya – aspal kering, kerikil lepas, atau jalur menurun basah.

5. Bahan Bantalan Rem

Mengingat beraneka ragamnya situasi yang dihadapi seseorang dan sepedanya, produsen telah menciptakan pilihan bantalan rem yang diformulasikan dengan senyawa berbeda, masing-masing jenis lebih cocok untuk karakteristik berkendara tertentu daripada yang lain.

Senyawa bantalan rem dapat diformulasikan menggunakan berbagai macam senyawa, itulah sebabnya setiap produsen bantalan rem menjaga resep unik mereka!

Untuk membaca lebih lanjut tentang berbagai senyawa umum yang digunakan, klik di sini!

6. Pemikiran Akhir

Pengereman bukan hanya soal kekuatan—ini soal kontrol, konsistensi, dan kepercayaan diri . Di balik setiap pengereman yang mulus terdapat keseimbangan antara fisika dan desain material.

Kampas rem Anda menjaga keseimbangan itu setiap kali Anda berkendara. Jadi, ketika saatnya menggantinya, pilihlah kampas rem yang dirancang dengan sains yang sesungguhnya. Karena dalam hal daya henti, Anda membutuhkan rem yang dapat diandalkan.

TemukanBantalan Rem TracEdge - Dibuat oleh teknisi Taiwan berpengalaman yang terlibat dalam merancang dan memproduksi bantalan rem untuk sektor otomotif, lokomotif, dan pertanian!

Dengan ❤️,
Tim