Analisa Kinematika Dan Dinamika Connecting Rod Motor Bakar Satu Silinder Honda Revo
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU SILINDER HONDA REVO SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana NIM : 050401032 FAHRUROJI SIREGAR DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA
CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU
SILINDER HONDA REVO
Oleh :
FAHRUROJI SIREGAR
NIM : 050401032
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
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA
CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU
SILINDER HONDA REVO
Oleh :
NIM : 050401032
FAHRUROJI SIREGAR
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 CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU SILINDER HONDA REVO FAHRUROJI SIREGAR NIM. 050401032 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 : Fahruroji Siregar NIM : 05 0401 032 MATA KULIAH : Kinematika dan Dinamika SPESIFIKASI TUGAS : Lakukanlah simulasi untuk mengamati perubahan nilai- nilai kinematika dan dinamika pada connecting rod motor bakar satu silinder sepeda motor HONDA REVO. Pembahasan meliputi : 1.
Menentukan kecepatan dan percepatan pada connecting
rod , dan menentukan percepatan titik berat pada connecting rod .
2. Menentukan gaya yang bekerja pada pena engkol.
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 Connecting Rod Pada Honda Revo 4 Tak. Diberikan Tanggal : 28/10/2012 Selesai Tanggal : 27/2/2012 Dosen Pembimbing : Ir. Tugiman MT. Nama Mhs. : Fahruroji Srg
NIM : 050401032 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
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
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
Connecting Rod 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 K. 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 Fahruroji Siregar NIM : 050401032
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
3
1.4 Metode Penulisan
4
1.5 Sistematika Penulisan
4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 Pendahuluan
5
2.2 Mekanisme Engkol Peluncur
6
2.3 Persamaan posisi, kecepatan, percepatan torak
7
2.4 Persamaan kecepatan dan percepatan angular connecting rod
10
2.5 Persamaan percepatan pada titik berat connecting rod
14
2.6 Analisa gaya bantalan
17
2.7 Analisa torsi
20
2.8 Gaya tekan pada permukaan piston
20 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
26
3.3 Gaya akibat pembakaran
26
3.4 Diagram alir simulasi
27
3.5 Prosedur simulasi
29
3.5.1 Proses pemodelan
29
3.5.2 Menentukan sambungan
31
3.5.3 Menentukan putaran
32
3.5.4 Proses Simulasi
33 BAB IV HASIL SIMULASI DAN DISKUSI
34
4.1 Pendahuluan
34
4.2 Posisi, kecepatan dan percepatan piston
35
4.3 Analisa kecepatan dan percepatan angular connecting rod
37
4.4 Analisa kecepatan dan percepatan titik berat pada
connecting rod
40
4.5 Gaya-gaya pada bantalan
42
4.6 Torsi pada poros engkol
47 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
xvi
DAFTAR GAMBAR Hal
20 Gambar 2.12 Siklus OTTO
34 Gambar 3.6 Link connecting rod
33 Gambar 3.5 Link poros engkol
32 Gambar 3.4 Tampilan pembuka ADAMS
29 Gambar 3.3 Diagram alir pemodelan ADAMS
28 Gambar 3.2 Honda REVO
25 Gambar 3.1 Kerangka konsep
25 Gambar 2.15 Window pada Adams/ View
23 Gambar 2.14 Proses pemodelan
21 Gambar 2.13 Membuka ADAMS/View
19 Gambar 2.11 Diagram benda bebas crankshaft
Gambar 2.1 Reciprocating engine17 Gambar 2.10 Diagram benda bebas poros engkol
16 Gambar 2.9 Diagram benda bebas connecting rod
15 Gambar 2.8 Diagram benda bebas piston
14 Gambar 2.7 Posisi vektor G
13 Gambar 2.6 Posisi vektor C
9 Gambar 2.5 Posisi titik berat connecting rod pada mekanisme
8 Gambar 2.4 Geometri engkol peluncur
7 Gambar 2.3 Geometri mekanisme engkol peluncur
6 Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur
34
Gambar 3.7 Poros engkol dan batang hubung42 Gambar 4.6 Grafik gaya pada pena engkol komponen horizontal
60 Gambar 4.15 Grafik seluruh gaya pada bantalan
59 Gambar 4.14 Diagram benda bebas crankshaft
57 Gambar 4.13 Diagram benda bebas poros engkol
57 Gambar 4.12 Diagram benda bebas connecting rod
55 Gambar 4.11 Diagram benda bebas piston
52 Gambar 4.10 Grafik percepatan
48 Gambar 4.9 Grafik kecepatan
44 Gambar 4.8 Grafik torsi
43 Gambar 4.7 Grafik gaya pada pena engkol komponen vertikal
41 Gambar 4.5 Grafik percepatan titik berat connecting rod sb-y
35 Gambar 3.8 Toolbox cylinder ADAMS
40 Gambar 4.4 Grafik percepatan titik berat connecting rod sb-x
39 Gambar 4.3 Grafik percepatan angular connecting rod
37 Gambar 4.2 Grafik kecepatan angular connecting rod
38 Gambar 4.1 Skema kinematis
38 Gambar 3.13 Toolbox pada simulasi
37 Gambar 3.12 Motion pada mekanisme
36 Gambar 3.11 Sambungan pada mekanisme
36 Gambar 3.10 Peluncur mekanisme
35 Gambar 3.9 Peluncur
61
DAFTAR GAMBAR Hal
16 Gambar 2.11 Membuka ADAMS/ View
29 Gambar 3.6 Link Connecting Rod
28 Gambar 3.5 Link poros engkol pada ADAMS View
27 Gambar 3.4 Tampilan Pembuka ADAMS View
24 Gambar 3.3 Diagram alir pemodelan motor bakar satu silinder
23 Gambar 3.2 Honda REVO
20 Gambar 3.1 Kerangka konsep
19 Gambar 2.13Tampilan pembuka ADAMS
18 Gambar 2.12 Diagram alir pemodelan ADAMS
14 Gambar 2.10 Siklus OTTO
Gambar 2.1 Reciprocating engine13 Gambar 2.9 Diagram benda bebas crankshaft
11 Gambar 2.8 Diagram benda bebas poros engkol
10 Gambar 2.7 Diagram benda bebas connecting rod
9 Gambar 2.6 Diagram benda bebas piston
9 Gambar 2.5 Posisi vektor C
7 Gambar 2.4 Geometri engkol peluncur
7 Gambar 2.3 Geometri mekanisme engkol peluncur
6 Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur
29
Gambar 3.7 Connecting Rod dan Poros Engkol40 Gambar 4.7 Grafik torsi
53 Gambar 4.16 Grafik seluruh gaya pada bantalan
52 Gambar 4.15 Diagram benda bebas crankshaft
50 Gambar 4.14 Diagram benda bebas poros engkol
50 Gambar 4.13 Diagram benda bebas connecting rod
48 Gambar 4.12 Diagram benda bebas piston
46 Gambar 4.11 Grafik percepatan
46 Gambar 4.10 Grafik kecepatan
42 Gambar 4.9 Mekanisme engkol luncur
41 Gambar 4.8 Mekanisme engkol luncur
39 Gambar 4.6 Grafik gaya pada main bearing komponen vertikal
30 Gambar 3.8 Toolbox cylinder pada ADAMS View
38 Gambar 4.5 Grafik gaya pada main bearing komponen horizontal
37 Gambar 4.4 Grafik percepatan pada titik berat diuraikan sb-x dan sb-y
36 Gambar 4.3 Grafik percepatan pada titik C diuraikan sb-x dan sb-y
35 Gambar 4.2 Grafik kecepatan pada titik C diuraikan sb-x dan sb-y
33 Gambar 4.1 Skema kinematis poros engkol
33 Gambar 3.13 Toolbox pada simulasi
32 Gambar 3.12 Motion pada mekanisme
31 Gambar 3.11 Sambungan pada mekanis
31 Gambar 3.10 Peluncur pada mekanisme
30 Gambar 3.9 Peluncur
54
DAFTAR TABEL
HalTabel 2.1 Tampilan pilihan window pada Adams/ View24 Tabel 2.2 Deskripsi tool
26 Tabel 3.1 Hasil pengukuran
30 Tabel 4.1 Hasil perhitungan kinematis
56 Tabel 4.2 Hasil perhitungan kinematis secaran analitik
62 Tabel 4.3 Gaya pada bantalan engkol menurut perhitungan analitik
64
DAFTAR TABEL Hal
Tabel 2.1 Tampilan pembuka adams view24 Tabel 2.2 Deskripsi tool
26 Tabel 3.1 Hasil pengukuran
30 Tabel 4.1 Hasil perhitungan kinematis pada satu titik
56 Tabel 4.2 Hasil perhitungan kinematika dengan metode analitik
62 Tabel 4.3 Hasil perhitungan dinamika dengan metode analitik
64
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 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
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