PENDEKATAN RANCANGAN Kriteria Perancangan Rancangan Fungsional Fungsi Penyaluran Daya

Transkripsi

1 IV. PENDEKATAN RANCANGAN 4.1. Kriteria Perancangan Perancangan dynamometer tipe rem cakeram pada penelitian ini bertujuan untuk mengukur torsi dari poros out-put suatu penggerak mula dimana besaran ini digunakan untuk menentukan daya maksimum yang bisa dihasilkan oleh penggerak mula tersebut. Perancangan ini juga sebagai alternatif dynamometer yang harga diluaran cukup mahal. Perancangan ini menggunakan alat dan bahan yang sudah ada dan mudah didapatkan yaitu rem cakeram motor. Perancangan ini menerapkan sistem rem roda belakang dari kendaraan, yaitu jenis rem cakeram. Pemilihan jenis rem ini karena rem cakeram mempunyai kelebihan di banding dengan rem tromol, diantaranya mempunyai daya cengkram yang baik untuk dimensi keseluruhan yang sama dan sistem pendinginan yang baik Rancangan Fungsional Fungsi Penyaluran Daya Penyaluran daya dari roda gila menuju ke dynamometer diperlukan untuk pengukuran kinerja motor diesel. Sistem penyaluran daya yang digunakan menggunakan sproket dan rantai motor yg di sambungkan ke load cell melalui swing arm motor tiger revo juga. Penyaluran daya ini berfungsi untuk memperkecil putaran yang sampai pada dynamometer dan dibuat menyerupai sistem kerja kendaraan roda dua yaitu sistem pengereman roda belakang roda dua. Perbandingan rpm yg digunakan antara mesin dan dynamometer adalah 1 : 3, Fungsi Pengereman Fungsi pengereman yang dilakukan pada dynamometer adalah memberikan beban pada saat enjin menyala dengan putaran tinggi hingga mati dan ketika itu maka akan didapat torsi maksimum dari mesin. Sistem pengereman ini didesain dengan tidak menggunakan pedal yaitu dengan cara diputar perlahan menggunakan mur. Di ujung lengan dipasang load cell yg akan membaca berapa torsi yang didapat pada saat enjin menerima beban Fungsi Rangka Rangka ini berfungsi sebagai dudukan mesin dan dynamometer ini berfungsi untuk menahan beban yang didapat dari mesin dan dynamometer dan ini juga berfungsi sebagai penopang keduanya.

2 4.3. Rancangan Struktural Perancangan bentuk dan bahan alat yang digunakan dalam sistem pengukuran sangat penting. Rancangan struktural dari kedua sistem pengukuran kinerja daya poros mesin diesel ini dirancang sehingga sesuai dirangkaikan pada motor diesel agar sistem berjalan lancar Sistem Penyaluran Daya Pada penelitian ini dirancang sistem penyaluran daya dengan menggunakan rantai dan sprocket sesuai dengan keuntungan dan kerugiannya yang sudah dibahas pada rancangan fungsional. Sistem ini mempunyai bagian sebagai berikut : a. Rantai dan Sproket Untuk transmisi digunakan rantai degan ukuran rantai 50 dengan bahan baja agar sesuai dengan rancangan fungsional. Dalam rancangan ini, ukuran sproket yang digunakan sudah ditentukan yaitu pada sproket kecil digunakan sproket dengan jumlah gigi 13 dan sproket besar 43 jadi perbandingannya 1: 3,3. Bahan sproket yang digunakan juga adalah baja. Hasil perhitugan penentuan penggunaan rantai ini dapat dilihat pada lampiran Keterangan : 1. Sproket besar 3. Pengencang rantai 5. Sproket kecil 2. Rantai 4. Roda gila 3. Pengencang rantai Gambar 11. Sistem penyaluran daya b. Poros Dynamometer Beban yang bekerja pada poros adalah beban puntir dan lentur dari perhitungan jika daya yang disalurkan 6,5 kw pada 2000 rpm, sehingga besarnya ukuran (diameter)

3 poros silinder perontok dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : P = 6,5 (kw), n= 2000 (rpm) f c = 1,0 daya rencana (persamaan 6) : p d = 1,0 x 6,5=6,5 kw momen puntir rencana (persamaan 7) : T = 9,74 x 10 5 x 6,5/2000 = 3165 (kg.mm) Jadi dipilih bahan S45C, sehingga dipilih kekuatan tarik (σb) sebesar 58 kg/mm2 dan Sf 1 = 6,0 dan Sf 2 = 2,0 Tegangan geser yang diizinkan (persamaan 9) : τ a = 58/(6*2) = 4,83 (kg/mm 2 ) C b =2 K t = 1,5 Diampeter poros dapat dihitug menggunakan (persamaan 10) : d s = 1/3 = 21,5(mm) diameter poros 21,5 (mm) Asumsi diameter bagian yang menjadi tempat bantalan adalah 25 (mm) Jari-jari fillet = (25-21,5)/2 = 1,75 (mm) Alur pasak 7 4 fillet 0,4 Konsentrasi tegangan pada poros bertangga adalah 1,75/21,5 = 0,081, 25/21,5 = 1,16 = 1,18 Konsentrasi tegangan pada poros dengan alur pasak adalah 0,4/21,5 = 0,018, α = 2,7, α > Tegangan geser persamaa 8: τ = 5,1 3165/ (21,5) 3 = 1,62 (kg/mm 2 ) 4,83, 2/2,7 = 3,58 (kg/mm 2 ) 1,16 2 1,5 = 3,48 (kg/mm 2 ) maka τ a. Sf2/ α > C b. Kt, baik d s = 21,5 (mm) material : S45C Diameter poros Ø21,5 Ø 25 Jari-jari fillet 1,75 mm Pasak : 8 7 Alur pasak Jadi diameter poros motor dengan daya 6,5 kw x 4 kutub adalah Ø21,5 Ø 25, akan tetapi poros yang digunakan pada dynamometer ini menggunakan poros yang ukurannya lebih kecil dari perhitungan yaitu poros yang terdapat atau yang digunakan pada kendaraan roda dua dengan diameter 19 mm, ini agar mempermudah dalam pemasangan komponen-komponen lainnya yang digunakan dalam pembuatan dynamometer tipe rem cakeram ini.

4 c. Dudukan dynamometer dan Mesin Dudukan mesin dibuat dengan menggunakan besi 5 mm. Dudukan ini dimanfaatkan sebagai dudukan mesin dan dynamometer. Panjang total dari dudukan adalah sebesar 150 cm dan lebarnya 70 cm dengan tinggi dudukan adalah 70 cm Sistem Pengukuran Bahan Bakar Sistem pengukuran bahan bakar menggunakan metode gravimetrik yang serupa dengan penelitian sebelumnya (Fatiha, 2009), penelitian ini memanfaatkan gravitasi untuk mendorong bahan bakar masuk ke dalam ruang pembakaran. Sistem ini mempunyai bagian sebagai berikut: a. Tangki Bahan Bakar Tangki terletak di atas tabung ukur dan terhubung dengan tabung ukur oleh selang bahan bakar. Tabung ini berkapasitas 4 liter dan diletakkan pada ketinggian 3m. b. Saluran Bahan Bakar Selang pertama menghubungkan antara tangki bahan bakar dengan tabung ukur. Saluran kedua dengan diameter dan bahan sama dengan panjang 0,3 m terhubung pada tabung ukur dan heat exchanger. Saluran ketiga merupakan salah satu bagian dari heat exchanger. Saluran ini terbuat dari pipa tembaga dan posisinya berada di antara tabung knalpot dan muffler knalpot. Pipa ini berbentuk koil dengan diameter seragam pada tingkatannya. Keseluruhan panjang pipa ini adalah 6,7 m dengan Diameter pipa tembaga yang digunakan adalah 5/16 inchi dan 1/4 inchi. c. Tabung Ukur Tabung ukur mempunyai kapasitas 100 ml. Tabung ini dari kaca dan mempunyai 2 saluran, saluran pertama terletak di tengah saluran kedua. Saluran pertama adalah tempat bahan bakar mengalir dan di saluran ini tertera satuan volume untuk pengukuran. Lapisan kedua berfungsi sebagai saluran untuk media pendingin tetapi pada penelitian saluran ini tidak digunakan. Bentuk tabung ukur dapat dilihat pada Gambar 12. Gambar 12. Tabung ukur

5 Tabung ukur diletakkan pada papan penampang yang terbuat dari besi. Papan penampang ini dipasang pada pipa besi dengan diameter 4,23 cm dan panjang 145 cm. Tabung ukur ditahan oleh besi melengkung yang bagian dalamnya diberi karet, besi ini dapat dikencangkan dengan cara mengencangkan baut pada kedua sisinya. Fungsi karet adalah mencegah tabung pecah bila besi terlalu dikencangkan Mekanisme Pengereman Mekanisme pengereman yang digunakan pada dynamometer tipe rem cakeram ini adalah sistem pengereman menggunakan rem cakeram. Rem cakeram digunakan karena mempunyai kelebihan dibanding rem tromol yaitu mempunyai daya cengkrram yang baik serta sistem pendinginan yang lebih baik daripada rem tromol. Pada dynamometer tipe rem cakeram ini rem cakeram di modifikasi cara pegeremannya yaitu tidak menggunakan pedal rem melainkan menggunakan mur/tuas beban yang di desain sedemikian rupa agar cara pengermannya dilakukan dengan cara memutar mur yang akan menekan pegas penekan yang menekan kaliper sehingga terjadi pengereman. Rem cakeram yang digunakan memiliki diameter piringan 23,5 yang banyak terdapat dipasaran, panjang lengan yang tersambung dengan load cell adalah 55 cm. Gambar 13. Sistem pengereman dengan load cell di ujung lengan 1

6 Keterangan: 1. Kepala cakeram 3. Dudukan cakeram 5. Pegas penekan 2. Piringan cakeram 4. Kaliper Gambar 14. Komponen-komponen pada rem cakeram