ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU SILINDER HONDA REVO SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana FAHRUROJI SIREGAR NIM : 050401032 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK 2012
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU SILINDER HONDA REVO Oleh : FAHRUROJI SIREGAR NIM : 050401032 Diketahui/ Disyahkan : Disetujui Oleh : Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Tugiman MT. NIP : 19641224 1992111 001 NIP : 19570412 198503 004
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU SILINDER HONDA REVO Oleh : FAHRUROJI SIREGAR NIM : 050401032 Telah diperiksa dan disetujui dari hasil seminar Tugas Skripsi Periode ke-626 tanggal 17-03-2012 Disetujui oleh : Disetujui Oleh : Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. A. Halim Nasution, M.sc NIP : 19641224 1992111 001 NIP : 19540320 198101 1 001
ANALISA KINEMATIKA DAN DINAMIKA CONNECTING ROD MOTOR BAKAR SATU SILINDER HONDA REVO FAHRUROJI SIREGAR NIM. 050401032 Telah disetujui oleh : Pembimbing/ Penguji Ir. Tugiman K. MT. NIP : 19570412 198503 004 Penguji I, Penguji II, Ir. Mulfi Hazwi M.sc Ir. A. Halim Nasution, M.sc. NIP : 19491012 1981031 002 NIP : 19540320 1981011 001 Diketahui oleh, Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU Ketua, Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP : 19641224 1992111 001
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA : /TS/2011 FAKULTAS TEKNIK USU DITERIMA : / /20 MEDAN PARAF : TUGAS SKRIPSI NAMA : Fahruroji Siregar NIM : 05 0401 032 MATA KULIAH : Kinematika dan Dinamika SPESIFIKASI TUGAS : Lakukanlah simulasi untuk mengamati perubahan nilainilai kinematika dan dinamika pada connecting rod motor bakar satu silinder sepeda motor HONDA REVO. Pembahasan meliputi : 1. Menentukan kecepatan dan percepatan pada connecting rod, dan menentukan percepatan titik berat pada connecting rod. 2. Menentukan gaya yang bekerja pada pena engkol. Diberikan tanggal : 28/10/2011 Selesai tanggal : 27/02/2012 KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DOSEN PEMBIMBING Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Ir. Tugiman MT. NIP : 19642241992111001 NIP : 19570412198503004
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN KARTU BIMBINGAN TUGAS SKRIPSI MAHASISWA No. : /TS/2011 Sub. Program Studi : Teknik Produksi Bidang Tugas : Kinematika dan Dinamika Judul Tugas : Analisa Kinematika dan Dinamika Connecting Rod Pada Honda Revo 4 Tak. Diberikan Tanggal : 28/10/2012 Selesai Tanggal : 27/2/2012 Dosen Pembimbing : Ir. Tugiman MT. Nama Mhs. : Fahruroji Srg NIM : 050401032 No. Tanggal Kegiatan Asistensi Paraf Dosen 1. 28/10/2011 Pemberian spesifikasi tugas 2. 2/11/2011 Asistensi BAB I 3. 17/11/2011 Asistensi BAB II dan perbaikan BAB I 4. 28/11/2011 Perbaikan BAB II 5. 6/12/2011 Asistensi BAB III 6. 13/12/2011 Perbaikan BAB III 7. 4/01/2012 Asistensi BAB IV 8. 12/01/2012 Diskusi Hasil dan Simulasi 9 25/01/2012 Asistensi BAB V 10. 9/02/2012 Perbaikan Hasil dan Simulasi 11. 27/02/2012 Siap diseminarkan Catatan : 1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada dosen pembimbing 2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapih 3. Kartu ini harus dikembalikan ke Departemen Bila kegiatan asistensi telah selesai Diketahui, Ketua Departemen Teknik Mesin FT-USU Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP : 19641224 1992111 001
ABSTRAK Honda REVO merupakan salah satu motor roda dua yang banyak digunakan di Indonesia. Produk keluaran pabrikan terkenal di Indonesia ini mencapai daya maksimumnya pada putaran 7500 RPM sebesar 8.46 PS, dan mencapai torsi maksimumnya pada putaran 5500 RPM 0.86 kg.f/m pada putaran 5500 RPM. Disebabkan intensitas pemakaian penggunaan sepeda motor sekarang ini yang butuh kecepatan tinggi yang memaksa mesin hingga pada putaran maksimumnya, sehingga dilakukan penelitian pada mekanisme engkol luncur untuk mengamati nilai-nilai kinematika dan dinamika pada motor tersebut, karena perbaikan dan pergantian pada bagian-bagian mekanisme engkol luncur tersebut yang sangat mahal. Hasil dari penelitian ini menunjukkan pada poros engkol mengalami torsi maksimum sebesar 106.8939 N.m. Metode yang digunakan untuk menganalisa mekanisme engkol luncur adalah metode analitik/ Hukum Newton dan MSC. MD ADAMS software. Kata kunci : Mekanisme engkol luncur, Daya Maksimum, Kinematika, Putaran Mesin
KATA PENGANTAR Puji syukur hanya bagi ALLAH SWT,, karena atas karunia dan ridho-nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Shalawat dan salam selalu tercurah kepada Baginda Rasul Muhammad SAW., beserta keluarga, sahabat, serta orangorang yang mengikutinya hingga akhir zaman. Skripsi ini merupakan salah satu syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah Analisa Kinematika dan Dinamika Connecting Rod Motor Bakar Satu Silinder Honda Revo. Penyelesaian skripsi ini tidak lepas dari dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis ingin menyampaikan penghormatan serta ucapan terima kasih yang sebesarnya kepada : 1. Ayahanda dan Ibunda tercinta atas cinta kasih, dukungan moril, keuangan, serta seluruh keluarga yang memberikan motivasi kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Ir. Tugiman K. MT., selaku dosen pembimbing skripsi yang telah banyak memberikan arahan, diskusi, bimbingan, nasihat, serta kesempatan yang sangat memicu motivasi sehingga menyelesaikan skripsi ini. 3. Bapak Dr.-Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri., selaku ketua Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Mulfi Hazwi MT. selaku Penasehat Akademik penulis dari tahun 2005-sekarang, yang telah banyak memberikan nasihat dan motivasi. 5. Seluruh Staff Pengajar Departemen Teknik Mesin Sumatera Utara yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis sehingga dapat dapat menyelesaikan skripsi ini dan Pegawai Departemen Teknik Mesin terima kasih atas kelancaran urusan birokrasi selama ini. 6. Teman mahasiswa Mesin USU, khususnya Andre Wisudha. 7. Anonymous, yang telah berbagi file khususnya ADAMS. 8. De Brastagi.Com atas premium account FILESONIC.com. 9. Dan seluruh pihat terkait sehingga skripsi ini dapat rampung. Akhir kata semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan dapat dilanjutkan oleh rekan-rekan mahasiswa. Medan, 28 Mei 2012 Fahruroji Siregar NIM : 050401032
Daftar Isi LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING LEMBAR PERSETUJUAN PEMBANDING LEMBAR PERSETUJUAN PENGUJI SPESIFIKASI TUGAS KARTU BIMBINGAN LEMBAR EVALUASI SEMINAR SKRIPSI ABSENSI PEMBANDING BEBAS MAHASISWA ABSTRAK KATA PENGANTAR DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR TABEL DAFTAR NOTASI i ii iii iv v vi viii ix x xii xiii xiv xv BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Maksud dan Tujuan 3 1.3 Batasan Masalah 3 1.4 Metode Penulisan 4 1.5 Sistematika Penulisan 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5 2.1 Pendahuluan 5 2.2 Mekanisme Engkol Peluncur 6
2.3 Persamaan posisi, kecepatan, percepatan torak 7 2.4 Persamaan kecepatan dan percepatan angular connecting rod 10 2.5 Persamaan percepatan pada titik berat connecting rod 14 2.6 Analisa gaya bantalan 17 2.7 Analisa torsi 20 2.8 Gaya tekan pada permukaan piston 20 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 23 3.1 Pendahuluan 23 3.2 Studi kasus 24 3.2.1 Spesifikasi motor 24 3.2.2 Dimensi motor bakar satu silinder 26 3.3 Gaya akibat pembakaran 26 3.4 Diagram alir simulasi 27 3.5 Prosedur simulasi 29 3.5.1 Proses pemodelan 29 3.5.2 Menentukan sambungan 31 3.5.3 Menentukan putaran 32 3.5.4 Proses Simulasi 33 BAB IV HASIL SIMULASI DAN DISKUSI 34 4.1 Pendahuluan 34 4.2 Posisi, kecepatan dan percepatan piston 35 4.3 Analisa kecepatan dan percepatan angular connecting rod 37 4.4 Analisa kecepatan dan percepatan titik berat pada connecting rod 40
4.5 Gaya-gaya pada bantalan 42 4.6 Torsi pada poros engkol 47 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA xvi
DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Reciprocating engine 6 Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur 7 Gambar 2.3 Geometri mekanisme engkol peluncur 8 Gambar 2.4 Geometri engkol peluncur 9 Gambar 2.5 Posisi titik berat connecting rod pada mekanisme 13 Gambar 2.6 Posisi vektor C 14 Gambar 2.7 Posisi vektor G 15 Gambar 2.8 Diagram benda bebas piston 16 Gambar 2.9 Diagram benda bebas connecting rod 17 Gambar 2.10 Diagram benda bebas poros engkol 19 Gambar 2.11 Diagram benda bebas crankshaft 20 Gambar 2.12 Siklus OTTO 21 Gambar 2.13 Membuka ADAMS/View 23 Gambar 2.14 Proses pemodelan 25 Gambar 2.15 Window pada Adams/ View 25 Gambar 3.1 Kerangka konsep 28 Gambar 3.2 Honda REVO 29 Gambar 3.3 Diagram alir pemodelan ADAMS 32 Gambar 3.4 Tampilan pembuka ADAMS 33 Gambar 3.5 Link poros engkol 34 Gambar 3.6 Link connecting rod 34
Gambar 3.7 Poros engkol dan batang hubung 35 Gambar 3.8 Toolbox cylinder ADAMS 35 Gambar 3.9 Peluncur 36 Gambar 3.10 Peluncur mekanisme 36 Gambar 3.11 Sambungan pada mekanisme 37 Gambar 3.12 Motion pada mekanisme 38 Gambar 3.13 Toolbox pada simulasi 38 Gambar 4.1 Skema kinematis 37 Gambar 4.2 Grafik kecepatan angular connecting rod 39 Gambar 4.3 Grafik percepatan angular connecting rod 40 Gambar 4.4 Grafik percepatan titik berat connecting rod sb-x 41 Gambar 4.5 Grafik percepatan titik berat connecting rod sb-y 42 Gambar 4.6 Grafik gaya pada pena engkol komponen horizontal 43 Gambar 4.7 Grafik gaya pada pena engkol komponen vertikal 44 Gambar 4.8 Grafik torsi 48 Gambar 4.9 Grafik kecepatan 52 Gambar 4.10 Grafik percepatan 55 Gambar 4.11 Diagram benda bebas piston 57 Gambar 4.12 Diagram benda bebas connecting rod 57 Gambar 4.13 Diagram benda bebas poros engkol 59 Gambar 4.14 Diagram benda bebas crankshaft 60 Gambar 4.15 Grafik seluruh gaya pada bantalan 61
DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1 Reciprocating engine 6 Gambar 2.2 Diagram benda bebas mekanisme engkol luncur 7 Gambar 2.3 Geometri mekanisme engkol peluncur 7 Gambar 2.4 Geometri engkol peluncur 9 Gambar 2.5 Posisi vektor C 9 Gambar 2.6 Diagram benda bebas piston 10 Gambar 2.7 Diagram benda bebas connecting rod 11 Gambar 2.8 Diagram benda bebas poros engkol 13 Gambar 2.9 Diagram benda bebas crankshaft 14 Gambar 2.10 Siklus OTTO 16 Gambar 2.11 Membuka ADAMS/ View 18 Gambar 2.12 Diagram alir pemodelan ADAMS 19 Gambar 2.13Tampilan pembuka ADAMS 20 Gambar 3.1 Kerangka konsep 23 Gambar 3.2 Honda REVO 24 Gambar 3.3 Diagram alir pemodelan motor bakar satu silinder 27 Gambar 3.4 Tampilan Pembuka ADAMS View 28 Gambar 3.5 Link poros engkol pada ADAMS View 29 Gambar 3.6 Link Connecting Rod 29
Gambar 3.7 Connecting Rod dan Poros Engkol 30 Gambar 3.8 Toolbox cylinder pada ADAMS View 30 Gambar 3.9 Peluncur 31 Gambar 3.10 Peluncur pada mekanisme 31 Gambar 3.11 Sambungan pada mekanis 32 Gambar 3.12 Motion pada mekanisme 33 Gambar 3.13 Toolbox pada simulasi 33 Gambar 4.1 Skema kinematis poros engkol 35 Gambar 4.2 Grafik kecepatan pada titik C diuraikan sb-x dan sb-y 36 Gambar 4.3 Grafik percepatan pada titik C diuraikan sb-x dan sb-y 37 Gambar 4.4 Grafik percepatan pada titik berat diuraikan sb-x dan sb-y 38 Gambar 4.5 Grafik gaya pada main bearing komponen horizontal 39 Gambar 4.6 Grafik gaya pada main bearing komponen vertikal 40 Gambar 4.7 Grafik torsi 41 Gambar 4.8 Mekanisme engkol luncur 42 Gambar 4.9 Mekanisme engkol luncur 46 Gambar 4.10 Grafik kecepatan 46 Gambar 4.11 Grafik percepatan 48 Gambar 4.12 Diagram benda bebas piston 50 Gambar 4.13 Diagram benda bebas connecting rod 50 Gambar 4.14 Diagram benda bebas poros engkol 52 Gambar 4.15 Diagram benda bebas crankshaft 53 Gambar 4.16 Grafik seluruh gaya pada bantalan 54
DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Tampilan pilihan window pada Adams/ View 24 Tabel 2.2 Deskripsi tool 26 Tabel 3.1 Hasil pengukuran 30 Tabel 4.1 Hasil perhitungan kinematis 56 Tabel 4.2 Hasil perhitungan kinematis secaran analitik 62 Tabel 4.3 Gaya pada bantalan engkol menurut perhitungan analitik 64
DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Tampilan pembuka adams view 24 Tabel 2.2 Deskripsi tool 26 Tabel 3.1 Hasil pengukuran 30 Tabel 4.1 Hasil perhitungan kinematis pada satu titik 56 Tabel 4.2 Hasil perhitungan kinematika dengan metode analitik 62 Tabel 4.3 Hasil perhitungan dinamika dengan metode analitik 64
Daftar Notasi Simbol Arti Satuan A Luas Permukaan Piston cm a p Percepatan Piston agcx Percepatan titik berat connecting rod m/s komponen horisontal agcy Percepatan titik berat connecting rod 2 m/s komponen vertikal agpx Percepatan titik berat poros engkol komponen 2 m/s horisontal agpy Percepatan titik berat poros engkol komponen 2 m/s vertikal C Perbandingan panjang poros engkol dan m connecting rod D Diameter Piston cm F F F F F F cx cy px py rx ry Gaya pada pena engkol komponen horisontal Gaya pada pena engkol komponen vertikal Gaya pada pena piston komponen horisontal Gaya pada pena piston komponen vertikal Gaya pada main bearing komponen horisontal Gaya pada main bearing komponen vertikal G Gaya gravitasi bumi m/s I L zz m m m c p pe Momen putar pada connecting rod Panjang connecting rod Berat connecting rod Berat piston Berat poros engkol m/s 2 2 2 N N N N N N kg.m n Putaran poros engkol rad/s n r Ketetapan (2 untuk motor 4 tak) N Putaran mesin RPM P Daya efektif kw P eff Tekanan efektif rata-rata R Panjang poros engkol m S Panjang antar titik berat connecting rod dan pena piston 2 2 m kg kg kg - kpa m
T Torsi N.m U V v p d Panjang antara titik berat connecting rod dan pena engkol Volume silinder Kecepatan piston x Perpindahan piston m α2 Percepatan sudut poros engkol rad/s η Sudut putar connecting rod Deg θ Sudut putar poros engkol deg ω1 Kecepatan sudut poros engkol rad/s ω2 Kecepatan sudut connecting rod rad/s m dm 3 m/s 2