Analisa Kinematika dan Dinamika Pena Piston Motor Bakar Satu Silinder Honda Revo
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA PENA PISTON MOTOR BAKAR SATU SILINDER HONDA REVO SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana NIM : 050401034 ANDRE WISUDHA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012 i
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA
PENA PISTON MOTOR BAKAR SATU
SILINDER HONDA REVO
Oleh :
ANDRE WISUDHA
NIM : 050401034
Diketahui/ Disyahkan : Disetujui Oleh : Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. –Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Tugiman MT.
NIP : 19641224 1992111 001 NIP : 19570412 198503 004 i
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA
PENA PISTON MOTOR BAKAR SATU
SILINDER HONDA REVO
Oleh :
NIM : 050401034
ANDRE WISUDHA
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 PENA PISTON MOTOR BAKAR SATU SILINDER HONDA REVO ANDRE WISUDHA NIM. 050401034 Telah disetujui oleh :
Pembimbing/ Penguji Ir. Tugiman K. MT.
NIP : 19570412 198503 004 Penguji I,
Penguji II, Ir. Mulfi Hazwi M.sc Ir. A. Halim Nasution, M.sc.
NIP : 19491012 1981031 002 NIP : 19540320 1981011 001 Diketahui oleh, Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. –Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP : 19641224 1992111 001
Universitas Sumatera Utara DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : /TS/2011 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : / /20 MEDAN PARAF :
TUGAS SKRIPSI
NAMA : Andre Wisudha NIM : 05 0401 034 MATA KULIAH : Kinematika dan Dinamika SPESIFIKASI TUGAS : Lakukanlah simulasi untuk mengamati perubahan nilai- nilai kinematika dan dinamika pada pena piston motor bakar satu silinder sepeda motor HONDA REVO. Pembahasan meliputi : 1.
Menentukan kecepatan dan percepatan pada piston.
2. Menentukan gaya yang bekerja pada pena piston.
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.
Universitas Sumatera Utara
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 Pena Piston Pada Honda Revo 4 Tak. Diberikan Tanggal : 28/10/2012 Selesai Tanggal : 27/2/2012 Dosen Pembimbing : Ir. Tugiman MT. Nama Mhs. : Andre Wisudha
NIM : 050401034 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 :
Diketahui,
1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Ketua Departemen Teknik Mesin dosen pembimbing
FT-USU
2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapih
3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen Bila kegiatan asistensi telah selesai
Dr. –Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP : 19641224 1992111 001
DAFTAR GAMBAR Hal
21 Gambar 2.12 Window pada adams view
32 Gambar 3.9 Peluncur pada adams view
32 Gambar 3.8 Toolbox silinder pada adams view
31 Gambar 3.7 Link poros engkol dan connecting rod
31 Gambar 3.6 Link connecting rod pada adams view
30 Gambar 3.5 Link poros engkol pada adams view
29 Gambar 3.4 Tampilan pembukan adams view
26 Gambar 3.3 Diagram alir pemodelan Adams
25 Gambar 3.2 Honda revo
22 Gambar 3.1 Kerangka konsep
20 Gambar 2.11 Proses pemodelan
Gambar 2.1 Diagram reciprocating engine17 Gambar 2.10 Adams View
16 Gambar 2.9 Siklus Otto
15 Gambar 2.8 Diagram benda bebas crankshaft
13 Gambar 2.7 Diagram benda bebas poros engkol
12 Gambar 2.6 Diagram benda bebas connecting rod
9 Gambar 2.5 Diagram benda bebas piston
8 Gambar 2.4 Geometri engkol luncur
7 Gambar 2.3 Geometri mekanisme engkol luncur
6 Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur
33
Gambar 3.10 Peluncur dan link44 Gambar 4.8 Mekanisme engkol luncur
56
Gambar 4.15 Grafik gaya-gaya resultan pada tiap pena54 Gambar 4.14 Diagram benda bebas crankshaft
52 Gambar 4.13 Diagram benda bebas poros engkol
52 Gambar 4.12 Diagram benda bebas connecting rod
50 Gambar 4.11 Diagram benda bebas piston
48 Gambar 4.10 Grafik percepatan
48 Gambar 4.9 Grafik kecepatan
43 Gambar 4.7 Grafik mekanisme engkol luncur
33 Gambar 3.11 Sambungan pada mekanisme
42 Gambar 4.6 Grafik gaya komponen vertikal pada pena piston
41 Gambar 4.5 Grafik gaya komponen horisontal pada pena piston
40 Gambar 4.4 Grafik percepatan piston vs sudut poros engkol
39 Gambar 4.3 Grafik kecepatan piston vs sudut poros engkol
37 Gambar 4.2 Grafik perpindahan piston vs sudut poros engkol
35 Gambar 4.1 Skema kinematis
35 Gambar 3.13 Toolbox simulasi
34 Gambar 3.12 Motion pada mekanisme
55
DAFTAR TABEL Hal
Tabel 2.1 Tampilan pembuka pada window adams/ view20 Tabel 2.2 Deskripsi tool
22 Tabel 3.1 Hasil pengukuran komponen engkol luncur
27 Tabel 4.1 Tabel perpindahan
39 Tabel 4.2 Hasil perhitungan kinematis
31 Tabel 4.3 Hasil perhitungan kinematika secara analitik
57 Tabel 4.4 Hasil perhitungan pada pena piston secara analitik
59
m
I
cy N
F Gaya pada pena piston komponen horisontal px
N F Gaya pada pena piston komponen vertikal py
N F Gaya pada main bearing komponen horisontal rx
N F Gaya pada main bearing komponen vertikal ry
N G Gaya gravitasi bumi m/s
2 Momen putar pada connecting rod zz kg.m
F
L
2 Panjang connecting rod m m Berat connecting rod c kg m Berat piston p kg m Berat poros engkol pe kg n Putaran poros engkol rad/s n Ketetapan (2 untuk motor 4 tak) r
RPM P Daya efektif kW
P Tekanan efektif rata-rata eff kPa
R Panjang poros engkol m
S Panjang antar titik berat connecting rod dan
pena piston
Gaya pada pena engkol komponen vertikal
F Gaya pada pena engkol komponen horisontal cx N
Daftar Notasi
Simbol Artigcy m/s a
Satuan
A Luas Permukaan Piston cm
a2 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
2 Percepatan titik berat poros engkol komponen
D Diameter Piston cm
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
- - N Putaran mesin
T Torsi N.m
2 Sudut putar connecting rod Deg θ
Kecepatan sudut connecting rod
ω
1 rad/s
Kecepatan sudut poros engkol
deg ω
Sudut putar poros engkol
η
U
2 rad/s
Percepatan sudut poros engkol
α
3 Kecepatan piston p m/s x Perpindahan piston m
V Volume silinder d dm v
m
Panjang antara titik berat connecting rod dan pena engkol
2 rad/s
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
Pena Piston 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. Anonymous, yang telah berbagi file khususnya ADAMS.
7. De’Brastagi.Com atas premium account FILESONIC.com.
8. 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 : 050401034 Andre Wisudha
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 xvBAB 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
2.2 Mekanisme Engkol Peluncur
7
2.3 Persamaan kecepatan dan percepatan torak
9
2.4 Analisa gaya pada bearing pen
12
2.5 Analisa torsi
16
2.6 Gaya tekan pada permukaan piston
17
2.7 Md ADAM
18 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
25
3.1 Pendahuluan
25
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
28
3.4 Diagram alir simulasi
29
3.5 Prosedur simulasi
30
3.5.1 Proses pemodelan
30
3.5.2 Menentukan sambungan
33
3.5.3 Menentukan putaran
34
3.5.4 Proses Simulasi
35
3.6 Menampilkan hasil simulasi
36 BAB IV HASIL SIMULASI DAN DISKUSI
37
4.1 Pendahuluan
37
4.2 Posisi, kecepatan dan percepatan piston
39
4.3 Gaya pada bearing pen
42 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
62
5.2 Saran
62 DAFTAR PUSTAKA
xvi