DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2008

Transkripsi

1 TUGAS SARJANA TEKNIK PENGENDALIAN KEBISINGAN MODIFIKASI DESIGN DAN UJI EKSPERIMENTAL SILENCER DENGAN DOUBLE SALURAN PADA KNALPOT TOYOTA KIJANG 7K YANG TERBUAT DARI MATERIAL KOMPOSIT O L E H : NAMA : PANCA PUTRA MUNTHE N I M : DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2008

2 TINTVERSITTAS St'MATtsRA UTARA FAKU!-TAS TTKNIK DDPARTEMDN TEKNIK MESIN IISDAN 200E TTIGAS SARJAI{A TEKNIK PENGENDALIAII IGBISINGAI\I MOI'IFIKASI DESIGNDAN UJI EKSPERIMENTAL SILINCER DENGAI\I IX)UBLE SALT]RAN PADA KNALFOT TOYOTA KIJANG 7K YANG TERBUAT IIARI MATERHL KOMPOSIT OLEII; PANCA PUTRA MIINTIIE NIM:03 04lll l}fil Ilfisffiiui Obh Iloccn Pembimbing Iln Ins. Ikhrrrpvrh Isilrurl NrP t 669

3 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kebisingan silencer knalpot yang mengalami pengembangan konstruksi dibuat dari material komposit dengan melakukan pengujian secara eksperimental. Dalam pengujian ini dilakukan beberapa tahap kegiatan atau pengerjaan yaitu, Pemeriksaan engine Toyota Kijang 7K, Pengukuran tingkat tekanan bunyi (sound pressure level), Pengukuran temperatur gas buang pada silencer dan melakukan analisa secara teoritik tingkat daya bunyi pada silencer knalpot berdasarkan sebaran temperatur. Setelah melakukan pengujian maka didapatlah data-data tingkat tekanan bunyi yang menunjukkan bahwa silencer double saluran menghasilkan tingkat tekanan bunyi yang terendah, berikutnya adalah silencer komposit saluran tunggal dan yang tertinggi adalah silencer standard (mild steel). Jadi, berdasarkan hasil diatas didapat bahwa material komposit dan pengembangan kostruksi dapat mengurangi tingkat tekanan bunyi yang keluar dari knalpot. Kata kunci : Silencer, Double Saluran, Tingkat Tekanan Bunyi

4 DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS KARTU BIMBINGAN ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR DAFTAR NOTASI i ii iii iv vi x xiii xvii BAB 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan 5 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA Knalpot Peredaman Bunyi Pada Knalpot (Silencer) Ruang Ekspansi Pada Silencer Hal-hal Yang Mempengaruhi Peredaman Material Komposit Klasifikasi Komposit Kelebihan Bahan Komposit 12

5 2.3 Resins Klasifikasi Resin Resin Polyester Sifat-sifat Resin Polyester Konsep Dasar Tentang Bunyi Kebisingan Propagasi Bunyi Mesin Sebagai Sumber Kebisingan Pemantulan dan Penyerapan Material Akustik Frekuensi Kecepatan Perambatan Panjang Gelombang Intensitas Kecepatan Partikel Tekanan Bunyi dan Tingkat Tekanan Bunyi Tingkat Intensitas Bunyi Daya Bunyi Dan Tingkat Daya Bunyi Tingkat Tekanan Suara Tingkat Tekanan Suara dan Tingkat Tekanan Suara Berbobor A (Tingkat Bebisingan) Tingkat Tekanan Suara Berbobot A yang Sepadan dan Kontinyu Kerangka Konsep Diagram Alir 36 BAB 3. MODIFIKASI DESIGN SILENCER Konstruksi Silencer Standar Toyota Kijang 7K 37

6 3.1 Penentuan Banyak Lubang Pipa Double Saluran Masuk Selimut Tabung Silencer Konstruksi Silencer Double Saluran 43 BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA TEORITIS Tahap Pengujian Pemeriksaan Engine Toyota Kijang 7K Pengukuran Sound Pressure Level (Lp) Alat Ukur Yang Digunakan Hubungan Sound Pressure Level (Lp) Terhadap Putaran Mesin Pengukuran Temperatur Gas Buang Alat Ukur Yang Digunakan Hubungan Temperatur Gas Buang Terhadap Putaran Mesin Analisa Teoritik Kebisingan Berdasarkan Sebaran Temperatur Hubungan Lw Silencer Pada Silencer Standar (Mild Steel) Hasil Analisa Berdasarkan Sebaran Temperatur Terhadap Temperatur Gas Buang Hubungan Lw Silencer Pada Silencer Komposit Saluran Tunggal Hasil Analisa Berdasarkan Sebaran Temperatur Terhadap Temperatur Gas Buang Hubungan Lw Silencer Pada Silencer Komposit Double Saluran Hasil Analisa Berdasarkan Sebaran Temperatur Terhadap Temperatur Gas Buang 83

7 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 91 DAFTAR PUSTAKA 92 LAMPIRAN

8 DAFTAR TABEL 1. Tabel 2.1 Koefisien Serapan Bunyi (α) dari Beberapa Material Tabel 2.2 Jarak frekuensi yang Ditransmisikan dan Diterima oleh Sumber dan Penerima Bunyi Tabel 4.1 Data Pemeriksaa dan Penyetelan Engine Tabel 4.2 Sound Pressure Level (Lp) pada Pengujian Sumbu X Tabel 4.3 Sound Pressure Level (Lp) pada Pengujian Sumbu Y Tabel 4.4 Sound Pressure Level (Lp) pada Pengujian Sumbu X Tabel 4.5 Sound Pressure Level (Lp) pada Pengujian Sumbu Z Tabel 4.6 Karakteristik Thermokopel Tabel 4.7 Data Pengukuran Temperatur Pada Titik Tabel 4.8 Data Pengukuran Temperatur Pada Titik Tabel 4.9 Data Pengukuran Temperatur Pada Titik Tabel 4.10 Data Pengukuran Temperatur Pada Titik Tabel 4.11 Data Pengukuran Temperatur Pada Titik Tabel 4.12 Data Pengukuran Temperatur Pada Titik Tabel 4.13 Besar Tenaga Mesin Tabel 4.14 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Standar pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.15 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Standar pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.16 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Standar pada Pengukuran Temperatur Titik 3 72

9 19. Tabel 4.17 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Standar pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.18 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Standar pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.19 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Standar pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.20 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Saluran Tunggal pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.21 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Saluran Tunggal pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.22 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Saluran Tunggal pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.23 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Saluran Tunggal pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.24 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Saluran Tunggal pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.25 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Saluran Tunggal pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.26 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Double Saluran pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.27 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Double Saluran Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.28 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Double Saluran pada Pengukuran Temperatur Titik 3 85

10 31. Tabel 4.28 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Double Saluran pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.28 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Double Saluran pada Pengukuran Temperatur Titik Tabel 4.28 Hasil Analisa Teoritik Kebisingan Silencer Komposit Double Saluran pada Pengukuran Temperatur Titik 6 88

11 DAFTAR GAMBAR 1. Gambar 2.1 Ruang Ekspansi Tunggal 9 2. Gambar 2.2 Ruang Ekspansi Ganda dengan Penghubung Luar Gambar 2.3 Ruang Ekspansi Ganda dengan Penghubung Dalam Gambar 2.4 Klasifikasi Bahan Struktur Gambar 2.5 Tiga Elemen Akustik Gambar 2.6 Yang Dipukul Menghasilkan Perubahan Tekanan Diudara karena Getaran Gambar 2.7 Kondisi Noise pada Sumber Bunyi Gambar 2.8 Gelombang Longitudinal Gambar 2.9 Pemantulan dan Penyerapan Bunyi pada suatu Muka Dataran dari Dua Media Akustik Gambar 2.10 Pemantulan dan Penyerapan Energi Bunyi Pada Media Akustik Gambar 2.11 Karateristik Frekwensi Gambar 2.12 Hubungan Tingkat Tekanan Suara dengan Waktu Gambar 2.13 Konsep Pengujian Gambar 2.14 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian Gambar 3.1 Tabung Silencer Standar Toyota Kijang 7K Gambar 3.2 Konstruksi Dalam Tabung Silencer Standar Toyota Kijang 7K Gambar 3.3 Gabungan Makroskopis Fasa-fasa Pembentuk Komposit 42

12 18. Gambar 3.4 Silencer Knalpot Double Saluran Gambar 3.5 Kerangka Dalam Silencer Knalpot Double Saluran Gambar 4.1 Engine Toyota Kijang 7K Gambar 4.2 Engine Tunner EA Gambar 4.3 Kondisi Pengukuran Knalpot Gambar 4.4 Sketsa Pengukuran Kebisingan pada Knalpot Gambar 4.5 Sonic Gambar 4.6 Hubungan Sound Pressure Level (Lp) pada Sumbu X+ Dengan Putaran Mesin Gambar 4.7 Hubungan Sound Pressure Level (Lp) pada Sumbu Y+ Dengan Putaran Mesin Gambar 4.8 Hubungan Sound Pressure Level (Lp) pada Sumbu X- Dengan Putaran Mesin Gambar 4.9 Hubungan Sound Pressure Level (Lp) pada Sumbu Z- Dengan Putaran Mesin Gambar 4.10 Titik-titik Pengukuran Temperatur pada Silencer Gambar 4.11 Infrared Thermometer Gambar 4.12 Hubungan Temperatur dan Putaran pada pengukuran Temperatur Gas Buang pada Titik Gambar 4.13 Hubungan Temperatur dan Putaran pada pengukuran Temperatur Gas Buang pada Titik Gambar 4.14 Hubungan Temperatur dan Putaran pada pengukuran Temperatur Gas Buang pada Titik 3 61

13 34. Gambar 4.15 Hubungan Temperatur dan Putaran pada pengukuran Temperatur Gas Buang pada Titik Gambar 4.16 Hubungan Temperatur dan Putaran pada pengukuran Temperatur Gas Buang pada Titik Gambar 4.17 Hubungan Temperatur dan Putaran pada pengukuran Temperatur Gas Buang pada Titik Gambar 4.18 Hubungan Lw Silencer Standar Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.19 Hubungan Lw Silencer Standar Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.20 Hubungan Lw Silencer Standar Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.21 Hubungan Lw Silencer Standar Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.22 Hubungan Lw Silencer Standar Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.23 Hubungan Lw Silencer Standar Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.24 Hubungan Lw Silencer Komposit Saluran Tunggal Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.25 Hubungan Lw Silencer Komposit Saluran Tunggal Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.26 Hubungan Lw Silencer Komposit Saluran Tunggal Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik 3 79

14 46. Gambar 4.27 Hubungan Lw Silencer Komposit Saluran Tunggal Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.28 Hubungan Lw Silencer Komposit Saluran Tunggal Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.29 Hubungan Lw Silencer Komposit Saluran Tunggal Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.30 Hubungan Lw Silencer Komposit Double Saluran Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.31 Hubungan Lw Silencer Komposit Double Saluran Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.32 Hubungan Lw Silencer Komposit Double Saluran Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.33 Hubungan Lw Silencer Komposit Double Saluran Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.34 Hubungan Lw Silencer Komposit Double Saluran Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik Gambar 4.35 Hubungan Lw Silencer Komposit Double Saluran Hasil Analisa Teoritik dengan Temperatur pada Titik 6 88

15

16 DAFTAR NOTASI c = Keceatan Gelombang Bunyi m/s γ = Rasio panas spesifik ---- Pa = Tekanan atmosfer pascal ρ = Kerapatan Kg/m 3 T = Suhu K, 0 C K = Koduktifitas Lubang Pipa m S 2 ϕ = = Perbandingan Luas permukaan Pipa Saluran dan Tabung --- S 1 n t = Banyak Lubang pada pipa saluran silencer m 2 St = Luas lubang lubang pada Silencer m 2 l = Tebal Pipa m E = Modulus Young Pascal λ = Panjang gelombang bunyi m f = Frekuensi Hz I = Intensitas bunyi W/m 2 W = Daya akustik Watt A = Luas Area m 2 V = Kecepatan partikel m/det P = Tekanan pascal p l = Tekanan bunyi pascal P t = Tekanan bunyi ditransmisikan pascal P r = Tekanan bunyi dipantulkan pascal

17 P a = Amplitudo tekanan bunyi pascal t = Waktu detik x = Jarak dari sumber m Lp = Tingkat tekanan bunyi (Sound Pressure Level/SPL), db P ref = Tekanan bunyi referensi N/m 2 p 2 rms = akar tekanan bunyi Pa I = Intensitas bunyi W/m 2 I ref = Intensitas referensi W/m 2 W s =Total daya bunyi watts I s = Maksimum intensitas udara pada jarak radius r L w = Tingkat daya bunyi (Sound Power Level) db W = Daya bunyi watts W 0 = Daya bunyi referensi Watts l = Konstanta Elastis Lame s --- G = Koefisien Kekakuan --- I a = Intensitas bunyi yang diserap W/m 2 I i = Intensitas bunyi yang terjadi W/m 2 Vm = Kecepatan rata-rata gerakan piston m/det S = Langkah Piston m D = Diameter Piston m kw = Energi atau tenaga mesin kwatts l in = Panjang pipa m

18 N i = Tenaga mesin PS V L = Volume langkah torak cm 3 n = Putaran poros engkol rpm V L = Volume langkah torak cm 3 TL = transmission loss db Se = Luas Permukaan masuk atau keluar m 2 Sc = Luas permukaan silencer kanlpot m 2 Lc = panjang knalpot m 2