ANALISIS DAYA BERKURANG PADA MOTOR BAKAR DIESEL DENGAN SUSUNAN SILINDER TIPE SEGARIS (IN-LINE) SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik FAISAL RIZA.SURBAKTI NIM. 080401129 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
ANALISIS DAYA BERKURANG PADA MOTOR BAKAR DIESEL DENGAN SUSUNAN SILINDER TIPE SEGARIS (IN-LINE) FAISAL RIZA.SURBAKTI NIM. 080401129 Telah diperiksa dan disetujui dari hasil seminar skripsi Periode ke-591 tanggal 27 Desember 2010 Disetujui Oleh: Pembanding I. Pembanding II, Ir. Mulfi Hazwi, MSc NIP. 194910121981031002 Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT NIP.197209232000121003
ABSTRAK Garis besar skripsi ini adalah menganalisa daya atau tenaga pada motor bakar diesel berkurang atau menurun yang di akibatkan kerusakan-kerusakan atau gangguan yang terjadi pada komponen-komponen motor diesel empat langkah baik komponen statis maupun komponen dinamis, dalam skripsi ini juga membahas tentang perhitungan volume langkah piston (piston displacement) pada motor bakar diesel dengan susunan silindernya tipe inline, dimana tipe mesin ini menggunakan long struke engine (langkah toraknya lebih besar dari pada diameter silindernya). Perhitungan volume langkah piston (piston displacement) pada skripsi ini tidak hanya menghitung volume langkah pada mesin yang menggunakan tipe long struke engine saja, tetapi juga menghitung volume langkah pada mesin yang menggunakan tipe short stroke engine (langkah toraknya lebih kecil dari pada diameter silindernya) dan square engine (langkah toraknya sama dengan diameter silindernya). Pada perhitungan volume langkah (piston displacement) dari hasil perhitungannya akan menunjukan volume langkah piston mana yang lebih besar. Hal-hal yang melatar belakangi pemilihan masalah ini adalah mesin merupakan sistem sangat penting dalam proses kerja, penggerak maupun penghasil tenaga dalam suatu kendaraan bermotor maupun mobil. Mesin tersebut terdiri dari beberapa komponen, jika salah salah satu komponen mengalami keausan atau kelengkungan yang disebabkan oleh kerja dan panas mesin maka akan timbul gangguan dalam mesin seperti tenaga berkurang yang disebabkan oleh beberapa sebab seperti ring piston aus, kepala silinder dan permukaan blok
silinder yang sudah melengkung sehingga menyebabkan gas bocor dan tenaga mesin yang dihasilkan kurang optimal. Gangguan daya mesin berkurang dapat diatasi dengan melakukan pengamatan, perbaikan, dan penggantian komponen mesin yang sudah aus sesuai prosedur. Keausan komponen mesin yang melebihi batas limite harus diganti dengan komponen yang baru dan jika kerusakan komponen belum melebihi batas limite maka masih dapat diperbaiki untuk menghasilkan daya atau tenaga yang optimal pada mesin. Tujuan dari analisa daya atau tenaga mesin berkurang ini adalah untuk mengetahui kerusakan-kerusakan apa saja yang terjadi pada komponen mesin yang menyebabkan daya atau tenaga mesin pada motor bakar diesel berkurang. Dan tujuan dari menghitung volume langkah piston (piston displacement) pada long stroke engine, short stroke engine dan square engine adalah untuk mengetahui pada tipe mesin mana yang volume langkahnya lebih besar dan pada tipe mesin mana volume langkahnya lebih kecil.
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, taufik dan Hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. Penyusunan tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu program mata kuliah yang diwajibkan dan juga merupakan salah satu syarat mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Mesin USU. Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis mendapat bimbingan dan petunjuk dari beberapa pihak, maka pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Isril Amir selaku dosen pembimbing skripsi 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikwansyah Isranuri sebagai Ketua Jurusan Departemen Teknik Mesin USU 3. Bapak / Ibu staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU 4. Kedua orang tua saya S. Surbakti dan L. Sinaga, yang membesarkan dan membiayai pendidikan saya dari pendidikan dasar hingga saya duduk diperguruan tinggi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA ini 5. kakak dan adik saya, yang selalu memberikan motivasi semangat kepada saya. 6. Seluruh teman-teman yang membantu saya, semoga amal kebaikannya di balas oleh ALLAH SWT. Penulis, Fisal Riza.S
DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR NOTASI... xi BAB 1. PENDAHULUAN... 1 1.1. LATAR BELAKANG... 1 1.2. TUJUAN... 2 1.3. BATASAN MASALAH... 3 1.4. MANFAAT... 3 1.5. METODOLOGI PEMBAHASAN... 3 1.6. SISTEMATIKA PENULISAN... 4 BAB II. TIJAUAN PUSTAKA... 5 2.1. MOTOR BAKAR... 5 2.1.1. Tinjauan Energi Motor Diesel... 5 2.1.2. Kompresi... 6 2.1.3. Daya (Kerja Mekanis Gas Pembakaran)... 6 2.1.4. Pengaruh Gesekan... 9 2.2. CYLINDER BORE AND PISTON STROKE... 9 2.3. PISTON DISPLACEMENT... 10
2.4. PERBANDINGAN KOMPRESI... 11 2.5. KOMPONEN MESIN DIESEL... 12 2.5.1. Komponen Statis... 12 2.2.2. Komponen Dinamis... 19 BAB III. METODOLOGI... 44 3.1. METODE PENGUMPULAN DATA... 44 3.2. BAHAN... 44 3.3. SPESIFIKASI MESIN... 45 BAB IV. ANALISIS GANGGUAN DAN PROSEDUR PEMERIKSAAN... 47 4.1. TROUBLE SHOOTING TENAGA MESIN BERKURANG... 47 4.1.1. Tenaga (Power) engine berkurang disertai tekanan kompresi rendah yang terjadi kebocoran pada saat langkah kompresi... 47 4.2. PROSEDUR PEMERIKSAAN... 52 4.2.1. Pemeriksaan kerataan permukaan kepala silinder... 52 4.2.2. prosedur pemeriksaan stelan celah katup... 53 4.2.3. Memeriksa tegangan pegas katup... 55 4.2.4. Pemeriksaan dan perbaikan celah pegas torak... 56 4.2.5. Pemeriksaan dan perbaikan dinding silinder... 57 BAB V MENGHITUNG VOLUME LANGKAH PISTON (PISTON DISPLACEMENT)... 60 5.1. MENENTUKAN BESAR VOLUME LANGKAH PISTON... 60 5.2. HASIL PERHITUNGAN... 62 5.3. PEMBAHASAN... 64 BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN... 67
6.1. KESIMPULAN... 67 6.2. SARAN... 68 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Tabel 1. Saat pembukaan dan penutupan katup isap dan katup buang... 33 Tabel 2. Specification... 45 Tabel 3. Specification... 45 Tabel 4. Specification... 46 Tabel 5. Hasil perhitungan volume langkah piston (piston displacement)... 62
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Volume Atur Untuk Menganalisa Kerja Maksimum... 5 Gambar 2. Diagram tekanan versus volume... 7 Gambar 3. Siklus Volume Konstan... 8 Gambar 4. Perbandingan langkah piston dengan diameter lubang cylinder... 10 Gambar 5. Piston Displacement... 11 Gambar 6. Perbandingan kompresi... 12 Gambar 7. Blok silinder ( silinder type in-line)... 13 Gambar 8. Silinder Integral... 14 Gambar 9. Tabung silinder jenis kering... 15 Gambar 10. Jenis tabung silinder... 16 Gambar 11. Keausan pada silinder... 17 Gambar 12. konstruksi bak engkol (carter)... 17 Gambar 13. Konstruksi kepala silinder... 18 Gambar 14. Torak dan perlengkapan torak... 20 Gambar 15. Pengaruh panjang torak... 21 Gambar 16. Cincin kompresi dalam keadaan terpasang... 23 Gambar 17. Cincin torak... 24 Gambar 18. Beberapa bentuk sambungan cincin... 24 Gambar 19. Distribusi tekanan dan gaya penampang pada cincin kompresi... 25 Gambar 20. Perpindahan kalor melalui torak... 26 Gambar 21. Jenis penampang cincin kompresi... 27 Gambar 22. Cincin minyak celah beralur... 28 Gambar 23. Batang torak (connecting rod)... 29
Gambar 24. Pena torak (piston pin)... 30 Gambar 25. Mekanisme katup... 31 Gambar 26. Menyetel celah katup... 32 Gambar 27. Dudukan Katup... 34 Gambar 28. Pegas katup... 35 Gambar 29. Pembukaan dan penutupan katup... 36 Gambar 30. Poros engkol (crankshaft)... 39 Gambar 31. Fly wheel... 40 Gambar 32. Timing gear... 41 Gambar 33. Timing belt dan Timing chain... 42 Gambar 34. Persinggungan poros bubungan dengan lifter... 48 Gambar 35. Keausan katup... 49 Gambar 36. Mengukur kerataan kepala silinder... 52 Gambar 37. Penyetelan katup... 55 Gambar 38. Mengukur tegangan pegas... 55 Gambar 39. Mengukur celah ring atau pegas torak... 57 Gambar 40. Mengukur diameter dinding silinder dan diameter torak... 58 Gambar 41. Grafik hubungan antara long stroke engine, short stroke engine, dan squre engine dengan besar volume langkah piston (piston displacement)... 63 Gambar 42. Grafik hubungan antara long stroke engine degan volume langkah piston (displacement piston)... 64 Gambar 43. Grafik hubungan antara short stroke engine degan volume langkah piston (displacement piston)... 65
Gambar 44. Grafik hubungan antara square engine degan volume langkah piston (displacement piston)... 65
DAFTAR NOTASI SIMBOL KETERANGAN SATUAN V 2 volume kompresi cm 3 V 1 jumlah perpindahan torak cm 3 P tekanan gas di dalam silinder kg 2 cm D Diameter silinder mm L Panjang langkah mm N Jumlah silinder buah n Putaran mesin rpm π perbandingan keliling lingkaran terhadap garis tengah lingkaran V Volume langkah (piston displacement) cm 2