DETEKSI KERUSAKAN RING PISTON PADA MESIN EMPAT LANGKAH MELALUI PENGUKURAN SINYAL GETARAN.

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DETEKSI KERUSAKAN RING PISTON PADA MESIN

EMPAT LANGKAH MELALUI PENGUKURAN
SINYAL GETARAN

SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik

Oleh :
Kamega Sulistiyana
I1408511

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2013
commit to user


perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DETEKSI KERUSAKAN RING PISTON PADA MESIN

EMPAT LANGKAH MELALUI PENGUKURAN
SINYAL GETARAN

Disusun oleh

Kamega Sulistiyana
NIM. I1408511

Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Zainal Arifin, ST, MT.

Didik Djoko Susilo, ST, MT.


NIP. 197303082000031001

NIP. 197203131997021001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari rabu tanggal 31 Juli
2013.

1. Wahyu Purwo Raharjo, ST, MT.
NIP. 197202292000121001

……………………

2. Teguh Triyono, ST.
NIP. 197104301998021001

……………………

Ketua Jurusan Teknik Mesin


Koordinator Tugas Akhir

Didik Djoko Susilo, ST, MT.

Wahyu Purwo Raharjo, ST, MT.

NIP. 197203131997021001

NIP. 197202292000121001

commitiiito user

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DETEKSI KERUSAKAN RING PISTON PADA MESIN

EMPAT LANGKAH MELALUI PENGUKURAN
SINYAL GETARAN

Kamega Sulistiyana

Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
Surakarta, Indonesia
E-mail : kamega22@gmail.com
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan teknik deteksi kerusakan
ring piston pada mesin empat langkah melalui pengukuran sinyal getaran. Analisa
getaran ini dilakukan dengan mengukur getaran pada ring piston kondisi aus dan
tergores, kemudian membandingkanya dengan getaran yang dihasilkan oleh ring
piston kondisi baik. Pengujian dilakukan pada putaran 750 rpm, 1500 rpm, 2250
rpm, dimana posisi sensor pada kepala silinder dan blok silinder. Pengukuran
sinyal getaran diperoleh dalam domain waktu, yang selanjutnya dilakukan analisa
energi sinyal getaran dengan pengolahan pada software Matlab. Analisa yang
dilakukan yaitu membandingkan energi sinyal getaran ring piston kondisi baik
dengan kondisi cacat.
Hasil penelitian menunjukkan cacat pada ring piston menyebabkan
terjadi penurunan energi sinyal getaran pada semua langkah. Hal ini disebabkan
karena tekanan yang dihasilkan ring piston cacat lebih kecil dibanding ring piston
baik. Penurunan energi sinyal getaran pada langkah hisap dan kompresi lebih
besar dari langkah tenaga dan buang. Indikasi adanya kerusakan pada ring piston

dapat ditunjukkan dari penurunan energi sinyal getaran pada semua langkah.
Kata kunci : sinyal getaran, energi sinyal, deteksi kerusakan, ring piston, mesin
empat langkah

commitivto user

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
FAULT DETECTION OF PISTON RING ON THE FOUR
STROKE ENGINE WITH VIBRATION SIGNAL
MEASUREMENT

Kamega Sulistiyana
Mechanical Engineering Department
Engineering Faculty, Sebelas Maret University
Surakarta, Indonesia
E-mail : kamega22@gmail.com
Abstract
The purpose of this study is to develop the piston ring damage detection
technique using vibration analysis. Vibration analysis was performed by

measuring vibration in four stroke engine which were worn and scratched on its
piston ring, then compare it with the vibrations generated by engine which had a
good conditions. Tests carried out on engine revolution of 750, 1500, and 2250
rpm, where the sensor were placed on the cylinder head and cylinder block.
Vibration measurement produced a signal in the time domain, which then be
analysed their signal energy with the aid of Matlab software.
Result of the research showed that the vibration signal energy decrease
in all of the strokes of the defect piston ring. It was caused by the pressure of the
defect piston ring smaller than the good piston ring’s. The decrease of vibration
signal energy in suction and compression stroke were greater than the power and
exhaust stroke. Indication of piston ring defect could be shown from the decrease
in the vibration signal energy in all of the strokes.
Keywords: vibration signal, signal energy, fault detection, piston ring, four-stroke
engine.

commitvto user

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id


KATA PENGANTAR

Segala puji hanya kepada Allah, karena atas pertolongan-Nya penulis dapat
menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir yang berjudul “Deteksi Kerusakan Ring
Piston Pada Mesin Empat Langkah Melalui Pengukuran Sinyal Getaran”.
Dalam proses penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak menemui
kesulitan. Alhamdulillah, berkat bantuan dan dukungan berbagai pihak, akhirnya
semua kesulitan dapat diselesaikan. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis
sampaikan rasa terima kasih kepada :
1. Bapak Didik Djoko Susilo, ST, MT, selaku ketua jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta sekaligus sebagai dosen
pembimbing II yang telah membimbing tugas akhir ini.
2. Bapak Zainal Arifin, ST, MT, selaku dosen pembimbing I yang telah dengan
sabar memberikan arahan sehingga tugas akhir ini bisa selesai.
3. Bapak R Lullus Lambang G. Hidajat, MT, yang telah meluangkan waktunya
untuk membantu tentang pemrograman dan membagi ilmunya mengenai tugas
akhir ini.
4. Orang tuaku, yang selalu memberikan dukungan baik materi dan moral.
5. Keluarga baruku, terima kasih sudah setia menemani dan mengisi hari-hari.

6. Kakak dan adik adik, yang telah memberikan saran dan doa.
7. Tim getaran Ari, Wahyu dan Bagus yang telah bekerja sama dan saling
membantu.
8. Teman – teman transfer 2009 yang telah bersama – sama bekerja keras, saling
memberi semangat untuk bersama – sama menyelesaikan tugas akhirnya
masing – masing.
Dalam penyusunan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa masih banyak
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran agar
ke depan, tugas akhir ini bisa lebih baik. Sebagai penutup, penulis berharap agar
tugas akhir ini bisa bermanfaat untuk kemajuan dunia ilmu pengetahuan.

Surakarta, Juli 2013
Penulis

commitvito user

perpustakaan.uns.ac.id

DAFTAR ISI


digilib.uns.ac.id

HALAMAN JUDUL ......................................................................................
HALAMAN SURAT PENUGASAN ...........................................................
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................
ABSTRAK .......................................................................................................
ABSTRACT .....................................................................................................
KATA PENGANTAR .....................................................................................
DAFTAR ISI ...................................................................................................
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………..
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah …………………………………………
1.2 Perumusan Masalah ……………………………………………..
1.3 Batasan Masalah ………………………………………………...
1.4 Tujuan ……………………………………………………………
1.5 Manfaat ………………………………………………………….
1.6 Sistematika Penulisan ……………………………………………
BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ………………………………………………...
2.2 Mesin ……...……………………………………………………..
2.2.1 Mesin 4 Tak .........................................…………………...
2.2.2 Komponen Mesin .………………………………………...
2.2.3 Penyebab Getaran pada Mesin ……………………………
2.2.4 Tekanan .………………………………………..................
2.3 Ring Piston ..............................................…………………...........
2.3.1 Kerusakan Ring Piston ……………………………………
2.4 Getaran .............................………………………………………..
2.4.1 Karakteristik Getaran ……………………………………...
2.4.2 Sensor Getaran (piezoelectric accelerometer) .....………..
2.4.3 Proximity Sensor .................................................................
2.4.4 Penguraian Sinyal Getaran ..................................................
2.4.5 Domain Waktu ....................................................................
2.4.6 Crank Angle Domain ...........................................................
2.4.7 Energi Sinyal .......................................................................
2.4.8 Amplitudo ............................................................................
2.5 Sinyal Baseline atau Sinyal Referensi ...........................................
2.6 Analisis Perbandingan ...................................................................
BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir ……………………………………………………...
3.2 Alat dan Bahan ............…………………………………………...
3.3 Pelaksanaan Penelitian ...................................……………………
3.3.1 Tahap Persiapan Mesin dan Ring .….……………………..
3.3.2 Setting Alat Uji Getaran .………………………………….
3.3.3 Tahap Pengambilan Data .........……………………………
3.3.4 Tahap Pengolahan Data …..……………………………….
3.3.5 Tahap Analisa Data .............................................................

commitviito user

i
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
xii
1
2
2
2
2
3
4
5
5
6
7
9
9
11
12
13
14
15
16
16
17
17
18
19
19
20
21
25
25
25
26
27
27

perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB IV DATA DAN ANALISA
4.1 Data Penelitian .................................………..…………………… 28
4.2 Analisa Data ...............................…..………..…………………… 41
4.3 Pembahasan ....................................…………..………………….. 52
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ................…………………………………………….. 54
5.2 Saran ...............................................………………………………. 54
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

commit
viiito user

perpustakaan.uns.ac.id

DAFTAR TABEL

digilib.uns.ac.id

Tabel 4.1 Hasil pengujian pada letak sensor kepala silinder .....................

51

Tabel 4.2 Hasil pengujian pada letak sensor blok silinder ........................ 51
Tabel 4.3 Penurunan energi total pada letak sensor kepala silinder .........

51

Tabel 4.4 Penurunan energi total pada letak sensor blok silinder ............. 51

commitixto user

perpustakaan.uns.ac.id
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11
Gambar 2.12
Gambar 2.13
Gambar 2.14
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.7
Gambar 4.8
Gambar 4.9
Gambar 4.10
Gambar 4.11
Gambar 4.12
Gambar 4.13

DAFTAR GAMBAR

digilib.uns.ac.id

Siklus empat tak ..................................…………..…………
Komponen mesin ...................................................................
Ring piston .............................................................................
Permukaan ring lecet ...........................................................
Ring piston aus .....................................................................
Ring piston patah ..................................................................
Gaya pada pegas ..................................................................
Getaran pegas .......................................................................
Karakteristik getaran ……….……………………………. ..
Prinsip kerja piezo-elctric accelerometer ............................
Prinsip kerja proximity sensor ..…………………………....
Profil getaran domain waktu suatu mesin industri ...………
Sinyal akustik pada mesin ....................................................
Aturan trapesium pada sebuah sinyal ..................................
Diagram alir penelitian ........................................................
Mesin honda C70 .................................................................
Inverter 3 phase ....................................................................
Piezoelectric accelerometer sensor ......................................
Proximity probe ...................................................................
Digital storage oscilloscope ................................................
Alat uji deteksi kerusakan ring piston ..................................
Skema proses pengambilan data ..........................................
Ring piston kondisi baik ......................................................
Ring piston kondisi aus dan tergores ................................
Sinyal domain waktu putaran 750 rpm dengan letak sensor
di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ..............
Sinyal domain waktu putaran 1500 rpm dengan letak
sensor di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ...
Sinyal domain waktu putaran 2250 rpm dengan letak
sensor di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ...
Sinyal domain waktu putaran 750 rpm dengan letak sensor
di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston .................
Sinyal domain waktu putaran 1500 rpm dengan letak
sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ......
Sinyal domain waktu putaran 2250 rpm dengan letak
sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston........
Sinyal crank angle domain putaran 750 rpm dengan letak
sensor di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ...
Sinyal crank angle domain putaran 1500 rpm dengan letak
sensor di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ...
Sinyal crank angle domain putaran 2250 rpm dengan letak
sensor di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ....
Sinyal crank angle domain putaran 750 rpm dengan letak
sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston .......
Sinyal crank angle domain putaran 1500 rpm dengan letak
sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston .......

commitxto user

6
7
10
11
11
11
12
12
13
14
15
16
17
18
20
22
23
23
24
24
25
26
28
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39

perpustakaan.uns.ac.id
Gambar 4.14 Sinyal crank angle domain putaran 2250 rpm dengandigilib.uns.ac.id
letak
sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ....... 40
Gambar 4.15 Energi sinyal putaran 750 rpm dengan letak sensor pada
kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ................... 41
Gambar 4.16 Energi sinyal putaran 1500 rpm dengan letak sensor pada
kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ................... 42
Gambar 4.17 Energi sinyal putaran 2250 rpm dengan letak sensor pada
kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston .................. 42
Gambar 4.18 Energi sinyal putaran 750 rpm dengan letak sensor pada
blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ....................... 43
Gambar 4.19 Energi sinyal putaran 1500 rpm dengan letak sensor pada
blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ...................... 43
Gambar 4.20 Energi sinyal putaran 2250 rpm dengan letak sensor pada
blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ...................... 44
Gambar 4.21 Total energi sinyal getaran putaran 750 rpm dengan letak
sensor pada kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston 45
Gambar 4.22 Total energi sinyal getaran putaran 1500 rpm dengan letak
sensor pada kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston 46
Gambar 4.23 Total energi sinyal getaran putaran 2250 rpm dengan letak
sensor pada kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston 47
Gambar 4.24 Total energi sinyal getaran putaran 750 rpm dengan letak
sensor pada blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston.... 48
Gambar 4.25 Total energi sinyal getaran putaran 1500 rpm dengan letak
sensor pada blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ... 49
Gambar 4.26 Total energi sinyal getaran putaran 2250 rpm dengan letak
sensor pada blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston .... 50

commitxito user

perpustakaan.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Script program pengolahan sinyal getaran
Lampiran 2 Sinyal referensi
Lampiran 3 Hasil pengukuran tekanan kompresi

commitxiito user

digilib.uns.ac.id