ANALISIS KELAYAKAN-PAKAI MINYAK PELUMAS SAE 10W-30 PADA SEPEDA MOTOR (4TAK) BERDASARKAN VISKOSITAS DENGAN METODE VISKOMETER BOLA JATUH Ladrian Rohmi Abdi Syahdanni 1), Ir. Suhariyanto, MT2) ,Ir. Mahirul Mursid, MSc3) Jurusan D3 Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember – Surabaya E-mail :
[email protected] ABSTRAK Pada umumnya untuk menentukan minyak pelumas sudah waktunya diganti atau belum, masih berpedoman pada jarak tempuh (km) untuk kendaraan bermotor. Salah satu cara untuk menentukan minyak pelumas sudah waktunya diganti atau belum dapat diukur dengan mengukur viskositasnya agar kelayakan-pakai minyak pelumas dapat diketahui. Syarat kelayakan-pakai minyak pelumas yaitu viskositas berkurang tidak lebih dari 50% dari viskositas minyak pelumas baru. Dalam tugas akhir ini dilakukan analisis kelayakan-pakai minyak pelumas SAE 10W – 30 pada sepeda motor Honda City Sport 1 berdasarkan viskositasnya. Pada tugas akhir ini akan dilakukan pengujian viskositas minyak pelumas menggunakan metode viskometer bola jatuh. Variasi jarak tempuh adalah 2000 km,2250 km,2250 km, 2500 km, 2750 km, 2900 km, 3000 km,3050 km, dan 3100 km dengan temperatur pengujian pada 40 0 C dan 1000 C. Pengujian dengan cara suatu bola yang berupa kelereng dilepaskan dari atas tabung secara vertikal yang berisi minyak pelumas yang dicari viskositasnya. Kemudian dicari waktu (t) yang diperlukan oleh suatu bola jatuh dari atas tabung dengan panjang lintasan yang telah ditentukan. Selanjutnya berdasarkan data tersebut nilai viskositasnya dapat dihitung. Hasil pengujian menunjukkan bahwa Semakin lama minyak pelumas dipakai ( yang dibuktikan dengan jarak tempuh ) maka nilai viskositasnya akan semakin turun. Pada jarak tempuh 0 km, nilai viskositas sebesar 77.2 cP pada suhu 40º C dan pada jarak tempuh 3100 km, nilai viskositas turun menjadi 36.07 cP pada suhu 40º C dan kelayakan pakai minyak pelumas SAE 10W – 30 pada sepeda motor Honda City Sport 1 adalah 3050km. Kata Kunci : Kelayakan-Pakai pelumas, Viskositas, Viskometer bola jatuh PENDAHULUAN Suatu problem yang besar yang dihadapi dalam perencanaan elemen mesin adalah bagaimana menjaga atau menghindari kehilangan daya atau energi selama terjadinya gesekan antara elemen-elemen mesin yang saling bergerak. Pelumasan sangat diperlukan untuk menjaga atau memperkecil keausan, memperkecil timbulnya panas dan pemuaian, sebagai media pendinginan dan untuk menjaga kebersihan dari geram akibat adanya gesekan antar logam, karena logam yang bergesekan akan menimbulkan geram. Salah satu hal yang perlu diperhatikan tentang pelumas adalah viskositasnya (kekentalan), sifat ini dimiliki oleh setiap zat cair. Viskositas dari pelumas bervariasi dengan adanya perubahan temperatur, dalam kenyataannya suatu fluida umumnya akan mengalami penurunan nilai viskositas dengan adanya kenaikan temperatur. Setelah
temperatur kembali seperti semula atau dingin , Viskositas tidak kembali naik seperti semula, tetapi turun sedikit demi sedikit, sehingga pada akhirnya Viskositasnya tidak memenuhi syarat lagi. Pada zat cair, viskositas disebabkan karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul). Dalam kaitannya dengan perubahan nilai viskositas karena pengaruh suhu atau temperatur pada minyak pelumas, dikenal dengan istilah index viskositas yaitu untuk mengetahui apakah minyak pelumas tersebut mudah atau tidak dipengaruhi oleh temperatur. Selama ini untuk menentukan minyak pelumas sudah waktunya diganti atau belum masih berpedoman pada jarak tempuh (km) untuk kendaraan bermotor. Pedoman tersebut belum pernah dilakukan pengecekan, apa benar jarak tempuh misalnya, 2000 km, 2500
km, 3000 km, dan sebagainya minyak pelumas harus diganti ?. Salah satu cara untuk menentukan minyak pelumas sudah waktunya diganti atau belum dapat diukur dengan mengukur viskositasnya. Dalam tugas akhir ini digunakan metode viskometer bola jatuh untuk pengujian viskositas pelumas tersebut.
Viskometer Bola Jatuh
METODOLOGI Diagram Alir
Gambar 2. Alat Viskometer Bola Jatuh Cara kerja Setelah minyak pelumas di panaskan pada tempratur 400C dan 1000C,maka pelumas tersebut di masukkan ke dalam pipa pada alat viskometer bola jatuh tersebut. Kemudian dijatuhkan bola dari puncak minyak pelumas pada pipa tersebut dan di ukur waktu yang diperlukan bola jatuh dari puncak hingga dasar pipa. Kemudian dapat dihitung nilai viskositas pelumas tersebut.
Gambar 1. Diagram Alir
HASIL DAN PEMBAHASAN perhitungan dalam mengetahui viskositas minyak pelumas baru sampai viskositas minyak pelunas tersebut tidak layak untuk di pakai.
Sehingga dapat dihitung :
Menghitung f (correction factor) 3
d d d 1 2,104 2,09 0,9 D D D
5
1 2,1040,37 2,090,37 0,90,37 3
dyne. sec 2 cm 2 0,93 cm gr sec 0,83 3 cm
0,7720
5
1 0,784792 0,10659 0,00648
0,93stokes
= 0,31
93centistokes
Perhitungan Viskositas Minyak Pelumas pada jarak tempuh ( 0 km )
Menghitung nilai Koefisien Viskositas pada temperatur 100º C
Menghitung nilai Koefisien pada temperatur 40º C
Sebelum menghitung viskositas didapat t.(rata-rata) dari pengukuran viskositas pada tabel 3.3 (bab III) :
Viskositas
Sebelum menghitung viskositas, didapat t.(rata-rata) dari pengukuran viskositas pada tabel 3.2 (bab III) :
t 400 C 1,22 sec 2.r .g. bola fluida . f 9.x 2
400 C
t1000 C 0,50 sec 100 C 0
.t
gr cm 2 2.0,755cm .981 s 2 .1,98 0,83 cm 3 .0,31 .1,22 sec 9 . 70 cm
gr cm 2 2.0,5700cm .981 sec 2 .1,15 cm 3 .0,31 .1,22 sec 9.70cm
gr cm 2 1,140cm .981 sec 2 .1,15 cm 3 .0,31 .1,22 sec . 630cm
dyne. sec cm 2 0,7720 poise
0,7720
100 C 0
2 2.r .g. bola fluida . f 9.x
.t
gr cm 2 2.0,755cm .981 s 2 .1,98 0,80 cm 3 .0,31 .0,50 sec 9.70cm gr cm 2 2.0,5700cm .981 sec 2 .1,18 cm 3 .0,31 .0,50 sec 9.70cm
gr cm 2 1,140cm .981 sec 2 .1,18 cm 3 .0,31 .0,50 sec . 630cm
0,3246
dyne. sec . cm 2
0,3246 poise Menghitung viskositas kinematik “Stokes”
Menghitung viskositas kinematik digunakan persamaan
”Stokes”
= “Stokes”
umumnya pengaruh suhu terhadap perubahan nilai viskositas sangatlah besar, dikarenakan melemahnya ikatan-ikatan molekul pada minyak pelumas itu sendiri, ketika suhunya naik, ikatan-ikatan molekul melemah sehingga viskositasnya turun. viskositas suatu fluida terjadi karena adanya gaya kohesi (gaya tarik menarik antara molekul)
dyne. sec cm 2 cm 2 0,4057 gr sec 0,80 3 cm 0,4057stokes 40,57centistokes 0,3246
Pengaruh suhu juga terjadi didalam mesin sepeda motor ketika dijalankan karena adanya gesekan yang besar pada konstruksi mesinnya yang berakibat menimbulkan panas yang tinggi dan berpengaruh terhadap perubahan viskositas minyak pelumas yang dipakai. Sehingga viskositas minyak pelumas turun.
Untuk data perhitungan viskositas absolut dan viskositas kinematik yang lainnya dapat dilihat pada tabel dan grafik berikut ini : Tabel 1. Tabel hasil perhitungan viskositas absolut dan viskositas kinematik terhadap jarak tempuh (km) pada temperatur 40º C dan 100º C.
Pengaruh Jarak Tempuh Viskositas minyak Pelumas
Hasil perhitungan
Terhadap
0
0.772
93
0.324
40.57
2000
0.590
72.83
0.240
30.76
2250
0.5442
67.18
0.227
29.10
Dengan bekerjanya mesin sepeda motor menyebabkan terjadinya gesekan secara terus menerus di dalam mesin. Hal ini mengakibatkan molekul minyak pelumas menjadi terkisis. Sehingga dengan bertambahnya jarak tempuk terkikisnya molekul pelumas semakin banyak dan membuat molekul pelumas tidak lagi dalam keadaan baik yang mengakibatkan melemahnya gaya kohesi pada minyak pelumas, sehingga viskositas akan semakin menurun dengan bertambahnya jarak tempuh. Dengan tercampurnya bahan bakar ke dalam bak oli juga mengakibatkan viskositas minyak pelumas menurun.
2500
0.5189
64.06
0.2142
27.46
Kelayakan Umur Pakai Minyak Pelumas
2750
0.4682
58.53
0.1948
25.63
2900
0.4303
54.46
0.1818
24.56
3000
0.3986
50.45
0.1688
22.81
3050
0.3860
48.86
0.1623
21.93
3100
0.3607
45.65
0.1493
20.18
Jara k tem puh (km)
abso lut (Poi se), 40º C
kine mati k (cS),
absol ut (Pois e), 100º C
kine mati k (cS),
40º C
100º C
Pembahasan Pengaruh Suhu terhadap Viskositas Minyak Pelumas Pengujian minyak pelumas dilakukan pada tempratur 40 0 C dan 1000 C . Pada
Untuk menentukan umur pakai minyak pelumas ada beberapa faktor, salah satu faktornya adalah ditentukan oleh nilai viskositas. Bila nilai viskositasnya sudah turun lebih dari 50 % dari viskositas semula, maka sebaikknya minyak pelumas tersebut harus sudah diganti (Menurut S.T.L.E. (Society of Tribologists and Lubrication Engineers), referensi Tribology Data Handbook .hal 929/Lampiran 8). Dari hasil pengujian menenjukkan bahwa umur pakai minyak pelumas AHM SPX 1 SAE 10W 30 pada mesin sepeda motor 4 Tak (Honda City Sport 1), adalah pada 3050 km, karena nilai viskositasnya sudah turun melebihi 50 % dari nilai viskositas awal.
Kesimpulan Dari hasil analisa pengujian dan perhitungan viskositas minyak pelumas pada jarak tempuh 0 km,2000 km,2250 km, 2500 km,2750 km,2900 km, 3000 km, dan 3050 km, dan 3100km yang diujikan pada sepeda motor Honda City Sport 1 (4Tak) dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Semakin lama minyak pelumas dipakai ( yang dibuktikan dengan jarak tempuh ) maka nilai viskositasnya akan semakin turun. Pada jarak tempuh 0 km, nilai viskositas sebesar 77.2 cP pada suhu 40º C dan pada jarak tempuh 3100 km, nilai viskositas turun menjadi 36.07cP pada suhu 40º C. 2. Kelayakan pakai minyak pelumas AHM SPX 1 SAE 10W 30 pada sepeda motor Honda City Sport 1 (4tak) adalah pada jarak tempuh 3050 km, karena nilai viskositasnya sudah turun dibawah 50 % dari nilai viskositas awal. Saran Untuk saran yang dapat diberikan pada permasalahan : 1. Sebaiknya dalam pengujian viskositas minyak pelumas dengan metode viskometer bola jatuh diharapkan suatu saat pengujian pengukurannya tidak secara manual melainkan menggunakan alat pengukuran waktu secara otomatis, dikarenakan keterbatasan alat indera manusia. 2. Alat ukur viskometer bola jatuh, dapat dijadikan sebagai alat peraga pengukuran viskositas pada mata kuliah fisika dan elemen mesin. 3. Sebaiknya menggunakan bola kelereng yang berwarna cerah, supaya lebih mudah kelihatan. DAFTAR PUSTAKA 1. Wartawan, Anton L. 1983 . Minyak Pelumas, Pengetahuan Dasar dan Cara Penggunaan, Jakarta 2. Browser, E.R., 1997, Tribology Data Handbook : Automotive Engine Oil Condition Monitoring, Amerika.
3. Stachowiak, Gwidon W. 2005 . Engineering Tribology, Third Edition, Elsevier Inc, USA 4. Richard E. Sontag, 2002 . Fundamentals Of Thermodinamic, 5th Edition, Willey, English. 5. Sularso, Kiyokatsu Suga, 2002 . Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Mesin, cetakan ke-10, PT Pradnya Paramita, Jakarta. 6. Aron Deutschment, 1985 . Machine Design Theory, Collier Macmillan International Editor, London. 7. Fox, Robert W ; Mc Donald, Alan T. 2010. Introduction To Fluid th Mechanics, 8 edition. New York : Jhon Wiley and Sons,inch. 8. www.bobistheoilguy.com 9. www.laskar-suzuki.com 10. www.astra-honda.com
