PEMODELAN DAN ANALISA GETARAN MESIN BENSIN 650cc SEGARIS DENGAN SUDUT ENGKOL 90 UNTUK RUBBER MOUNT

(1)

PEMODELAN DAN ANALISA

GETARAN MESIN BENSIN 650cc SEGARIS DENGAN SUDUT ENGKOL 90°

UNTUK RUBBER MOUNT

Sidang Tugas Akhir

Nama : Siti Nafaati NRP : 2109100706 Dosen pembimbing :

Dr. Eng. Harus Laksana Guntur, ST, M.Eng.

NIP. 19750511 1999 031 001

1

(2)

2

PENDAHULUAN

(3)

Latar Belakang

3

(4)

Rumusan masalah

4

Bagaimana respon getaran (bouncing dan pitching) pada mesin bensin 650cc segaris dengan sudut engkol 90° untuk rubber mount yang disebabkan oleh perubahan panjang connecting rod (L1 = 115,6 mm ; L2 = 125,6 mm ; L3 = 135,6 mm)?

Bagaimana respon getaran (bouncing dan pitching) pada mesin bensin 650cc segaris dengan sudut engkol 90° untuk rubber mount yang disebabkan oleh perubahan putaran mesin (n₁= 1000, n₂= 3000, n₃ = 5000)?

(5)

Tujuan

5

Untuk mengetahui respon getaran (bouncing dan pitching) pada mesin bensin 650 cc segaris dengan sudut engkol 90 untuk rubber mount yang disebabkan oleh perubahan panjang connecting rod (L1 = 115,6 mm ; L2 = 125,6 mm ; L3 = 135,6 mm).

Untuk mengetahui respon getaran (bouncing dan pitching) pada mesin bensin 650 cc segaris dengan sudut engkol 90 untuk rubber mount yang disebabkan oleh perubahan putaran mesin (n₁ = 1000, n₂= 3000, n₃ = 5000).

(6)

Batasan Masalah

6

Sistem dalam kondisi balance

Eksitasi hanya diakibatkan oleh tekanan dalam ruang bakar Getaran yang dianalisa hanya getaran arah vertikal

Respon getaran (rolling) tidak dianalisa

Luasan efektif silinder head adalah 4345,2576 mm² Nilai Ll ≠ Lr

Keelastisitasan dan redaman engine diabaikan Massa dari mounting diabaikan efeknya

Nilai damping ratio yang digunakan adalah 0,5

Kapasitas dan tekanan dalam ruang bakar tidak berubah dengan adanya variasi yang dilakukan

(7)

Manfaat Penelitian

7

Memberikan informasi mengenai respon getaran yang terjadi pada mesin bensin 2 silinder 650 cc segaris dengan sudut engkol 90° saat mesin dinyalakan

Memberikan informasi pada pembuat mesin bensin 2 silinder 650 cc segaris untuk lebih meminimalisir getaran yang terjadi baik ditinjau dari sudut engkol, panjang connecting rod maupun putaran mesin itu sendiri

(8)

8

TINJAUAN PUSTAKA

(9)

Tinjauan Pustaka

9 1. Ruiping Wang (Concordia University, Canada)

Permasalahan : membandingkan penggunaan mounting (hidrolik dan rubber) pada engine.

Hasil : - properties dari masing-masing mounting

- Bahwa hidrolik mounting memiliki performa yang lebih baik (dari penelitian diatas didapatkan nilai K yang akan digunakan dalam analisa selanjutnya pada tugas akhir ini)

2. Benny Kresno Sunarko (Universitas Indonesia, Indonesia)

Menganalisa getaran yang terjadi pada mesin sepeda motor akibat kondisi karburator, klep dan oli tidak standar pada mesin sepeda motor 125cc berbahan bakar bensin dengan satu jenis silinder dan satu piston, satu camshaft.

(10)

10

METODOLOGI

(11)

Flowchart

11

START Studi Literatur

Pengumpulan data teknis mesin bensin 2 silinder 650 cc segaris

Persamaan dinamika dan getaran dari sistem mesin bensin 2 silinder 650 cc segaris dengan sudut 90°

Pemodelan matematis dari mesin bensin 2 silinder 650 cc segaris dengan sudut engkol 90 °

Membangun blok diagram persamaan

getaran menggunakan matlab Simulasi respon getaran berupa acceleration, velocity dan displacement

Kesimpulan dan Saran END

Analisa Hasil

Bouncing Pitching

(12)

Data Teknis Mesin (1)

12

Mesin Bensin 2 Silinder 650 cc Segaris saat di jalankan. Mesin Bensin 2 Silinder 650 cc Segaris tampak atas.

DATA FISIK ENGINE

(13)

Data Teknis Mesin (2)

13

Mesin Bensin 2 Silinder 650 cc Segaris tampak samping

DATA FISIK ENGINE

Mesin Bensin 2 Silinder 650 cc Segaris tampak bawah

(14)

Data Teknis Mesin (3)

14

DATA DRAWING

1

2

3

(15)

Data Teknis Mesin (4)

15

1. Piston

(16)

Data Teknis Mesin (5)

16

2. Connecting Rod

Variasi 1 :

(17)

Data Teknis Mesin (6)

17

Variasi 2 :

(18)

Data Teknis Mesin (7)

18

Variasi 3 :

(19)

Data Teknis Mesin (8)

19

3. Crank Shaft

(20)

Data Teknis Mesin (9)

20

Spesifikasi

Mencari nilai frekuensi natural (ω_n) :

Dimana diketahui :

m = 91 kg

Kml = Kmr = 160000 N/m [6]

Ll = 0,091349 m

Lr = 0,087046 m

Jo untuk L1 = 0,057232902 kg.m² Jo untuk L2 = 0,060917347 kg.m² Jo untuk L3 = 0,06487059 kg.m²

Dengan menggunakan rumus berikut ini :

Maka didapatkan :

ω_n1 = 59,2812 rad/s ω_n2 = 59,2811 rad/s ω_n1 = 59,2810 rad/s

(21)

Data Teknis Mesin (10)

21

Spesifikasi Mencari nilai koefisien redaman (C) :

Dengan menggunakan rumus berikut ini :

Maka didapatkan :

C₁ = 5394,5892 Ns/m C₂ = 5394,5801 rad/s C₃ = 5394,571 rad/s

Dimana diketahui :

ω_n1 = 59,2812 rad/s ω_n2 = 59,2811 rad/s ω_n1 = 59,2810 rad/s

(22)

Data Teknis Mesin (11)

22 Grafik P (θ)

Perhitungan Input

(23)

Data Teknis Mesin (12)

23

Perhitungan Input

t (s) P(MPa) F(newton)

0,008565 0,0833 361,96

0,009125 0,125 543,1572

0,009685 0,125 543,1572

0,010245 0,1456 632,6695

0,010805 0,1456 632,6695

0,011364 0,1875 814,7358

0,011924 0,25 1086,314

0,012484 0,3542 1539,09

0,013044 0,5208 2263,01

0,013604 0,7708 3349,325

0,014163 1,25 5431,572

0,014723 1,875 8147,358

0,015283 3,5417 15389,6

0,015843 5,5 23898,92

0,016123 5,9167 25709,59

0 5,9167 25709,59

0,00028 5,625 24442,07

0,00084 4,5 19553,66

0,0014 3,3958 14755,63

0,001959 2,5833 11225,1

0,002519 2 8690,515

0,003079 1,6458 7151,425

0,003639 1,3542 5884,348

0,004199 1,1583 5033,112

0,004758 0,98033 4259,786

Dengan menggunakan rumus berikut:

F = P.A

(24)

Data Teknis Mesin (13)

24

0 1 2 3 4 5 6 7

0 100 200 300 400 500 600 700 800

P (MPa)

θ (derajat)

Grafik P1(θ) dan P2(θ) dengan sudut phase 450°

P1 P2

(25)

Me

2Kml 2Cml

F1(t)

F2(t)

2Kmr 2Cmr

CGe CGcs

CGcr

Ll Lr

a b

Pemodelan Matematis

25

Km Cm Me

Tampak samping Tampak depan

(26)

Analisa Persamaan Gerak (1)

26 Setelah dilakukan analisa pada mekanisme secara analitis, didapatkan gaya reaksi yang bekerja pada engine :

Perhitungan persamaan dinamika sistem :

(27)

Analisa Persamaan Gerak (2)

27 Perhitungan persamaan gerak sistem :

(28)

Analisa Persamaan Gerak (3)

28

+ Σ F = 0

FBD 1 (gerak bouncing ) :

(29)

Analisa Persamaan Gerak (4)

29

+ Σ M = 0

FBD 2 (gerak pitching ) :

(30)

Variabel keadaan & Blok Diagram (1)

30

(31)

Variabel keadaan & Blok Diagram (2)

31

(32)

Variabel keadaan & Blok Diagram (3)

32

(33)

33

HASIL &

PEMBAHASAN

(34)

Transient Respon (1)

34

Displacement

(35)

Transient Respon (2)

35

Velocity

(36)

Transient Respon (3)

36

Acceleration

(37)

37

OB UN CH NI G

PI CT HI GN

Steady State Respon (Displacement)

(38)

38

OB UN CH NI G

PI CT HI GN

Steady State Respon (Velocity)

(39)

39

OB UN CH NI G

PI CT HI GN

Steady State Respon (Acceleration)

(40)

40

Kompilasi Hasil (RMS) (1)

(41)

41

Kompilasi Hasil (RMS) (2)

(42)

42

Kompilasi Hasil (RMS) (3)

(43)

43

KESIMPULAN

(44)

Kesimpulan (1)

44

1. Adanya perubahan pada panjang connecting rod tidak memberi pengaruh yang berarti pada respon getaran yang terjadi pada engine.

2. Adanya perubahan besarnya kecepatan putaran engine

memberikan pengaruh yag cukup berarti pada respon getaran yang terjadi pada engine tersebut, dimana semakin besar

nilai RPM maka semakin kecil nilai respon engine yang berupa displacement dan velocity. Sedangkan pada respon

acceleration menunjukkan nilai respon yang semakin besar dengan semakin bertambahnya nilai RPM.

(45)

Kesimpulan (2)

45

3. Pada keseluruhan hasil simulasi respon engine, terlihat bahwa respon pitching jauh lebih besar (hampir 30 kali lebih besar) jika dibandingkan dengan respon bouncing yang terjadi pada engine.

(46)