engine friction & lubrication

ENGINE FRICTION AND LUBRICATION

Raja Darmawan 0606073461Raka Kautsar L 0606073474Reza Kurnia0606073505Rio Adriansyah 0606073530

Definisi Engine Friction

Engine friction adalah nilai kerja yang didapat dari perbedaan nilai kerja indicated dengan brake sehingga bisa juga disebut sebagai kerja losses.

Jenis Engine friction terdapat pada keadaan berikut :• Pumping work (Wp)• Rubbing friction work (Wrf)• Accessory work (Wa)Dari friksi-friksi tersebut diatas dapat diketahui nilai mean effective pressure nya.

tfmep = pumping mep + rubbing friction mep + accessory mep

Net output of engine bmep = imep(g) – tfmep Mechanical efficiency ηm = bmep / imep(g)

Komponen Mesin yang Mengalami Friksi

1. Crankshaft friction, contoh Main bearings, front and rear bearing oil seals

2. Reciprocating friction, contoh Connecting rod bearings, piston assembly

3. Valve train, contoh Camshafts, cam followers, valve actuation mechanisms

4. Auxiliary components, contoh Oil, water and fuel pumps, alternator

5. Pumping loss, contoh Gas exchange system (air filter, intake, throttle, valves, exhaust pipes, after-treatment device, muffler) Engine fluid flow (coolant, oil)

Komponen Mesin yang Mengalami Friksi

Gaya gesek

•Gaya yang menahan gerak relaif antara duia permukaan yang saling bersentuhan.

•Dalam operasi mesin dengan menggunakan bantalan dan gear mengakibatkan adanyapengikisan pada permukaan kontak dan menimbulkan panas dan menimbulkan kegagalan lebih cepat.

Gesekan luncurPermukaan gesek dengan pelumasan

1. Tahanan gesek tidak bergantung pada gaya tekan jika permukaan kontak direndam dalam pelumas

2. Gaya gesek berubah sesuai kecepatan pada gaya tekanan rendah

3. Permukaan yang diberi pelumas, gaya gesek bergantung pada peningkatan suhu.

4. Jika permukaan bantalan diberi pelumas maka gaya gesek tidak bergantung pada bahan dari permukaan kontak.

•Koefisien gesek: Bergantung bahan permukaan kontak

•Kekasaran permukaan: Permukaan kasar maka titik kontak yang terjadi juga besar

•Adhesi: terjadi pada titik kontak permukaan dan mengacu pada efek penyatuan yang terjadi ketika dua permukaan benda diteka saling berlawanan

Pelumasan bearing Pelumasan adalah merupakan sesuatu yang

penting untuk mencegah kerusakan dini bola-bola bearing, lintasan bearing, cage, dan sebagainya. Namun kebanyakan bearing menjadi cepat rusak diakibatkan oleh perawatan pelumasan bearing tersebut yang mengakibatkan kegagalan mesin pada saat yang tidak tepat. Tingkat breakdown/loss time menjadi tinggi karena kesalahan dalam pelumasan bearing.

Faktor-faktor paling kritikal dalam hal menjagakondisi operasi,pelumasan bearing tersebutdigunakan untuk:•mengurangi gesekan antara bola-bola

bearing dan lintasannya,•sebagai pelindung bearing dari proses

pengaratan,•mengurangi panas, dan•sebagai penghalang dari benda-benda lain

yang masuk

• Tipe pelumas yang digunakan juga sebagai faktor kritikal untuk efesiensi operasi. Tipe konvensional jatuh pada klasifikasi oli atau grease, dengan masing-masing spesifikasinya mungkin cocok untuk digunakan pada bearing yang lain.

• Secara umum, grease adalah pilihan yang tepat karena kemudahannya dalam penggunaan dan perawatannya, bisa beroperasi dengan rentang suhu 0°F sampai 300°F. Akan tetapi oli berfungsi dengan baik pada temperatur ekstrim di bawah -40°F atau di atas 350°F.

Dari gambar dapat diketahui contoh friksi yang bersamaan dengan lubrikasi (oli) pada sebuah journal bearing dan slider bearing. Perubahan friksi dengan lubrikasi dapat dilihat melalui Stribeck diagram. Stribeck diagram akan menjelaskan koefisien gesekan pada kondisi gesekan yang solid mendekati Boundary (metal dengan metal) atu kondisi hydrodynamic

•Koefisien gesek dapat diketahui dari persamaan berikut ini,

   • f = koefisien gesek•α = konstanta metal to metal contact• fs = metal to metal coefficient dry friction

• fL = hydrodynamic coefficient of friction

Stribeck Diagram

• Keadaan boundary friction lubrication dapat dtemukan pada saat mesin dihidupkan dan dimatikan (bearings, piston, dan ring), pada permukaan ring piston dengan crank saat mesin bekerja normal, kemudian dapat ditemukan juga pada rocker arm. Keadaan hydrodynamic friction lubrication dapat ditemukan pada bagian-bagian mesin yang bekerja dengan kecepatan tinggi seperti pada bearing ring piston dengan cylinder liner. Keadaan mixed lubrication terjadi pada crankshaft dan connecting rod.

• Selanjutnya terdapat beberapa metode analisa untuk mengetahui ataupun memprediksi friksi yang terjadi pada komponen-komponen utama pada mesin

METODE PENGUKURAN

METODE PENGUKURAN

•Pengukuran fmep dari imep•Direct motoring test•Willans line•Morse Test

Pengukuran fmep dari imep

Direct motoring test

Willans line

Morse Test

LUBRICATION

Apa itu lubrication..?

•Adalah sebuah teknik atau proses yang berfungsi untuk mengurangi gesekan antara kedua permukaan.

•Namun pada saat ini fungsi dari lubrikasi lebih dari sekedar mengurangi efek gesekan.

Tiga karakter utama pada lubrikasi…??

•Harus melekat pada bagian permukaan padat.

•Tidak membutuhkan gaya yang besar untuk bergerak pada bagian permukaan.

•Memiliki gaya tahan yang besar untuk memisahkan antara kedua permukaan

Base Oils

•Vegetals▫Tanaman jarak, kelapa sawit

•Synthetic▫Alkil benzena, polyisobutens, dll

•Petroleum▫Mineral Oils

3 main refining processes

•Separation

•Conversion

•Finishing

Base Oil Production

ATMOSPHERIC DISTILLATION VACUUM DISTILLATION

27

Base oils – atmospheric distillation

CRUDE OILHeater 380°C

ATMOSPHERIC RESIDUE > C 20

GAS (methane, ethane) C1 , C2

GASOLINES C5 to C9

SOLVENTS C10 to C12

ATMOSPHERIC DISTILLATES C19 to C25

GAS (butane,propane) C3 , C4

GASOIL - DOMESTIC FUEL OIL C15 to C21

NAPHTA CUT

KEROSENE (domestic, air jet..) C13 to C14

< 180°C

> 380°C

365°C to 380°C

250°C to 365°C

200°C to 250°C

180°C to 200°C

NARROW CUT

Step N°1 :

Crude oil

28

Heater 400°C

ATMOSPHERICRESIDUE

DISTILLATE N°1

DISTILLATE N°2

DISTILLATE N°3

DISTILLATE N°4

GASOIL

LUBE OIL N°5

VISCOSITY

SOLVENTDEASPHALTING

VACUUMDISTILLATION

VACUUMRESIDUE

ASPHALTBITUMEN

Base oils vacuum distillation

Step N°2 :

29

Base Oils lubricant production VISCOSIT

YINDEX

POUR POINT

COLOURSTABILITY

DISTILLATE N°1

DISTILLATE N°3

DISTILLATE N°4

LUBE OIL N°5

FU

RF

UR

AL

EX

TR

AC

TIO

N (

AR

OM

AT

ICS

)

85 N

150 N

330 N

600 N

BSS

SO

LVE

NT

DE

WA

XIN

G(T

OLU

EN

E)

HY

DR

OF

INIT

ION

PARAFFINS& WAXES

DISTILLATE N°2 100 N

Step N°3 :

DISTILLATE N°0

30

• Mineral base oil manufacture

crudeLubricating

oilCrude oil

exploration

Gas ie. Ethylene Solvents Petrol, Distillate Kerosene Lubricating Oil Asphalt Fuel Oil

Crude

Heat

Solvent refined / hydrocrack

1 2

distillation(cleaning)

CrudeLubricating Oil

3

Mineral base oil

Additive

Mmineral base oil

4

ie. Engine Oil,Gear Oil, etc

Karakeristik pada pelumas•Viskositas

▫ Tingkat kekentalan pada suatu pelumas

•Viskositas Index▫ Suatu variasi dari tingkat kekentalan berdasarkan kondisi

perubahan temperatur

•Pour Point▫ Batas temperatur terendah dimana pelumas masih dapat

bekerja

•Flash Point▫ Batas temperatur suatu pelumas berubah fase menjadi uap

•Volatility•Foaming

Jenis-Jenis Aditif

Acid resistance

Anti-foam

Lubrication

Heat resistance

Dispersancy

Detergency

Extreme Pressure

Corrosion resistance

Anti-oxidant

TERIMA KASIH