PENDAHULUAN TINJAUAN PUSTAKA METODOLOGI PENELITIAN 25 HASIL SIMULASI DAN DISKUSI 42 KESIMPULAN DAN SARAN

Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009. DAFTAR ISI Hal 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 vii ABSTRAK viii KATA PENGANTAR ix DAFTAR ISI xi DAFTAR GAMBAR xiii DAFTAR TABEL xvi DAFTAR NOTASI xvii

BAB I PENDAHULUAN

1

1.1 Latar Belakang

1 1.2 Perumusan Masalah 3

1.3 Tujuan Penelitian

4 1.4 Metodologi 4

1.5 Batasan Masalah

5 1.6 Sistematika Penulisan 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

7

2.1 Pendahuluan

7 2.2 Mekanisme Engkol Peluncur 9

2.3 Persamaan Posisi, Kecepatan, dan Percepatan

11 2.4 Analisa Gaya-Gaya Pada Motor Bakar Satu Silinder Dengan Metode Massa Terkonsentrasi 13 2.5 Getaran Mekanis 19 2.5.1 Gerak Harmonis 19 2.5.2 Getaran Bebas 22

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 25

xi Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009.

3.1 Pendahuluan

25 3.2 Studi Kasus 26 3.2.1 Spesifikasi Motor Bakar Satu Silinder 26 3.2.2 Dimensi Motor Bakar Satu Silinder 26

3.2.3 Geometri Komponen Motor Bakar Satu Silinder

27 3.3 Vibratory System 27

3.4 Analisa Pembebanan

28 3.5 Diagram Alir Simulasi 29 3.6 Prosedur Simulasi 33 3.6.1 Permodelan Mekanisme Motor Bakar Satu Silinder 33 3.6.2 Simulasi Motor Bakar Dengan MSC.Nastran 35

BAB IV HASIL SIMULASI DAN DISKUSI 42

4.1 Pendahuluan

42 4.2 Analisa Posisi, Kecepatan, dan Percepatan Piston 43 4.3 Analisa Konsentrasi Gaya-gaya di Bantalan dan Pena 47 4.4 Analisa Displacement 52 4.4.1 Menggunakan pegas dengan k = 1x10E7 Nm 52 4.4.2 Menggunakan pegas dengan k = 1x10E8 Nm 57

4.4.3 Menggunakan pegas dengan k = 1x10E9 Nm

62 4.4.4 Menggunakan pegas dengan k = 1x10E10 Nm 67

4.4.5 Menggunakan pegas dengan k = 1x10E11 Nm

72 4.4.6 Menggunakan pegas dengan k = 1x10E12 Nm 77

4.5 Hasil Perbandingan Displacement Maksimum

83 4.6 Perbandingan Hasil Simulasi Dengan Perhitungan Manual 89

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

90

5.1 Kesimpulan

90 5.2 Saran 91 DAFTAR PUSTAKA 92 LAMPIRAN xii Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009. DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 1.1 Engkol Peluncur 1 Gambar 1.2 Kerangka Konsep 3 Gambar 2.1 Model osilasi akibat gaya kocok 7 Gambar 2.2 Geometri mekanisme engko l peluncur 9 Gambar 2.3 Tekanan Efektif Rata-Rata Pada Siklus Otto 10 Gambar 2.4 Gaya-gaya yang bekerja pada mekanisme motor bakar 14 Gambar 2.5 Gaya-gaya yang bekerja pada piston . 16 Gambar 2.6 Gaya-gaya yang bekerja pada batang hubung terkonsentrasi di titik B . 17 Gambar 2.7 Gaya-gaya yang bekerja pada batang hubung terkonsentrasi di titik A. 18 Gambar 2.8 Gaya-gaya yang bekerja pada poros engkol. 18 Gambar 2.9 Gerak Osilasi Pegas. 20 Gambar 2.10 Gerak Harmonis sebagai Proyeksi Titik Bergerak pada Lingkaran. 21 Gambar 2.11 Hubungan Fasa Vektor antara Simpangan, kecepatan, dan Percepatan 21 Gambar 2.12 Sistem Massa Pegas dan Diagram Benda Bebas 23 Gambar 3.1. Posisi Pegas Pada Crankshaft 27 Gambar 3.2 Diagram Alir Permodelan Dengan Software SolidWorks 2007 30 Gambar 3.3 Diagram Alir Simulasi Dengan MSc.visualNastran 4D 2004 32 Gambar 3.4 Tampilan Layar Pembuka Software SolidWorks 2007 33 Gambar 3.5 Hasil Permodelan Komponen dengan Software SolidWorks 2007 34 xiii Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009. Gambar 3.6 Hasil Asembling dengan Software SolidWorks 2007 34 Gambar 3.7 Tampilan Pembuka MSc.visualNastran 4D 2004 35 Gambar 3.8 Proses Import Mekanisme 36 Gambar 3.9 Pemodelan Pegas 36 Gambar 3.10 Proses Type of Joint, 37 Gambar 3.11 Memasukkan Material Properties 38 Gambar 3.12 Kotak Dialog Tipe Analisis 39 Gambar 3.13 Memasukkan Nilai Pembebanan Load 39 Gambar 3.14 Simulasi Mekanisme Motor Bakar Dengan Menggunakan Software MSc.visualNastran 4D 2004 40 Gambar 4.1 Grafik Posisi Piston vs Sudut Engkol 45 Gambar 4.2 Grafik Kecepatan Piston vs Sudut Engkol 46 Gambar 4.3 Grafik Percepatan Piston vs Sudut Engkol 46 Gambar 4.4 Grafik Torsi Crankshaft vs Sudut Engkol 49 Gambar 4.5 Grafik Gaya-gaya yang beraksi Pada Pena vs Sudut Engkol 50 Gambar 4.6 Posisi piston vs sudut engkol dengan k=1x10E7 Nm 54 Gambar 4.7 Kecepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E7 Nm 55 Gambar 4.8 Percepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E7 Nm 55 Gambar 4.9 Gaya pada main bearing vs sudut engkol dengan k=1x10E7 Nm 56 Gambar 4.10 Displacement Crankshaft vs sudut engkol dengan k=1x10E7 Nm 56 Gambar 4.11 Posisi piston vs sudut engkol dengan k=1x10E8 Nm 59 Gambar 4.12 Kecepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E8 Nm 60 Gambar 4.13 Percepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E8 Nm 60 xiv Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009. Gambar 4.14 Gaya pada main bearing vs sudut engkol dengan k=1x10E8 Nm 61 Gambar 4.15 Displacement Crankshaft vs sudut engkol dengan k=1x10E8 Nm 61 Gambar 4.16 Posisi piston vs sudut engkol dengan k=1x10E9 Nm 64 Gambar 4.17 Kecepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E9 Nm 65 Gambar 4.18 Percepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E9 Nm 65 Gambar 4.19 Gaya pada main bearing vs sudut engkol dengan k=1x10E9 Nm 66 Gambar 4.20 Displacement Crankshaft vs sudut engkol dengan k=1x10E9 Nm 66 Gambar 4.21 Posisi piston vs sudut engkol dengan k=1x10E10 Nm 69 Gambar 4.22 Kecepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E10 Nm 70 Gambar 4.23 Percepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E10 Nm 70 Gambar 4.24 Gaya pada main bearing vs sudut engkol dengan k=1x10E10 Nm 71 Gambar 4.25 Displacement Crankshaft vs sudut engkol dengan k=1x10E10 Nm 71 Gambar 4.26 Posisi piston vs sudut engkol dengan k=1x10E11 Nm 74 Gambar 4.27 Kecepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E11 Nm 75 Gambar 4.28 Percepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E11 Nm 75 Gambar 4.29 Gaya pada main bearing vs sudut engkol dengan k=1x10E11 Nm 76 Gambar 4.30 Displacement Crankshaft vs sudut engkol dengan k=1x10E11 Nm 76 Gambar 4.31 Posisi piston vs sudut engkol dengan k=1x10E12 Nm 79 Gambar 4.32 Kecepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E12 Nm 80 Gambar 4.33 Percepatan piston vs sudut engkol dengan k=1x10E12 Nm 80 xv Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009. Gambar 4.34 Gaya pada main bearing vs sudut engkol dengan k=1x10E12 Nm 81 Gambar 4.35 Displacement Crankshaft vs sudut engkol dengan k=1x10E12 Nm 81 Gambar 4.36 Displacement pada crankshaft vs Sudut Engkol 3600 dengan pegas k=1x10E7 Nm 87 Gambar 4.37 Displacement pada crankshaft vs Sudut Engkol 3600 dengan pegas k=1x10E8 Nm 87 Gambar 4.38 Displacement pada crankshaft vs Sudut Engkol 3600 dengan pegas k=1x10E9 Nm 87 Gambar 4.39 Displacement pada crankshaft vs Sudut Engkol 3600 dengan pegas k=1x10E10 Nm 88 Gambar 4.40 Displacement pada crankshaft vs Sudut Engkol 3600 dengan pegas k=1x10E11 Nm 88 Gambar 4.41 Displacement pada crankshaft vs Sudut Engkol 3600 dengan pegas k=1x10E12 Nm 88 xvi Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009. DAFTAR TABEL HAL Tabel 3.1 Spesifikasi Mesin Honda Tiger 2000 26 Tabel 3.2 Dimensi Elemen Motor Bakar Honda Tiger 2000 27 Tabel 3.3 Fungsi fitur pengukuran pada MSc.visualNastran 4D 2004 41 Tabel 4.1 Posisi, kecepatan dan percepatan piston 43 Tabel 4.2 Gaya-gaya pada bantalan dan pena akibat beban dinamis 47 Tabel 4.3 Posisi, kecepatan, percepatan, gaya displacement dengan k=1x10E7 Nm 52 Tabel. 4.4 Posisi, kecepatan, percepatan, gaya displacement dengan k=1x10E8 Nm 57 Tabel. 4.5 Posisi, kecepatan, percepatan, gaya displacement dengan k=1x10E9 Nm 62 Tabel. 4.6 Posisi, kecepatan, percepatan, gaya displacement dengan k=1x10E10 Nm 67 Tabel. 4.7 Posisi, kecepatan, percepatan, gaya displacement dengan k=1x10E11 Nm 72 Tabel. 4.8 Posisi, kecepatan, percepatan, gaya displacement dengan k=1x10E12 Nm 77 Tabel. 4.9 Displacement maksimum yang terjadi pada crankshaft dengan kekakuan pegas berbeda 84 Tabel 4.10 Verifikasi hasil simulasi dan perhitungan manual pada sudut engkol 420 89 Tabel 5.1 Besar gaya-gaya pada bantalan pena akibat beban dinamis 90 xvii Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009. DAFTAR NOTASI Simbol Arti Satuan a = Percepatan linear ms 2 A = Amplitudo m A A = Percepatan pada titik A ms 2 A B = Percepatan pada titik B ms 2 A g3 = Percepatan pada titik pusat massa connecting rod ms 2 Ap = Luas Permukaan Piston m 2 c = Redaman pegas Ndetm D = diameter piston m f = Frekuensi Hz F o = Gaya rangsangan N F = Gaya tekan piston N F 12 = Gaya titik 1 terhadap batang 2 N F 23 = Gaya batang 2 terhadap batang 3 N F 14 = Gaya titik 1 terhadap batang 4 N F 43 = Gaya batang 4 terhadap batang 3 N F A3 = Gaya inersia massa connecting rod terkonsentrasi p pena engkol N F B3 = Gaya inersia massa connecting rod terkonsentrasi p pena piston N F CR = Gaya inersia massa connecting rod N F CW = Gaya massa bobot imbang N g = Percepatan grafitasi ms 2 i = Jumlah silinder - L = Panjang connecting rod m k = Kekakuan pegas Nm m = Massa kg M 4 = Massa piston kg xviii Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009. M A3 = Massa connecting rod terkonsentrasi di pena engkol kg M B3 = Massa connecting rod terkonsentrasi di pena piston kg n = Putaran crankshaft rpm Ne = Daya Efektif Hp O 2 = Pusat poros engkol - P = Tekanan Gas Pa P rata-rata = Tekanan Efektif rata-rata kgcm 2 R = Jari-jari crankshaft m TMA = Titik Mati Atas - TMB = Titik Mati Bawah - t = Waktu det T s = Torsi pada poros engkol N.m v = Kecepatan linear piston ms V d = Volume Silinder m 3 n = Frekuensi natural raddet x = Perpindahan Piston m x = Turunan pertama perpindahan - x  = Turunan kedua perpindahan - φ = Sudut antara connecting rod dan garis kerja piston deg 2 = Sudut poros engkol deg 3 = Sudut connecting rod deg τ = Perioda det ζ = Faktor redaman - xix Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009. DAFTAR LAMPIRAN 1. Lampiran-1 Spesifikasi Honda Tiger 2000 2. Lampiran 2 Data Pengukuran Elemen Motor Bakar 3. Lampiran 3 Geometri Bentuk Pegas Pada Crankshaft 4. Lampiran 4 Validasi Perhitungan Manual 5. Lampiran 5 Grafik Gabungan Muhammad Novaro : Analisa Pengaruh Kekakuan Pegas Terhadap Displacement Pada Poros Engkol Crankshaft Menggunakan Simulasi Elemen Hingga, 2009.

BAB I PENDAHULUAN