Efektifitas Konsep Politik SBY-Boediono Mengenai Kebijakan Subsidi Pupuk Terhadap Kalangan Petani Antara Tahun 2009-2011 (Studi Kasus : Desa Pagar Jati Kecamatan Lubuk Pakam Kabupaten Deli Serdang)

ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA

POROS ENGKOL MOTOR BAKAR SATU

SILINDER HONDA REVO

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana

NIM : 050401005

TOMMY PRAKOSO SURYO PUTRANTO

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2012

ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA

POROS ENGKOL MOTOR BAKAR SATU

SILINDER HONDA REVO

Oleh :

NIM : 050401005

TOMMY PRAKOSO SURYO PUTRANTO

Diketahui/ Disyahkan : Disetujui Oleh :

Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing

Fakultas Teknik USU Ketua,

Dr. –Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri

NIP : 19641224 1992111 001 NIP : 19570412 198503 004 Ir. Tugiman MT.

ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA

POROS ENGKOL MOTOR BAKAR SATU

SILINDER HONDA REVO

Oleh :

NIM : 050401005

TOMMY PRAKOSO SURYO PUTRANTO

Telah diperiksa dan disetujui dari hasil seminar Tugas Skripsi Periode ke-626 tanggal 17-03-2012

Disetujui oleh : Disetujui Oleh :

Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II

Dr. –Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri

NIP : 19641224 1992111 001 NIP : 19540320 198101 1 001 Ir. A. Halim Nasution, M.sc

ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA

POROS ENGKOL MOTOR BAKAR SATU SILINDER

HONDA REVO

NIM. 050401005

TOMMY PRAKOSO SURYO PUTRANTO

Telah disetujui oleh :

NIP : 19570412 198503 004 Ir. Tugiman K. MT.

Penguji I, Penguji II,

Ir. Mulfi Hazwi M.sc

NIP : 19491012 1981031 002 NIP : 19540320 1981011 001 Ir. A. Halim Nasution, M.sc.

Diketahui oleh,

Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU Ketua,

NIP : 19641224 1992111 001 Dr. –Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : /TS/2011

FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : / /20

MEDAN PARAF :

TUGAS SKRIPSI

NAMA : Tommy Prakoso Suryo Putranto

NIM : 05 0401 005

MATA KULIAH : Kinematika dan Dinamika

SPESIFIKASI TUGAS : Lakukanlah simulasi untuk mengamati perubahan nilai-nilai kinematika dan dinamika pada poros engkol motor bakar satu silinder sepeda motor HONDA REVO.

Pembahasan meliputi :

1. Menentukan kecepatan dan percepatan pada poros engkol

2. Menentukan gaya yang bekerja pada main bearing. Diberikan tanggal : 28/10/2011

Selesai tanggal : 27/02/2012

KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DOSEN PEMBIMBING

Dr. –Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri

NIP : 19642241992111001 NIP : 19570412198503004 Ir. Tugiman MT.

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU

MEDAN

KARTU BIMBINGAN

TUGAS SKRIPSI MAHASISWA

No. : /TS/2011

Sub. Program Studi : Teknik Produksi

Bidang Tugas : Kinematika dan Dinamika

Judul Tugas : Analisa Kinematika dan Dinamika Poros Engkol Pada Honda Revo 4 Tak.

Diberikan Tanggal : 28/10/2012 Selesai Tanggal : 27/2/2012 Dosen Pembimbing : Ir. Tugiman MT. Nama Mhs. : Tommy P. S. P

NIM : 050401005

No. Tanggal Kegiatan Asistensi Paraf Dosen 1. 28/10/2011 Pemberian spesifikasi tugas

2. 2/11/2011 Asistensi BAB I

3. 17/11/2011 Asistensi BAB II dan perbaikan BAB I 4. 28/11/2011 Perbaikan BAB II

5. 6/12/2011 Asistensi BAB III 6. 13/12/2011 Perbaikan BAB III 7. 4/01/2012 Asistensi BAB IV

8. 12/01/2012 Diskusi Hasil dan Simulasi 9 25/01/2012 Asistensi BAB V

10. 9/02/2012 Perbaikan Hasil dan Simulasi 11. 27/02/2012 Siap diseminarkan

Catatan :

1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada dosen pembimbing

2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapih 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen

Bila kegiatan asistensi telah selesai

Diketahui,

Ketua Departemen Teknik Mesin FT-USU

Dr. –Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP : 19641224 1992111 001

ABSTRAK

Honda REVO merupakan salah satu motor roda dua yang banyak digunakan di Indonesia. Produk keluaran pabrikan terkenal di Indonesia ini mencapai daya maksimumnya pada putaran 7500 RPM sebesar 8.46 PS, dan mencapai torsi maksimumnya pada putaran 5500 RPM 0.86 kg.f/m pada putaran 5500 RPM. Disebabkan intensitas pemakaian penggunaan sepeda motor sekarang ini yang butuh kecepatan tinggi yang memaksa mesin hingga pada putaran maksimumnya, sehingga dilakukan penelitian pada mekanisme engkol luncur untuk mengamati nilai-nilai kinematika dan dinamika pada motor tersebut, karena perbaikan dan pergantian pada bagian-bagian mekanisme engkol luncur tersebut yang sangat mahal. Hasil dari penelitian ini menunjukkan pada poros engkol mengalami torsi maksimum sebesar 106.8939 N.m. Metode yang digunakan untuk menganalisa mekanisme engkol luncur adalah metode analitik/ Hukum Newton dan MSC. MD ADAMS software.

Kata kunci : Mekanisme engkol luncur, Daya Maksimum, Kinematika, Putaran Mesin

KATA PENGANTAR

Puji syukur hanya bagi ALLAH SWT,, karena atas karunia dan ridho-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat dan salam selalu tercurah kepada Baginda Rasul Muhammad SAW., beserta keluarga, sahabat, serta orang-orang yang mengikutinya hingga akhir zaman.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Analisa Kinematika dan Dinamika Pada Poros Engkol Pada Motor Bakar Satu Silinder Honda Revo”.

Penyelesaian skripsi ini tidak lepas dari dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis ingin menyampaikan penghormatan serta ucapan terima kasih yang sebesarnya kepada :

1. Ayahanda dan Ibunda tercinta atas cinta kasih, dukungan moril, keuangan, serta seluruh keluarga yang memberikan motivasi kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.

2. Bapak Ir. Tugiman MT., selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan arahan, diskusi, bimbingan, nasihat, serta kesempatan yang sangat memicu motivasi sehingga menyelesaikan skripsi ini.

3. Bapak Dr.-Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri., selaku ketua Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara.

4. Bapak Ir. Mulfi Hazwi MT. selaku Penasehat Akademik penulis dari tahun 2005-sekarang, yang telah banyak memberikan nasihat dan motivasi.

5. Seluruh Staff Pengajar Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis sehingga dapat dapat menyelesaikan skripsi ini dan Pegawai Departemen Teknik Mesin terima kasih atas kelancaran urusan birokrasi selama ini.

6. Teman mahasiswa Mesin USU, khususnya Andre Wisudha.

7. Anonymous, yang telah berbagi file khususnya ADAMS.

8. De’Brastagi.Com atas premium account FILESONIC.com. 9. Dan seluruh pihat terkait sehingga skripsi ini dapat rampung.

Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan dapat dilanjutkan oleh rekan-rekan mahasiswa.

Medan, 28 Mei 2012

NIM : 050401005

DAFTAR GAMBAR

Hal Gambar 2.1 Diagram reciprocating engine 6 Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur 7 Gambar 2.3 Geometri mekanisme engkol luncur 8

Gambar 2.4 Geometri engkol luncur 9

Gambar 2.5 Posisi vektor C 9

Gambar 2.6 Diagram benda bebas piston 10

Gambar 2.7 Diagram benda bebas connecting rod 11 Gambar 2.8 Diagram benda bebas poros engkol 13 Gambar 2.9 Diagram benda bebas crankshaft 14

Gambar 2.10 Siklus Otto 16

Gambar 2.11 Membuka Adams View 18

Gambar 2.12 Proses pemodelan 19

Gambar 2.13 Window pada adams view 20

Gambar 3.1 Kerangka konsep 23

Gambar 3.2 Honda revo 24

Gambar 3.3 Diagram alir pemodelan Adams 27 Gambar 3.4 Tampilan pembukan adams view 38 Gambar 3.5 Link poros engkol pada adams view 29 Gambar 3.6 Link connecting rod pada adams view 29 Gambar 3.7 Link poros engkol dan connecting rod 30 Gambar 3.8 Toolbox silinder pada adams view 30

Gambar 3.9 Peluncur pada adams view 31

Gambar 3.10 Peluncur dan link 31

Gambar 3.11 Sambungan pada mekanisme 32

Gambar 3.12 Motion pada mekanisme 33

Gambar 3.13 Toolbox simulasi 33

Gambar 4.1 Skema kinematis 35

Gambar 4.2 Grafik kecepatan titik C 36

Gambar 4.3 Grafik percepatan titik C 37

Gambar 4.4 Grafik percepatan titik berat poros engkol 38 Gambar 4.5 Grafik gaya komponen horisontal pada main bearing 39 Gambar 4.6 Grafik gaya komponen vertikal pada main bearing 40

Gambar 4.7 Grafik Torsi 41

Gambar 4.8 Mekanisme engkol luncur 42

Gambar 4.9 Mekanisme engkol luncur 46

Gambar 4.10 Grafik kecepatan 46

Gambar 4.11 Grafik percepatan 48

Gambar 4.12 Diagram benda bebas piston 50 Gambar 4.13 Diagram benda bebas connecting rod 50 Gambar 4.14 Diagram benda bebas poros engkol 52 Gambar 4.15 Diagram benda bebas crankshaft

Gambar 4.16 Grafik gaya-gaya resultan pada tiap pena 54 53

DAFTAR TABEL

Hal Tabel 2.1 Tampilan pembuka pada window adams/ view 19

Tabel 2.2 Deskripsi tool 21

Tabel 3.1 Hasil pengukuran komponen engkol luncur 25 Tabel 4.1 Hasil perhitungan kinematis 49 Tabel 4.2 Hasil perhitungan kinematika secara analitik 55 Tabel 4.3 Hasil perhitungan pada main bearing secara analitik 57

Daftar Notasi

Simbol Arti Satuan

A Luas Permukaan Piston cm

a

2

Percepatan Piston

p m/s

a

2

Percepatan titik berat connecting rod

komponen horisontal

gcx m/s

a

2

Percepatan titik berat connecting rod

komponen vertikal

gcy m/s

a

2

Percepatan titik berat poros engkol komponen horisontal

gpx m/s

a

2

Percepatan titik berat poros engkol komponen vertikal

gpy m/s

C

2

Perbandingan panjang poros engkol dan

connecting rod

m

D Diameter Piston cm

Fcx Gaya pada pena engkol komponen horisontal N Fcy Gaya pada pena engkol komponen vertikal N Fpx Gaya pada pena piston komponen horisontal N Fpy Gaya pada pena piston komponen vertikal N Frx Gaya pada main bearing komponen horisontal N Fry Gaya pada main bearing komponen vertikal N

G Gaya gravitasi bumi m/s

I

2

Momen putar pada connecting rod

zz kg.m

L

2

Panjang connecting rod m

mc Berat connecting rod kg

mp Berat piston kg

mpe Berat poros engkol kg

n Putaran poros engkol rad/s

nr Ketetapan (2 untuk motor 4 tak) -

N Putaran mesin RPM

P Daya efektif kW

Peff Tekanan efektif rata-rata kPa

R Panjang poros engkol m

S Panjang antar titik berat connecting rod dan pena piston

T Torsi N.m U Panjang antara titik berat connecting rod dan

pena engkol

m

Vd Volume silinder dm

v

3

Kecepatan piston

p m/s

x Perpindahan piston m

α2 Percepatan sudut poros engkol rad/s

η

2

Sudut putar connecting rod Deg

θ Sudut putar poros engkol deg

ω1 Kecepatan sudut poros engkol rad/s

Daftar Isi

LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING i

LEMBAR PERSETUJUAN PEMBANDING ii

LEMBAR PERSETUJUAN PENGUJI iii

SPESIFIKASI TUGAS iv

KARTU BIMBINGAN v

LEMBAR EVALUASI SEMINAR SKRIPSI vi

ABSENSI PEMBANDING BEBAS MAHASISWA viii

ABSTRAK ix

KATA PENGANTAR x

DAFTAR ISI xii

DAFTAR GAMBAR xiii

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR NOTASI xv

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Maksud dan Tujuan 3

1.3 Batasan Masalah 4

1.4 Metode Penulisan 4

1.5 Sistematika Penulisan 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 Pendahuluan 6

2.3 Persamaan kecepatan dan percepatan titik C 9 2.4 Analisa gaya pada main bearing 10

2.5 Analisa torsi 14

2.6 Gaya tekan pada permukaan piston 15

2.7 Md ADAM 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 23

3.1 Pendahuluan 23

3.2 Studi kasus 24

3.2.1 Spesifikasi motor 24

3.2.2 Dimensi motor bakar satu silinder 25

3.3 Gaya akibat pembakaran 26

3.4 Diagram alir simulasi 27

3.5 Prosedur simulasi 28

3.5.1 Proses pemodelan 28

3.5.2 Menentukan sambungan 31

3.5.3 Menentukan putaran 32

3.5.4 Proses Simulasi 33

3.6 Menampilkan hasil simulasi 34

BAB IV HASIL SIMULASI DAN DISKUSI 35

4.1 Pendahuluan 35

4.2 Kecepatan dan percepatan pada titik C 36 4.3 Percepatan titik berat poros engkol 38

4.4 Gaya pada main bearing 39

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 60

5.2 Saran 60

ABSTRAK

Honda REVO merupakan salah satu motor roda dua yang banyak digunakan di Indonesia. Produk keluaran pabrikan terkenal di Indonesia ini mencapai daya maksimumnya pada putaran 7500 RPM sebesar 8.46 PS, dan mencapai torsi maksimumnya pada putaran 5500 RPM 0.86 kg.f/m pada putaran 5500 RPM. Disebabkan intensitas pemakaian penggunaan sepeda motor sekarang ini yang butuh kecepatan tinggi yang memaksa mesin hingga pada putaran maksimumnya, sehingga dilakukan penelitian pada mekanisme engkol luncur untuk mengamati nilai-nilai kinematika dan dinamika pada motor tersebut, karena perbaikan dan pergantian pada bagian-bagian mekanisme engkol luncur tersebut yang sangat mahal. Hasil dari penelitian ini menunjukkan pada poros engkol mengalami torsi maksimum sebesar 106.8939 N.m. Metode yang digunakan untuk menganalisa mekanisme engkol luncur adalah metode analitik/ Hukum Newton dan MSC. MD ADAMS software.

Kata kunci : Mekanisme engkol luncur, Daya Maksimum, Kinematika, Putaran Mesin

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat cepat memberi dampak yang baik serta manfaat yang besar bagi manusia dalam berbagai bidang kehidupan. Hal ini dapat dilihat dengan semakin banyaknya peralatan yang telah diciptakan manusia dengan berbagai model, bentuk serta kemampuan dari segi pemakaian yang relatif lebih unggul dibandingkan dengan peralatan-peralatan konvensional. Keunggulan tersebut tidak lepas dari hasil penelitian dan percobaan oleh para ahli, yang selalu mencari terobosan dan temuan baru untuk menciptakan sesuatu yang baru bermanfaat dan berguna bagi kehidupan manusia.

Salah satu tujuan diciptakannya teknologi adalah untuk mempermudah manusia dalam memenuhi kebutuhan hidup. Hal ini dapat dirasakan dan dibuktikan dengan semakin mudahnya manusia melakukan sesuatu untuk memenuhi kebutuhan hidup. Terlepas dari dampak negatif yang timbul akibat penemuan dan penciptaan teknologi yang baru, science dan teknologi sangat dibutuhkan oleh manusia. Sebagai contoh suatu perusahaan atau lembaga akan sangat kesulitan jika dalam ruang kerja tidak terdapat perangkat komputer untuk menyelesaikan tugas dan pekerjaan kantor maupun perusahaan.

Kemajuan teknologi sekarang ini telah menghasilkan berbagai kreasi dalam segala hal yang bertujuan memudahkan segala aktifitas manusia. Ada berbagai

sarana transportasi tersedia, mulai dari darat, udara, dan laut. Kendaraan yang diproduksi massal di negara kita umumnya kendaraan darat, salah satunya sepeda motor. Agar sepeda motor kita memiliki umur yang lebih panjang maka selain komponen sepeda motor dirancang dengan efektif dan efisien, juga tergantung dari material dari komponen tersebut.

Seperti yang dilakukan Mohammad Ranjbarkohan dalam jurnalnya

“kinematic and kinetic analysis of the slider-crank mechanism in otto linear four

cylinder z24 engine” yang terdapat pada “journal mechanical engineering

research, Vol. 3(3), pp. 85-95, March 2011. Jurnal tersebut mendeskripsikan

sebuah laporan dari laboratorium MegaMotor bahwa motor Nissan Z24 mengalami kerusakan pada bagian-bagian vital seperti pada poros engkol dan

connecting rod. Metode yang dilakukan adalah dengan menggunakan hokum

newton atau metode analitik dan dengan bantuan adams. Seperti pada lampiran1. Pada saat proses pembakaran terjadi di dalam silinder, tenaga yang dihasilkan oleh gas pembakaran sangatlah tinggi. Jika piston dan kelengkapannya tidak mampu menahan daya ledak dari proses pembakaran tersebut, dapat dipastikan kalau piston dan connecting rod dapat pecah.

Untuk itu agar tidak terjadi kejadian tersebut maka kita diharuskan mengetahui kekuatan dari piston, connecting rod dan poros engkol tersebut dalam meneruskan tenaga dari proses pembakaran sehingga dapat mengubah gerak tranlasi menjadi gerak berputar. Jika kita mengetahui kekuatan bahan dari piston,

connecting rod, dan poros engkol tersebut tidak mampu menahan daya dari tenaga

hasil pembakaran, maka kita perlu merubah material atau desain dari piston,

Berbagai metode analisa telah banyak tersedia untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada piston connecting rod, poros engkol atau lebih umumnya mekanisme engkol luncur. Pada mekanisme engkol luncur terdapat analisa kinematis dan dinamis yang bekerja pada mekanisme tersebut.

Pemakaian metode ini juga diterapkan dalam bidang komputer sehingga mempermudah analisa sebagai sebagai alat bantu perhitungannya. Dengan perangkat komputer, khususnya software ADAMS untuk analisa kinematis dan dinamis, desain pendekatan untuk pembuatan suatu produk dapat dikontrol dengan baik sehingga diharapkan kualitas hasil produk akan lebih baik. Pengujian karakteristik secara eksperimental di laboratorium memerlukan biaya yang tidak sedikit. Untuk itu diperlukan bantuan software yang mampu menganalisa karakteristik suatu model. Oleh karena itu peneliti memilih simulasi dengan menggunakan software yang berbasis analisa seperti ADAMS.

1.2. Maksud dan Tujuan

Maksud dari penelitian pada mekanisme ini adalah untuk mengetahui nilai-nilai kinematika dan kinetik mekanisme pada poros engkol

Tujuan penelitian kaliini adalah ;

1. Menentukan besarnya percepatan pada poros engkol dan titik berat pada poros engkol.

2. Menentukan gaya-gaya yang bekerja pada big-end connecting rod dan pada

1.3. Batasan Masalah

Dalam penelitian atau proses analisa secara kinematis dan dinamis pada mekanisme engkol luncur ini penulis membatasi permasalahan meliputi yaitu gaya gas akibat pembakar dianggap konstan dengan mengambil nilai tekanan efektif rata-rata saat mesin mengalami daya maksimum. Tidak melakukan perhitungan dengan metode elemen hingga, suhu, serta gesekan diabaikan.

1.4. Metode Penulisan

Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas sarjana ini adalah : 1. Studi Literatur

Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku yang mendukung dan membantu menyelesaikan tugas sarjana ini.

2. Diskusi

Berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing dan teman-teman mahasiswa yang lain mengenai simulasi yang dibahas.

1.5. Sistematika Penulisan

Dalam penulisan tugas sarjana ini sistematika penulisannya meliputi, Bab I pendahuluan, berisikan latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan. Diteruskan dengan Bab 2 yakni tinjauan pustaka meliputi teori-teori perhitungan dinamika. Kemudian masuk ke Bab 3 metode penelitian yang berisikan tentang pengambilan data, perhitungan, diagram alir menggunakan software ADAMS dan prosedur simulasi. Setelah data

yang diperoleh diperhitungkan, maka pada Bab 4 hasil disimulasikan diantaranya analisis simulasi kinematis dan dinamis pada mekanisme engkol luncur. Dan pada Bab 5 berisikan kesimpulan secara garis besar dari hasil simulasi dan perhitungan secara analitikserta saran untuk kesempurnaan tugas sarjana ini.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pendahuluan

Bab ini memberikan gambaran umum tentang latar belakang pengertian pembangkitan gaya pada mekanisme sebuah mesin bolak-balik

(reciprocating engine).

Gambar 2.1 Reciprocating Engine

Dari gambar :

1. Piston 3. Poros engkol

2. Connecting rod

1

2

Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur

Dari gambar 2.2 menunjukkan diagram benda bebas sebuah mekanisme engkol luncur. Torak P yang mengalami percepatan akan menghasilkan gaya inersia (Fi), Fi merupakan gaya inersia yang bekerja pada pusat torak P, yang

besarnya adalah Fi = mp . ap, dimana mp massa keseluruhan piston dan ap adalah percepatan piston. Sehingga gaya yang menekan piston Fpx jumlah gaya inersia

yang bekerja pada piston dan tekanan gas yang dihasilkan pada pembakaran pada permukaan piston. Gaya ini mengakibatkan poros engkol bergerak dengan

kecepatan konstan ω1. Dan juga mengakibatkan batang penghubung (connecting rod) bergerak dengan kecepatan angular ω2 dan mengalami percepatan angular

α2

Motor bakar satu silinder menggunakan mekanisme engkol luncur dalam pengoperasiannya. Untuk aplikasi mekanisme ini pada sebuah motor bakar, usaha

.

hasil pembakaran bahan bakar dan oksigen berekspansi akan mendorong torak yang dilanjutkan ke batang penghubung yang akan memutar poros engkol, yang kemudian diidealisasikan akan menghasilkan putaran konstan dengan bantuan sebuah roda gila (fly wheel).

Gambar 2.3 memperlihatkan skema dari mekanisme engkol peluncur horizontal. O adalah kerangka tetap, R adalah radius poros engkol yang bergerak rotasi yang terpusat di O dan L adalah batang penghubung dan P adalah peluncur, yang mana pada kasus ini torak meluncur sepanjang silinder atau bergerak

translasi. θ adalah sudut gerak poros engkol. η adalah sudut perubahan batang hubung terhadap torak. Dan G adalah titik berat batang hubung.

ω

1

2.3. Persamaan Posisi, Kecepatan, dan Percepatan Titik C

Gambar 2.4 Geometri engkol peluncur

Gambar 2.5 Posisi vector C

X

TMA

L

R

-L

Sin β = R Sin θ

R + L

O

C

θ

Dengan menurunkan persamaan posisi pada titik C dua kali didapatkan persamaan percepatan pada titik C atau a

(2.1)

Untuk mencari persamaan percepatan titik berat pada poros engkol, dan karena jarak titik berat poros engkol adalah R/2, maka percepatan titik berat pada poros engkol adalah.

c

(2.2)

2.4. Analisa Gaya Bearing Pen

Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada peluncur dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Diagram benda bebas piston

Pada gambar 2.6 dapat dilihat bahwa FPY merupakan gaya yang terjadi pada titik P untuk komponen vertikal dan FPX merupakan gaya yang terjadi pada titik P untuk komponen horizontal. Karena HONDA REVO menggunakan mesin untuk tipe horizontal, sehingga gaya yang ditimbulkan akibat pembakaran gas Fg dan

P Fg mpap

Fpy

Fpx

Wp N

gaya inersia yang ditimbulkan mpap

dikategorikan menjadi komponen horisontal. Sehingga,

(2.3)

Sedangkan pada komponen vertikal terdapat berat piston wp dan N gaya yang

bekerja pada dinding silinder.

Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada batang hubung atau

connecting rod dapat dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Diagram benda bebas connecting rod

Dari gambar 2.7 dapat dilihat connecting rod CP, yang mengalami percepatan angular yang arahnya searah sumbur-z menimbulkan momen inersia Izz. Pada

connecting rod CP juga terdapat gaya yang terbagi menjadi komponen vertikal

dan horizontal. FCX merupakan gaya pada titik C untuk komponen horizontal,

Fpx

Fcx

mc.acgx

mc.acgy

Fpy

Wc Fcy

η

C

G

P -Izz.α2

sedangkan pada komponen horizontal terdapat FPX dan mc.acgx yang merupakan

gaya inersia untuk komponen horizontal pada connecting rod. Sedangkan FCY

yang merupakan gaya pada titik C untuk komponen vertikal. Komponen vertikal pada batang hubung ini adalah WC berat batang hubung dan mc.acgy

gaya inersia untuk komponen vertikal.

(2.4)

(2.5)

Karena FCY dan FPY

belum diketahui, dengan menggunakan momen pada titik G.

Karena U + S = L, maka

Sehingga dapat diketahui FCY

(2.7)

I

,

zz didapat dari hasil pengukuran dengan menggunakan software SOLIDWORKS.

Gambar 2.8 Diagram benda bebas poros engkol

Gambar diatas merupakan diagram benda bebas untuk poros engkol, analisa yang dilakukan pada poros engkol dengan mengganggap titik berat poros engkol R/2, dan poros engkol tanpa beban imbang counter weight. Karena poros engkol dianggap berputar pada kecepatan konstan, sehingga percepatan sudut poros engkol dianggap nol.

(2.6)

Fcx

Frx

Fry

Fcy mpe.agpy

mpe.agpx

2.7. Analisa Torsi

Analisa torsi kali ini berdasarkan referensi dari jurnal seperti yang terdapat pada lampiran. Dimana torsi yang terjadi pada mekanisme engkol luncur kali ini adalah gaya-gaya komponen horizontal FCX dan vertikal FCY pada titik C

dikalikan panjang dari poros engkol itu sendiri.

Gambar 2.9 Diagram benda bebas crankshaft

T FCX

FCY

θ

C

O

R

Sedangkan untuk memperoleh gaya yang ditimbulkan oleh gas dengan menggunakan tekanan efektif rata-rata pada siklus otto.

2.8. Gaya Tekan Pada Permukaan Piston

Pada siklus Otto, energy yang dihasilkan berasal dari pembakaran antara campuran bahan bakar. Hasil pembakaran akan menghasilkan tekanan gas yang menekan piston, kemudian diteruskan sampai poros engkol untuk menghasilkan tenaga. Gaya tekan pada siklus Otto bergantung pada tekanan gas yang terjadi akibat ledakan dari pembakaran bahan bakar. Karena selama siklus Otto tekanan dan temperatur selalu berubah-ubah tiap perubahan sudut gerak poros engkol maka sebaiknya dicari harga tekanan konstan yaitu tekanan efektif rata-rata.

Gambar 2.10 Siklus OTTO (sumber : Thermodynamic 6th

Untuk menghitung tekanan gas rata-rata yang terjadi pada siklus Otto dapat dihitung dengan menggunakan rumus (Internal Combustion Engine

Fundamentals, Heywood John-B)

Dimana,

, Cengel)

P = Daya efektif (kW)

Peff = mean efektif pressure (kPa)

Vd = Volume silinder (dm3

N = Putaran poros engkol (R.P.S)

)

nR

(2.10)

Dimana,

A = Luas permukaan kepala piston

= (π/4).D

= 2 (Motor 4 tak)

Dan secara matematis gaya yang ditimbulkan hasil pembakaran pada permukaan torak adalah,

• Adams/ Car

2

D = Diameter piston (cm)

2.9 Md ADAM

Berdasarkan Md Adams Help, Md adams adalah software MSC berbasis

Computer Aided Engineering (CAE) yang fungsi utamanya multi disiplin ilmu

yang mengintegrasikan sistem-sistem seperti komponen-komponen mekanik, pneumatik, hidrolik, elektronik dan sistem kontrol teknologi yang memungkinkan para insinyur untuk membangun dan menguji prototipe secara virtual menjelaskan interaksi antara subsistem.

Md adams software yang dapat meningkatkan efisiensi teknik dan dapat mengurangi biaya pengembangan produk dengan melakukan validasi lebih awal. Insinyur dapat mengevaluasi dan mengelola interaksi tiap disiplin ilmu seperti gerakan, aktuasi, dan pengendalian agar produk bekerja lebih optimal seperti kinerja, keamanan, dan kenyamanan. Seiring dengan kemampuan analisis yang luas

Produk-produk yang terdapat pada MD Adams 2010 diantaranya :

• Adams/ Driveline • Adams/ Flex • Adams/ Insight

• Adams/ PostProcessor • Adams/ View

Pada analisa kinematika dan dinamika mekanisme engkol luncur akan menggunakan salah satu produk adams yaitu Adams/ View. Adams/ View adalah produk Adams yang sangat powerful dalam bentuk pemodelan dan simulasi. Pengguna Adams dapat membangun dan mensimulasikan sebuah model yang memiliki part yang bergerak.

Berikut penggunaan Adams/ View :

Start menu, Programs, MSC.Software, MD Adams 2010, AView,

1. Memilih salah satu pilihan yang terdapat pada window seperti pada tabel berikut :

Adams - View

Gambar 2.11 Membuka ADAMS/ View

Membuat Model

Saat memulai adams/ View, adams/ View akan menampilkan window berupa

welcome dialogue box yang memberi pilihan pada pengguna apakah membuat

Tabel : Tampilan pilihan pada window ADAMS/ VIEW

Pilihan Pada Tabel Fungsi

Create a New Model Membuat sebuah model yang baru

Open an Existing Database Membuka model yang telah ada

Import File Membuka model dari database adams

yang telah ada.

Exit Keluar dari adams/ View

2. Jika memilih membuat model yang baru, terdapat pilihan penggunaan gravitasi pada model,

• Earth Normal : Gravitasi normal sebesar 1 G

• No Gravity : Tidak menggunakan gravitasi

• Other

3. Menyeleksi satuan yang akan digunakan. • MMKS : millimeter, kilogram, secon • MKS : meter, kilogram, second • CGS : centimeter, gram, dyne • IGS : inci, slug, pound gaya 4. Pilih OK

Proses Pemodelan

Tahap-tahap pada pengerjan adams/ View adalah :

Gambar 2.12 Proses pemodelan

Tahap pertama yang dilakukan adalah membangun model, melakukan percobaan pada model, peninjauan pada model, dan dilakukan pengembangan terhadap model jika diperlukan.

Adams/ View

Berikut tampilan adams/ View pada jendela utama.

Gambar 2.13 Window pada ADAM/ View

Tool Box Adams/ View

Tabel : Deskripsi Tool

Ikon Deskripsi

Tool seleksi

Pemodelan bentuk-bentuk geometri

pengukuran

Tool sambungan

simulasi

Tool pewarna

motor penggerak

animasi

Tool Forces

Menampilkan model dalam satu window

Menampilkan model saat diseleksi

Menampilkan model pada titik pusat model

Merotasi model

Se

Increment Entering a value lets you more precisely control the view display changes, such as zooming and rotations.

Se Se

Grid Se

Depth Se

Render Se

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Pendahuluan

Bab ini berisikan metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan skripsi ini. Secara umum metodologi yang digunakan dalam skripsi adalah pemodelan dengan menggunakan MSC ADAMS dan melakukan perbandingan analisa secara manual dan simulasi yang dihasilkan oleh MSC ADAMS.

Gambar 3.1 Kerangka konsep

Dalam skripsi ini dilakukan studi kasus mekanisme motor bakar yang diaplikasikan pada sepeda motor merk Honda Revo, dimana data dapat dilihat

pada tabel 3.1. Kemudian dilakukan perbandingan hasil secara manual dan simulasi dengan MSC ADAMS.

3.2 Studi Kasus

3.2.1 Spesifikasi Motor

Sebagai studi kasus dalam skripsi ini dipilih motor bakar jenis bensin yang biasa diaplikasikan pada sepeda motor. Adapun spesifikasi mesin yang digunakan dalam skripsi ini merupakan mesin dari sepeda motor Honda Revo yang merupakan keluaran pabrikan terkemuka di Indonesia.

• Panjang X lebar X tinggi : 1.919 x 709 x 1.080 mm

• Jarak Sumbu Roda : 1.227 mm

• Jarak terendah ke tanah : 135 mm

• Berat kosong : 97 kg

• Tipe rangka : Tulang punggung

• Tipe suspensi depan : Teleskopik

• Tipe suspensi belakang : Lengan ayun dengan peredam kejut ganda

• Ukuran ban depan : 70/90 - 17 M/C 38P

• Ukuran ban belakang : 80/90 - 17 M/C 44P

• Rem depan : Cakram hidrolik, dengan piston tunggal

• Rem belakang : Tromol

• Kapasitas tangki bahan bakar : 3,7 lt

• Tipe mesin : 4 langkah, SOHC, pendinginan udara

• Diameter x langkah : 50 x 55,6 mm

• Volume langkah : 109,1 cc

• Perbandingan Kompresi : 9,0 :1

• Daya Maksimum : 8,46 PS/7.500 rpm

• Torsi Maksimum : 0,86 kgf.m/5.500 rpm

• Kapasitas Minyak Pelumas Mesin : 0,8 lt pada pergantian periodik

• Kopling Otomatis : Ganda, otomatis, sentrifugal, tipe basah

• Gigi Transmsi : 4 kecepatan bertautan tetap

• Pola Pengoperan Gigi : N - 1 - 2 - 3 - 4 - N

• Starter : Pedal dan Elektrik

• Aki : MF 12 V - 3 Ah

• Busi : ND U20EPR9S, NGK CPR6EA-9S

• Sistem Pengapian : DC-CDI, Battery HARGA : Rp 11,400,000

Sumber : CV. Indako Trading Co.

3.2.2 Dimensi Motor Bakar Satu Silinder

Data dimensi ini akan digunakan untuk proses pemodelan dengan menggunakan ADAMS. Hasil pengukuran ditabulasikan pada tabel 3.1.

Tabel 3.1 Hasil Pengukuran

Piston • Diameter : 40.95 mm

• Berat : 86.50 gr

Connecting rod • Panjang : 94.53 mm

• Berat : 144.17 gr Poros engkol • Panjang : 26.50 mm Sumber : CV. Indako Trading Co.

3.3 Gaya akibat pembakaran

Pembebanan diawali dengan mencari nilai gaya tekan yang terkonsentrasi di piston. Besarnya gaya F dapat dihitung dengan menggunakan rumus tekanan efektif rata-rata seperti pada bab 2 sebelumnya.

Dimana,

P = 8.46 PS = 6.22 (kW)

Vd = 109.1 cm3 =109.1 x 10-3 (dm3

N = 7500 R.P.M = 450000 (R.P.S)

)

nR

Mep = 0.25338 (kPa) = 2 (Motor 4 tak)

Dan secara matematis gaya yang ditimbulkan hasil pembakaran pada permukaan torak adalah,

(2.25)

Dimana,

D = Diameter piston (cm)

A = Luas permukaan kepala piston

= (π/4).D =(π/4).(4.095)

2

=13.17 cm

2

F = 0.25338 (kPa) . 13.17 cm = 33.38 kN

2

= 3338 N

3.4 Diagram Alir Simulasi

Dalam skiripsi ini, aliran proses simulasi menggunakan proses komputer meliputi, yaitu proses pemodelan untuk membuat suatu pendekatan sistem motor bakar satu silinder akan dilakukan dengan menggunakan bantuan software MSC

MD Adams.

3.5 Prosedur Simulasi

3.5.1 Proses Pemodelan

MSC MD ADAMS merupakan salah satu software keluaran MSC seperti

NASTRAN, MD NASTRAN, PATRAN, dll. Hanya saja software MSC MD

ADAMS ini dikhususkan untuk mensimulasikan perhitungan kinematis dan

dinamis pada suatu sistem.

Pada pemodelan sistem motor bakar menggunakan ADAMS ini menggunakan pendekatan. Yaitu bentuk komponen hanya berupa link-link dan silinder. Berikut tahap-tahap pemodelan, pemberian hubungan atau joint,

dan motion pada poros engkol

Memulai MSC MD ADAMS ,

Start\Program Files\MSC.Software\MD_Adams\2010\View

1. Pemodelan poros engkol dan batang hubung

Pemodelan dilakukan dengan fitur toolbox dari ADAMS, yaitu link seperti pada gambar 3.5. Pada link yang pertama kali dibuat adalah poros engkol. Panjang poros engkol sepanjang 2.54 cm yang disesuaikan dengan panjang poros engkol HONDA SUPRA. Sedangkan tebal dan lebarnya dibuat sesebasa 1 cm.

Gambar 3.5 Link poros engkol pada ADAMS VIEW

Proses pemodelan connecting rod (batang hubung) juga dilakukan seperti halnya poros engkol. Dimana panjang connecting rod sebesar 9.45 cm yang panjangnya disesuaikan panjang sebenarnya, sedangkan lebar dan tebalnya dibuat 1 cm.

Gambar 3.7 Connecting rod dan poros engkol

2. Proses pemodelan peluncur

Pemodelan dilakukan dengan toolbox yaitu cylinder. Toolbox cylinder dapat dilihat seperti pada gambar 3.8. Pada silinder ini ditentukan diameter silinder sebesar 4.9 cm, dan tinggi silinder sebesar 4 cm. Gambarnya seperti gambar 3.9.

Gambar 3.9 Peluncur

Gambar 3.10 Peluncur

3.5.2 Menentukan sambungan

Pada ADAMS VIEW jenis sambungan yang berputar atau yang bergerak rotasi seperti sambungan poros engkol adalah revolute joint. Jenis-jenis sambungan pada mekanisme :

1. Revolute Joint

a. Ground dan poros engkol

b. Poros engkol dan connecting rod

c. Connecting rod dan Peluncur

2. Translational Join

a. Peluncur dan ground

Keseluruhannya seperti pada gambar 3.11.

Gambar 3.11 Sambungan pada mekanisme

3.5.3 Menentukan putaran

Pada ADAMS VIEW menentukan besarnya putaran menggunakan tool

Rotational Joint Motion. Putaran ini diletakkan pada sambungan antara ground

dan poros engkol. Besarnya putaran yaitu 45040.95 deg/s atau setara 7500 rpm seperti yang terlihat pada gambar 3.12.

Revolute Joint

Gambar 3.12 Motion pada mekanisme

3.5.4 Proses simulasi

Proses simulasi dilakukan dengan toolbox interactive simulation control. Gambarnya seperti pada gambar 3.13.

Gambar 3.13 Toolbox simulasi

Tombol untuk menjalankan simulasi, tombol agar simulasi berhenti, dan tombol untuk mereset simulasi

3.6 Menampilkan Hasil Simulasi

Untuk menampilkan hasil simulasi, menggunakan tool Postprocessing, tool

ini menampilkan nilai-nilai kinematika, seperti perpindahan, kecepatan, dan percepatan peluncur.

ω

1

BAB IV

HASIL SIMULASI DAN DISKUSI

4.1. Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas hasil simulasi pada mekanisme motor bakar satu silinder dengan menggunakan software MSC MD ADAMS dan hasil analisa secara analitik seperti yang dihasilkan pada bab 2 dengan menggunakan metode

spreadsheet. Hasil simulasi ini, baik secara manual dan animasi menggunakan

putaran yang konstan.

Hasil perhitungan pada gaya-gaya yang bereaksi pada sambungan akan ditampilkan dalam bentuk spreadsheet sehingga dapat dilihat perbedaan hasil simulasi dan perhitungan secara manual seperti yang dibahas pada bab 2, dengan model seperti pada gambar 4.1.

Pada perhitungan secara manual dilakukan secara spreadsheet dengan menggunakan Microsoft Excel. Sehingga hasil perhitungan secara manual dapat dilihat dalam bentuk tabel dan grafik.

Gambar 4.1 Skema Kinematis Poros Engkol

O

C

θ

4.2. Kecepatan, dan Percepatan Pada Titik C

Analisa kinematis menghasilkan kecepatan, dan percepatan pada titik C atau pada crank-pin, yang nilainya konstan akan diuraikan terhadap sumbu x dan y. Selanjutnya hasil dari gaya kinematis akan digunakan untuk menganalisis gaya dinamis yang terjadi. Berikut hasil kecepatan dan percepatan pada titik C

Gambar 4.2 Grafik kecepatan pada titik C diuraikan terhadap Sb-X dan Y

-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25

0 90 180 270 360 450 540 630 720

K ec ep a ta n , m /s

Sudut Putar Poros Engkol, Deg

VCX Analitik VCX Adams VCY Analitik VCY Adams

Pada gambar 4.3 merupakan gambar grafik percepatan pada titik C yang diuraikan sb-x dan y dengan menggunakan metode simulasi hasil ADAMS dan secara analitik. Grafik percepatan pada titik saat poros engkol berputar 7500 RPM. Grafik dibawah grafik kecepatan piston versus sudut putar poros engkol 0, 15, 30, 45, . . . ., 720, atau setara dengan waktu yang dibutuhkan motor menyelesaikan siklusnya.

Gambar 4.3 Grafik percepatan pada titik C diuraikan sb-X dan Y

aCX Analitik aCX Adams aCY Analitik aCY Adams

-20000 -15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000 20000

0 90 180 270 360 450 540 630 720

P er cep a ta n , m /s 2

4.3 Analisa percepatan titik berat poros engkol

Pada gambar 4.4 merupakan gambar grafik percepatan titik berat poros engkol simulasi hasil ADAMS dan perhitungan secara analitik. Grafik percepatan titik berat saat poros engkol berputar 7500 RPM. Grafik dibawah dengan sudut putar poros engkol 0, 15, 30, 45, . . . ., 720, atau setara dengan waktu yang dibutuhkan motor menyelesaikan siklusnya.

Gambar 4.4 Grafik percepatan titik berat sumbu-X dan Y

-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000

0 90 180 270 360 450 540 630 720

P er cep a ta n , m /s 2

Sudut Putar Poros Engkol, Deg

aCX Analitik aCX Adams aCY Analitik aCY Adams

4.4 Gaya Pada Main Bearing

Pada gambar dibawah merupakan grafik gaya yang bekerja pada main

bearing (Fpex) dan (Fpey) hasil simulasi MSC ADAMS dan perhitungan secara

analitik. Pada grafik menggunakan gaya gas ruang bakar konstan sebesar 3300 N yang dihasilkan pada putaran poros engkol 7500 RPM.

Gambar 4.5 Grafik gaya pada mean bearing untuk komponen horizontal putaran 7500RPM ADAMS Analitik -7000 -6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000

0 90 180 270 360 450 540 630 720

G a y a P a d a P o ro s E n g k o l S u mb u -X, N ew to n

Gambar 4.6 Grafik gaya pada mean bearing komponen vertikal putaran 7500 RPM ADAMS Analitik -2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500

0 90 180 270 360 450 540 630 720

G a y a P a d a P o ro s E n g k o l S u mb u -Y , N ew to n

4.5 Torsi pada poros engkol

Pada gambar di bawah merupakan grafik torsi pada poros engkol. Torsi berasal dari gaya yang bekerja pada FCX dan FCY. Torsi terjadi diasumsikan gaya gas konstan sebesar 3300 N dan terjadi pada putaran poros engkol konstan sebesar 7500 RPM.

Gambar 4.7 Grafik Torsi pada putaran 7500 rpm dengan tekanan gas bakar konstan.

-150 -100 -50 0 50 100 150

0 90 180 270 360 450 540 630 720

ADAMS Analitik

Dengan membandingkan hasil perhitungan kinematika secara analitik, grafik dan simulasi software dengan menggunakan putaran yang sama 7500 RPM, hanya saja dipilih sudut gerak poros engkol saat poros engkol membentuk sudut 1200 dari sumbu-x.

Gambar 4.8 Mekanisme Engkol luncur

Perhitungan secara analitik ini diambil pada satu titik pada saat poros engkol membentuk sudut 1200

Dimana R merupakan panjang poros engkol dan L adalah panjang connecting rod

maka perpindahan piston seperti yang sebelumnya dibahas pada bab II persamaan (2-5) sub-bab 2.3.3 persamaan posisi, kecepatan dan percepatan piston (Andre

Wisudha).

.

R = 0.0265 m L = 0.09453 m

Kecepatan piston

Pada kecepatan putaran poros engkol 7500 RPM atau setara 785.7143 rad/s

Percepatan piston

Sedangkan kecepatan angular connecting rod seperti yang dikemukakan pada bab 2 sebelumnya.

Percepatan angular connecting rod yang merupakan turunan kecepatan angular terhadap waktu.

Percepatan titik berat connecting rod untuk komponen horizontal adalah

Percepatan titik berat connecting rod untuk komponen vertikal adalah

Sehingga percepatan pada titik berat connecting rod adalah resultan dari komponen horizontal dan vertikal

Kecepatan poros engkol

Percepatan poros engkol

Percepatan titik berat poros engkol

Karena letak titik berat poros engkol R/2 maka percepatan titik berat poros engkol,

Gambar 4.9 Mekanisme engkol luncur

Berikut perhitungan secara grafik saat poros engkol membentuk sudut 1200 Analisa Kecepatan

.

Gambar 4.10 Grafik kecepatan

OV

VC VP

VP/C 1200

C

O

P

ω

L

R

g

3

Analisa Percepatan

Karena kecepatan poros engkol atau link O2

Arahnya berhimpit dengan link O

C konstan maka percepatan = 0, sehingga percepatan tangensial pada A = 0. Sehingga,

2C dan mengarah pada O2 Percepatan pada P,

Dengan 1 cm = 1880 m/s2

Gambar 4.11 Grafik percepatan

Percepatan titik berat di poros engkol, karena letak titik berat G2 = R/L atau O2C/2, maka aG2

Percepatan titik berat di connecting rod, ,

Oa A_p

anP/C

atP/C

aC

aP/C

aG3

Sehingga percepatan titik berat (aG3), pada grafik jarak aG3

Sedangkan percepatan pada titik berat piston sama dengan percepatan piston itu sendiri.

adalah, 6.8 cm.

Berikut perbandingan hasil dari perhitungan secara analitik, grafik, dan simulasi. Tabel 4.1 Hasil perhitungan kinematis

Analitik Grafik Simulasi Kecepatan poros engkol (m/s) 20.82 20.82 20.82 Percepatan poros engkol (m/s2) 16359.52 16359.69 16359.50 Percepatan titik berat poros engkol

(m/s2

8179.76 )

Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada peluncur dapat dilihat pada gambar 4.13. Metode yang digunakan untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada tiap bantalan menggunakan metode analitik.

Gambar 4.12 Diagram benda bebas piston

Pada gambar 4.14 dapat dilihat bahwa, untuk komponen horisontal

Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada batang hubung atau connecting rod dapat dilihat pada gambar 4.14

P Fg mpap

Fpy Fpx Wp N Fpx Fcx

mc.acgx

mc.acgy

Fpy Wc Fcy

η

C G P -Izz.α2

Dari gambar dapat dilihat connecting rod CP, yang mengalami percepatan angular yang arahnya searah sumbur-z menimbulkan momen inersia Izz

.

Karena FCY dan FPY

belum diketahui, dengan menggunakan momen pada titik G.

Sehingga dapat diketahui FCY

,

Izz didapat dari hasil pengukuran dengan menggunakan software SOLIDWORKS.

Gambar 4.14 Diagram benda bebas poros engkol

(2.23)

Fcx

Frx

Fry

Fcy mpe.agpy

mpe.agpx

Analisa Torsi

Gambar 4.15 Diagram benda bebas crankshaft

T FCX

FCY

θ

C

O

Gaya Terkonsentrasi Pada Pena

Gambar 4.16 Grafik gaya-gaya resultan pada pena vs sudut engkol

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720

G ay a p ad a ti ap b an tal an , N e w to n

Sudut Putar Poros Engkol, Deg

Fp Fc Fpe

Fp = Gaya Pena Piston Fc = Gaya Pena Engkol

Fpe = Gaya main bearing

Berikut merupakan tabulasi perhitungan secara analitik dimana kecepatan poros engkol untuk komponen horizontal dan vertikal serta percepatan poros engkol dan percepatan pada titik berat poros engkol untuk komponen horizontal dan vertikal. Tabel 4.2 Hasil perhitungan kinematika secara analitik

θ Kecepatan Piston VCX

Kecepatan Piston (m/s) VCY

Kecepatan Piston (m/s) VC

Percepatan Piston a

(m/s) CX (m/s2

Percepatan Piston a

) CY (m/s2

Percepatan Titik Berat

Piston a

)

G2X (m/s2

Percepatan Titik Berat

Piston a

) G2Y (m/s2

G )

2

0 0 20.82143 20.82143 -16359.7 0 -8179.85 0 8179.847

15

-5.388982261 20.11196 20.82143 -15802.3 -4234.2 -7901.13 -2117.1 8179.847 30

-10.41071429 18.03189 20.82143 -14167.9 -8179.85 -7083.96 -4089.92 8179.847 45

-14.72297334 14.72297 20.82143 -11568.1 -11568.1 -5784.03 -5784.03 8179.847

60

-18.03188609 10.41071 20.82143 -8179.85 -14167.9 -4089.92 -7083.96 8179.847 75 -20.1119556 5.388982 20.82143 -4234.2 -15802.3 -2117.1 -7901.13 8179.847

90

-20.82142857 1.28E-15 20.82143 -1E-12 -16359.7 -5E-13 -8179.85 8179.847 105 -20.1119556 -5.38898 20.82143 4234.2 -15802.3 2117.1 -7901.13 8179.847

120

-18.03188609 -10.4107 20.82143 8179.847 -14167.9 4089.923 -7083.96 8179.847 135

-14.72297334 -14.723 20.82143 11568.05 -11568.1 5784.025 -5784.03 8179.847 150

-10.41071429 -18.0319 20.82143 14167.91 -8179.85 7083.955 -4089.92 8179.847

165

-5.388982261 -20.112 20.82143 15802.25 -4234.2 7901.125 -2117.1 8179.847 180

-2.55093E-15 -20.8214 20.82143 16359.69 -2E-12 8179.847 -1E-12 8179.847 195 5.388982261 -20.112 20.82143 15802.25 4234.2 7901.125 2117.1 8179.847

210 10.41071429 -18.0319 20.82143 14167.91 8179.847 7083.955 4089.923 8179.847

225 14.72297334 -14.723 20.82143 11568.05 11568.05 5784.025 5784.025 8179.847

255 20.1119556 -5.38898 20.82143 4234.2 15802.25 2117.1 7901.125 8179.847

270 20.82142857 -3.8E-15 20.82143 3.01E-12 16359.69 1.5E-12 8179.847 8179.847

285 20.1119556 5.388982 20.82143 -4234.2 15802.25 -2117.1 7901.125 8179.847

300 18.03188609 10.41071 20.82143 -8179.85 14167.91 -4089.92 7083.955 8179.847

315 14.72297334 14.72297 20.82143 -11568.1 11568.05 -5784.03 5784.025 8179.847

330 10.41071429 18.03189 20.82143 -14167.9 8179.847 -7083.96 4089.923 8179.847

345 5.388982261 20.11196 20.82143 -15802.3 4234.2 -7901.13 2117.1 8179.847

360 5.10187E-15 20.82143 20.82143 -16359.7 4.01E-12 -8179.85 2E-12 8179.847

375

-5.388982261 20.11196 20.82143 -15802.3 -4234.2 -7901.13 -2117.1 8179.847

390

-10.41071429 18.03189 20.82143 -14167.9 -8179.85 -7083.96 -4089.92 8179.847 405

-14.72297334 14.72297 20.82143 -11568.1 -11568.1 -5784.03 -5784.03 8179.847 420

-18.03188609 10.41071 20.82143 -8179.85 -14167.9 -4089.92 -7083.96 8179.847 435 -20.1119556 5.388982 20.82143 -4234.2 -15802.3 -2117.1 -7901.13 8179.847

450

-20.82142857 6.38E-15 20.82143 -5E-12 -16359.7 -2.5E-12 -8179.85 8179.847 465 -20.1119556 -5.38898 20.82143 4234.2 -15802.3 2117.1 -7901.13 8179.847

480

-18.03188609 -10.4107 20.82143 8179.847 -14167.9 4089.923 -7083.96 8179.847

495

-14.72297334 -14.723 20.82143 11568.05 -11568.1 5784.025 -5784.03 8179.847 510

-10.41071429 -18.0319 20.82143 14167.91 -8179.85 7083.955 -4089.92 8179.847 525

-5.388982261 -20.112 20.82143 15802.25 -4234.2 7901.125 -2117.1 8179.847 540 -7.6528E-15 -20.8214 20.82143 16359.69 -6E-12 8179.847 -3E-12 8179.847

555 5.388982261 -20.112 20.82143 15802.25 4234.2 7901.125 2117.1 8179.847

570 10.41071429 -18.0319 20.82143 14167.91 8179.847 7083.955 4089.923 8179.847

600 18.03188609 -10.4107 20.82143 8179.847 14167.91 4089.923 7083.955 8179.847

615 20.1119556 -5.38898 20.82143 4234.2 15802.25 2117.1 7901.125 8179.847

630 20.82142857 -8.9E-15 20.82143 7.02E-12 16359.69 3.51E-12 8179.847 8179.847

645 20.1119556 5.388982 20.82143 -4234.2 15802.25 -2117.1 7901.125 8179.847

660 18.03188609 10.41071 20.82143 -8179.85 14167.91 -4089.92 7083.955 8179.847

675 14.72297334 14.72297 20.82143 -11568.1 11568.05 -5784.03 5784.025 8179.847

690 10.41071429 18.03189 20.82143 -14167.9 8179.847 -7083.96 4089.923 8179.847

705 5.388982261 20.11196 20.82143 -15802.3 4234.2 -7901.13 2117.1 8179.847

720 1.02037E-14 20.82143 20.82143 -16359.7 8.02E-12 -8179.85 4.01E-12 8179.847

Di bawah merupakan tabulasi gaya pada main bearing untuk komponen FPEX dan

FPEY

Tabel 4.3 Gaya pada bantalan

horizontal dan vertikal dan torsi.

θ FPEx

(Newton)

F

(Newton)

PEy Fpe

(Newton)

Torsi (Newton.Meter) 0 698.5855 -0.27992 698.5855 -0.01435 15 498.3257 306.6651 585.1256 4.425153 30 -72.9065 656.8041 660.8381 16.03345 45 -931.941 1065.745 1415.743 37.4284 60 -1957.71 1504.376 2468.962 64.8583 75 -3015.02 1901.266 3564.432 90.21409 90 -3982.05 2167.353 4533.668 105.5243 105 -4774.21 2232.701 5270.484 106.8939 120 -5356.19 2074.034 5743.726 95.44533

135 -5738.12 1716.768 5989.433 75.3583 150 -5959.25 1214.929 6081.833 51.08383 165 -6067.04 626.5604 6099.303 25.58061 180 -6098.38 -0.27992 6098.377 0.014349 195 -6067.04 -627.12 6099.361 -25.5529 210 -5959.25 -1215.49 6081.945 -51.059 225 -5738.12 -1717.33 5989.593 -75.338 240 -5356.19 -2074.59 5743.928 -95.431 255 -4774.21 -2233.26 5270.721 -106.886 270 -3982.05 -2167.91 4533.935 -105.524 285 -3015.02 -1901.83 3564.731 -90.2215 300 -1957.71 -1504.94 2469.303 -64.8727 315 -931.941 -1066.3 1416.164 -37.4487 330 -72.9065 -657.364 661.3945 -16.0583 345 498.3257 -307.225 585.4192 -4.45287 360 698.5855 -0.27992 698.5855 -0.01435 375 498.3257 306.6651 585.1256 4.425153 390 -72.9065 656.8041 660.8381 16.03345 405 -931.941 1065.745 1415.743 37.4284 420 -1957.71 1504.376 2468.962 64.8583 435 -3015.02 1901.266 3564.432 90.21409 450 -3982.05 2167.353 4533.668 105.5243 465 -4774.21 2232.701 5270.484 106.8939

480 -5356.19 2074.034 5743.726 95.44533 495 -5738.12 1716.768 5989.433 75.3583 510 -5959.25 1214.929 6081.833 51.08383 525 -6067.04 626.5604 6099.303 25.58061 540 -6098.38 -0.27992 6098.377 0.014349 555 -6067.04 -627.12 6099.361 -25.5529 570 -5959.25 -1215.49 6081.945 -51.059 585 -5738.12 -1717.33 5989.593 -75.338 600 -5356.19 -2074.59 5743.928 -95.431 615 -4774.21 -2233.26 5270.721 -106.886 630 -3982.05 -2167.91 4533.935 -105.524 645 -3015.02 -1901.83 3564.731 -90.2215 660 -1957.71 -1504.94 2469.303 -64.8727 675 -931.941 -1066.3 1416.164 -37.4487 690 -72.9065 -657.364 661.3945 -16.0583 705 498.3257 -307.225 585.4192 -4.45287 720 698.5855 -0.27992 698.5855 -0.01435

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil perhitungan secara analitik poros engkol yang bergerak konstan pada putaran 7500 RPM, kecepatan pada titik C pada poros engkol adalah konstan sebesar 20.8214 m/s. Sedangkan percepatan pada titik C adalah 16360 m/s2. Dan percepatan pada titik berat poros engkol adalah 8179.8 m/s2

2. Gaya maximum yang bekerja pada main bearing adalah untuk komponen horizontal F

.

PEX 6098 N, dan komponen vertikal FPEY 2232.701 N,

besarnya resultannya adalah 6099.361 N. Sedangkan Torsi maksimum adalah 106.8939 N.m.

5.2 Saran

1. Pengujian laboratorium merupakan syarat mutlak untuk mengetahui kondisi real dilapangan. Seperti kondisi tekanan ruang bakar dalam silinder yang membutuhkan uji laboratorium.

2. Disarankan simulasi komputer dengan menggunakan ADAMS dapat dikembangkan lebih lanjut pada Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

3. Hasil skripsi ini dapat dijadikan bahan rujukan dalam penelitian berikutnya.

DAFTAR PUSTAKA

1. Beer-Johnston-Cornwell (2009). Vector Dynamic for Engineers : Dynamics,

Ninth Edition. McGraw-Hill.

2. Heywood, John. B. (1988). Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering.

3. Khurmi, R. S. and Ghupta, J. K. (2004). Theory of Machines. S. Chand.

4. Navarro, M (2009). Analisa Pengaruh Kekuatan Pegas Terhadap Displacement Poros Engkol Menggunakan Simulasi Elemen Hingga.: Tugas Akhir Mahasiswa Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara.

5. Ranjbarkohan, M. (2010). Kinematics and Kinetics Analysis of The Slider

Crank Mechanism in Otto Linear Four Cylinder Z24 Engine. Journal of

600 18.03188609 -10.4107 20.82143 8179.847 14167.91 4089.923 7083.955 8179.847 615 20.1119556 -5.38898 20.82143 4234.2 15802.25 2117.1 7901.125 8179.847 630 20.82142857 -8.9E-15 20.82143 7.02E-12 16359.69 3.51E-12 8179.847 8179.847 645 20.1119556 5.388982 20.82143 -4234.2 15802.25 -2117.1 7901.125 8179.847 660 18.03188609 10.41071 20.82143 -8179.85 14167.91 -4089.92 7083.955 8179.847 675 14.72297334 14.72297 20.82143 -11568.1 11568.05 -5784.03 5784.025 8179.847 690 10.41071429 18.03189 20.82143 -14167.9 8179.847 -7083.96 4089.923 8179.847 705 5.388982261 20.11196 20.82143 -15802.3 4234.2 -7901.13 2117.1 8179.847 720 1.02037E-14 20.82143 20.82143 -16359.7 8.02E-12 -8179.85 4.01E-12 8179.847

Di bawah merupakan tabulasi gaya pada main bearing untuk komponen FPEX dan FPEY

Tabel 4.3 Gaya pada bantalan

horizontal dan vertikal dan torsi.

θ FPEx

(Newton)

F

(Newton)

PEy Fpe

(Newton)

Torsi (Newton.Meter)

0 698.5855 -0.27992 698.5855 -0.01435

15 498.3257 306.6651 585.1256 4.425153

30 -72.9065 656.8041 660.8381 16.03345

45 -931.941 1065.745 1415.743 37.4284

60 -1957.71 1504.376 2468.962 64.8583

75 -3015.02 1901.266 3564.432 90.21409

90 -3982.05 2167.353 4533.668 105.5243

105 -4774.21 2232.701 5270.484 106.8939

135 -5738.12 1716.768 5989.433 75.3583

150 -5959.25 1214.929 6081.833 51.08383

165 -6067.04 626.5604 6099.303 25.58061

180 -6098.38 -0.27992 6098.377 0.014349

195 -6067.04 -627.12 6099.361 -25.5529

210 -5959.25 -1215.49 6081.945 -51.059

225 -5738.12 -1717.33 5989.593 -75.338

240 -5356.19 -2074.59 5743.928 -95.431

255 -4774.21 -2233.26 5270.721 -106.886

270 -3982.05 -2167.91 4533.935 -105.524

285 -3015.02 -1901.83 3564.731 -90.2215

300 -1957.71 -1504.94 2469.303 -64.8727

315 -931.941 -1066.3 1416.164 -37.4487

330 -72.9065 -657.364 661.3945 -16.0583

345 498.3257 -307.225 585.4192 -4.45287

360 698.5855 -0.27992 698.5855 -0.01435

375 498.3257 306.6651 585.1256 4.425153

390 -72.9065 656.8041 660.8381 16.03345

405 -931.941 1065.745 1415.743 37.4284

480 -5356.19 2074.034 5743.726 95.44533

495 -5738.12 1716.768 5989.433 75.3583

510 -5959.25 1214.929 6081.833 51.08383

525 -6067.04 626.5604 6099.303 25.58061

540 -6098.38 -0.27992 6098.377 0.014349

555 -6067.04 -627.12 6099.361 -25.5529

570 -5959.25 -1215.49 6081.945 -51.059

585 -5738.12 -1717.33 5989.593 -75.338

600 -5356.19 -2074.59 5743.928 -95.431

615 -4774.21 -2233.26 5270.721 -106.886

630 -3982.05 -2167.91 4533.935 -105.524

645 -3015.02 -1901.83 3564.731 -90.2215

660 -1957.71 -1504.94 2469.303 -64.8727

675 -931.941 -1066.3 1416.164 -37.4487

690 -72.9065 -657.364 661.3945 -16.0583

705 498.3257 -307.225 585.4192 -4.45287

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Dari hasil perhitungan secara analitik poros engkol yang bergerak konstan pada putaran 7500 RPM, kecepatan pada titik C pada poros engkol adalah konstan sebesar 20.8214 m/s. Sedangkan percepatan pada titik C adalah 16360 m/s2. Dan percepatan pada titik berat poros engkol adalah 8179.8 m/s2

2. Gaya maximum yang bekerja pada main bearing adalah untuk komponen horizontal F

.

PEX 6098 N, dan komponen vertikal FPEY 2232.701 N,

besarnya resultannya adalah 6099.361 N. Sedangkan Torsi maksimum adalah 106.8939 N.m.

5.2 Saran

1. Pengujian laboratorium merupakan syarat mutlak untuk mengetahui kondisi real dilapangan. Seperti kondisi tekanan ruang bakar dalam silinder yang membutuhkan uji laboratorium.

3. Hasil skripsi ini dapat dijadikan bahan rujukan dalam penelitian berikutnya.

DAFTAR PUSTAKA

1. Beer-Johnston-Cornwell (2009). Vector Dynamic for Engineers : Dynamics, Ninth Edition. McGraw-Hill.

2. Heywood, John. B. (1988). Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering.

3. Khurmi, R. S. and Ghupta, J. K. (2004). Theory of Machines. S. Chand.

4. Navarro, M (2009). Analisa Pengaruh Kekuatan Pegas Terhadap Displacement Poros Engkol Menggunakan Simulasi Elemen Hingga.: Tugas Akhir Mahasiswa Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara.

5. Ranjbarkohan, M. (2010). Kinematics and Kinetics Analysis of The Slider Crank Mechanism in Otto Linear Four Cylinder Z24 Engine. Journal of Mechanical Engineering Research.