ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA
POROS ENGKOL MOTOR BAKAR SATU
SILINDER HONDA REVO
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
NIM : 050401005
TOMMY PRAKOSO SURYO PUTRANTO
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA
POROS ENGKOL MOTOR BAKAR SATU
SILINDER HONDA REVO
Oleh :
NIM : 050401005
TOMMY PRAKOSO SURYO PUTRANTO
Diketahui/ Disyahkan : Disetujui Oleh :
Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing
Fakultas Teknik USU Ketua,
Dr. –Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA
POROS ENGKOL MOTOR BAKAR SATU
SILINDER HONDA REVO
Oleh :
NIM : 050401005
TOMMY PRAKOSO SURYO PUTRANTO
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
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA
POROS ENGKOL MOTOR BAKAR SATU SILINDER
HONDA REVO
NIM. 050401005
TOMMY PRAKOSO SURYO PUTRANTO
Telah disetujui oleh :
NIP : 19570412 198503 004 Ir. Tugiman K. MT.
Penguji I, Penguji II,
Ir. Mulfi Hazwi M.sc
NIP : 19491012 1981031 002 NIP : 19540320 1981011 001 Ir. A. Halim Nasution, M.sc.
Diketahui oleh,
Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU Ketua,
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : /TS/2011
FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : / /20
MEDAN PARAF :
TUGAS SKRIPSI
NAMA : Tommy Prakoso Suryo Putranto
NIM : 05 0401 005
MATA KULIAH : Kinematika dan Dinamika
SPESIFIKASI TUGAS : Lakukanlah simulasi untuk mengamati perubahan nilai-nilai kinematika dan dinamika pada poros engkol motor bakar satu silinder sepeda motor HONDA REVO.
Pembahasan meliputi :
1. Menentukan kecepatan dan percepatan pada poros engkol
2. Menentukan gaya yang bekerja pada main bearing.
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.
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 Poros Engkol Pada Honda Revo 4 Tak.
Diberikan Tanggal : 28/10/2012 Selesai Tanggal : 27/2/2012 Dosen Pembimbing : Ir. Tugiman MT. Nama Mhs. : Tommy P. S. P
NIM : 050401005
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 :
1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada dosen pembimbing
2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapih 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen
Bila kegiatan asistensi telah selesai
Diketahui,
Ketua Departemen Teknik Mesin FT-USU
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 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 Pada Poros Engkol Pada 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
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
NIM : 050401005
DAFTAR GAMBAR
Hal Gambar 2.1 Diagram reciprocating engine 6
Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur 7
Gambar 2.3 Geometri mekanisme engkol luncur 8
Gambar 2.4 Geometri engkol luncur 9
Gambar 2.5 Posisi vektor C 9
Gambar 2.6 Diagram benda bebas piston 10
Gambar 2.7 Diagram benda bebas connecting rod 11
Gambar 2.8 Diagram benda bebas poros engkol 13
Gambar 2.9 Diagram benda bebas crankshaft 14
Gambar 2.10 Siklus Otto 16
Gambar 2.11 Membuka Adams View 18
Gambar 2.12 Proses pemodelan 19
Gambar 2.13 Window pada adams view 20
Gambar 3.1 Kerangka konsep 23
Gambar 3.2 Honda revo 24
Gambar 3.3 Diagram alir pemodelan Adams 27
Gambar 3.4 Tampilan pembukan adams view 38
Gambar 3.5 Link poros engkol pada adams view 29
Gambar 3.6 Link connecting rod pada adams view 29
Gambar 3.7 Link poros engkol dan connecting rod 30
Gambar 3.9 Peluncur pada adams view 31
Gambar 3.10 Peluncur dan link 31
Gambar 3.11 Sambungan pada mekanisme 32
Gambar 3.12 Motion pada mekanisme 33
Gambar 3.13 Toolbox simulasi 33
Gambar 4.1 Skema kinematis 35
Gambar 4.2 Grafik kecepatan titik C 36
Gambar 4.3 Grafik percepatan titik C 37
Gambar 4.4 Grafik percepatan titik berat poros engkol 38
Gambar 4.5 Grafik gaya komponen horisontal pada main bearing 39
Gambar 4.6 Grafik gaya komponen vertikal pada main bearing 40
Gambar 4.7 Grafik Torsi 41
Gambar 4.8 Mekanisme engkol luncur 42
Gambar 4.9 Mekanisme engkol luncur 46
Gambar 4.10 Grafik kecepatan 46
Gambar 4.11 Grafik percepatan 48
Gambar 4.12 Diagram benda bebas piston 50
Gambar 4.13 Diagram benda bebas connecting rod 50
Gambar 4.14 Diagram benda bebas poros engkol 52
Gambar 4.15 Diagram benda bebas crankshaft
DAFTAR TABEL
Hal Tabel 2.1 Tampilan pembuka pada window adams/ view 19
Tabel 2.2 Deskripsi tool 21
Tabel 3.1 Hasil pengukuran komponen engkol luncur 25
Tabel 4.1 Hasil perhitungan kinematis 49
Tabel 4.2 Hasil perhitungan kinematika secara analitik 55
Daftar Notasi
Simbol Arti 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
gcy m/s
a
2
Percepatan titik berat poros engkol komponen 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
D Diameter Piston cm
Fcx Gaya pada pena engkol komponen horisontal N Fcy Gaya pada pena engkol komponen vertikal N Fpx Gaya pada pena piston komponen horisontal N Fpy Gaya pada pena piston komponen vertikal N Frx Gaya pada main bearing komponen horisontal N Fry Gaya pada main bearing komponen vertikal N
G Gaya gravitasi bumi m/s
I
2
Momen putar pada connecting rod
zz kg.m
L
2
Panjang connecting rod m
mc Berat connecting rod kg
mp Berat piston kg
mpe Berat poros engkol kg
n Putaran poros engkol rad/s
nr Ketetapan (2 untuk motor 4 tak) -
N Putaran mesin RPM
P Daya efektif kW
Peff Tekanan efektif rata-rata kPa
R Panjang poros engkol m
S Panjang antar titik berat connecting rod dan pena piston
T Torsi N.m U Panjang antara titik berat connecting rod dan
pena engkol
m
Vd Volume silinder dm
v
3
Kecepatan piston
p m/s
x Perpindahan piston m
α2 Percepatan sudut poros engkol rad/s
η
2
Sudut putar connecting rod Deg
θ Sudut putar poros engkol deg
ω1 Kecepatan sudut poros engkol rad/s
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 xv
BAB 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
2.3 Persamaan kecepatan dan percepatan titik C 9 2.4 Analisa gaya pada main bearing 10
2.5 Analisa torsi 14
2.6 Gaya tekan pada permukaan piston 15
2.7 Md ADAM 17
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 25
3.3 Gaya akibat pembakaran 26
3.4 Diagram alir simulasi 27
3.5 Prosedur simulasi 28
3.5.1 Proses pemodelan 28
3.5.2 Menentukan sambungan 31
3.5.3 Menentukan putaran 32
3.5.4 Proses Simulasi 33
3.6 Menampilkan hasil simulasi 34
BAB IV HASIL SIMULASI DAN DISKUSI 35
4.1 Pendahuluan 35
4.2 Kecepatan dan percepatan pada titik C 36 4.3 Percepatan titik berat poros engkol 38
4.4 Gaya pada main bearing 39
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 60
5.2 Saran 60
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.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat cepat memberi dampak yang baik serta manfaat yang besar bagi manusia dalam berbagai bidang kehidupan. Hal ini dapat dilihat dengan semakin banyaknya peralatan yang telah diciptakan manusia dengan berbagai model, bentuk serta kemampuan dari segi pemakaian yang relatif lebih unggul dibandingkan dengan peralatan-peralatan konvensional. Keunggulan tersebut tidak lepas dari hasil penelitian dan percobaan oleh para ahli, yang selalu mencari terobosan dan temuan baru untuk menciptakan sesuatu yang baru bermanfaat dan berguna bagi kehidupan manusia.
Salah satu tujuan diciptakannya teknologi adalah untuk mempermudah manusia dalam memenuhi kebutuhan hidup. Hal ini dapat dirasakan dan dibuktikan dengan semakin mudahnya manusia melakukan sesuatu untuk memenuhi kebutuhan hidup. Terlepas dari dampak negatif yang timbul akibat penemuan dan penciptaan teknologi yang baru, science dan teknologi sangat dibutuhkan oleh manusia. Sebagai contoh suatu perusahaan atau lembaga akan sangat kesulitan jika dalam ruang kerja tidak terdapat perangkat komputer untuk menyelesaikan tugas dan pekerjaan kantor maupun perusahaan.
sarana transportasi tersedia, mulai dari darat, udara, dan laut. Kendaraan yang diproduksi massal di negara kita umumnya kendaraan darat, salah satunya sepeda motor. Agar sepeda motor kita memiliki umur yang lebih panjang maka selain komponen sepeda motor dirancang dengan efektif dan efisien, juga tergantung dari material dari komponen tersebut.
Seperti yang dilakukan Mohammad Ranjbarkohan dalam jurnalnya
“kinematic and kinetic analysis of the slider-crank mechanism in otto linear four
cylinder z24 engine” yang terdapat pada “journal mechanical engineering
research, Vol. 3(3), pp. 85-95, March 2011. Jurnal tersebut mendeskripsikan
sebuah laporan dari laboratorium MegaMotor bahwa motor Nissan Z24 mengalami kerusakan pada bagian-bagian vital seperti pada poros engkol dan
connecting rod. Metode yang dilakukan adalah dengan menggunakan hokum
newton atau metode analitik dan dengan bantuan adams. Seperti pada lampiran1. Pada saat proses pembakaran terjadi di dalam silinder, tenaga yang dihasilkan oleh gas pembakaran sangatlah tinggi. Jika piston dan kelengkapannya tidak mampu menahan daya ledak dari proses pembakaran tersebut, dapat dipastikan kalau piston dan connecting rod dapat pecah.
Untuk itu agar tidak terjadi kejadian tersebut maka kita diharuskan mengetahui kekuatan dari piston, connecting rod dan poros engkol tersebut dalam meneruskan tenaga dari proses pembakaran sehingga dapat mengubah gerak tranlasi menjadi gerak berputar. Jika kita mengetahui kekuatan bahan dari piston,
connecting rod, dan poros engkol tersebut tidak mampu menahan daya dari tenaga
hasil pembakaran, maka kita perlu merubah material atau desain dari piston,
Berbagai metode analisa telah banyak tersedia untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada piston connecting rod, poros engkol atau lebih umumnya mekanisme engkol luncur. Pada mekanisme engkol luncur terdapat analisa kinematis dan dinamis yang bekerja pada mekanisme tersebut.
Pemakaian metode ini juga diterapkan dalam bidang komputer sehingga mempermudah analisa sebagai sebagai alat bantu perhitungannya. Dengan perangkat komputer, khususnya software ADAMS untuk analisa kinematis dan dinamis, desain pendekatan untuk pembuatan suatu produk dapat dikontrol dengan baik sehingga diharapkan kualitas hasil produk akan lebih baik. Pengujian karakteristik secara eksperimental di laboratorium memerlukan biaya yang tidak sedikit. Untuk itu diperlukan bantuan software yang mampu menganalisa karakteristik suatu model. Oleh karena itu peneliti memilih simulasi dengan menggunakan software yang berbasis analisa seperti ADAMS.
1.2. Maksud dan Tujuan
Maksud dari penelitian pada mekanisme ini adalah untuk mengetahui nilai-nilai kinematika dan kinetik mekanisme pada poros engkol
Tujuan penelitian kaliini adalah ;
1. Menentukan besarnya percepatan pada poros engkol dan titik berat pada poros engkol.
2. Menentukan gaya-gaya yang bekerja pada big-end connecting rod dan pada
1.3. Batasan Masalah
Dalam penelitian atau proses analisa secara kinematis dan dinamis pada mekanisme engkol luncur ini penulis membatasi permasalahan meliputi yaitu gaya gas akibat pembakar dianggap konstan dengan mengambil nilai tekanan efektif rata-rata saat mesin mengalami daya maksimum. Tidak melakukan perhitungan dengan metode elemen hingga, suhu, serta gesekan diabaikan.
1.4. Metode Penulisan
Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas sarjana ini adalah : 1. Studi Literatur
Berupa studi kepustakaan dan kajian dari buku-buku yang mendukung dan membantu menyelesaikan tugas sarjana ini.
2. Diskusi
Berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing dan teman-teman mahasiswa yang lain mengenai simulasi yang dibahas.
1.5. Sistematika Penulisan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pendahuluan
Bab ini memberikan gambaran umum tentang latar belakang pengertian pembangkitan gaya pada mekanisme sebuah mesin bolak-balik
(reciprocating engine).
Gambar 2.1 Reciprocating Engine
Dari gambar :
1. Piston 3. Poros engkol
2. Connecting rod
1
2
Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur
Dari gambar 2.2 menunjukkan diagram benda bebas sebuah mekanisme engkol luncur. Torak P yang mengalami percepatan akan menghasilkan gaya inersia (Fi), Fi merupakan gaya inersia yang bekerja pada pusat torak P, yang
besarnya adalah Fi = mp . ap, dimana mp massa keseluruhan piston dan ap adalah percepatan piston. Sehingga gaya yang menekan piston Fpx jumlah gaya inersia
yang bekerja pada piston dan tekanan gas yang dihasilkan pada pembakaran pada permukaan piston. Gaya ini mengakibatkan poros engkol bergerak dengan
kecepatan konstan ω1. Dan juga mengakibatkan batang penghubung (connecting
rod) bergerak dengan kecepatan angular ω2 dan mengalami percepatan angular
α2
Motor bakar satu silinder menggunakan mekanisme engkol luncur dalam pengoperasiannya. Untuk aplikasi mekanisme ini pada sebuah motor bakar, usaha
.
hasil pembakaran bahan bakar dan oksigen berekspansi akan mendorong torak yang dilanjutkan ke batang penghubung yang akan memutar poros engkol, yang kemudian diidealisasikan akan menghasilkan putaran konstan dengan bantuan sebuah roda gila (fly wheel).
Gambar 2.3 memperlihatkan skema dari mekanisme engkol peluncur horizontal. O adalah kerangka tetap, R adalah radius poros engkol yang bergerak rotasi yang terpusat di O dan L adalah batang penghubung dan P adalah peluncur, yang mana pada kasus ini torak meluncur sepanjang silinder atau bergerak
translasi. θ adalah sudut gerak poros engkol. η adalah sudut perubahan batang
hubung terhadap torak. Dan G adalah titik berat batang hubung.
ω
1 [image:30.595.102.508.114.417.2]2.3. Persamaan Posisi, Kecepatan, dan Percepatan Titik C
Gambar 2.4 Geometri engkol peluncur
Gambar 2.5 Posisi vector C
X
TMA
L
R
-L
Sin β = R Sin θ
R + L
O
C
θ
[image:30.595.239.411.459.620.2]Dengan menurunkan persamaan posisi pada titik C dua kali didapatkan persamaan percepatan pada titik C atau a
(2.1)
Untuk mencari persamaan percepatan titik berat pada poros engkol, dan karena jarak titik berat poros engkol adalah R/2, maka percepatan titik berat pada poros engkol adalah.
c
(2.2)
2.4. Analisa Gaya Bearing Pen
Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada peluncur dapat dilihat pada gambar 2.6.
Gambar 2.6 Diagram benda bebas piston
Pada gambar 2.6 dapat dilihat bahwa FPY merupakan gaya yang terjadi pada titik P untuk komponen vertikal dan FPX merupakan gaya yang terjadi pada titik P untuk komponen horizontal. Karena HONDA REVO menggunakan mesin untuk tipe horizontal, sehingga gaya yang ditimbulkan akibat pembakaran gas Fg dan
P Fg mpap
Fpy
Fpx
Wp
gaya inersia yang ditimbulkan mpap
dikategorikan menjadi komponen horisontal. Sehingga,
(2.3)
Sedangkan pada komponen vertikal terdapat berat piston wp dan N gaya yang
bekerja pada dinding silinder.
Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada batang hubung atau
connecting rod dapat dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7 Diagram benda bebas connecting rod
Dari gambar 2.7 dapat dilihat connecting rod CP, yang mengalami percepatan angular yang arahnya searah sumbur-z menimbulkan momen inersia Izz. Pada
connecting rod CP juga terdapat gaya yang terbagi menjadi komponen vertikal
dan horizontal. FCX merupakan gaya pada titik C untuk komponen horizontal,
Fpx
Fcx
mc.acgx
mc.acgy
Fpy
Wc Fcy
η
C
G
sedangkan pada komponen horizontal terdapat FPX dan mc.acgx yang merupakan
gaya inersia untuk komponen horizontal pada connecting rod. Sedangkan FCY
yang merupakan gaya pada titik C untuk komponen vertikal. Komponen vertikal pada batang hubung ini adalah WC berat batang hubung dan mc.acgy
gaya inersia untuk komponen vertikal.
(2.4)
(2.5)
Karena FCY dan FPY
belum diketahui, dengan menggunakan momen pada titik G.
Karena U + S = L, maka
Sehingga dapat diketahui FCY
(2.7)
I
,
[image:34.595.86.272.407.586.2]zz didapat dari hasil pengukuran dengan menggunakan software SOLIDWORKS.
Gambar 2.8 Diagram benda bebas poros engkol
Gambar diatas merupakan diagram benda bebas untuk poros engkol, analisa yang dilakukan pada poros engkol dengan mengganggap titik berat poros engkol R/2, dan poros engkol tanpa beban imbang counter weight. Karena poros engkol dianggap berputar pada kecepatan konstan, sehingga percepatan sudut poros engkol dianggap nol.
(2.6)
Fcx
Frx
Fry
Fcy
mpe.agpy
mpe.agpx
2.7. Analisa Torsi
Analisa torsi kali ini berdasarkan referensi dari jurnal seperti yang terdapat pada lampiran. Dimana torsi yang terjadi pada mekanisme engkol luncur kali ini adalah gaya-gaya komponen horizontal FCX dan vertikal FCY pada titik C
[image:35.595.210.396.445.631.2]dikalikan panjang dari poros engkol itu sendiri.
Gambar 2.9 Diagram benda bebas crankshaft
T FCX
FCY
θ
C
O
R
Sedangkan untuk memperoleh gaya yang ditimbulkan oleh gas dengan menggunakan tekanan efektif rata-rata pada siklus otto.
2.8. Gaya Tekan Pada Permukaan Piston
Gambar 2.10 Siklus OTTO (sumber : Thermodynamic 6th
Untuk menghitung tekanan gas rata-rata yang terjadi pada siklus Otto dapat dihitung dengan menggunakan rumus (Internal Combustion Engine
Fundamentals, Heywood John-B)
Dimana,
, Cengel)
P = Daya efektif (kW)
Peff = mean efektif pressure (kPa)
Vd = Volume silinder (dm3
N = Putaran poros engkol (R.P.S)
)
nR
(2.10)
Dimana,
A = Luas permukaan kepala piston
= (π/4).D
= 2 (Motor 4 tak)
Dan secara matematis gaya yang ditimbulkan hasil pembakaran pada permukaan torak adalah,
• Adams/ Car
2
D = Diameter piston (cm)
2.9 Md ADAM
Berdasarkan Md Adams Help, Md adams adalah software MSC berbasis
Computer Aided Engineering (CAE) yang fungsi utamanya multi disiplin ilmu
yang mengintegrasikan sistem-sistem seperti komponen-komponen mekanik, pneumatik, hidrolik, elektronik dan sistem kontrol teknologi yang memungkinkan para insinyur untuk membangun dan menguji prototipe secara virtual menjelaskan interaksi antara subsistem.
Md adams software yang dapat meningkatkan efisiensi teknik dan dapat mengurangi biaya pengembangan produk dengan melakukan validasi lebih awal. Insinyur dapat mengevaluasi dan mengelola interaksi tiap disiplin ilmu seperti gerakan, aktuasi, dan pengendalian agar produk bekerja lebih optimal seperti kinerja, keamanan, dan kenyamanan. Seiring dengan kemampuan analisis yang luas
Produk-produk yang terdapat pada MD Adams 2010 diantaranya :
• Adams/ Driveline • Adams/ Flex • Adams/ Insight
• Adams/ PostProcessor • Adams/ View
Pada analisa kinematika dan dinamika mekanisme engkol luncur akan menggunakan salah satu produk adams yaitu Adams/ View. Adams/ View adalah produk Adams yang sangat powerful dalam bentuk pemodelan dan simulasi. Pengguna Adams dapat membangun dan mensimulasikan sebuah model yang memiliki part yang bergerak.
Berikut penggunaan Adams/ View :
Start menu, Programs, MSC.Software, MD Adams 2010, AView,
1. Memilih salah satu pilihan yang terdapat pada window seperti pada tabel berikut :
Adams - View
Gambar 2.11 Membuka ADAMS/ View
Membuat Model
Saat memulai adams/ View, adams/ View akan menampilkan window berupa
welcome dialogue box yang memberi pilihan pada pengguna apakah membuat
Tabel : Tampilan pilihan pada window ADAMS/ VIEW
Pilihan Pada Tabel Fungsi
Create a New Model Membuat sebuah model yang baru
Open an Existing Database Membuka model yang telah ada
Import File Membuka model dari database adams
yang telah ada.
Exit Keluar dari adams/ View
2. Jika memilih membuat model yang baru, terdapat pilihan penggunaan gravitasi pada model,
• Earth Normal : Gravitasi normal sebesar 1 G
• No Gravity : Tidak menggunakan gravitasi
• Other
3. Menyeleksi satuan yang akan digunakan. • MMKS : millimeter, kilogram, secon • MKS : meter, kilogram, second
• CGS : centimeter, gram, dyne
• IGS : inci, slug, pound gaya
4. Pilih OK Proses Pemodelan
Tahap-tahap pada pengerjan adams/ View adalah :
Gambar 2.12 Proses pemodelan
Tahap pertama yang dilakukan adalah membangun model, melakukan percobaan pada model, peninjauan pada model, dan dilakukan pengembangan terhadap model jika diperlukan.
Adams/ View
Berikut tampilan adams/ View pada jendela utama.
Gambar 2.13 Window pada ADAM/ View
[image:41.595.156.484.176.426.2]Tool Box Adams/ View
Tabel : Deskripsi Tool
Ikon Deskripsi
Tool seleksi
Pemodelan bentuk-bentuk geometri
pengukuran
Tool sambungan
simulasi
Tool pewarna
motor penggerak
animasi
Tool Forces
Menampilkan model dalam satu window
Menampilkan model saat diseleksi
Menampilkan model pada titik pusat model
Merotasi model
Se
Increment Entering a value lets you more precisely control the view display changes, such as zooming and rotations.
Se
Se
Grid Se
Depth Se
Render Se
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Pendahuluan
Bab ini berisikan metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan skripsi ini. Secara umum metodologi yang digunakan dalam skripsi adalah pemodelan dengan menggunakan MSC ADAMS dan melakukan perbandingan analisa secara manual dan simulasi yang dihasilkan oleh MSC ADAMS.
Gambar 3.1 Kerangka konsep
pada tabel 3.1. Kemudian dilakukan perbandingan hasil secara manual dan simulasi dengan MSC ADAMS.
3.2 Studi Kasus
3.2.1 Spesifikasi Motor
Sebagai studi kasus dalam skripsi ini dipilih motor bakar jenis bensin yang biasa diaplikasikan pada sepeda motor. Adapun spesifikasi mesin yang digunakan dalam skripsi ini merupakan mesin dari sepeda motor Honda Revo yang merupakan keluaran pabrikan terkemuka di Indonesia.
• Panjang X lebar X tinggi : 1.919 x 709 x 1.080 mm
• Jarak Sumbu Roda : 1.227 mm
• Jarak terendah ke tanah : 135 mm
• Berat kosong : 97 kg
• Tipe rangka : Tulang punggung
• Tipe suspensi depan : Teleskopik
• Tipe suspensi belakang : Lengan ayun dengan peredam kejut ganda
• Ukuran ban depan : 70/90 - 17 M/C 38P
• Ukuran ban belakang : 80/90 - 17 M/C 44P
• Rem depan : Cakram hidrolik, dengan piston tunggal
• Rem belakang : Tromol
• Kapasitas tangki bahan bakar : 3,7 lt
• Tipe mesin : 4 langkah, SOHC, pendinginan udara
• Diameter x langkah : 50 x 55,6 mm
• Volume langkah : 109,1 cc
• Perbandingan Kompresi : 9,0 :1
• Daya Maksimum : 8,46 PS/7.500 rpm
• Torsi Maksimum : 0,86 kgf.m/5.500 rpm
• Kapasitas Minyak Pelumas Mesin : 0,8 lt pada pergantian periodik
• Kopling Otomatis : Ganda, otomatis, sentrifugal, tipe basah
• Gigi Transmsi : 4 kecepatan bertautan tetap
• Pola Pengoperan Gigi : N - 1 - 2 - 3 - 4 - N
• Starter : Pedal dan Elektrik
• Aki : MF 12 V - 3 Ah
• Busi : ND U20EPR9S, NGK CPR6EA-9S
• Sistem Pengapian : DC-CDI, Battery
HARGA : Rp 11,400,000 Sumber : CV. Indako Trading Co.
3.2.2 Dimensi Motor Bakar Satu Silinder
Data dimensi ini akan digunakan untuk proses pemodelan dengan menggunakan ADAMS. Hasil pengukuran ditabulasikan pada tabel 3.1.
Tabel 3.1 Hasil Pengukuran
Piston • Diameter : 40.95 mm
• Berat : 86.50 gr
Connecting rod • Panjang : 94.53 mm
3.3 Gaya akibat pembakaran
Pembebanan diawali dengan mencari nilai gaya tekan yang terkonsentrasi di piston. Besarnya gaya F dapat dihitung dengan menggunakan rumus tekanan efektif rata-rata seperti pada bab 2 sebelumnya.
Dimana,
P = 8.46 PS = 6.22 (kW)
Vd = 109.1 cm3 =109.1 x 10-3 (dm3
N = 7500 R.P.M = 450000 (R.P.S)
)
nR
Mep = 0.25338 (kPa) = 2 (Motor 4 tak)
Dan secara matematis gaya yang ditimbulkan hasil pembakaran pada permukaan torak adalah,
(2.25)
Dimana,
D = Diameter piston (cm)
A = Luas permukaan kepala piston
= (π/4).D
=(π/4).(4.095)
2
=13.17 cm
2
F = 0.25338 (kPa) . 13.17 cm
= 33.38 kN
2
= 3338 N
3.4 Diagram Alir Simulasi
Dalam skiripsi ini, aliran proses simulasi menggunakan proses komputer meliputi, yaitu proses pemodelan untuk membuat suatu pendekatan sistem motor bakar satu silinder akan dilakukan dengan menggunakan bantuan software MSC
MD Adams.
3.5 Prosedur Simulasi
3.5.1 Proses Pemodelan
MSC MD ADAMS merupakan salah satu software keluaran MSC seperti
NASTRAN, MD NASTRAN, PATRAN, dll. Hanya saja software MSC MD
ADAMS ini dikhususkan untuk mensimulasikan perhitungan kinematis dan
dinamis pada suatu sistem.
Pada pemodelan sistem motor bakar menggunakan ADAMS ini menggunakan pendekatan. Yaitu bentuk komponen hanya berupa link-link dan silinder. Berikut tahap-tahap pemodelan, pemberian hubungan atau joint,
dan motion pada poros engkol
Memulai MSC MD ADAMS ,
[image:49.595.123.512.441.686.2]Start\Program Files\MSC.Software\MD_Adams\2010\View
1. Pemodelan poros engkol dan batang hubung
Pemodelan dilakukan dengan fitur toolbox dari ADAMS, yaitu link seperti pada gambar 3.5. Pada link yang pertama kali dibuat adalah poros engkol. Panjang poros engkol sepanjang 2.54 cm yang disesuaikan dengan panjang poros engkol HONDA SUPRA. Sedangkan tebal dan lebarnya dibuat sesebasa 1 cm.
Gambar 3.5 Link poros engkol pada ADAMS VIEW
[image:50.595.117.501.221.399.2]Proses pemodelan connecting rod (batang hubung) juga dilakukan seperti halnya poros engkol. Dimana panjang connecting rod sebesar 9.45 cm yang panjangnya disesuaikan panjang sebenarnya, sedangkan lebar dan tebalnya dibuat 1 cm.
Gambar 3.7 Connecting rod dan poros engkol
2. Proses pemodelan peluncur
Pemodelan dilakukan dengan toolbox yaitu cylinder. Toolbox cylinder dapat dilihat seperti pada gambar 3.8. Pada silinder ini ditentukan diameter silinder sebesar 4.9 cm, dan tinggi silinder sebesar 4 cm. Gambarnya seperti gambar 3.9.
[image:51.595.237.399.464.563.2]Gambar 3.9 Peluncur
Gambar 3.10 Peluncur
3.5.2 Menentukan sambungan
1. Revolute Joint
a. Ground dan poros engkol
b. Poros engkol dan connecting rod
c. Connecting rod dan Peluncur
2. Translational Join
a. Peluncur dan ground
[image:53.595.173.555.283.535.2]Keseluruhannya seperti pada gambar 3.11.
Gambar 3.11 Sambungan pada mekanisme
3.5.3 Menentukan putaran
Pada ADAMS VIEW menentukan besarnya putaran menggunakan tool
Rotational Joint Motion. Putaran ini diletakkan pada sambungan antara ground
dan poros engkol. Besarnya putaran yaitu 45040.95 deg/s atau setara 7500 rpm seperti yang terlihat pada gambar 3.12.
Revolute Joint
Gambar 3.12 Motion pada mekanisme
3.5.4 Proses simulasi
Proses simulasi dilakukan dengan toolbox interactive simulation control. Gambarnya seperti pada gambar 3.13.
Gambar 3.13 Toolbox simulasi
Tombol untuk menjalankan simulasi, tombol agar simulasi berhenti, dan tombol untuk mereset simulasi
3.6 Menampilkan Hasil Simulasi
Untuk menampilkan hasil simulasi, menggunakan tool Postprocessing, tool
ini menampilkan nilai-nilai kinematika, seperti perpindahan, kecepatan, dan percepatan peluncur.
ω
1BAB IV
HASIL SIMULASI DAN DISKUSI
4.1. Pendahuluan
Pada bab ini akan dibahas hasil simulasi pada mekanisme motor bakar satu silinder dengan menggunakan software MSC MD ADAMS dan hasil analisa secara analitik seperti yang dihasilkan pada bab 2 dengan menggunakan metode
spreadsheet. Hasil simulasi ini, baik secara manual dan animasi menggunakan
putaran yang konstan.
Hasil perhitungan pada gaya-gaya yang bereaksi pada sambungan akan ditampilkan dalam bentuk spreadsheet sehingga dapat dilihat perbedaan hasil simulasi dan perhitungan secara manual seperti yang dibahas pada bab 2, dengan model seperti pada gambar 4.1.
[image:56.595.236.344.605.710.2]Pada perhitungan secara manual dilakukan secara spreadsheet dengan menggunakan Microsoft Excel. Sehingga hasil perhitungan secara manual dapat dilihat dalam bentuk tabel dan grafik.
Gambar 4.1 Skema Kinematis Poros Engkol
O
C
θ
4.2. Kecepatan, dan Percepatan Pada Titik C
[image:57.595.100.537.236.651.2]Analisa kinematis menghasilkan kecepatan, dan percepatan pada titik C atau pada crank-pin, yang nilainya konstan akan diuraikan terhadap sumbu x dan y. Selanjutnya hasil dari gaya kinematis akan digunakan untuk menganalisis gaya dinamis yang terjadi. Berikut hasil kecepatan dan percepatan pada titik C
Gambar 4.2 Grafik kecepatan pada titik C diuraikan terhadap Sb-X dan Y
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25
0 90 180 270 360 450 540 630 720
K ec ep a ta n , m /s
Sudut Putar Poros Engkol, Deg
Pada gambar 4.3 merupakan gambar grafik percepatan pada titik C yang diuraikan sb-x dan y dengan menggunakan metode simulasi hasil ADAMS dan secara analitik. Grafik percepatan pada titik saat poros engkol berputar 7500 RPM. Grafik dibawah grafik kecepatan piston versus sudut putar poros engkol 0, 15, 30, 45, . . . ., 720, atau setara dengan waktu yang dibutuhkan motor menyelesaikan siklusnya.
[image:58.595.86.537.258.676.2]
Gambar 4.3 Grafik percepatan pada titik C diuraikan sb-X dan Y
aCX Analitik aCX Adams aCY Analitik aCY Adams
-20000 -15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000 20000
0 90 180 270 360 450 540 630 720
P er cep a ta n , m /s 2
4.3 Analisa percepatan titik berat poros engkol
[image:59.595.98.531.263.703.2]Pada gambar 4.4 merupakan gambar grafik percepatan titik berat poros engkol simulasi hasil ADAMS dan perhitungan secara analitik. Grafik percepatan titik berat saat poros engkol berputar 7500 RPM. Grafik dibawah dengan sudut putar poros engkol 0, 15, 30, 45, . . . ., 720, atau setara dengan waktu yang dibutuhkan motor menyelesaikan siklusnya.
Gambar 4.4 Grafik percepatan titik berat sumbu-X dan Y
-10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000
0 90 180 270 360 450 540 630 720
P er cep a ta n , m /s 2
Sudut Putar Poros Engkol, Deg
4.4 Gaya Pada Main Bearing
Pada gambar dibawah merupakan grafik gaya yang bekerja pada main
bearing (Fpex) dan (Fpey) hasil simulasi MSC ADAMS dan perhitungan secara
[image:60.595.81.531.196.671.2]analitik. Pada grafik menggunakan gaya gas ruang bakar konstan sebesar 3300 N yang dihasilkan pada putaran poros engkol 7500 RPM.
Gambar 4.5 Grafik gaya pada mean bearing untuk komponen horizontal putaran 7500RPM ADAMS Analitik -7000 -6000 -5000 -4000 -3000 -2000 -1000 0 1000 2000
0 90 180 270 360 450 540 630 720
G a y a P a d a P o ro s E n g k o l S u mb u -X, N ew to n
Gambar 4.6 Grafik gaya pada mean bearing komponen vertikal putaran 7500 RPM ADAMS Analitik -2500 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500
0 90 180 270 360 450 540 630 720
G a y a P a d a P o ro s E n g k o l S u mb u -Y , N ew to n
4.5 Torsi pada poros engkol
[image:62.595.102.541.191.666.2]Pada gambar di bawah merupakan grafik torsi pada poros engkol. Torsi berasal dari gaya yang bekerja pada FCX dan FCY. Torsi terjadi diasumsikan gaya gas konstan sebesar 3300 N dan terjadi pada putaran poros engkol konstan sebesar 7500 RPM.
Gambar 4.7 Grafik Torsi pada putaran 7500 rpm
dengan tekanan gas bakar konstan.
-150 -100 -50 0 50 100 150
0 90 180 270 360 450 540 630 720
Dengan membandingkan hasil perhitungan kinematika secara analitik, grafik dan simulasi software dengan menggunakan putaran yang sama 7500 RPM, hanya saja dipilih sudut gerak poros engkol saat poros engkol membentuk sudut 1200 dari sumbu-x.
Gambar 4.8 Mekanisme Engkol luncur
Perhitungan secara analitik ini diambil pada satu titik pada saat poros engkol membentuk sudut 1200
Dimana R merupakan panjang poros engkol dan L adalah panjang connecting rod
maka perpindahan piston seperti yang sebelumnya dibahas pada bab II persamaan (2-5) sub-bab 2.3.3 persamaan posisi, kecepatan dan percepatan piston (Andre
Wisudha).
.
Kecepatan piston
Pada kecepatan putaran poros engkol 7500 RPM atau setara 785.7143 rad/s
Percepatan piston
Percepatan angular connecting rod yang merupakan turunan kecepatan angular terhadap waktu.
Percepatan titik berat connecting rod untuk komponen horizontal adalah
Percepatan titik berat connecting rod untuk komponen vertikal adalah
Kecepatan poros engkol
Percepatan poros engkol
Percepatan titik berat poros engkol
Gambar 4.9 Mekanisme engkol luncur
Berikut perhitungan secara grafik saat poros engkol membentuk sudut 1200 Analisa Kecepatan
.
Gambar 4.10 Grafik kecepatan
OV
VC VP
VP/C 1200
C
O
P
ω
L
R
g
3 [image:67.595.108.455.277.756.2]Analisa Percepatan
Karena kecepatan poros engkol atau link O2
Arahnya berhimpit dengan link O
C konstan maka percepatan = 0, sehingga percepatan tangensial pada A = 0. Sehingga,
2C dan mengarah pada O2 Percepatan pada P,
Dengan 1 cm = 1880 m/s2
Gambar 4.11 Grafik percepatan
Percepatan titik berat di poros engkol, karena letak titik berat G2 = R/L atau O2C/2, maka aG2
Percepatan titik berat di connecting rod, ,
Oa Ap
anP/C
atP/C
aC
aP/C
aG3
Sehingga percepatan titik berat (aG3), pada grafik jarak aG3
Sedangkan percepatan pada titik berat piston sama dengan percepatan piston itu sendiri.
adalah, 6.8 cm.
Berikut perbandingan hasil dari perhitungan secara analitik, grafik, dan simulasi. Tabel 4.1 Hasil perhitungan kinematis
Analitik Grafik Simulasi Kecepatan poros engkol (m/s) 20.82 20.82 20.82 Percepatan poros engkol (m/s2) 16359.52 16359.69 16359.50 Percepatan titik berat poros engkol
(m/s2
8179.76 )
[image:70.595.68.493.366.509.2]Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada peluncur dapat dilihat pada gambar 4.13. Metode yang digunakan untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada tiap bantalan menggunakan metode analitik.
[image:71.595.238.455.175.322.2]
Gambar 4.12 Diagram benda bebas piston
Pada gambar 4.14 dapat dilihat bahwa, untuk komponen horisontal
Untuk mengetahui gaya-gaya yang bekerja pada batang hubung atau connecting rod dapat dilihat pada gambar 4.14
P Fg mpap
Fpy Fpx Wp N Fpx Fcx
mc.acgx
mc.acgy
[image:71.595.134.483.623.749.2]Dari gambar dapat dilihat connecting rod CP, yang mengalami percepatan angular yang arahnya searah sumbur-z menimbulkan momen inersia Izz
.
Karena FCY dan FPY
belum diketahui, dengan menggunakan momen pada titik G.
Sehingga dapat diketahui FCY
,
[image:73.595.87.271.404.593.2]
Izz didapat dari hasil pengukuran dengan menggunakan software SOLIDWORKS.
Gambar 4.14 Diagram benda bebas poros engkol
(2.23)
Fcx
Frx
Fry
Fcy
mpe.agpy
mpe.agpx
Analisa Torsi
Gambar 4.15 Diagram benda bebas crankshaft
T FCX
FCY
θ
C
O
Gaya Terkonsentrasi Pada Pena
Gambar 4.16 Grafik gaya-gaya resultan pada pena vs sudut engkol
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 570 600 630 660 690 720
G ay a p ad a ti ap b an tal an , N e w to n
Sudut Putar Poros Engkol, Deg
Fp Fc Fpe
Fp = Gaya Pena Piston Fc = Gaya Pena Engkol
Fpe = Gaya main bearing
Berikut merupakan tabulasi perhitungan secara analitik dimana kecepatan poros engkol untuk komponen horizontal dan vertikal serta percepatan poros engkol dan percepatan pada titik berat poros engkol untuk komponen horizontal dan vertikal. Tabel 4.2 Hasil perhitungan kinematika secara analitik
θ Kecepatan Piston VCX
Kecepatan Piston (m/s) VCY
Kecepatan Piston (m/s) VC
Percepatan Piston a
(m/s) CX (m/s2
Percepatan Piston a
) CY (m/s2
Percepatan Titik Berat
Piston a
)
G2X (m/s2
Percepatan Titik Berat
Piston a
) G2Y (m/s2
G
)
2
0 0 20.82143 20.82143 -16359.7 0 -8179.85 0 8179.847
15
-5.388982261 20.11196 20.82143 -15802.3 -4234.2 -7901.13 -2117.1 8179.847
30
-10.41071429 18.03189 20.82143 -14167.9 -8179.85 -7083.96 -4089.92 8179.847
45
-14.72297334 14.72297 20.82143 -11568.1 -11568.1 -5784.03 -5784.03 8179.847
60
-18.03188609 10.41071 20.82143 -8179.85 -14167.9 -4089.92 -7083.96 8179.847
75 -20.1119556 5.388982 20.82143 -4234.2 -15802.3 -2117.1 -7901.13 8179.847
90
-20.82142857 1.28E-15 20.82143 -1E-12 -16359.7 -5E-13 -8179.85 8179.847
105 -20.1119556 -5.38898 20.82143 4234.2 -15802.3 2117.1 -7901.13 8179.847
120
-18.03188609 -10.4107 20.82143 8179.847 -14167.9 4089.923 -7083.96 8179.847
135
-14.72297334 -14.723 20.82143 11568.05 -11568.1 5784.025 -5784.03 8179.847
150
-10.41071429 -18.0319 20.82143 14167.91 -8179.85 7083.955 -4089.92 8179.847
165
-5.388982261 -20.112 20.82143 15802.25 -4234.2 7901.125 -2117.1 8179.847
180
-2.55093E-15 -20.8214 20.82143 16359.69 -2E-12 8179.847 -1E-12 8179.847
195 5.388982261 -20.112 20.82143 15802.25 4234.2 7901.125 2117.1 8179.847
210 10.41071429 -18.0319 20.82143 14167.91 8179.847 7083.955 4089.923 8179.847
225 14.72297334 -14.723 20.82143 11568.05 11568.05 5784.025 5784.025 8179.847
255 20.1119556 -5.38898 20.82143 4234.2 15802.25 2117.1 7901.125 8179.847
270 20.82142857 -3.8E-15 20.82143 3.01E-12 16359.69 1.5E-12 8179.847 8179.847
285 20.1119556 5.388982 20.82143 -4234.2 15802.25 -2117.1 7901.125 8179.847
300 18.03188609 10.41071 20.82143 -8179.85 14167.91 -4089.92 7083.955 8179.847
315 14.72297334 14.72297 20.82143 -11568.1 11568.05 -5784.03 5784.025 8179.847
330 10.41071429 18.03189 20.82143 -14167.9 8179.847 -7083.96 4089.923 8179.847
345 5.388982261 20.11196 20.82143 -15802.3 4234.2 -7901.13 2117.1 8179.847
360 5.10187E-15 20.82143 20.82143 -16359.7 4.01E-12 -8179.85 2E-12 8179.847
375
-5.388982261 20.11196 20.82143 -15802.3 -4234.2 -7901.13 -2117.1 8179.847
390
-10.41071429 18.03189 20.82143 -14167.9 -8179.85 -7083.96 -4089.92 8179.847
405
-14.72297334 14.72297 20.82143 -11568.1 -11568.1 -5784.03 -5784.03 8179.847
420
-18.03188609 10.41071 20.82143 -8179.85 -14167.9 -4089.92 -7083.96 8179.847
435 -20.1119556 5.388982 20.82143 -4234.2 -15802.3 -2117.1 -7901.13 8179.847
450
-20.82142857 6.38E-15 20.82143 -5E-12 -16359.7 -2.5E-12 -8179.85 8179.847
465 -20.1119556 -5.38898 20.82143 4234.2 -15802.3 2117.1 -7901.13 8179.847
480
-18.03188609 -10.4107 20.82143 8179.847 -14167.9 4089.923 -7083.96 8179.847
495
-14.72297334 -14.723 20.82143 11568.05 -11568.1 5784.025 -5784.03 8179.847
510
-10.41071429 -18.0319 20.82143 14167.91 -8179.85 7083.955 -4089.92 8179.847
525
-5.388982261 -20.112 20.82143 15802.25 -4234.2 7901.125 -2117.1 8179.847
540 -7.6528E-15 -20.8214 20.82143 16359.69 -6E-12 8179.847 -3E-12 8179.847
555 5.388982261 -20.112 20.82143 15802.25 4234.2 7901.125 2117.1 8179.847
570 10.41071429 -18.0319 20.82143 14167.91 8179.847 7083.955 4089.923 8179.847
600 18.03188609 -10.4107 20.82143 8179.847 14167.91 4089.923 7083.955 8179.847
615 20.1119556 -5.38898 20.82143 4234.2 15802.25 2117.1 7901.125 8179.847
630 20.82142857 -8.9E-15 20.82143 7.02E-12 16359.69 3.51E-12 8179.847 8179.847
645 20.1119556 5.388982 20.82143 -4234.2 15802.25 -2117.1 7901.125 8179.847
660 18.03188609 10.41071 20.82143 -8179.85 14167.91 -4089.92 7083.955 8179.847
675 14.72297334 14.72297 20.82143 -11568.1 11568.05 -5784.03 5784.025 8179.847
690 10.41071429 18.03189 20.82143 -14167.9 8179.847 -7083.96 4089.923 8179.847
705 5.388982261 20.11196 20.82143 -15802.3 4234.2 -7901.13 2117.1 8179.847
720 1.02037E-14 20.82143 20.82143 -16359.7 8.02E-12 -8179.85 4.01E-12 8179.847
Di bawah merupakan tabulasi gaya pada main bearing untuk komponen FPEX dan
FPEY
Tabel 4.3 Gaya pada bantalan
horizontal dan vertikal dan torsi.
θ FPEx
(Newton)
F
(Newton)
PEy Fpe
(Newton)
Torsi (Newton.Meter) 0 698.5855 -0.27992 698.5855 -0.01435
15 498.3257 306.6651 585.1256 4.425153
30 -72.9065 656.8041 660.8381 16.03345
45 -931.941 1065.745 1415.743 37.4284
60 -1957.71 1504.376 2468.962 64.8583
75 -3015.02 1901.266 3564.432 90.21409
90 -3982.05 2167.353 4533.668 105.5243
105 -4774.21 2232.701 5270.484 106.8939
135 -5738.12 1716.768 5989.433 75.3583
150 -5959.25 1214.929 6081.833 51.08383
165 -6067.04 626.5604 6099.303 25.58061
180 -6098.38 -0.27992 6098.377 0.014349
195 -6067.04 -627.12 6099.361 -25.5529
210 -5959.25 -1215.49 6081.945 -51.059
225 -5738.12 -1717.33 5989.593 -75.338
240 -5356.19 -2074.59 5743.928 -95.431
255 -4774.21 -2233.26 5270.721 -106.886
270 -3982.05 -2167.91 4533.935 -105.524
285 -3015.02 -1901.83 3564.731 -90.2215
300 -1957.71 -1504.94 2469.303 -64.8727
315 -931.941 -1066.3 1416.164 -37.4487
330 -72.9065 -657.364 661.3945 -16.0583
345 498.3257 -307.225 585.4192 -4.45287
360 698.5855 -0.27992 698.5855 -0.01435
375 498.3257 306.6651 585.1256 4.425153
390 -72.9065 656.8041 660.8381 16.03345
405 -931.941 1065.745 1415.743 37.4284
420 -1957.71 1504.376 2468.962 64.8583
435 -3015.02 1901.266 3564.432 90.21409
450 -3982.05 2167.353 4533.668 105.5243
480 -5356.19 2074.034 5743.726 95.44533
495 -5738.12 1716.768 5989.433 75.3583
510 -5959.25 1214.929 6081.833 51.08383
525 -6067.04 626.5604 6099.303 25.58061
540 -6098.38 -0.27992 6098.377 0.014349
555 -6067.04 -627.12 6099.361 -25.5529
570 -5959.25 -1215.49 6081.945 -51.059
585 -5738.12 -1717.33 5989.593 -75.338
600 -5356.19 -2074.59 5743.928 -95.431
615 -4774.21 -2233.26 5270.721 -106.886
630 -3982.05 -2167.91 4533.935 -105.524
645 -3015.02 -1901.83 3564.731 -90.2215
660 -1957.71 -1504.94 2469.303 -64.8727
675 -931.941 -1066.3 1416.164 -37.4487
690 -72.9065 -657.364 661.3945 -16.0583
705 498.3257 -307.225 585.4192 -4.45287
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Dari hasil perhitungan secara analitik poros engkol yang bergerak konstan pada putaran 7500 RPM, kecepatan pada titik C pada poros engkol adalah konstan sebesar 20.8214 m/s. Sedangkan percepatan pada titik C adalah 16360 m/s2. Dan percepatan pada titik berat poros engkol adalah 8179.8 m/s2
2. Gaya maximum yang bekerja pada main bearing adalah untuk komponen horizontal F
.
PEX 6098 N, dan komponen vertikal FPEY 2232.701 N,
besarnya resultannya adalah 6099.361 N. Sedangkan Torsi maksimum adalah 106.8939 N.m.
5.2 Saran
1. Pengujian laboratorium merupakan syarat mutlak untuk mengetahui kondisi real dilapangan. Seperti kondisi tekanan ruang bakar dalam silinder yang membutuhkan uji laboratorium.
DAFTAR PUSTAKA
1. Beer-Johnston-Cornwell (2009). Vector Dynamic for Engineers : Dynamics,
Ninth Edition. McGraw-Hill.
2. Heywood, John. B. (1988). Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill Series in Mechanical Engineering.
3. Khurmi, R. S. and Ghupta, J. K. (2004). Theory of Machines. S. Chand.
4. Navarro, M (2009). Analisa Pengaruh Kekuatan Pegas Terhadap Displacement Poros Engkol Menggunakan Simulasi Elemen Hingga.: Tugas Akhir Mahasiswa Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara.
5. Ranjbarkohan, M. (2010). Kinematics and Kinetics Analysis of The Slider
Crank Mechanism in Otto Linear Four Cylinder Z24 Engine. Journal of