Kerusakan & Reparasi pada Crankshaft

Transkripsi

1 Kerusakan & Reparasi pada Crankshaft KERUSAKAN & REPARASI pada CRANKSHAFT Crankshaft atau poros engkol berfungsi mengubah gerakan piston berupa translasi naik turun menjadi gerakan rotasi. Crankshaft dibuat sedemikian rupa sehingga gerakan piston dari beberapa silinder tidak bersamaan posisinya. Bagian dari crankshaft yang berhubungan dengan connecting rod disebut crank pin sedangkan yang duduk pada cylinder block disebut crank journal. Crank journal ditopang oleh bantalan crankshaft atau lager pada crank case. Crankshaft dan bak oli termasuk dalam crank case. Crankshaft berputar pada journal. Masing-masing crank journal memiliki crank arm. Untuk menjaga keseimbangan putaran pada saat mesin beroperasi, crankshaft dilengkapi dengan balance weight. Selain itu, crankshaft juga dilengkapi dengan lubang oli untuk menyalurkan minyak pelumas pada crank journal, bantalan-bantalan, crank pin, dsb. Gambar 1 Bagian-bagian crankshaft Bentuk crankshaft ditentukan oleh banyaknya silinder dan firing order-nya. Dalam menentukan firing order suatu motor bakar, faktor yang harus diperhatikan adalah keseimbangan getaran karena tekanan akibat proses pembakaran dalam silinder. Beban MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 1

2 pada bantalan utama / metal duduk dan sudut puntiran yang terjadi pada crankshaft diakibatkan oleh langkah power / kerja pada tiap-tiap silinder. Crankshaft menerima beban yang besar dari connecting rod dan berputar pada kecepatan yang tinggi. Oleh karena itu, crankshaft terbuat dari material yang mampu menerima beban-beban tersebut, umumnya crankshaft terbuat dari baja karbon tinggi. Beban-beban yang bekerja pada crankshaft antara lain : 1) Beban puntir (torsi) 2) Beban lengkung (defleksi) 3) Beban sentrifugal Untuk mesin dengan silinder tunggal, pada crankshaft-nya (biasanya berhadapan dengan crank pin) ditempatkan counter balance weight / bobot kontra sebagai penyeimbang putaran crankshaft sewaktu piston mendapat tekanan kerja. Tetapi pada motor dengan silinder banyak, crank pin-nya dipasang saling mengimbangi. Berat bobot kontra kira-kira sama dengan berat connecting rod ditambah dengan berat crankshaft seluruhnya. Dengan demikian crankshaft itu dapat diseimbangkan sehingga dapat berputar lebih rata dan getaran-getaran crankshaft saling meniadakan. Dengan adanya counter balance weight / bobot kontra ini menyebabkan tekanan pada bantalan-bantalan terdistribusi merata. Untuk mengukur diameter poros utama dan poros batang torak digunakan alat ukur inside mikrometer dan dilakukan dengan hati-hati. Kelurusan lubang bantalan utama dapat diperiksa dengan sebuah batang pemeriksa diameter, batang pemeriksa diameter harus dipilih yang ukurannya lebih kecil dari diameter lubang bantalan utama. Setelah batang pemeriksa dipasang, lalu diputarkan. Bila putarannya terasa berat menandakan bahwa lubangnya tidak lurus lagi. Gambar 2 Inside micrometer MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 2

3 Gambar 3 Pengukuran dan pemeriksaan pada crankshaft dan bantalan utama dengan inside mikrometer Bagian roda penerus yang harus diperiksa adalah bidang geseknya. Pemeriksaan dilakukan dengan indikator jarum. Roda cincin dipasang pada roda penerus dengan pengelasan, dibuat dan sambungan penyusutan. Sambungan penyusutan merupakan jenis sambungan yang paling banyak dipakai. Lepaskan roda gigi cincin yang lama dengan cara memanaskan roda gigi cincin lalu dipukulkan keluar dengan pahat dan palu. Melepaskan roda gigi cincin juga dapat dilakukan dengan mengebor bagian roda gigi dari bagian depan roda gigi lalu potong bagian yang dibor tadi dengan pahat dan palu, lepaskan roda gigi cincin dari roda penerus. MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 3

4 Gambar 4 Pemeriksaaan kerataan dari roda penerus dengan indikator jarum MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 4

5 MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 5

6 MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 6

7 Gambar 5 Hubungan crankshaft dengan piston, connecting rod, roda penerus, puli penyeimbang, dan bantalan-bantalan MEMERIKSA KELONGGARAN / SPELLING CRANKSHAFT Periksa kelonggaran dengan dial indikator atau feeler gauge. Kelongaran 0,10-0,15 mm; maksimum 0,08 mm; dan thrust washers oversize 0,25 mm; 0,50 mm; dan 0,75 mm. Gambar 6 Feeler gauge MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 7

8 Gambar 7 Pemeriksaan kelonggaran crankshaft dengan feeler gauge MACAM-MACAM KERUSAKAN PADA CRANKSHAFT 1. Oval Kerusakan yang paling sering terjadi pada crankshaft adalah ovalnya leher-leher crankshaft. Hal yang pertama kali kita lakukan adalah memeriksa leher crankshaft dengan mata telanjang kemudian dilakukan pengecekan diameter pada bantalan utama dengan cara mengukur diameter dalamnya dengan inside micrometer minimal pada 4 titik, meskipun cuma satu titik yang lebih besar maka harus di-undersize. Apabila melebihi ukuran yang diizinkan manual book dan metal bearing yang ada dipasaran maka dilakukan undersize (memperkecil ukuran) dengan cara disekrap. 2. Tergores Hal ini tidak diizinkan karena permukaan crankshaft diharuskan bersih, licin sempurna dan halus, begitupun juga dengan bantalannya juga harus bersih, licin sempurna dan halus. Apabila terdapat gram atau tergores atau cacat maka harus di-undersize karena akan mempengaruhi kerja crankshaft. 3. Defleksi pada crank web Pada saat crank web mengalami defleksi maka bentuk dari atas dan dari bawah akan berbeda. Apabila mengalami defleksi maka defleksi tersebut tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, cara mengetahui terjadi defleksi adalah dengan mengukur diameter dalam dengan menggunakan inside micrometer. MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 8

9 Alasan mengapa defleksi tidak boleh terjadi adalah berkaitan dengan firing order yang berkaitan dengan posisi Top Death Center (TDC) dan proses pembakaran dalam combustion chamber. Untuk crankshaft dengan 4 silinder, maka sudut antara masing-masing silinder adalah 720 / 4 = 180. Sudut tersebut tidak boleh berubah. Apabila terjadi defleksi pada crankshaft sudut tersebut akan berubah. Dengan berubahnya sudut, maka waktu pembakaran pada masing-masing silinder yang telah dirancang sedemikian rupa oleh pabrik pembuat mesin akan berubah. Hal ini menyebabkan terjadi getaran berlebih dan bila dibiarkan terus-menerus akan mengakibatkan crankshaft patah atau putus. Untuk mengetahui terjadinya defleksi crank web pada crankshaft dilakukan dengan pengukuran web displacement pada crankshaft. Biasanya alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran web displacement adalah indikator jarum. Langkah-langkah pengukuran web displacement adalah sbb. 1. Mengukur jarak antarweb pada crankshaft serta mencatat hasilnya dalam kondisi crankshaft masih terikat pada bantalan, poros thrust masih tersambung, dan dengan connecting rod dan pistonnya masih terpasang. 2. Putar crankshaft sehingga posisi crankshaft pada kondisi yang berlawanan dengan posisi sebelumnya kemudian ukur kembali jarak webnya seperti pada point 1 sebelumnya. 3. Ukur jarak antarweb pada kondisi crankshaft terlepas dari ikatan bantalannya dan ikatan connecting rod serta catat hasilnya. 4. Kesimpulan pengukuran: a) Jika hasil pengukuran web displacement pada langkah point 1 dan point 2 tidak sama tetapi pengukuran pada langkah point 3 menghasilkan pengukuran yang sama untuk beberapa posisi pengukuran yang berbeda pada sebuah web displacement, maka defleksi terjadi bantalan crank shaft dan bukan pada crank shaftnya. Gambar 8 Jarak antarweb untuk mengukur defleksi crank web b) Jika hasil pengukuran pada point 1 dan 2 tidak sama serta pengukuran pada point 3 juga mamperoleh hasil yang tidak sama untuk beberapa posisi pengukuran web displacement pada sepasang web, maka disimpulkan defleksi MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 9

10 terjadi pada crankshaft sedang posisi bantalannya tetap lurus. Defleksi pada crankshaft masih bisa ditolerir jika masih dalam batas yang diizinkan, allowance ini dapat dilihat pada instructional manual book atau jika tidak ada dapat dilihat dari grafik defleksi pada Gambar 9 berdasarkan aturan Rules Germanischer Llyod (GL) for Machinery Part 1 Chapter 2 Section 2.K. Cara mengukur defleksi crank web pada crankshaft juga dapat dilihat dalam aturan klas, salah satunya Rules Germanischer Llyod (GL) for Machinery Part 1 Chapter 2 Section 2.K. ATURAN GL RULES 2014 FOR MACHINERY PART 1 CHAPTER 2 SECTION 2.K K.2. Kelurusan / alignment crankshaft harus diperiksa setiap kali mesin sudah diluruskan pada fondasinya dengan cara mengukur defleksi dari crank web. Untuk tujuan pelurusan / alignment selanjutnya, harus diperhatikan : 1) Sarat kapal 2) Kondisi mesin (dingin, preheated, atau panas) K.3. Ketika pembuat mesin tidak mencantumkan batas nilai yang diizinkan untuk defleksi crank web, penilaian defleksi crank web dilakukan dengan mengacu pada nilai-nilai acuan yang sudah ditetapkan oleh GL. K.4. Nilai acuan untuk defleksi crank web K.4.1. Tanpa memperhatikan nilai-nilai defleksi crank web yang ditetapkan oleh pembuat mesin / engine maker, nilai defleksi crank web dalam hubungannya dengan panjang defleksi crank web r O dapat diambil dari Gambar 9. MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 10

11 K.4.2. Catatan untuk mengukur defleksi crank web Defleksi crank web harus diukur pada jarak Gambar 9 Grafik nilai-nilai acuan untuk defleksi crank web dari garis tengah crankpin (lihat Gambar 10). Gambar 10 Pengukuran defleksi crank web Defleksi crank web a harus diukur di antara posisi-posisi engkol yang berseberangan satu sama lain (lihat Gambar 10), yaitu di antara titik 0-3 untuk menilai kelurusan vertikal dan MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 11

12 lokasi vertikal bantalan, dan di antara 2-4 untuk menilai pemindahan bantalan sisi yaitu ketika meluruskan crankshaft dan menilai keausan bantalan. Untuk titik pengukuran 0, yang mana dihambat oleh connecting rod, nilai rata-rata dari serangkaian pengukuran yang dilakukan pada titik 1 dan 1 harus dipergunakan. 4. Twist (Puntiran) Untuk mengetahui terjadinya twist maka dapat dilakukan pengukuran terhadap sudut yang dibentuk antarweb pada crankshaft dengan langkah-langkah sebagai berikut. 1. Menembakkan laser beam pada crankshaft yang akan diukur sudut kemiringannya (web acuan dan web yang akan diukur) dari arah sejajar sumbu poros. 2. Ukur sudut yang dibentuk kedua web (web acuan dan web yang akan diukur) dan catat hasil pengukurannya. 3. Jika hasil pengukuran tidak sama dengan sudut standar yang seharusnya maka berarti terjadi twist, allowance terjadinya twist kurang lebih 2. Akibat terjadinya twist adalah : 1. Timing valve tidak benar 2. Proses pembakaran menjadi lebih lambat 3. Pembakaran menjadi tidak sempurna 4. Terjadi knocking 5. Vibrasi berlebih karena crankshaft tidak lagi balance Jika crank shaft mengalami twist maka sudut yang dibentuk antarweb menjadi lebih lebar atau lebih kecil dari pada ukuran standarnya. Hal ini akan menggangu proses pembakaran dalam mesin, jika sudut antarweb menjadi lebih besar salah satu proses pembakaran akan mengalami keterlambatan injeksi bahan bakar akibat dari terlambatnya crankshaft menggerakan knock ash yang menggerakan valve melalui rocker arm dan batang knock. Keterlambatan injeksi bahan bakar ini akan mengakibatkan tidak sempurnanya proses pembakaran, dan juga akan menimbulkan bahan bakar semakin banyak dalam ruang silinder di mana jika saatnya terbakar maka akan menghasilkan tekanan yang sangat tinggi sehingga timbul suara ledakan, hal inilah yang disebut sebagai knocking. 5. Aus / Scratch Keausan ini biasanya terjadi pada crankshaft journal karena gesekan yang terjadi antara crankshaft journal dengan journal bearing sangat besar sehingga bagian ini sangat rentang terhadap keausan. Keausan ini mengakibatkan permukaan poros crankshaft journal jadi lebih kasar. MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 12

13 Kerusakan & Reparasi pada Crankshaft 6. Retak Gambar 11 Crack pada crankshaft dari suatu diesel generator Pada crankshaft sudut-sudut leher tidak boleh tajam, harus memiliki radius (jari-jari) untuk menghindari konsentrasi tegangan. Keretakan pada crankshaft dapat terjadi dari konsentrasi tegangan yang disebabkan terlalu tajamnya sudut-sudut leher dan tidak lurusnya kedudukan crankshaft pada bantalannya dan juga diakibatkan oleh kurangnya pelumasan pada bantalan. Cara mengetahuinya adalah terlihat gram-gram yang menempel pada crankshaft. Gambar 12 Keretakan pada sudut-sudut leher crankshaft MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 13

14 REPARASI PADA CRANKSHAFT 1. Reparasi pada Crankshaft Akibat Defleksi Crankshaft yang mengalami defleksi dapat diperbaiki dengan cold pressure / cold bending dan dengan heat treatment. 2. Reparasi pada Crankshaft Akibat Twisting Crankshaft yang mengalami twisting dapat diperbaiki dengan heat treatment. Heat treatment dapat meratakan tegangan-tegangan lokal yang terdapat pada struktur crankshaft. 3. Reparasi pada Crankshaft Akibat Keausan Sebelum crankshaft diperiksa keausannya maka crankshaft harus dalam keadaan bersih (lubang-lubang minyak telah dibersihkan dan dihembus dengan udara) setelah bersih baru bagian poros yang halus dilumasi dengan minyak pelumas yang cair. Crankshaft diletakkan pada sepasang blok V yang bersih dan permukaannya berminyak. Putarkan poros perlahan-lahan sambil diperiksa keausan masing-masing poros, bagian poros yang hitam dapat dibersihkan dengan amplas khusus yang halus sekali. Crankshaft yang mengalami keausan dapat diperbaiki dengan pengelasan. Bila dilakukan las listrik, maka elektroda yang digunakan harus terbuat dari material yang mempunyai kekuatan tarik yang sama dengan material yang dilas, dan setelah pengelasan selesai diikuti dengan kerja finishing, misalnya dengan scrap, untuk menghaluskan bekas dan pengecekan kembali kualitas las. 4. Reparasi pada Crankshaft Akibat Retak Jika retak masih dalam skala kecil dapat diatasi dengan pengelasan. Langkah-langkah pengelasannya sebagai berikut. 1) Melubangi bagian atas ujung-ujung retakan dengan tujuan agar panjang keretakan tidak bertambah. Lubang tersebut sebisa mungkin sangat dekat dengan ujung keretakan. 2) Kemudian membuat alur las mengikuti bentuk retakan sepanjang lubang yang telah dibuat pada ujung-ujung retakan. Alur dibuat dengan elektoda atau dengan gerinda tujuannya adalah untuk melubangi dan mengikis keretakan karena biasanya keretakan sangat kecil. Tetapi elektroda lebih praktis daripada dengan gerinda karena gerinda sangat berat dan juga crankshaft besar dan kuat sehinga butuh tenaga yang besar. 3) Setelah alur tersebut selesai pengelasan bisa dilakukan secara zig-zag untuk MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 14

15 menutupi alur tersebut. Biasanya digunakan elektroda MMAW atau TIG, yang harus diperhatikan dalam pengelasan adalah elektroda yang digunakan harus sesauai dengan material crankshaft. Untuk mengetahui las tersebut bagus atau sempurna dapat dilakukan cara yang sederhana yaitu dengan memberi kapur dan minyak pada sisi yang berlainan, biarkan beberapa saat apabila kapur tidak basah maka pengelasan yang dilakukan sempurna. 4) Selanjutnya benjolan karena las harus di-machining dengan scrap agar halus dan rata. Dicek dengan kain, diraba atau dengan penggaris apakah sudah halus dan tidak tajam kemudian lakukan pemeriksaan ulang untuk memastikan perbaikan crankshaft telah dilakukan dengan benar. 5. Reparasi pada Crankshaft yang telah Patah / Putus Crankshaft yang telah patah / putus tidak dapat diperbaiki lagi. Satu-satunya cara adalah mengganti crankshaft dengan yang baru. Referensi : 1) Teknik Servis Mobil oleh Drs. Daryanto 2) Servis Dan Reparasi Auto Mobil oleh M. Suratman 3) 4) Germanischer Llyod (GL) Rules 2014 for Machinery MATA KULIAH : TEKNOLOGI REPARASI PERMESINAN 15