PERANCANGAN DYNAMOMETER KENDARAAN RODA DUA DENGAN SISTEM GENERATOR PROYEK AKHIR Disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai Derajat Ahli Madya
Disusun Oleh : MUHAMAD SUKIS 2010-55-022
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MURIA KUDUS 2014
i
LEMBAR PERSETUJUAN JUDUL
Judul
: “Perancangan Dynamometer Kendaraan Roda Dua Dengan Sistem Generator”
Nama
: Muhamad Sukis
NIM
: 2010-55-022
Program Studi
: Teknik Mesin
Telah layak mengikuti ujian proyek akhir pada Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus.
Kudus, ...........................2014
Pembimbing I
Pembimbing II
Hera Setiawan. ST. M.Eng
Ahmad Zidni H. ST. M.Eng
ii
iii
PERSEMBAHAN Puji syukur kehadirat Allah SWT, serta shalawat dan salam kita haturkan pada junjungan nabi besar Muhammad SAW atas tersusunnya laporan ini, hasil karya ini aku persembahkan kepada : 1. Ibunda “Hj. Sumirah” dan Ayahanda “H. Kamsidi” tercinta sebagai pelita hati, yang selalu menyayangi tanpa pamrih, memotivasi hidup dan selalu mendoakan supaya sukses dan lancar dalam menjalani hidup. 2. Adikku “Lia Ristiana” yang aku sayangi & kakakQ Sumardi dan Uswatun Khasanah yang slalu saya hormati dan tidak lupa kekasihku Elda Arianti Agustina yang selalu setia menunggu dan mendampingiku dengan penuh kesabaran hati. 3. Semua saudaraku dan familiku yang selalu memberi dukungan dan doa. 4. Seluruh Dosen dan Laboran Teknik Mesin yang selalu saya hormati dan yang selalu mendidik serta membimbing penulis dalam menuntut ilmu. 5. Keluaraga besar PMII UMK KUDUS, BEM TEKNIK UMK, & HMJ TEKNIK MESIN UMK tempatku mengasah mental dan menggali pengalaman dalam berorganisasi. 6. Semua teman-teman Teknik Mesin angkatan 2010 satu proyek yang selalu memberi semangat bagiku, khusus buat Candra S, Mustofa, Eko S, Subuh R, Syamsul A, Galih I W 7. Teman – teman Teknik Mesin satu angkatan 2010 “ kalian yng terbaik ayo kang wisuda bareng – bareng” 8. Kampusku tercinta, Universitas Muria Kudus.
iv
MOTTO
1. Doa restu kedua orang tua adalah segalanya. 2. Mencapai kesuksesan tidaklah mudah, ketika sudah mencapai titik jenuh dan hampir menyerah yakinlah bahwa ada jalan (man jada wa jada). 3. Kita tidak bisa merubah takdir, tapi nasib kita bisa di ubah. 4. Hidup itu sederhana, pilihlah di awal dan jangan pernah di sesali. 5. Prihatin kunci mengantarkan aku menjadi sampai saat ini. 6. Otak “JERMAN” Hati “MAKKAH”.
v
KATA PENGANTAR
بسم ﷲ الرحمن الرحیم Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas Proyek Akhir yang berjudul “Perancangan dynamometer kendaraan roda dua tipe generator”.Laporan Proyek Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi dalam rangka mencapai derajat Ahli Madya Program Studi D III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan hingga terselesaikannya laporan ini, dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan terima kasih yang tulus dan mendalam kepada: 1. Bapak Rochmad Winarso, ST., MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus 2. Bapak Hera Setiawan, ST, M.Eng. selaku dosen pembimbing I yang banyak memberi saran dan gagasan pada penulis dalam penyusunan laporan akhir ini. 3. Bapak Akhmad Zidni Hudaiya, ST., M.Eng. selaku Dosen pembimbing II yang dengan sabar membimbing penulis dalam penyusunan laporan akhir ini. 4. Bapak Taufik Hidayat, ST., MT. selaku Kaprogdi Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus. 5. Segenap Dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dalam setiap perkuliahan.
vi
6. Rekan – rekan Mahasiswa Teknik Mesin seperjuangan yang telah banyak membantu sehingga tersusunlah laporan ini. 7. Semua pihak yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu penulis dalam penyusunan laporan ini. Penulis menyadari dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekurangannya, oleh karenanya penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang bersifat membangun demi kesempurnaan laporan ini.
Kudus,
Februari 2014
M.Sukis
vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .......................................................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................
iii
PERSEMBAHAN ...........................................................................................
iv
MOTTO ..........................................................................................................
v
KATA PENGANTAR ....................................................................................
vi
DAFTAR ISI ................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xii DAFTAR TABEL ........................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiv ABSTRAK ...................................................................................................... xv BAB I. PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang Masalah ..................................................................
1
1.2.Perumusan Masalah ..................................................................... ....
3
1.3.Batasan Masalah ........................................................................... ...
3
1.4.Tujuan .......................................................................................... ....
4
1.5.Sistematika Penulisan ................................................................... ...
4
1.6.Gambar Rancangan ......................................................................... .
6
BAB II. LANDASAN TEORI 2.1. Teori Dasar .....................................................................................
8
2. 1.1.
Langkah Hisap ......................................................................
2. 1.2.
Langkah Kompresi ............................................................ .... 10
viii
9
2. 1.3.
Langkah Kerja ...................................................................... . 11
2. 1.4.
Langkah Buang .....................................................................
12
2.2. Pengertian Dynamometer................................................................ 13 2. 2.1. Jenis – Jenis Dynamometer secara umum .............................
13
2. 2.2. Jenis dan tipe Dynamometer .................................................
15
2.3. Motor Penggerak ........................................................................... . 18 2. 3.1. Motor listrik........................................................................... . 18 2. 3.2. Pengertian motor induksi (generator) .............................. ...... 19 2.4. Penurunan RPM .............................................................................. 21 2.4.1. Pengertian RPM ..................................................................... 21 2.5. Gaya, Daya dan Berat ....................................................................
22
2.5.1. Gaya ..................................................................................... . 22 2.5.2.
Daya .................................................................................... . 24
2.5.3.
Berat ....................................................................................
25
2.6. Komponen atau Elemen Mesin ...................................................... 26 2.6.1.
Pulley .............................................................................. ..... 25
2.6.2.
V – belt ........................................................................... ..... 27
2.6.3.
Poros ............................................................................... ..... 33
2.6.4.
Pasak.....................................................................................
2.6.5.
Ball bearing atau bantalan.................................................... 39
2.6.6.
Rangka ................................................................................. 45
ix
38
BAB III PERHITUNGAN DAN PERENCANAAN 3.1. Diagram Alur Proses Perancangan .................................................
48
3.2. Mencari perbandingan putaran RPM ............................................. 49 3.3. Mencari torsi dan gaya pada roda dan roller ..................................
55
3.4. Mencari massa pada roller .............................................................. 57 3.5. Perhitungan pulley..................................................................... ...... 60 3.5.1 Massa pulley ……………………………………………… ........ 61 3.5.2 Volume pulley................................................................. ..... 62 3.6. Menghitung SFD dan BMD pada roller .................................. ...... 62 3.6.1 Gaya vertikal pada roller ................................................. .... 62 3.6.2 Gaya horizontal pada roller ............................................ ...... 64 3.7. Perhitungan sabuk v – belt ........................................................ ..... 66 3.7.1 Menghitung panjang sabuk....................................... ............. 67 3.7.2 Menghitung kecepatan linier sabuk........................... ............ 68 3.7.3 Menghitung gaya sentrifugal sabuk.......................... ............. 68 3.7.4 Menghitung tegangan maximum total....................... ............ 69 3.8. Perancangan dan perhitungan poros ........................................ ...... 70 3.8.1 Perhitungan gaya dan beban pada poros...................... .......... 72 3.9 Menghitung pasak....................................................................... .... 75 3.10 Menghitung Bantalan ............................................................... ..... 76 3.11 Perhitungan rangka ........................................................................ 79 3.11.1 Perhitungan SFD dan BMD Rangka Tumpuan Roda Depan 80 3.11.2 Titik Berat Plat ..................................................................... 84
x
3.11.3 Perhitungan SFD dan BMD Rangka Tumpuan Roller ......... 87 3.11.4 Perhitungan SFD dan BMD Rangka Generator ................... 89 3.11.5 Pemilihan Bahan Rangka...................................................... 91 BAB IV PENUTUP 4.1. Kesimpulan ................................................................................ ..... 92 4.2. Saran .......................................................................................... ..... 94 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 95 LAMPIRAN ..................................................................................................... 96
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Alat dynamometer sistem generator ............................................
6
Gambar 2.1 Langkah Hisap Motor Bakar .......................................................
9
Gambar 2.2 Langkah Kompresi Motor Bakar ................................................. 10 Gambar 2.3 Langkah Kerja Motor Bakar ....................................................... 11 Gambar 2.4 5Langkah Buag Motor Bakar ...................................................... 12 Gambar 2.5 Dynamometer Engine ................................................................. 14 Gambar 2.6 Dynamomter Chasis .................................................................... 14 Gambar 2.7 Generator Listrik 1 Phase ................................................. .......... 21 Gambar 2.8 Ukuran Dimensim Pulley.................................................. ........... 28 Gambar 2.9 Bagian Bagian V Belt ...................................................... ............ 30 Gambar 2.10 Ukuran Penampang Sabuk V ........................................... ......... 31 Gambar 2.11 Sudut Kontak Sabuk ......................................................... ......... 33 Gambar 2.12 Penampang Pasak ...................................... ................................ 38 Gambar 2.13 Bearing NSK ......................... .................................................... 40 Gambar 2.14 Jenis – jenis bantalan gelinding ................................................
45
Gambar 3.1 Diagram Alur Perancangan dan Perhitungan ................... .......... 48 Gambar 3.2 alur perbandingan RPM ................................................... ........... 49 Gambar 3.3 Diameter roller.................................................................. ........... 57 Gambar 3.4 Tutup Roller ..................................................................... ........... 59 Gambar 3.5 Dimensi Pulley ................................................................. ........... 61 Gambar 3.6 SFD dan BMD gaya vertikal roda .................................... ........... 64 Gambar 3.7 SFD dan BMD gaya horizontal roda ................................ ........... 66
xii
Gambar 3.8 SFD dan BMD pada poros roller ........... ..................................... 72 Gambar 3.9 Toleransi poros ............................................................................
73
Gambar 3.10 Toleransi bearing .......................................................................
77
Gambar 3.11 Rangka bagian roda depan ......................................................... 80 Gambar 3.12 Sfd dan bmd rangka tumpuan roda depan plat besi ................... 81 Gambar 3.13 Besi plat ..................................................................................... 82 Gambar 3.14 Sfd dan bmd tumpuan roda depan depan profil L ..................... 84 Gambar 3.15 Profil besi L roller ..................................................................... 84 Gambar 3.16 Pembebanan rangka roller ......................................................... 87 Gambar 3.17 Pembebanan rangka generator ................................................... 89
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Ukuran pulley .................................................................................. 28 Tabel 2.2 Pemilihan sabuk berdasarkan daya mesin ....................................... 34 Tabel 2.3 Pemilihan bantalan berdasarkan porosnya ...................................... 40 Table 3.1 Putaran generator ST – 15 ............................................................... 55 Table 3.2 Ukuran dimensi pulley ................................................................ .... 61 Table 3.3 Pemilihan tipe jenis sabuk ..............................................................
xiv
67
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Lambang Diagram Alur ............................................................... Lampiran 2. Macam – Macam Bantalan .......................................................... Lampiran 3. Faktor V, X , Y pada Bantalan ................................................... Lampiran 4. Tabel Pajang Sabuk V-Belt ........................................................ Lampiran 5. Sifat-Sifat Mekanis Standar Bahan............................................ Lampiran 6. Konversi Satuan .......................................................................... Lampiran 7. Tabel Ukuran Profil “ L “ ............................................................ Lampiran Tabel 8. Tabel Pemilihan Diameter Minimum Pulley..................... Lampiran Tabel 9. Tabel Pemilihan Material ..................................................
xv
Abstrak PERANCANGAN DYNAMOMETER KENDARAAN RODA DUA DENGAN SISTEM GENERATOR Penyusun Pembimbing I Pembimbing II
: M. Sukis : Hera Setiawan, S.T., M.Eng. : Akhmad Zidni Hudaya, S.T., M.Eng.
Dynamometer memang lebih dikenal di dunia kendaraan roda 4, akan tetapi piranti pengetesan ini juga digunakan pada sepeda motor. Pada dasarnya, Dyno atau Dynamometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur tenaga/kekuatan, gaya puntir (torsi), atau tenaga. Perancangan alat dynamometer ini bertujuan untuk merancang alat yang bisa di gunakan untuk semua jenis motor bensin kendaraan roda dua dan bisa dimanfaatkan untuk pengukuran hasil motor yang dimodifikasi mesinya, agar tetap dalam standart yang di izinkan pabrikan. Proses perancangan ini diawali dengan melakukan survei lapangan ke bengkel ataupun universitas dan menganalisa apa yang menjadi kendala dalam pembuatan alat dynamometer. Tahap kedua dengan membuat desain mesin dan mulai dilakukan perhitungan dimensi dan pemilihan bahan – bahan komponen mesin. Berdasarkan hasil perancangan alat ini dapat disimpulkan motor bensin untuk menggerakkan generator di batasi maksimal 15 Kw dengan7500 rpm mesin.Generator yang di gunakan yaitu singlephase 15 Kw roller yang di gerakkan dengan 1 roller dengan 4 tali penyangga. Kata Kunci: Torsi, dynamometer, kendaraan roda dua
xvi
