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

(1)

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

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

(2)

iii

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

(3)

iv

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

(4)

v

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.

(5)

vi

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

(6)

vii

2.5 Sinyal Baseline atau Sinyal Referensi ... 19

(7)

viii 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

(8)

ix

DAFTAR TABEL

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

(9)

x

Gambar 2.10 Prinsip kerja piezo-elctric accelerometer ... 14

Gambar 2.11 Prinsip kerja proximity sensor ..……….... 15

Gambar 2.12 Profil getaran domain waktu suatu mesin industri ...……… 16

Gambar 2.13 Sinyal akustik pada mesin ... 17

Gambar 2.14 Aturan trapesium pada sebuah sinyal ... 18

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ... 20

Gambar 3.2 Mesin honda C70 ... 22

Gambar 3.3 Inverter 3 phase ... 23

Gambar 3.4 Piezoelectric accelerometer sensor ... 23

Gambar 3.5 Proximity probe ... 24

Gambar 4.3 Sinyal domain waktu putaran 750 rpm dengan letak sensor di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ... 29

Gambar 4.6 Sinyal domain waktu putaran 750 rpm dengan letak sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ... 32

Gambar 4.7 Sinyal domain waktu putaran 1500 rpm dengan letak sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ... 33

Gambar 4.8 Sinyal domain waktu putaran 2250 rpm dengan letak sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston... 34

Gambar 4.9 Sinyal crank angle domain putaran 750 rpm dengan letak sensor di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ... 35

Gambar 4.10 Sinyal crank angle domain putaran 1500 rpm dengan letak sensor di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston ... 36

Gambar 4.11 Sinyal crank angle domain putaran 2250 rpm dengan letak sensor di kepala silinder untuk ketiga kondisi ring piston .... 37

Gambar 4.12 Sinyal crank angle domain putaran 750 rpm dengan letak sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ... 38

Gambar 4.13 Sinyal crank angle domain putaran 1500 rpm dengan letak sensor di blok silinder untuk ketiga kondisi ring piston ... 39

(10)

xi

Gambar 4.14 Sinyal crank angle domain putaran 2250 rpm dengan 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

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 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

(11)

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Script program pengolahan sinyal getaran Lampiran 2 Sinyal referensi

Lampiran 3 Hasil pengukuran tekanan kompresi