ANALISA PENGARUH VISKOSITAS OLI MIL-PRF-23699F AKIBAT GAYA GESEK TERHADAP KINERJA BANTALAN GELINDING PADA TURBIN ENGINE PT6A-62 SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Sarjana Strata 1 (S-1) ` Diajukan oleh: YUNIAR KOESWANTO 03050044 JURUSAN TEKNIK PENERBANGAN SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2010
LEMBAR PERSETUJUAN Skripsi ini Telah Memenuhi Persyaratan Dan Siap untuk di Uji Disetujui pada tanggal 6 Agustus 2010 Pembimbing I Pembimbing II M.Ardi Cahyono, ST, MT. Karseno KS, INZ, SE, MM. ii
LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PENGARUH VISKOSITAS OLI MIL-PRF-23699F AKIBAT GAYA GESEK TERHADAP KINERJA BANTALAN GELINDING PADA TURBIN ENGINE PT6A-62 Yang dipersiapkan dan di susun oleh: Yuniar Koeswanto NIM 03050044 Telah dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada tanggal 23Agustus 2010 dan dinyatakan telah memenuhi syarat guna memperoleh Gelar Sarjana Teknik Susunan Tim Penguji Nama Lengkap Tanda Tangan Ketua Penguji : M. Ardi Cahyono, ST, MT... Penguji I : Karseno KS, INZ, SE, MM... Penguji II : Ir. Heru Yudanarsa... Penguji III : Sri Mulyani, ST... Yogyakarta, 31 Agustus 2010 Jurusan Teknik Penerbangan Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto iii Ketua Jurusan Ir. Djarot Wahyu Santoso, MT.
PERNYATAAN Yang bertanda tangan di bawah ini saya: Nama : Yuniar Koeswanto Nomor Mahasiswa : 03050044 Program Studi : Teknik Penerbangan Fakultas : Teknik Judul Skripsi : Analisa Pengaruh Viskositas Oli Mil-Prf-23699f Akibat Gaya Gesek Terhadap Kinerja Bantalan Gelinding Pada Turbin Engine PT6A-62 Menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil pekerjaan saya sendiri dan sepanjang sepengetahuan saya tidak berisi materi yang telah dipublikasikan atau ditulis oleh orang lain, atau telah dipergunakan dan diterima sebagai persyaratan penyelesaian studi di universitas atau instansi lain pada bagian-bagaian tertentu yang telah dinyatakan dalam teks. Yogyakarta, 31 Agustus 2010 Yang Menyatakan, iv Yuniar Koeswanto NIM 03050044
MOTTO Tidak ada usaha yang gagal, kegagalan adalah suatu usaha untuk mencapai kemenangan. Hanya Tuhan Yang Tahu Manusia hanya bisa melihat apa yang kita lakukan, tetapi Tuhan melihat mengapa kita melakukannya. MOTIVASI Hidup dalam damai. Meningkatkan profesionalisme, disiplin, kesabaran & jiwa besar. Mengurangi kesalahan dari diri sendiri. v
HALAMAN PERSEMBAHAN ALLAH SWT Kupersembahkan buat Papa & Mama yang tercinta Kupersembahkan buat Kakak dan Adikku yang tercinta My special friend, always loving you Anwar, Puguh, Wahyudi & Jansen Heri, Bangga, Putu, Sisco & Yans Seperjuangan di STTA Kota D.I Yogyakarta My Intermilan F.C & Diriku vi
KATA PENGANTAR Tiada kata yang paling indah selain ungkapan rasa syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah memberikan Rahmat dan hidayah-nya yang telah diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan baik dan tepat waktu. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menempuh program pendidikan Strata I (S1) jurusan Teknik Penerbangan, Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto (STTA) Yogyakarta. Adapun Topik yang penulis angkat dalam skripsi ini adalah Analisa Pengaruh Viskositas Oli Mil-PRF-23699f Akibat Gaya Gesek Terhadap Kinerja Bantalan Gelinding Pada Turbin Engine PT6A-62. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih sebesar-besarnya atas segala bantuan yang telah diberikan kepada penulis dalam rangka penyelesaian penyusunan skripsi ini, terutama kepada: 1. Ayah dan ibu tercinta yang telah memberikan bimbingan dan dukungan baik moril atau materiil. 2. Bapak Ir. Sutjianto S, MT, selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Adisutjipto (STTA) Yogyakarta. 3. Bapak, Ir. Djarot Wahyu Santoso, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Penerbangan. 4. Bapak M. Ardi Cahyono, ST, MT, selaku dosen pembimbing 1 yang memberikan bantuan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini. 5. Bapak Karseno KS, INZ, SE, MM., selaku dosen pembimbing 2 yang memberikan bantuan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini. 6. Bapak Ir. Heru Yudanarsa selaku dosen penguji yang memberikan bantuan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini. 7. Ibu Sri Mulyani, ST, selaku dosen penguji yang memberikan bantuan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini. vii
8. Seluruh pihak yang telah membantu hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulis sadar bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih banyak kekurangan dan kesalahan karena keterbatasan kemampuan dan pengetahuan yang dimiliki penulis, seperti pepatah mengatakan Tiada Gading Yang Tak Retak. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan-perbaikan pada kesempatan yang akan datang. Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna bagi penulis dan bagi semua pihak yang berkepentingan terhadap skripsi ini. Yogyakarta, 31 Agustus 2010 Penulis viii
Analisa Pengaruh Viskositas Oli Mil-PRF-23699f Akibat Gaya Gesek Terhadap Kinerja Bantalan Gelinding Pada Turbin Engine PT6A-62 Oleh : Yuniar Koeswanto ABSTRAK Turbin merupakan salah satu elemen penting dalam turbine engine untuk menghasilkan thrust pada pesawat terbang. Kinerja turbine pada engine turboprop sangat menentukan kemampuan pesawat dalam melakukan penerbangan dengan baik. Power turbine pada engine turboprop ditopang oleh ball bearing, dimana ball bearing tersebut tahan terhadap temperatur tinggi dan memiliki gaya friction yang sangat kecil, dimana bearing tersebut dilengkapi dengan sistem pelumas yang mampu mengurangi friction dan menurunkan temperatur tinggi yang terdapat pada bearing tersebut, karena minyak pelumas tersebut memiliki viskositas yang mampu membawa panas dalam bearing. Pada skripsi ini dianalisis pengaruh Heat transfer, viskositas oli, temperatur turbine dan bearing turbine friction terhadap engine turboprop PT6A- 62. Fungsi power turbine pada engine PT6A-62 adalah mengambil energi yang terkandung dalam gas atau mengubah tekanan statik menjadi suatu kecepatan, untuk menggerakkan Propeller melalui putaran reduction gearbox. Pada rpm turbin 33235 maka temperature pada bearing luar mencapai 394 0 C dan temperature pada bearing dalam mencapai 353 0 C, sehingga membuat kinerja oli lebih tinggi untuk membawa panas yang dihasilkan oleh bearing seperti pada rpm 33235 panas yang dibawa oli adalah 4,0595 0 C/mnt. Dalam menganalisis kinerja bantalan gelinding pada turbin pada engine turboprop Pt6A-62. Dengan menganalisa perubahan suhu dalam turbine dengan menggunakan teori heat transfer, viskositas oli, kecepatan putaran turbine, dan bearing turbine friction, maka diharapkan dari hasil analisis perhitungan dapat diketahui kinerja bantalan gelinding pada turbin pada engine PT6A-62. Kata kunci : Heat transfer, viskositas oli, temperature turbin, dan bearing turbine friction. ix
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PERSETUJUAN...ii LEMBAR PENGESAHAN...iii PERNYATAAN.....iv MOTTO...v HALAMAN PERSEMBAHAN...vi KATA PENGANTAR...vii ABSTRAK...ix DAFTAR ISI...x DAFTAR TABEL...xii DAFTAR GAMBAR...xiii DAFTAR SIMBOL... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah... 1 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penelitian... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 1.5 Metode Penelitian...3 1.6 Sistematika Penulisan...4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Motor Turboprop...6 2.1.1 Power Turbine.....7 2.2 Pengertian Sistem Pelumasan...8 2.2.1 Minyak Pelumas...9 2.2.2 Karakteristik Minyak Pelumas... 10 2.3 Heat Transfer...........11 x
22.4 Bearing... 15 2.4.1 Jenis-jenis Bearing..... 15 2.4.2 Kekuatan Bearing.... 20 2.4.3 Tekanan Bearing....... 21 2.4.4 Beban dan Umur Bearing......21 2.5 Friction... 22 2.5.1 Rolling Friction... 26 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Subjek dan objek penelitian... 30 3.2 Jenis dan Sumber Data... 31 3.2 Metode Pengumpulan Data... 31 3.4 Proses Analisis Data...... 32 3.4.1 Teknik Analisis Data......34 BAB IV HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan Heat Transfer.........45 4.2 Perhitungan Temperature Pada Bearing...46 4.3 Perhitungan Bengan Pelumasan...50 4.4 Perhitungan Friction...52 4.5 Perhitungan Umur Bearing...57 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 60 5.2 Saran..... 61 DAFTAR PUSTAKA...62 LAMPIRAN xi
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Data perhitungan beban dan umur bearing...41 Tabel 3.2 Tebal lapisan minyak (oil film)...41 Tabel 3.3 Nilai ZN/p bearing.....42 Tabel 3.4 Spesifikasi oli mil-prf-23699f, data spesifikasi oil system, ITT (inter turbine temperature) dan diameter bearing...43 Tabel 4.1 Nilai kecepatan oli pada pipa, bilangan Reynold dan friction factor oli terhadap pipa penyalur...47 Tabel 4.2 Nilai temperatur pada sisi luar dan dalam bearing...50 Tabel 4.3 Jumlah panas yang terbawa keluar oleh minyak pelumas...53 Tabel 4.4 Nilai Friction Terhadap Besarnya Rpm Pada Turbin...58 Tabel 4.5 Nilai besarnya umur nominal bearing dan nilai-nilai yang mempengaruhi nilai nominal bearing...60 xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.4 Jenis-jenis bearing...16-20 Gambar 2.5.1 Peneltian friction dari tahun 1500 sampai tahun 2000...24 Gambar 2.5.2 Friction pada balok...25 Gambar 2.5.3 Friction dengan pelumasan...27 Gambar 2.5.4 Analisa sederhana gaya rolling friction......28 Gambar 2.5.5 Tiga posisi shaft pada bearing...31 Gambar 3.1 Engine KT-1B...32 Gambar 3.2 Diagram Alir Penetian......35 Gambar 3.3 Penelitian dalam menentukan spesific gravity, viskositas kinematik, viskositas dinami...39 Gambar 3.4 Penelitian dalam menentukan spesific gravity, viskositas kinematik, viskositas dinamik...40 Gambar 3.5 Penelitian dalam menentukan spesific gravity, viskositas kinematik, viskositas dinamik...40 Gambar 3.6 Diagram MOODY...44 Gambar 3.7 Diagram Specific gravity vs Temperature...45 Gambar 4.1 Grafik temperatur bagian luar bearing versus RPM......50 Gambar 4.2 Grafik temperatur bagian dalam bearing versus RPM......51 Gambar 4.3 Grafik Perubahan Nilai jh Versus RPM Turbin...54 Gambar 4.4 Grafik Perubahan Nilai Friction Versus RPM Turbin...58 xiii
DAFTAR SIMBOL Symbol Dalam Perhitungan Heat Transfer q'' : Fluks kalor. W/m 2 T : Perubahan temperatur. h : Koefisien perpindaan kalor. kw/m 2 K A : Luas. m 2 R : Ketahanan termal. K/W : Berat jenis fluida. gram/cm 3 V m : Kecepatan rata-rata. m/s : Laju aliran massa. Kg/s Nu : Nusself number. L : Panjang. m K : Konduktivitas termal. kw/m K St : Stanton number. V :Kecepatan. m/s Pr : Prandtl number. µ : Viskositas oli. Gram/cm/s Re : Reynolds number. Gr : Grashaf number. : Gaya gravitasi. m/s 2 Q : heat loss. W 0 C xiv
Symbol Dalam Perhitungan Friction l : Panjang bantalan. m w : Beban persatuan. Kg/m W : Beban bantalan. kg d : Diameter poros. m p : Tekanan bearing. Kg/mm 2 m : Massa. kg g : Gaya gravitasi. m/s 2 µ : Koeffisien friction. f : Gaya friction. kg A : Luas area. m 2 Z : Viskositas oli. Gram/cm/s N : Putaran shaft.. RPM C m : Panas jenis shaft. kcal/kg/ 0 c γ 0 : Berat jenis minyak. kg/cm 3 C 0 : Panas jenis minyak. kcal/kg 0 c W m : Berat blok bantalan. kg q : Jumlah aliran minyak permenit. kg/mnt xv