Analisa Kinematika Dan Dinamika Connecting Rod Motor Bakar Satu Silinder Honda Revo

(1)

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

(2)

ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA

CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU

SILINDER HONDA REVO

Oleh :

NIM : 050401032 FAHRUROJI SIREGAR

Diketahui/ Disyahkan : Disetujui Oleh :

Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing

Fakultas Teknik USU Ketua,

(3)

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

(4)

ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA

CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU SILINDER

HONDA REVO

NIM. 050401032 FAHRUROJI SIREGAR

Telah disetujui oleh :

Pembimbing/ Penguji

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,

(5)

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

(6)

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 :

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

(7)

(8)

(9)

(10)

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.

(11)

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

(12)

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

(13)

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

1.5 Sistematika Penulisan 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

(14)

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

(15)

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

(16)

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Reciprocating engine 6

Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur 7

Gambar 2.3 Geometri mekanisme engkol peluncur 8

Gambar 2.4 Geometri engkol peluncur 9

Gambar 2.5 Posisi titik berat connecting rod pada mekanisme 13

Gambar 2.6 Posisi vektor C 14

Gambar 2.7 Posisi vektor G 15

Gambar 2.8 Diagram benda bebas piston 16

Gambar 2.9 Diagram benda bebas connecting rod 17

Gambar 2.10 Diagram benda bebas poros engkol 19

Gambar 2.11 Diagram benda bebas crankshaft 20

Gambar 2.12 Siklus OTTO 21

Gambar 2.13 Membuka ADAMS/View 23

Gambar 2.14 Proses pemodelan 25

Gambar 2.15 Window pada Adams/ View 25

Gambar 3.1 Kerangka konsep 28

Gambar 3.2 Honda REVO 29

Gambar 3.3 Diagram alir pemodelan ADAMS 32

Gambar 3.4 Tampilan pembuka ADAMS 33

(17)

Gambar 3.7 Poros engkol dan batang hubung 35

Gambar 3.8 Toolbox cylinderADAMS 35

Gambar 3.9 Peluncur 36

Gambar 3.10 Peluncur mekanisme 36

Gambar 3.11 Sambungan pada mekanisme 37

Gambar 3.12 Motion pada mekanisme 38

Gambar 3.13 Toolbox pada simulasi 38

Gambar 4.1 Skema kinematis 37

Gambar 4.2 Grafik kecepatan angular connecting rod 39

Gambar 4.3 Grafik percepatan angular connecting rod 40

Gambar 4.4 Grafik percepatan titik berat connecting rod sb-x 41

Gambar 4.5 Grafik percepatan titik berat connecting rod sb-y 42

Gambar 4.6 Grafik gaya pada pena engkol komponen horizontal 43

Gambar 4.7 Grafik gaya pada pena engkol komponen vertikal 44

Gambar 4.8 Grafik torsi 48

Gambar 4.9 Grafik kecepatan 52

Gambar 4.10 Grafik percepatan 55

(18)

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 2.1 Reciprocating engine 6

Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur 7

Gambar 2.3 Geometri mekanisme engkol peluncur 7

Gambar 2.4 Geometri engkol peluncur 9

Gambar 2.5 Posisi vektor C 9

Gambar 2.10 Siklus OTTO 16

Gambar 2.11 Membuka ADAMS/ View 18

Gambar 2.12 Diagram alir pemodelan ADAMS 19

Gambar 2.13Tampilan pembuka ADAMS 20

Gambar 3.1 Kerangka konsep 23

Gambar 3.2 Honda REVO 24

Gambar 3.3 Diagram alir pemodelan motor bakar satu silinder 27

Gambar 3.4 Tampilan Pembuka ADAMS View 28

(19)

Gambar 3.7 Connecting Rod dan Poros Engkol 30

Gambar 3.8 Toolbox cylinder pada ADAMS View 30

Gambar 3.9 Peluncur 31

Gambar 3.10 Peluncur pada mekanisme 31

Gambar 3.11 Sambungan pada mekanis 32

Gambar 3.12 Motion pada mekanisme 33

Gambar 3.13 Toolbox pada simulasi 33

Gambar 4.1 Skema kinematis poros engkol 35

Gambar 4.2 Grafik kecepatan pada titik C diuraikan sb-x dan sb-y 36

Gambar 4.3 Grafik percepatan pada titik C diuraikan sb-x dan sb-y 37

Gambar 4.4 Grafik percepatan pada titik berat diuraikan sb-x dan sb-y 38

Gambar 4.5 Grafik gaya pada main bearing komponen horizontal 39

Gambar 4.6 Grafik gaya pada main bearing komponen vertikal 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

(20)

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1 Tampilan pilihan window pada Adams/ View 24

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

(21)

DAFTAR TABEL

Hal

Tabel 2.1 Tampilan pembuka adams view 24

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

(22)

Daftar Notasi

Simbol Arti Satuan

A Luas Permukaan Piston cm

a

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

Peff Tekanan efektif rata-rata kPa

(23)

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