TUGAS AKHIR PERENCANAAN MOTOR BENSIN TYPE SOHC
Diajukan sebagai Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Teknik Mesin
Oleh :
FAUZY HUDAYA NIM D 200 940 169 NIRM 9461060303050169
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2000
ii ii
PERSETUJUAN
Disetujui untuk dipertahankan dihadapan Dewan Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Pada : Hari
:
Tanggal
:
Pembimbing I
Pembimbing II
Ir. JAMASRI, PhD.
Ir. SUNARDI WIYONO, MT
iii
PENGESAHAN
Telah diuji dan dipertahankan dihadapan Dewan Penguji Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Pada : Hari
:
Tanggal
:
Dewan Penguji : 1. JAMASRI, PhD
(
)
2. Ir. SUNARDI WIYONO, MT.
(
)
3. Ir. SUBROTO, MT
(
)
Mengetahui : Dekan Fakultas Tehnik
Ketua Jurusan
Pembantu Dekan I
Teknik mesin
Ir. ALPHA FEBELA P.
Ir. SUBROTO, MT.
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
-“Allah meninggikan orang yang beriman diantarta kamu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan, beberapa derajat”. (Q.S. Al – Mujaadalah ayat 11)
Kupersembahkan kepada -
Bapak dan Ibu Tercinta
-
Kakak dan Adik tersayang
-
Rekan-rekan Taeknik Mesin ‘94
v
KATA PENGANTAR
Assalaamu’alaikum Wr.Wb. Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya pada penyusunan sehingga dapat menyajikan Tugas Akhir ini dengan topic “Perencanaan Motor Bakar Bensin” Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi kurikulum pada fakultas Teknik Jurusan Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta, sebagai kewajiban mahasiswa dalam rangka menyelesaikan program strata satu Jurusan Mesin Fakultas Teknik. Dengan kemampuan yang optimal, penyusun berusaha menyelesaikan Tugas Akhir ini tentunya masih banyak kekurangan sehingga penyusun mengharapkan saran dan kritik yang besifat membangun, supaya Tugas Akhir ini memenuhi syarat yang diperlukan. Oleh sebab itu, tiada lupa penyusun mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ir.Alpha
Febela
P.,
selaku
Dekan
Fakultas
Tehnik
Universitas
Muhammadiyah Surakarta. 2. Ir. Jamasri, PhD, selaku pembimbing utama. 3. Ir. Sunardi Wiyono, MT, selaku pembimbing kedua. 4. Dosen pengajar Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. 5. Rekan-rekan mahasiswa yang tidak dapat penyusun sebutkan satu persatu yang telah membantu menyelesaikan Tugas Akhir ini.
vi
Akhirnya penyusun berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penyusun pribadi khususnya dan pembaca umumnya dalam menambah pengetahuan dan wawasan ilmu pengetahuan khususnya mengenai motor bakar bensin. Wassalamualaikum Wr. Wb.
Surakarta,
Oktober 2000
Penyusun,
FAUZY HUDAYA
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i HALAMAN TUGAS ......................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................................... iii HALAMAN PERSETUJUAN DEWAN PENGUJI.............................................. iv HALAMAN MOTTO DAN PERSEMBAHAN .................................................... v KATA PENGANTAR ........................................................................................ vi DAFTAR ISI ........................................................................................................ vii BAB I.
PENDAHULUAN ................................................................................ 1 1.1 Pengertian Umum ......................................................................... 1 1.2 Klasifikasi Mesin Pembakaran Dalam ........................................... 1 1.3 Prinsip Kerja Mesin Pembakaran Dalam ....................................... 3
BAB II
SIKLUS THERDINAMIKA ................................................................ 9 2.1 Perhitungan Thermodinamika ..................................................... 9 2.1.1. Langkah Isap ..................................................................... 10 2.1.2. Langkah Kompresi .............................................................. 10 2.1.3. Langkah Pembakaran .......................................................... 14 2.1.4 Langkah Expansi .................................................................. 21 2.2.Tekanan Rata-Rata Dalam Silinder……………………………. 23 2.2.1. Tekanan Rata-rata Teoritis……………………………….. 23 2.2.2. Tekanan Rata-rata .............................................................. 24 2.2.3. Tekanan Efektifitas Rata-rata ............................................ 24 2.3. Efisiensi ..................................................................................... 25 2.3.1. Efisiensi Pengisian............................................................. 25 2.3.2. Efisensi Panas Indikator .................................................... 25 2.3.3. Efisiensi Panas Efektif....................................................... 26 2.4. Konsumsi Bahan Bakar ............................................................. 26 2.4.1. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ....................................... 26 2.4.2. Konsumsi Bahan Bakar Tiap Jam ..................................... 27 2.5. Keseimbangan Panas ................................................................. 28
viii
BAB III
PEENCANAAN SILINDER ...........................................................31 3.1. Silinder Liner ............................................................................ 31 3.1.1. Ukuran Utama Silinder .................................................... 31 3.1.2. Kekuatan Silinder Liner ................................................... 34 3.1.3. Perpindahan panas pada dinding silinder ........................ 36 3.2. Kepala Silinder .......................................................................... 40 3.2.1. Perhitungan Kepala Silinder ............................................ 40 3.2.2. Tegangan Kepala Silinder................................................ 41 3.3. Baut Pengikat Kepala Silinder .................................................. 42
BAB IV
PERENCANAAN TORAK .............................................................. 42 4.1. Torak ......................................................................................... 42 4.1.1. Perhitngan Ukuran-ukuran Utama ..................................... 47 4.1.2. Kekuatan Torak ................................................................. 51 4.1.3. Berat Torak ........................................................................ 57 4.1.4. Kecepatan Torak ................................................................ 59 4.2. Perencanaan Pena Torak ........................................................... 61 4.2.1. Ukuran Utama Pena Torak ................................................ 61 4.2.2. Kekuatan Pena Torak ....................................................... 62 4.3. Perencanaan Cincin Torak ........................................................ 68 4.3.1. Kekuatan cincin torak ........................................................ 68 4.3.2. Bahan Cincin Torak ........................................................... 69
BAB V
PERENCANAAN BATANG PENGHUBUNG ...............................71 5.1. Dimensi Batang Penghubung .................................................... 73 5.1.1. Bagian Kecil Batang Penghubung ..................................... 73 5.1.2. Tangkai Batang Penghubung ............................................. 73 5.1.3. Bagian Besar Batang Penghububg .................................... 75 5.2. Berat Batang Penghubung ......................................................... 77 5.3. Kekuatan Batang Penghubung .................................................. 82 5.3.1. Pemeriksaan Kekuatan pada Small End ............................ 82 5.3.2. Pemeriksaan Kekuatan pada Tangkai ................................ 86
ix
5.3.3. Pemmeriksaan Kekuatan pada Big End ............................ 91 5.4. Baut Batang Penghubung ........................................................... 93
BAB VI PERENCANAAN POROS ENGKOL .............................................. 95 6.1. Pemilihan Bahan Poros Engkol ................................................. 95 6.2. Gaya yang Bekerja Pada Poros Engkol ..................................... 96 6.3. Ukuran Utama Poros Engkol..................................................... 98 6.4. Perhitungan Tegangan Yang Terjadi......................................... 101 6.4.1. Tegangan Pada Lengan Engkol ......................................... 101 6.4.2. Tegangan pada Pipi Engkol ............................................... 103 6.4.3. Tegangan Pada Pena Engkol ............................................. 108 6.5. Perencanaan Bantalan Utama .................................................... 111 6.5.1. Pemilihan Bahan Bantalan ................................................ 111 6.5.2. Perhitungan Bantalan Utama ............................................. 111 6.6. Pengimbang Poros Engkol ........................................................ 113 BAB VII KATUP DAN KOMPONENNYA.................................................... 116 7.1. Ukuran Utama Katup ................................................................ 116 7.1.1. Perhitungan Katupm Isap .................................................. 117 7.1.2. Perhitungan Katup Buang.................................................. 120 7.2. Pegas Katup ............................................................................... 122 7.3. Penahan dan Fungsi Pegas ........................................................ 129 7.4. Sudut Pembukaan dan Penutupan Katup .................................. 131 7.5. Poros Nok dan Nok ................................................................... 132 7.5.1. Cam Isap ............................................................................ 132 7.5.2. Cam Buang ........................................................................ 135 7.6. Valve Guide dan Insert Valve ................................................... 137 7.7. Roda Gigi Poros Nok ................................................................ 140 7.8. Perhitungan diameter poros ....................................................... 145 7.9. Bantalan poros nok .................................................................... 151 7.10. Baut Bantalan Utama .............................................................. 153 7.11. Timing Belt ............................................................................. 155
x
BAB VIII RODA GILA (FLY WHEEL)............................................................ 159 BAB IX SISTEM PELUMASAN..................................................................... 166 9.1. Tujuan Pelumasan ..................................................................... 166 9.2. Perhitungan Minyak Pelumas.................................................... 169 9.3. Temperatur Minyak Pelumas ................................................... 171 9.4. Komponen Sistem Pelumasan ................................................... 172 9.5. Pompa Oli.................................................................................. 172 9.6. Bak Penampung Oli .................................................................. 177 9.7. Saringan oli ............................................................................... 177 9.8. Pengukur Banyaknya oli ........................................................... 179 BAB X
SISTEM PENDINGINAN ............................................................... 180 10.1. Konstruksi Dan Fungsi Komponen Sistem Pendinginan ........ 181 10.1.1. Radiator ........................................................................... 181 10.1.2. Kipas Pendingin............................................................... 187 10.1.3. Pompa Air........................................................................ 188 10.1.4. Thermostat ....................................................................... 193 10.1.5. Tutup Radiator dan SOB Tangki ..................................... 194 10.2. Pulley dan V p belt .................................................................. 195 10.2.1. Poros untuk Pulley Pompa............................................... 197 10.2.2. Ukuran Pasak ................................................................... 199
BAB XI
SISTEM BAHAN BAKAR DAN PENGAPIAN ............................ 202 11.1. Sistem Bahan Bakar ................................................................ 202 11.1.1. Karburator........................................................................ 202 11.1.2. Perhitungan Karburator ................................................... 203 11.1.3. Filter Udara ...................................................................... 211 11.1.4. Pompa Bahan Bakar ........................................................ 213 11.1.5. Saringan Bahan Bakar ..................................................... 214 11.1.6. Tangki bahan Bakar dan Pipa Bahan Bakar .................... 214
xi
11.2. Sistem Pengapian .................................................................... 215 11.2.1. Cara Kerja Sistem Pengapian .......................................... 216 BAB XII PENUTUP DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR : 1.1.
Siklus Local Motor Bensin Empat Langkah ............................................ 4
1.2.
Siklus Operasi Mesin Empat Langkah ..................................................... 5
1.3.
Prinsip Kerja Motor Dua Langkah ............................................................ 8
2.1
Siklus Ideal Proses Otto ............................................................................. 9
2.2. Gambar Grafik P – V selama kompresi ..................................................... 14 2.3. Grafik P – V selama Kompresi dan Pembakaran ....................................... 21 2.4. Grafik P – V selama Kompresi Pembakaran dan Expansi ......................... 23 3.1. Silinder Linier ............................................................................................ 35 4.1. Torak .......................................................................................................... 46 4.2. Puncak Torak ............................................................................................. 52 4.3. Pena Torak ................................................................................................. 64 4.4. Pengkuran Cincin Kompresi ...................................................................... 66 4.5. Cara Kerja Cincin Pelumas ........................................................................ 67 4.6. Cincin Pelumas .......................................................................................... 70 5.1. Batang Penghubung ................................................................................... 71 5.2. Bagian Kecil Batang Penghubung ............................................................. 73 5.3. Penampang Tangkai Batang Penghubung .................................................. 75 5.4. Bagian Besar Batang Penghubung ............................................................. 77 5.5. Conecting Rod dengan Penampang I ......................................................... 82 6.1. Diagram Gaya Poros Engkol ...................................................................... 96 6.2. Poros Engkol .............................................................................................. 98 6.3. Diagram Tegangan Penampang melintang pipi engkol ............................. 106 7.1. Katup .......................................................................................................... 116 7.2. Pegas Katup ................................................................................................ 128 7.3. Penahan Pegas ............................................................................................ 129 7.4. Diagram Pengaturan Katup ........................................................................ 131 7.5. Nok ........................................................................................................... 132 7.6. Valve Guid ................................................................................................. 137 xiii
7.7. Dudukan Katup .......................................................................................... 139 7.8. Pasak .......................................................................................................... 148 7.9. Bantalan...................................................................................................... 153 7.10. Sistem Transmisi Sabuk Gilir .................................................................... 156 8.1 Diagram hubungan Piston – Fly Wheel ...................................................... 159 9.1. Diagram untuk Memperoleh Faktor Beban................................................. 169 9.2. Sistem Pelumasan ....................................................................................... 172 9.3. Pompa Oli ................................................................................................... 173 9.4. Saringan Oli ................................................................................................ 178 9.5. Pengukur Oli ............................................................................................... 179 10.1. Sistem pendinginan .................................................................................... 181 10.2. Radiator ...................................................................................................... 181 10.3. pompa Pendingin ........................................................................................ 188 10.4. Thermostat.................................................................................................. 193 10.5. Peredaran Air Pendingin ............................................................................ 194 10.6. Tutup Radiator ........................................................................................... 195 11.1. Saringan udara............................................................................................ 211 11.2. Saringan Udara Type Vakum .................................................................... 212 11.3. Pompa Bahan Bakar ................................................................................... 213 11.4. Saringan Bahan Bakar ................................................................................ 214 11.5. Tangki Bahan bakar ................................................................................... 215 11.6. Sirkuit Sistem Pengapian ........................................................................... 217 11.7. Busi ........................................................................................................... 217 11.8. Vacum Advancer........................................................................................ 220 11.9. Rotor distributor ......................................................................................... 220 11.10. Governor Advancer .................................................................................. 221 11.11. Sirkuit Sistem Start .................................................................................. 222
xiv
