PENGUKURAN RUGI-RUGI GESEK MOTOR BAKAR SATU SILINDER DENGAN METODE MOTORING (STUDI KASUS PENGARUH PELUMAS DENGAN GRADE BERBEDA)

Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi 2008 – IST AKPRIND Yogyakarta

PENGUKURAN RUGI-RUGI GESEK MOTOR BAKAR SATU SILINDER DENGAN METODE MOTORING (STUDI KASUS PENGARUH PELUMAS DENGAN GRADE BERBEDA) Prawoto Balai Termodinamika, Motor dan Propulsi, BPPT, Serpong Email: [email protected]

ABSTRACT This paper describes a study that compared friction power from a 97 cc small single cylinder gasoline engine using three differences lubricant oil grade (API service). The study is based on the engine test bed results and Pertamina lubricant oil. The test results have shown that the higher oil grade produce slightly lower torque and friction power than the smaller one. For the same oil grade the friction power decrease with increasing engine temperature, but the friction power increase with increasing engine speed. Kata kunci: motor bensin, motoring, daya gesek, minyak pelumas, Oil grade. PENDAHULUAN Gesekan merupakan hal yang tidak dapat dipisahkan dalam suatu kerja komponen permesinan, karena hampir satu perlima dari energi yang digunakan dihabiskan untuk gesekan. Gesekan terjadi antara dua bagian yang bergerak (metal dengan metal) dapat menimbulkan kerusakan atau bahkan kehancuran pada komponen bergerak tersebut, atau berakibat kerusakan pada bantalan atau porosnya, yang pada akhirnya akan mempengaruhi unjuk kerja mesin. Oleh karena itu dalam penggunaannya perlu diusahakan untuk memperkecil koefisien gesek, dengan salah satu caranya menggunakan minyak pelumas dengan tingkat kekentalan (viskositas) dan komposisi yang sesuai dengan kondisi kerja. Pada Prinsipnya fungsi pelumasan adalah mengurangi gesekan dan mencegah keausan disamping sebagai media pendingin. Viscositas minyak pelumas merupakan faktor utama agar pelumas tersebut dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Sesuai dengan fungsi utama pelumas, kemampuan pelumas untuk membentuk dan memelihara lapisan yang sanggup memperkecil gesekan dan mencegah keausan pada permukaan metal yang terjadi dibawah kondisi lapisan tipis, pelumas tersebut dikatakan mempunyai sifat anti aus yang baik. Paper ini menyajikan hasil penelitian pengguanaan tiga jenis minyak pelumas dengan API service/grade berbeda produksi Pertamina, yaitu minyak pelumas dengan grade SF, SG dan SJ terhadap daya gesek yang ditimbulkan pada motor bensin satu silinder kapasitas 97 cc yang umum dipakai pada mesin sepeda motor kelas 100 cc. Penelitian dimaksudkan untuk melihat pengaruh perubahan viskositas minyak pelumas yang disebabkan oleh perubahan temperatur kerja dan putaran mesin terhadap daya gesek yang ditimbulkan. Alat Uji Pengujian dilakukan dengan menempatkan mesin di atas bangku uji (test bed) dengan dudukan (mounting) untuk menopang mesin. Keluaran daya poros mesin dihubungkan ke sebuah alat dynamometer arus searah (DC dynamometer) dengan kopling (flexible coupling). Momen puntir/torsi yang ditimbulkan oleh dinamometer terukur oleh strain gauge dalam load cell. Pada saat yang sama putaran dinamometer terukur oleh magnetic pick up. Jenis mesin yang digunakan adalah mesin 97cc, 4 Langkah dengan sistim pendinginan udara. Parameter pengukuran lain seperti temperatur digunakan termokopel dan PRT (platinum resistance thermometer). Sementara untuk tekanan digunakan sensor tekanan (pressure transducer). Rangkaian alat uji dalam sebuah pengujian di test bed ditunjukkan oleh Gambar 1.



Blower pendingin

Gambar 1. Rangkaian alat uji mesin. Metode Pengujian Sebelum pengujian, dilakukan persiapan mesin dan sistem uji. Persiapan mesin meliputi: pembuatan dudukan, setting mesin di atas test bed, setting alat ukur dan bukaan throttle serta pengisian pelumas. Persiapan sistem pengujian meliputi: kalibrasi seluruh alat ukur yang digunakan dan pembuatan program pengujian (TMP). No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Tabel 1. Urutan Pengujian Motoring Putaran Mesin (rpm) Throttle (%) 4000 100 4500 100 5000 100 5500 100 6000 100 6500 100 7000 100 7500 100 8000 100 8500 100 9000 100

Pengujian dimulai dengan melakukan pemanasan mesin hingga temperatur pelumas pada bak penampung oli (oil sump) mencapai temperatur uji yang diinginkan. Jenis pengujian yang dilakukan adalah pengujian untuk memperoleh torsi dan daya gesek dalam rentang putaran antara 4000 – 9000 rpm dengan interval 500 rpm pada throttle 100% untuk tiga kondisi temperatur berbeda yaitu: 70 oC, 90 oC dan 110 oC. Pengujian motoring dilakukan menurut urutan sebagaimana tertera pada Tabel 1. Pengujian motoring ini diperlukan untuk mendapatkan data daya hilang karena gesekan (friction power). Dengan diperolehnya daya gesek, maka dengan menambahkan daya poros akan didapat kurva daya terindikasi (indicated power curves) tanpa harus melakukan pengukuran tekanan di dalam silinder. Selama pengujian motoring temperatur minyak pelumas dijaga pada temperatur uji tertentu (70 0C, 90 0C dan 110 0C). Lama pengujian pada setiap kecepetan putaran mesin bergantung pada waktu yang diperlukan untuk mencapai temperatur uji tersebut.



HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil pengujian viskositas ditunjukkan pada Tabel 2 dan hasil uji motoring meliputi torsi dan daya ditunjukkan dalam Tabel 3. Dari Tabel 2 dan Tabel 3 tersebut masing-masing dapat digambarkan dalam bentuk grafik viskositas fungsi tempertaur (Gambar 2) dan grafik daya gesek fungsi putaran untuk berbagai jenis minyak pelumas pada berbagai temperatur seperti diperlihatkan pada Gambar 3 s/d Gambar 5 di bawah. Dari Tabel 2 dan Gambar 2 terlihat bahwa untuk semua jenis minyak pelumas viskositas akan menurun dengan naiknya temperatur. Tabel 2. Data pengujian viscositas minyak pelumas pada berbagai temperatur Jenis pelumas P e l u m a s Grade SJ

P e l u m a s Grade SG

P e l u m a s Grade SF

Temp o ( C)

Sampel 1

Sampel 2

Sampel 3

Rata-rata

30 40 50 60 70 80 90 100 110 30 40 50 60 70 80 90 100 110 30 40 50 60 70 80 90 100 110

314.37 181.62 111.92 73.07 50.05 36.04 27.25

314.49 181.67 111.65 72.84 50.02 35.78 26.95

312.6 181.68 111.66 72.85 50.01 35.82 26.79

313.820 181.657 111.743 72.920 50.027 35.880 26.997

2 ( mm ) 2 s 0.9698 0.9698 0.9698 0.9698 0.9698 0.9698 0.9698

305.18 178.82 110.09 71.7 49.68 35.38 26.71

305.18 178.75 110 71.67 49.23 35.25 26.32

305.2 178.86 110.03 71.69 49.23 35.26 26.59

305.187 178.810 110.040 71.687 49.380 35.297 26.540

0.9698 0.9698 0.9698 0.9698 0.9698 0.9698 0.9698

331.57 189.78 117.39 76.24 52.23 37.42 27.87

331.27 189.78 117.69 76.09 52.46 37.78 27.96

331.57 189.84 117.25 76.08 52.4 37.45 28

331.470 189.800 117.443 76.137 52.363 37.550 27.943

0.876 0.876 0.876 0.876 0.876 0.876 0.876

Viscositas (cST) 304.343 176.171 108.369 70.718 48.516 34.796 26.181 21.460 17.300 295.970 173.410 106.717 69.522 47.889 34.231 25.738 21.240 17.140 290.301 166.227 102.857 66.680 45.860 32.886 24.473 20.200 16.280



Tabel 3. Data pengujian motoring minyak pelumas pada berbagai temperatur Jenis pelu mas

P e l u m a s Grade SJ

Putaran (rpm)

4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

Rata-rata P e l u m a s Grade SG

4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

Rata-rata P e l u m a s Grade SF

Rata-rata

4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000

Temperatur o 70 C Torsi Daya Gesek (Nm) (kW) -1.44 0.60 -1.57 0.74 -1.71 0.90 -1.82 1.05 -2 1.25 -2.17 1.48 -2.29 1.68 -2.38 1.87 -2.44 2.04 -2.54 2.26 -2.62 2.47 1.486 -1.51 0.64 -1.63 0.77 -1.74 0.91 -1.86 1.07 -2.03 1.27 -2.2 1.50 -2.33 1.71 -2.45 1.92 -2.51 2.11 -2.62 2.33 -2.7 2.54 1.524 -1.48 0.62 -1.59 0.75 -1.69 0.89 -1.82 1.05 -1.98 1.24 -2.14 1.46 -2.25 1.65 -2.36 1.85 -2.43 2.04 -2.53 2.25 -2.58 2.43 1.475

Temperatur o 90 C Torsi Daya Gesek (Nm) (kW) -1.26 0.53 -1.40 0.66 -1.52 0.80 -1.65 0.95 -1.80 1.13 -1.98 1.35 -2.10 1.54 -2.18 1.71 -2.26 1.89 -2.38 2.12 -2.47 2.33 1.365 -1.33 0.56 -1.43 0.67 -1.54 0.81 -1.70 0.98 -1.86 1.17 -2.02 1.38 -2.16 1.58 -2.26 1.77 -2.34 1.96 -2.46 2.19 -2.56 2.41 1.407 -1.30 0.54 -1.43 0.67 -1.53 0.80 -1.64 0.95 -1.84 1.16 -2.01 1.37 -2.12 1.55 -2.22 1.74 -2.29 1.92 -2.40 2.14 -2.49 2.35 1.381

Temperatur o 110 C Torsi Daya Gesek (Nm) (kW) -1.19 0.50 -1.33 0.62 -1.46 0.76 -1.52 0.88 -1.69 1.06 -1.88 1.28 -2.04 1.49 -2.12 1.66 -2.20 1.84 -2.33 2.07 -2.43 2.29 1.315 -1.26 0.53 -1.40 0.66 -1.50 0.79 -1.64 0.94 -1.76 1.11 -1.87 1.27 -2.05 1.50 -2.16 1.70 -2.25 1.88 -2.36 2.10 -2.47 2.33 1.346 -1.23 0.51 -1.32 0.63 -1.48 0.77 -1.57 0.90 -1.72 1.08 -1.89 1.29 -2.05 1.50 -2.15 1.69 -2.23 1.87 -2.33 2.07 -2.42 2.28 1.327



350 Gambar Grafik Viscositas Vs Termperatur 300

Viscositas (cSt)

250

200

150

100

50 Oli SF

0

20

30

Oli SG

40

Oli SJ

50

60

70 80 Temperatur ( C)

90

100

110

120

Gambar 2. Grafik viskositas Vs temperatur minyak pelumas

Daya Gesek Vs Putaran Mesin pd Temperatur 70 oC 3.00

2.50

Daya Gesek (kW)

2.00

1.50

1.00 Grade SF

0.50

Grade SG Grade SJ

0.00 3000

4000

5000

6000 7000 Putaran (rpm)

8000

9000

10000

Gambar 3. Daya gesek Vs Putaran mesin pada temperatur 70 oC.



Daya Gesek Vs Putaran Mesin pd Temperatur 90 oC 3.00

2.50

Daya Gesek (kW)

2.00

1.50

1.00 Grade SF

0.50

Grade SG Grade SJ

0.00 3000

4000

5000


8000

9000

10000

Gambar 4. Daya gesek Vs Putaran mesin pada temperatur 90 oC. Daya Gesek Vs Putaran Mesin pd Temperatur 110 oC 2.50

Daya Gesek (kW)

2.00

1.50

1.00

Grade SF

0.50

Grade SG Grade SJ

0.00 3000

4000

5000


8000

9000

10000

Gambar 5. Daya gesek Vs Putaran mesin pada temperatur 110 oC. Dari Tabel 3 dan Gambar 3 s/d Gambar 5 terlihat bahwa Torsi dan daya gesek akan naik dengan naiknya putaran, karena semakin tinggi putaran maka semakin tinggi frekwensi gesekan antara dua buah komponen yang bergesekan. Ketika putaran mesin mencapai 9000 rpm kenaikannya daya gesek rata-rata sebesar 74 % s/d 78 % dibandingkan dengan putaran 4000 rpm. Untuk kondisi temperatur uji yang terlalu rendah daya gesek menurun dengan naiknya temperatur, hal ini dimungkinkan karena pada kondisi temperatur rendah kekentalan minyak pelumas masih tinggi dan akan menurun dengan naiknya temperatur. Sebaliknya dalam kondisi temperatur di atas temperatur kerja viskositas minyak pelumas menurun dengan cepat dengan naiknya temperatur, yang mengakibatkan meningkatnya gesekan.


PENGUKURAN RUGI-RUGI GESEK MOTOR BAKAR SATU SILINDER DENGAN METODE MOTORING (STUDI KASUS PENGARUH PELUMAS DENGAN GRADE BERBEDA)

Recommend Documents