Perancangan Dan Pembuatan Alat Pengukur Momen Puntir Pada Motor Bakar
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT PENGUKUR MOMEN
PUNTIR PADA MOTOR BAKAR
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
RAHMAD IKHTIAR
NIM : 120421010
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat yang
diberikanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.Tugas Sarjana ini
merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana
di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang
menjadi judul Tugas Sarjana ini yaitu “PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
PENGUKUR MOMEN PUNTIR PADA MOTOR BAKAR”
Dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini, penulis mendapat dukungan dari berbagai
pihak. Maka pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1.
Bapak Ir. M. Syahril Gultom,MT sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan
waktunya untuk memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis dalam
menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
2.
Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik USU.
3.
Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.
4.
Kedua orang tua penulis, Ayahanda Sumadi dan Ibunda Nurliani Br Rambe, yang telah
memberikan dukungan doa, materi dan semangat yang sangat luar biasa.
5.
Segenap kerabat keluarga yang telah memberikan semangat dan doanya kepada penulis
selama menyelesaikan pendidikan S-1.
6.
Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2012 juga teman- teman yang
tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan
masukan serta semangat kepada penulis
Penulis menyadari sepenuhnya Tugas Sarjana ini masih jauh dari kesempurnaan dan
banyak kekurangannya. Untuk itu penulis sangat mengharapkan adanya saran dari para
pembaca untuk memperbaiki dan melengkapi penulisan ini ke depannya, penulis berharap
semoga tulisan ini dapat berguna dan memperkaya ilmu pengetahuan bagi para
pembaca.Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
viii
Medan, April 2015
Penulis,
Rahmad Ikhtiar
NIM. 120421010
ix
ABSTRAK
Performa suatu
mesin motor bakar dapat dilihat dari besarnya nilai power
(tenaga/daya) dan torsinya, dimana nilai dari keduanya akan menentukan jenis dan kebutuhan
dari mesin tersebutdan masih terus menerus dikembangkan dan dilakukan penelitian. Untuk
mendapatkan atau mengukur besaran nilai Power dan Torque suatu mesin, digunakan alat
yang disebut dynamometer.
Dynamometer terdiri dari berbagai tipe salah satunya adalah rope brake yang di akan di
gunakan oleh penulis. Pada penelitian ini dilakukan pada mesin potong rumput Atomic
Power AP 399 dengan variasi beban dari alat pengukur momen puntir.
Dari hasil pengujian dan perhitungan yang telah dilakukan akan di bandingkan dengan
data spesifikasi yang dihasilkan dari mesin yang telah ditentukan untuk nantinya akan
dicocokan dan untuk melihat persentasi penyimpangannya.
Kata Kunci : Torsi, Dynamometer, Rope brake.
.
x
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .............................................................................................. i
ABSTRAK ................................................................................................................ iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR................................................................................................ vi
DAFTAR TABEL .................................................................................................... ix
DAFTAR SIMBOL .................................................................................................. x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1
1.2 Ruang Lingkup dan Batasan ...................................................................... 2
1.3 Tujuan ........................................................................................................ 2
1.4 Manfaat ...................................................................................................... 2
1.5 Sistematika Penulisan ................................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Motor Bakar Bensin ................................................................. 5
2.2 Prinsip Kerja Motor Bakar Bensin.............................................................. 6
2.3 Siklus Kerja Motor Bensin.......................................................................... 8
2.3.1
Siklus Udara Volume Konstan ..................................................... 8
2.4 Kontruksi Motor Bakar Bensin 2 Langkah ................................................ 9
2.4.1 Komponen Mesin Bensin ................................................................................. 10
2.5 Torsi ............................................................................................................ 13
2.6 Daya Poros .................................................................................................. 13
2.7 Poros ........................................................................................................... 14
2.7.1 Macam – Macam Poros .................................................................... 16
2.8 Bantalan ...................................................................................................... 16
2.9 Dinamometer............................................................................................... 17
2.9.1 Tipe Dinamometer ............................................................................ 18
2.9.2 Prinsip Kerja Dinamometer .............................................................. 25
BAB III PERANCANGAN DAN METODOLOGI PENGUJIAN
3.1 Perencanaan Alat Pengukur Momen Puntir .............................................. 26
3.2 Perencanaan Alat Ukur ............................................................................. 27
3.3 Perencanaan Komponen Pendukung ......................................................... 31
xi
3.4 Perencanaan Spesifikasi Mesin untuk Pengujian Alat .............................. 31
3.5 Analisa Biaya ............................................................................................. 32
3.6 Metodology Pengujian ............................................................................... 33
3.7 Tempat Pengujian ...................................................................................... 33
3.8 Metode Pengumpilan Data ........................................................................ 34
3.9 Variabel Pengamatan .................................................................................. 34
3.10 Persiapan Pengujian ................................................................................. 34
3.11 Prosedur Pengujian ................................................................................... 35
3.12 Diagram Perancangan dan Pembuatan .................................................. 36
BAB IV PEMBUATAN DAN PENGUJIAN
4.1 Alat yang Di Perlukan ................................................................................ 37
4.2 Bahan – Bahan yang Di Perlukan............................................................... 38
4.3 Proses Pembuatan ....................................................................................... 38
4.3.1 Pembuatan Rangka ........................................................................... 39
4.3.2 Pembuatan Poros .............................................................................. 41
4.3.3 Pembuatan Pulley ............................................................................. 42
4.3.4 Penyangga Poros .............................................................................. 42
4.3.5 Pembuatan Tali Rem ........................................................................ 43
4.3.6 Finishing ........................................................................................... 43
4.4 Pengujian ................................................................................................... 44
4.4.1 Pengujian dan Perhitungan Torsi dan Daya Poros ........................... 44
4.4.2 Grafik Hubungan Antara Putaran Mesin Dengan Torsi .................. 47
4.4.3 Grafik Hubungan Antara Putaran Mesin Dengan Daya .................. 48
4.4.4 Grafik Hubungan Antara Putaran Mesin Dengan Selisih Beban
Pengerman ............................................................................................... 49
4.4.5 Grafik Hubungan Antara Selisih Beban Pengerman Dengan Torsi. 50
4.4.6 Grafik Hubungan Antara Selisih Beban Pengerman Dengan Daya. 51
4.5 Validasi Pengujian .............................................................................. 52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 55
5.2 Saran ........................................................................................................... 55
xii
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Langkah kompresi dan langkah hisap .................................................... 7
Gambar 2.2 Langkah usaha dan buang ...................................................................... 7
Gambar 2.3 Proses Kerja Mesin dua langkah Otto .................................................... 8
Gambar 2.4 Diagram P-v dan T-s siklus Otto............................................................ 8
Gambar 2.5 Komponen Motor bensin 2 Langkah .................................................... 10
Gambar 2.6 Blok Silinder .......................................................................................... 10
Gambar 2.7 Kepala Silinder ....................................................................................... 11
Gambar 2.8 Torak ...................................................................................................... 12
Gambar 2.9 Poros Engkol .......................................................................................... 12
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Dinamometer ................................................................. 17
Gambar 2.11 Dinamometer Listrik ............................................................................ 19
Gambar 2.12 Dinamometer Prony Brake................................................................... 20
Gambar 2.13 Dinamometer Rope Brake .................................................................... 20
Gambar 2.14 Dinamometer hidrolik .......................................................................... 22
Gambar 2.15 Dinamometer udara .............................................................................. 23
Gambar 3.1 Perencanaan Alat Pengukur Momen Torsi ............................................ 26
Gambar 3.2 Rope Brake ............................................................................................. 27
Gambar 3.3 Timbangan Gantung............................................................................... 28
Gambar 3.4 Tali Rem ................................................................................................. 29
Gambar 3.5 Pulley ..................................................................................................... 29
Gambar 3.6 Chuck Drill ............................................................................................. 29
Gambar 3.7 Thacometer............................................................................................. 30
Gambar 3.8 Mesin Potong Rumput Atomic Power AP 399 ...................................... 32
xiv
Gambar 3.9 Persiapan pengujian ............................................................................... 34
Gambar 3.10 Prosedur pengujian ............................................................................... 35
Gambar 3.11 Diagram alir perancangan dan pembuatan alat pengukur ................... 36
Gambar 4.1 Alat Pengukur Momen Puntir tampak depan ........................................ 38
Gambar 4.2 Alat Pengukur Momen Puntir tampak samping ..................................... 39
Gambar 4.3 Alat Pengukur Momen Puntir instalasi tampak atas .............................. 39
Gambar 4.4 Pembuatan Rangka ................................................................................. 40
Gambar 4.5 Pembuatan Poros .................................................................................... 41
Gambar 4.6 Pembuatan Pulley................................................................................... 41
Gambar 4.7 Pembuatan Penyangga Poros ................................................................. 42
Gambar 4.8 Pembuatan Dimensi Tali rem ................................................................. 43
Gambar 4.9 Grafik Hubungan antara Putaran Mesin dengan Torsi........................... 47
Gambar 4.10 Grafik Hubungan antara Putaran Mesin dengan Daya Poros .............. 48
Gambar 4.11 Grafik Hubungan antara Putaran Mesin dengan Selisih Beban
Pengereman ............................................................................................................... 49
Gambar 4.12 Grafik Hubungan antara Selisih Beban Pengereman dengan Torsi .... 50
Gambar 4.13 Grafik Hubungan antara Selisih Beban Pengereman dengan Daya .... 51
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data Biaya pada bahan ............................................................................. 32
Tabel 4.1 Data Alat yang Di Perlukan ...................................................................... 37
Tabel 4.2 Data Bahan yang Di Perlukan ................................................................... 38
Tabel 4.3 Data hasil Pengujian dan Perhitungan torsi pada Rope Brake.................. 46
xvi
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL
T
P
ARTI
SATUAN
Torsi
N.m
Daya
N
Putaran mesin
kW
rpm
W WeightN
S Spring Balence Reading
N
D
Diameter of Wheel
m
d
Diameter of Rope
m
xvii
PUNTIR PADA MOTOR BAKAR
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
RAHMAD IKHTIAR
NIM : 120421010
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat yang
diberikanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini.Tugas Sarjana ini
merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana
di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang
menjadi judul Tugas Sarjana ini yaitu “PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
PENGUKUR MOMEN PUNTIR PADA MOTOR BAKAR”
Dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini, penulis mendapat dukungan dari berbagai
pihak. Maka pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada :
1.
Bapak Ir. M. Syahril Gultom,MT sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan
waktunya untuk memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis dalam
menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
2.
Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik USU.
3.
Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.
4.
Kedua orang tua penulis, Ayahanda Sumadi dan Ibunda Nurliani Br Rambe, yang telah
memberikan dukungan doa, materi dan semangat yang sangat luar biasa.
5.
Segenap kerabat keluarga yang telah memberikan semangat dan doanya kepada penulis
selama menyelesaikan pendidikan S-1.
6.
Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2012 juga teman- teman yang
tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan
masukan serta semangat kepada penulis
Penulis menyadari sepenuhnya Tugas Sarjana ini masih jauh dari kesempurnaan dan
banyak kekurangannya. Untuk itu penulis sangat mengharapkan adanya saran dari para
pembaca untuk memperbaiki dan melengkapi penulisan ini ke depannya, penulis berharap
semoga tulisan ini dapat berguna dan memperkaya ilmu pengetahuan bagi para
pembaca.Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
viii
Medan, April 2015
Penulis,
Rahmad Ikhtiar
NIM. 120421010
ix
ABSTRAK
Performa suatu
mesin motor bakar dapat dilihat dari besarnya nilai power
(tenaga/daya) dan torsinya, dimana nilai dari keduanya akan menentukan jenis dan kebutuhan
dari mesin tersebutdan masih terus menerus dikembangkan dan dilakukan penelitian. Untuk
mendapatkan atau mengukur besaran nilai Power dan Torque suatu mesin, digunakan alat
yang disebut dynamometer.
Dynamometer terdiri dari berbagai tipe salah satunya adalah rope brake yang di akan di
gunakan oleh penulis. Pada penelitian ini dilakukan pada mesin potong rumput Atomic
Power AP 399 dengan variasi beban dari alat pengukur momen puntir.
Dari hasil pengujian dan perhitungan yang telah dilakukan akan di bandingkan dengan
data spesifikasi yang dihasilkan dari mesin yang telah ditentukan untuk nantinya akan
dicocokan dan untuk melihat persentasi penyimpangannya.
Kata Kunci : Torsi, Dynamometer, Rope brake.
.
x
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .............................................................................................. i
ABSTRAK ................................................................................................................ iii
DAFTAR ISI ............................................................................................................ iv
DAFTAR GAMBAR................................................................................................ vi
DAFTAR TABEL .................................................................................................... ix
DAFTAR SIMBOL .................................................................................................. x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1
1.2 Ruang Lingkup dan Batasan ...................................................................... 2
1.3 Tujuan ........................................................................................................ 2
1.4 Manfaat ...................................................................................................... 2
1.5 Sistematika Penulisan ................................................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Motor Bakar Bensin ................................................................. 5
2.2 Prinsip Kerja Motor Bakar Bensin.............................................................. 6
2.3 Siklus Kerja Motor Bensin.......................................................................... 8
2.3.1
Siklus Udara Volume Konstan ..................................................... 8
2.4 Kontruksi Motor Bakar Bensin 2 Langkah ................................................ 9
2.4.1 Komponen Mesin Bensin ................................................................................. 10
2.5 Torsi ............................................................................................................ 13
2.6 Daya Poros .................................................................................................. 13
2.7 Poros ........................................................................................................... 14
2.7.1 Macam – Macam Poros .................................................................... 16
2.8 Bantalan ...................................................................................................... 16
2.9 Dinamometer............................................................................................... 17
2.9.1 Tipe Dinamometer ............................................................................ 18
2.9.2 Prinsip Kerja Dinamometer .............................................................. 25
BAB III PERANCANGAN DAN METODOLOGI PENGUJIAN
3.1 Perencanaan Alat Pengukur Momen Puntir .............................................. 26
3.2 Perencanaan Alat Ukur ............................................................................. 27
3.3 Perencanaan Komponen Pendukung ......................................................... 31
xi
3.4 Perencanaan Spesifikasi Mesin untuk Pengujian Alat .............................. 31
3.5 Analisa Biaya ............................................................................................. 32
3.6 Metodology Pengujian ............................................................................... 33
3.7 Tempat Pengujian ...................................................................................... 33
3.8 Metode Pengumpilan Data ........................................................................ 34
3.9 Variabel Pengamatan .................................................................................. 34
3.10 Persiapan Pengujian ................................................................................. 34
3.11 Prosedur Pengujian ................................................................................... 35
3.12 Diagram Perancangan dan Pembuatan .................................................. 36
BAB IV PEMBUATAN DAN PENGUJIAN
4.1 Alat yang Di Perlukan ................................................................................ 37
4.2 Bahan – Bahan yang Di Perlukan............................................................... 38
4.3 Proses Pembuatan ....................................................................................... 38
4.3.1 Pembuatan Rangka ........................................................................... 39
4.3.2 Pembuatan Poros .............................................................................. 41
4.3.3 Pembuatan Pulley ............................................................................. 42
4.3.4 Penyangga Poros .............................................................................. 42
4.3.5 Pembuatan Tali Rem ........................................................................ 43
4.3.6 Finishing ........................................................................................... 43
4.4 Pengujian ................................................................................................... 44
4.4.1 Pengujian dan Perhitungan Torsi dan Daya Poros ........................... 44
4.4.2 Grafik Hubungan Antara Putaran Mesin Dengan Torsi .................. 47
4.4.3 Grafik Hubungan Antara Putaran Mesin Dengan Daya .................. 48
4.4.4 Grafik Hubungan Antara Putaran Mesin Dengan Selisih Beban
Pengerman ............................................................................................... 49
4.4.5 Grafik Hubungan Antara Selisih Beban Pengerman Dengan Torsi. 50
4.4.6 Grafik Hubungan Antara Selisih Beban Pengerman Dengan Daya. 51
4.5 Validasi Pengujian .............................................................................. 52
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 55
5.2 Saran ........................................................................................................... 55
xii
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Langkah kompresi dan langkah hisap .................................................... 7
Gambar 2.2 Langkah usaha dan buang ...................................................................... 7
Gambar 2.3 Proses Kerja Mesin dua langkah Otto .................................................... 8
Gambar 2.4 Diagram P-v dan T-s siklus Otto............................................................ 8
Gambar 2.5 Komponen Motor bensin 2 Langkah .................................................... 10
Gambar 2.6 Blok Silinder .......................................................................................... 10
Gambar 2.7 Kepala Silinder ....................................................................................... 11
Gambar 2.8 Torak ...................................................................................................... 12
Gambar 2.9 Poros Engkol .......................................................................................... 12
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Dinamometer ................................................................. 17
Gambar 2.11 Dinamometer Listrik ............................................................................ 19
Gambar 2.12 Dinamometer Prony Brake................................................................... 20
Gambar 2.13 Dinamometer Rope Brake .................................................................... 20
Gambar 2.14 Dinamometer hidrolik .......................................................................... 22
Gambar 2.15 Dinamometer udara .............................................................................. 23
Gambar 3.1 Perencanaan Alat Pengukur Momen Torsi ............................................ 26
Gambar 3.2 Rope Brake ............................................................................................. 27
Gambar 3.3 Timbangan Gantung............................................................................... 28
Gambar 3.4 Tali Rem ................................................................................................. 29
Gambar 3.5 Pulley ..................................................................................................... 29
Gambar 3.6 Chuck Drill ............................................................................................. 29
Gambar 3.7 Thacometer............................................................................................. 30
Gambar 3.8 Mesin Potong Rumput Atomic Power AP 399 ...................................... 32
xiv
Gambar 3.9 Persiapan pengujian ............................................................................... 34
Gambar 3.10 Prosedur pengujian ............................................................................... 35
Gambar 3.11 Diagram alir perancangan dan pembuatan alat pengukur ................... 36
Gambar 4.1 Alat Pengukur Momen Puntir tampak depan ........................................ 38
Gambar 4.2 Alat Pengukur Momen Puntir tampak samping ..................................... 39
Gambar 4.3 Alat Pengukur Momen Puntir instalasi tampak atas .............................. 39
Gambar 4.4 Pembuatan Rangka ................................................................................. 40
Gambar 4.5 Pembuatan Poros .................................................................................... 41
Gambar 4.6 Pembuatan Pulley................................................................................... 41
Gambar 4.7 Pembuatan Penyangga Poros ................................................................. 42
Gambar 4.8 Pembuatan Dimensi Tali rem ................................................................. 43
Gambar 4.9 Grafik Hubungan antara Putaran Mesin dengan Torsi........................... 47
Gambar 4.10 Grafik Hubungan antara Putaran Mesin dengan Daya Poros .............. 48
Gambar 4.11 Grafik Hubungan antara Putaran Mesin dengan Selisih Beban
Pengereman ............................................................................................................... 49
Gambar 4.12 Grafik Hubungan antara Selisih Beban Pengereman dengan Torsi .... 50
Gambar 4.13 Grafik Hubungan antara Selisih Beban Pengereman dengan Daya .... 51
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data Biaya pada bahan ............................................................................. 32
Tabel 4.1 Data Alat yang Di Perlukan ...................................................................... 37
Tabel 4.2 Data Bahan yang Di Perlukan ................................................................... 38
Tabel 4.3 Data hasil Pengujian dan Perhitungan torsi pada Rope Brake.................. 46
xvi
DAFTAR SIMBOL
SIMBOL
T
P
ARTI
SATUAN
Torsi
N.m
Daya
N
Putaran mesin
kW
rpm
W WeightN
S Spring Balence Reading
N
D
Diameter of Wheel
m
d
Diameter of Rope
m
xvii