SKRIPSI MOTOR BAKAR RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK KENDERAAN MINI BUS DENGAN DAYA EFEKTIP 78 PS MEMAKAI SISTEM KATUP SINGLE OVER HEAR CAM (SOHC) Disusun Oleh: LINGGAM NIM: 070421003
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
SKRIPSI
MOTOR BAKAR RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK KENDERAAN MINI BUS DENGAN DAYA EFEKTIP 78 PS MEMAKAI SISTEM KATUP SINGLE OVER HEAR CAM (SOHC)
Disusun Oleh :
LINGGAM NIM : 070421003
Disetujui oleh, Dosen Pembimbing
Ir. ISRIL AMIR NIP : 194510271974121001
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN PROGRAM PENDIDIKAN EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK USU MEDAN
AGENDA DITERIMA PARAF :
: :
233/TS/2009 / /2009
TUGAS SKRIPSI Nama
: LINGGAM
Nim
:
Mata Pelajaran
: MOTOR BAKAR
Spesifikasi
: RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK
070421003
KENDERAAN MINI BUS DENGAN DAYA EFEKTIP 78 PS MEMAKAI SISTEM KATUP SINGLE OVER HEAR CAM (SOHC)
Diberikan Tanggal : 30 / 01 / 2010 Selesai Tanggal : 01 / 05 /2010
Medan, 11 Agustus 2009 Ketua Departemen Teknik Mesin
Dosen
Pembimbing
Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP : 196412241992111001 194510271974121001
Ir. Isril Amir NIP
Universitas Sumatera Utara
SKRIPSI MOTOR BAKAR RANCANGAN MOTOR BAKAR PENGGERAK KENDERAAN MINI BUS DENGAN DAYA EFEKTIP 78 PS MEMAKAI SISTEM KATUP SINGLE OVER HEAR CAM (SOHC)
Disusun Oleh: LINGGAM NIM: 070421003
Telah Diperiksa Dan Diperbaiki Dalam Seminar Skripsi Periode Ke - 134 Tanggal 05 Desember 2009
Disetujui oleh
Dosen Pembanding I,
Dosen Pembanding II,
Tulus Burhanuddin S, ST, MT NIP: 197209232000121003 194910121981031002
Ir. Mulfi Hazwi, MSc NIP:
Universitas Sumatera Utara
SKRIPSI MOTOR BAKAR KAJIAN EKSPERIMENTAL TERHADAP PERFORMANSI MOTOR DIESEL MENGGUNAKAN CAMPURAN DIMETIL ESTER DENGAN SOLAR Disusun Oleh: LINGGAM NIM: 070421003 Telah Dipertahankan Dalam Sidang Skripsi Periode Ke - 134 Tanggal 22 Desember 2009
Disetujui oleh: Pembimbing
Ir. Isril Amir NIP:194510271974121001
Penguji I,
Penguji II,
Tulus Burhanuddin S, ST, MT NIP: 197209232000121003
Ir. Mulfi Hazwi, MSc NIP: 194910121981031002
Diketahui oleh: Departemen Teknik Mesin Ketua
Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP : 196412241992111001
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Untuk memenuhi tuntutan dalam bidang transportasi perlu membutuhkan suatu media
yang dapat mendukung jalannya bidang transportasi tersebut.
Adapun cara yang ditempuh adalah penggunaan kendaraan minibus, selain kendaraan-kendaraan yang lain. Yang mendukung jalannya kendaraan mini bus tersebut adalah Motor Bakar. Motor bakar ini juga harus disesuaikan daya dan putarannya sesuai yang dibutuhkan kendaraan minibus tersebut. Dalam hal ini penulis memilih jenis motor bakar diesel dengan Daya 78 Ps dengan sistem SOHC empat langkah (4 tak) dan empat (4) silinder, dimana kendaraan ini digunakan untuk mobil pribadi dengan kapasitas delapan (8) orang penumpang. Engine atau yang biasa disebut dengan motor bakar adalah pesawat yang menghasilkan tenaga yang cukup besar, dimana tenaga tersebut diperoleh dari proses pembakaran yang terjadi di dalam ruang bakar. Proses pembakaran yang terjadi karena adanya percampuran bahan bakar yang dikabutkan dengan udara yang bertemperatur dan bertekanan tertentu. Oleh karena pembakaran itu terjadilah panas yang menekan piston dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) yang mengakibatkan piston bergerak translasi dan memutar poros engkol dimana putaran poros engkol tersebut diteruskan ke Fly Wheel (roda gila) kemudian diteruskan ke poros-poros penggerak lainnya yang mendukung kinerja kendaraan minibus ini. Perbandingan bahan bakar dengan udara pada motor bakar diesel berkisar antara 0,02 ÷ 0,05 dan tidak boleh lebih dari 0,05 karena akan terjadi pembakaran yang tidak sempurna, hal ini dapat merugikan pemakaian bahan bakar dan efisiensi pemasukan bahan bakar pada motor bakar diesel ini menggunakan sistem injeksi yaitu dengan cara pengabutan.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena rahmat dan HidayahNyalah penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini. Tugas sarjana/Akhir
ini merupakan salah satu syarat
untuk
menyelesaikan pendidikan strata satu (S-1) di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul tugas ini yaitu “Rancangan Motor Bakar Penggerak Kendaraan Minibus dengan Daya 78 Ps Dengan sistem SOHC”. Dalam penulisan Tugas Akhir ini, penulis mengutip dari beberapa sumber yang berkaitan dengan pokok pembahasan. Bahan-bahan tersebut penulis analisa dengan tetap berpedoman pada materi-materi yang disampaikan oleh Dosen Pembimbing “Bapak Ir. Isril Amir”. Kesempatan kali ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada Bapak Ir. Isril Amir selaku Dosen Pembimbing, serta pihakpihak yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Di samping itu, penulis menyadari sepenuhnya dalam penulisan ini dan materi Tugas Akhir ini masih terdapat kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi kesempurnaan Tugas Akhir ini. Penyusunan dan penulisan tugas skripsi ini amat disadari tidak akan dapat diselesaikan sendiri. Semua yang telah tercapai tidak lepas dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk pada kesempatan ini Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir.Isril Amir,selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dalam membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Skripsi ini. 2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri sebagai Ketua Departemen Teknik Mesin,Fakultas Teknik USU. 3. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus,ST,MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Mesin,Fakultas Teknik USU. 4. Bapak / Ibu Staff pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin,Fakultas Teknik USU.
Universitas Sumatera Utara
5. Kedua orang tua yang sangat Saya banggakan,orang tua angkat Saya dr.H. Ahmad.Ferial.Zulfikar Nasution, FCRS,yang selalu memberikan dukungan baik moril dan materi,dan kedua adik yang saya sayangi. 6. Teman-teman satu angkatan 2007 ekstensi:fredy,eddy,jasran,desmond,deni,erwin,pian,yang banyak membantu secara langsung maupun tidak langsung. Penulis mengharapkan masukan berupa kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan Tugas Skripsi ini.Semoga apa yang ada dalam Tugas Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca secara umum dan penulis secara khusus.Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Medan,Januari 2010 Penulis,
Linggam 070421003
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK KATA PENGANTAR .............................................................................
i
DAFTAR ISI ..........................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
vi
DAFTAR NOTASI ....................................................................................
vii
BAB I
BAB II
BAB III
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ..............................................................
1
1.2. Batasan Masalah ...........................................................
1
1.3. Tinjauan Umum .............................................................
1
1.4. Maksud dan Tujuan ...................................................... .
2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Definisi Motor Bakar .....................................................
3
2.2. Pemilihan Jenis Motor Bakar .........................................
3
2.3. Sistem Kerja Motor Bakar..............................................
4
2.4. Posisi Silinder ................................................................
6
2.5. Penentuan Jumlah Silinder ............................................
6
2.6. Menurut Pemakaiannya .................................................
6
2.7. Jenis-jenis Ruang Bakar Pada Motor Diesel ..................
7
ANALISA DAYA 3.1. Pemb. Daya dan Putaran yang Dibutuhkan Kendaraan ..
BAB IV
BAB V
8
ANALISA THERMODINAMIKA 4.1. Idealisasi Dari Analisa Thermodinamika .......................
15
4.2. Pemilihan Siklus ............................................................
15
4.3. Perhitungan Thermodinamika .......................................
18
UKURAN UTAMA MOTOR BAKAR 5.1. Displacement Volume ...................................................
29
5.2. Diameter Silinder dan Panjang Langkah Piston ..............
29
Universitas Sumatera Utara
BAB VI
5.3. Volume Sisa (Clearance Volume) ..................................
30
5.4. Factor briks ...................................................................
30
5.5. Perhitungan Piston .........................................................
31
5.6. Pena Piston ....................................................................
38
5.7. Cincin Piston (Ring Piston) ............................................
39
5.8. Silinder .........................................................................
42
5.9. Kepala Silinder ..............................................................
46
5.10. Batang Penggerak .........................................................
47
ANALISA GAYA DINAMIS................................................
55
BAB VII POROS ENGKOL 7.1. Dimensi Utama Poros Engkol ........................................
59
7.2. Perhitungan Poros Engkol ..............................................
61
7.3. Pemeriksaan Kekuatan Poros Engkol .............................
62
7.4. Gaya Tangensial ...........................................................
64
BAB VIII KATUB DAN MEKANISME PENGGERAK KATUB 8.1. Katub ............................................................................
67
8.2. Poros Cam ....................................................................
71
8.3. Pegas Katub ..................................................................
73
8.4. Rocker Arm ..................................................................
76
8.5. Push Rod & Follower ....................................................
77
8.6. Pemeriksaan Kekuatan Katub ........................................
79
BAB IX
FLY WHEEL .......................................................................
82
BAB X
PELUMASAN DAN PENDINGINAN
BAB XI
10.1 Sistem Pelumasan ..........................................................
84
10.2 Pendinginan ..................................................................
90
KESIMPULAN ....................................................................
94
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Prinsip Kerja Motor Bakar 2 Langkah ....................................
4
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor Bakar 4 Langkah ....................................
5
Gambar 2.3 Jenis-jenis Posisi Silinder ........................................................
6
Gambar 3.1 Grade Resistance .......................... ..........................................
10
Gambar 3.2 Bagian-bagian dari konstruksi ban ..........................................
13
Gambar 4.1 Diagram P-V dan T-S untuk siklus Diesel ..............................
16
Gambar 4.2 Diagram P-V dan T-S untuk siklus gabungan ........................
17
Gambar 5.1 Faktor briks .............................................................................
30
Gambar 5.2 Penampang Piston ...................................................................
32
Gambar 5.3 Beberapa bagian utama dari Piston .........................................
35
Gambar 5.4 Penampang Pena Piston ..........................................................
38
Gambar 5.5 Cincin Piston ...........................................................................
40
Gambar 5.6 Tabung Silinder .......................................................................
42
Gambar 5.7 Connecting Rod .......................................................................
48
Gambar 5.8 Profil lengan Connecting Rod ……………………………….
51
Gambar 6.1 Analisa Gaya Dinamis ……………………………………....
55
Gambar 7.1 Poros Engkol …………………………………………….. ...
59
Gambar 8.1 Periode pembukaan KI dan KB ................................ .............
68
Gambar 8.2 Katup .......................................................................................
68
Gambar 8.3 Penampang pegas ....................................................................
73
Gambar 8.4 Perhitungan tinggi pegas .........................................................
75
Gambar 8.5 Rocker arm ..............................................................................
76
Gambar 8.6 Push Rod .................................................................................
78
Universitas Sumatera Utara
Gambar 8.7 Follower ..................................................................................
78
Gambar 9.1 Fly Wheel ................................................................................
82
Gambar 10.1 Pompa rotary gigi luar ............................................................
85
Gambar 10.2 Pompa oil rotor (trochoid) ......................................................
86
Gambar 10.3 Diagram Temperatur-Viskositas .............................................
89
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI Lambang
Keterangan
Satuan
W
Berat kenderaan
kg
f
Koefiien resistance
g
Gaya gravitasi bumi
m/dt
F
Tegangan tarik izin
Psi
Lpp
Jarak sisi bosh
cm
Bj
Berat jenis
kg/m3
LHV
Nilai kalor bawah bahan bakar
kJ/kg
HHV
Nilai kalor atas bahan bakar
kJ/kg
Mf
Berat udara
lbm
E
Modulus elastis
psi
Wp
Berat piston
kg
Wr
Berat ring piston
kg
n
Putaran motor
rpm
PV
Kerja aliran
Btu/lb
Sfc
Komsumsi bahan bakar spesifik
g/kW.h
Vs
Volume langkah torak
Pg
Tegangan gas maksimum
psi
Q
Panas yang diberikan sistem
Btu/lb
Ek
Energi kinetik
Btu/lb
U
Energi dalam
Btu/lb
Br
Lebar alur ring piston
in
V
Volume spesifik
kg/m3
J
Konversi satuan
Btu
R
Konstanta gas luar
lb/m
M
Massa jenis
Kg/cm2
m3
Universitas Sumatera Utara
