bab iv.pdf

RANCANG BANGUN WATER BRAKE DINAMOMETER UNTUK SEPEDA MOTOR IV-1

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

BAB IV

PROSES, HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini ada 3 bahasan utama yang akan diangkat yaitu pembahasan

mengenai perhitungan untuk pemilihan komponen, bahasan mengenai

pengoperasian dari dinamometer dan bahasan mengenai perawatan dinamometer.

Pada pembahasan perhitungan akan dimuat tentangperhitungan yang dijadikan

referensi dalam memilih suatu komponen untuk selanjutnya digunakan dalam

pembuatan dynamometer. Pada bahasan tentang pengoperasian akan dibahas

mulai dari persiapan pengujian, proses pengujian dan analisa data yang

didapatkan.

4.1 Perhitungan Perencanaan

4.1.1 Perhitungan Pompa

Diketahui : Q =1,5 m3/menit

H =26,5 meter kolom air

82,0p

. = 1000 kg/m3

P

PP

HQN

81,9

HpN

kWN

p

p

624,10

9257,76082,0

5.265,181.91000

Karena nilai daya pompa sebesar 10,624 HP lebih besar dari daya

maksimal motor yang diuji yaitu 10 HP maka pompa dianggap aman untuk

digunakan pada dinamometer. Sebagai contoh digunakan motor Honda Supra X

DD yang spesifikasinya dibahas pada Bab II. Pada pembahasan tersebut didapat

daya yang dihasilkan adalah 9.1 HP. Mengacu pada data maka motor ini dapat

diuji menggunakan dinamometer yang dibuat.



400 mm 500 mm 400 mm

RH1

60 kg

25 kg

70 kg

25 kg

RH2

4.1.2 Perhitungan Poros

Untuk perancangan poros penyusun menggunakan bahan ST 60 dengan

perhitungan sebagai berikut :

Dik : Pd = 7.5 kW sf1 = 6 sf2 = 2

n = 2900 rpm Cb = 2 Kt = 2,5

fc = 1,5

τB = 60 kg/mm2

Solusi :

Daya rencana :

5.7Pd kW

Momen rencana :

9.25182900

5,71074,91074,9 55

n

PdT kg.mm

Tegangan lentur yang diijinkan :

526

60

21

sfsf

Ba

kg/mm2

Diameter poros :

3

1

22 5.21,5

TMCbds

a

3

1

22 9.25185.26.3184425

1,5

40 mm



Kekakuan

23103,8

mmkgG

4584

dG

LT

09.040103,8

13009.2518584

43

Syarat 25.0 ( baik )

Lendutan

Beban terbesar di vertikal

21

2211

FF

LFLFX

63.07060

4.0709.060

X

ld

llT4

221

241023,3

25,2130040

6316691301023,3

4

224

73,13.125.2

L

Syarat )35.03.10(73.1 baik

Putaran kritis

wc

l

ll

dNC

21

2

1 52700

rpmNC 7.37765

1300

400900

4052700

2

1

12 NCNC

rpmNC 1.2687

Syarat)(30212900

30217.37768.0

baik

rpmn

Jadi diameter poros yang digunakan adalah : 40 mm



4.1.3 Perhitungan Kopling

1. Daya yang akan ditransmisikan : N :

2. Putaran poros : n : 2900 rpm

3. Faktor koreksi daya : fc : 1,3

4. Daya renccana : Nd = fc . N

Nd = 10 Hp

5. Torsi yang terjadi :

T = 9,74 . 105 .n

Nd (kg.mm)

mmkgT 9,25182900

5.71074,9 5

6. Bahan poros :

Diameter poros :3

1

....5

Tkk

Lds bt

a

40

4.273.23.29.25183.3

1,5 31

Dds

mmds

7. Pemilihan kopling

No 265 A = 265 mm

3300036 mkg

mmkgTd 13200110002.1

2v

265 A = 265 (mm)

kgmmmkg 1320036

B = 140mm C = 100 mm

F = 14 mm d = 12 mm

L = 71 mm n = 2 x 6



Diameter poros sebesar 30 mm dapat dipandang cukup. Tetapi karena D

poros motor adalah 40 maka diameter yang sama juga harus diambil untuk poros

yang digerakkan.

Dengan D naf kopling No. 265 sebesar 100 (mm), diameter lubang poros

maksimukan 56 (mm) jadi D 40 (mm) adalah cukup baik.

Periksa konsentrasi tegangan pada alur pasak untuk D 38 sampai 44 (mm), ukuran

pasak 12 x 8. jari –jari filet r1 x r2 =0.25 sampai 0,40 (mm), ambil 0,4 (mm). Maka

01.0404,0 σ = 3.2

Konentrasi tegangan ternyata lebih besar dari taksiran semu yaitu sebesar 2.5

karena itu pelu diadakan koreksi.

2578.22.3

5.23,3

mmkg

Periksa apakah tegangan geser yang diperoleh dengan mengalihkannya dengan Td

= 13200 (kg.mm) untuk poros tanpa pasak adalah lebih kecil dari 2,578 (kg/mm2 )

atau tidak.

baikmm

kg 23 57.205.140

132001.5 .

Luas penempelan antara ban dengan logam pemasangan .

Bagian piring S1 = 10287 (mm2 )

Bagian silinder S2 = 6180 (mm2)

d1 = 200 (mm) , d 2 = 164 (mm), 204.0mm

kgta

242

121

1

dS

ddS

Td



3101.92

1646180

4

16420010287

13200

009.0

Syarat

0.009< 0.04 baik

Bahan baut S20C, 240mm

kgB

db 1 =10,863 (mm) , B = 140 (mm), n = 6

sf1 = 6 sf2 = 2, fc =1.3

23.326

40mm

kgba

283,0

1406863.10

1100082

b

36.0283.03.1 b

Syarat = bb

0.36 < 3.3 baik

Kesimpulan

Kopling No. 265 Diameter luar 265 (mm)

Diameter poros 40 (mm) bahan poros S20C

Baut M12 Bahan S20C.

4.1.4 Perhitungan Bantalan

Dik : Putaran poros = 2900 rpm

Umur bantalan (Lh) = 25000 jam

Diameter poros = 40 mm

Faktor koreksi beban (fw) = 1,5

Solusi:

Beban yang ditumpu :

Beban radial Wr = 31.8kg

Beban Aksial Wa = Wr kg



Beban rencana aksial

Fa = 0

Beban rencana radial

fR = fw x Wr

fR = 1,5 x 31.8 kg = 47.7 kg

Beban Ekivalen Dinamis (Pr)

FayFrvx Pr

= 1 x 1 x 47.7 + 0

= 47.7 kg

Faktor Kecepatan (Fn)

225,02900

3,33 31

Fn

Faktor Umur (Fh)

68,3500

25000

500

31

31

LhFh

Kapasitas Nominal Dinamis Spesifik (C)

kgFn

FhC 16.780

225,0

7.4768,3Pr

Berdasarkan tabel kapasitas nominal spesifik (C) = 2380 kg , sedangkan

hasil perhitungan = 780.16 berarti perhitungan tersebut memenuhi. Jadi, bantalan

yang digunakan adalah bantalan dengan nomor 6208

4.1.5 Lengan pengugkit

Lengan pengungkit adalah bagian dinamometer yang bekerja merubah

gerakkan berputar rumah pompa fluida menjadi berayun. Ayunan tersebut

menimbulkan gaya penekanan terhadap permukaan beban pada komponen pegas.

Timbangan pegas ini yang menerjemahkan perubahan gaya atau beban yang

dilihat dari jarum indikator .



Gambar 4.1 : Lengan pengungkit dinamometer

Lengan pengungkit dibuat dari bahan pelat St 37 dengan ketebalan 10 mm yang

dipasangkan pada rumah pompa dengan proses pengelasan..

Gaya yang terjadi pada paruh Lengan Pengungkit

Sebelum menghitung kekuatan lengan pengungkit yang dirancang, terlebih

dahulu penulis amati gaya yang timbul pada paruh lengan pengungkit yang

menekan terhadap permukaan beban newtonmeter. Gaya tersebut berasal dari

momen puntir rumah pompa setelah dikalikan panjang lengan pengungkit dari

titik pusat poros pompa sampai keujung paruh lengan. Momen puntuir itu sendiri

timbul oleh adanya gaya pengereman pada poros pompa akibat terhambatnya

aliran fluida secara bertahap oleh katup penyumbat.

Poros pompa berusaha menahan sampai terhenti putaran mesin yang diuji.

Karena impeler pompa sudah tidak mampu lagi mendesak fluida keluar pompa,

akibatnya mesin yang diuji berusaha memutarkan poros bersama rumah pompa

yang duduk pada flens melalui bantalan. Usaha untuk memutarkan rumah pompa

fluida tersebut terhambat oleh terbatasnya lengan pengunkit yang tertahan diatas

permukaan beban newtonmeter. Momen Puntiryang terbesar adalah momen

punter pada saat mesin yang diuji menjelang berhenti, dengan ditunjukkan oleh

timbangan newtonmeter.



Bila pompa fluida diputarkan oleh sepeda motor Honda Supra X 125 R

diuji pada putaran yang menghasilkan daya tertingi yaitu 8.9 Hp pada 7500 rpm,

maka gaya yang timbul atau diterma oleh paruh lengan pengungkit adalah :

Bila panjang lengan dari titik pusat poros keparuh Lengan

Pengungkit maka gaya pada paruh lengan :

4.1.6 Perhitungan Lendutan Pada rangka

Perhitungan lendutan dicari pada titik yang paling kritis atau batang yang

menumpu paling berat.

500N 500N

0.17 0.18 0.17

RA RB

0F

RBRA 5050

0MB



052,050035,050017,0 RA

52,026 RA

52,0

26RA

NRA 500

LRMB

LR 50035,050017,0

L 505026

100

26L

mL 26,0

Untuk daerah 17,00 x

xRAEIy

MxEIy

"

"

1

2

2

1' CxRAEIy

21

3

6

1CxCxRAEIy

Untuk 0x

Jadi0

0

2

1

C

C

Untuk 17,0x

17,0500" EIy

NmEIy 85"



017,05002

1' 2 EIy

2225,7' NmEIy

0017,05006

1 3 EIy

341,0 NmEIy

Untuk daerah 35,017,0 x

17,0500" xxRAEIy

3

22 85500.2

1

2

1' CxxxRAEIy

43

233 852

1500

6

1

6

1CxCxxxRAEIy

Untuk 17,0x

3

22 17,08517,05002

117,050

2

1' CEIy

345,14225,7225,7225,7 C

675,213 C

4

233 17,0675,2117,0852

117,0500

6

117,0500

6

1CEIy

4684,323,141,041,041,0 C

04475,24 C

Untuk 26,0x

2,044750,2621,6750,26852

10,26500

6

10,26500

6

1EIy 233

3716,0 NmEIy 3310716,0 KNmEIy



Momen Inersia

12

3bhIiaMomenIners

12

22 3thtb

12

330460 3

433,82021 mm

Lendutan dititik p mx 26,0

mmkNEI mmmm

kNmkNmY 043647,0)33,82021(200

10716,0100716,042

3333

4.2 Pengoperasian Dinamometer

4.2.1Kondisi Awal Sepeda Motor

Untuk mempersiapkan suatu pengujian terhadap mesin sepeda motor,

terlebih dahulu perlu diketahui:

1. Jenis sepeda motor yang akan diuji. Cocok atau tidaknya mesin sepeda motor

tersebut dengan jenis sepeda motor dan daya dynamometer yang direncanakan

atau tidak melebihi kemampuan dinamometer.



2. Perkirakan dan analisis gejala yang timbul pada mesin yang bersangkutan

sehingga beralasan mesin tersebut perlu diuji.

3. Menunjuk pada data serta spesifikasi yang tersedia dari pabrik mesin yang

bersangkutan sebagai pembanding.

4. Mengoptimalkan kondisi alat bantu pengujian yang diperkirakan

mempengaruhi kinerja mesin sepeda motor. Misalnya :

a. Kondisi baterai harus baik .

b. Saat percikan tegangan tinggi pada busi harus sesuai dengan derajat poros

engkol ketika akhir langkah kompresi menjelang TMA sesuai dengan

spesifikasi.

c. Tidak boleh ada gangguan pada karburator, karburator harus bisa distel

idling, serta pencampuran bahan bakar dalam keadaan normal.

d. Ignition-coil harus baik, letikan tegangan tinggi cukup kuat.

e. Knalpot (Muffler) tidak boleh mampat.

f. Busi tidak boleh mati atau hubungan singkat antara elektroda dengan

badannya.

g. Ban belakang sepeda motor tidak dalam keadaan aus.

h. Pastikan bahan bakar sepeda motor dapat dipakai untuk menghidupkan

mesin selama pengujian.

4.2.2 Persiapan Pengujian

Setalah ketentuan yang tertera diatas telah terpenuhi, selanjutnya kita

melakukan persiapan pengujian, diantaranya :

1. Isi drum penampungan air hingga penuh.

2. Periksa sistem pemipaan, bila terjadi kebocoran kencangkan sambungan

pipa.

3. Periksa mekanisme pompa dengan digoyangkan.

4. Periksa putaran pompa dengan cara memutar-memutarkannya.

5. Pasang tachometer pada sepeda motor untuk mengetahui putaran mesin.

6. Pasang timbangan pegas newtonmeter pada tempat yang disediakan.



4.2.3 Opersi dan Cara Kerja Dynamometer

Setelah prosedur persiapan pengujian telah dilaksanakan, langkah

selanjutnya adalah melakukan pengujian untuk mesin yang telah terpasang pada

dudukan mesin uji, dengan urutan sebagai berikut :

1. Naikan sepeda motor yang akan diuji.

2. Posisikan ban belakang sepeda motor ditengah-tengah atau diantara dua

roller dan tempatkan ban depan pada landasan penahan dan pastikan telah

terkunci dengan posisikan dengan baik.

3. Periksalah putaran pengatur katup penyumbat aliran fluida dari pompa,

agar posisinya dalam keadaan terbuka, dengan cara memutar habis kearah

berlawanan dengan putaran jarum jam.

4. Siapkan lembar data yang akan di isi dengan data hasil pengujian.

5. Hidupkan mesin sepeda motor biarkan bebeapa saat sampai mesin

mencapai temperatur kerja, agar pelumas didalam mesin bersikulasi

dengan baik.

6. Mesin sepeda motor dalam keadaan pembebanan tertinggi atau transmisi

mesin di posisi tertinggi.

7. Aturan putaran mesin pada stang sepeda motor dengan memutar handel

pengatur putaran mesin hingga mencapai putaran yang diinginkan, dengan

cara melihat di Tachometer.

8. Masukkan angka putaran mesin tersebut pada lembaran data yang sudah

disediakan.

9. Setelah putaran mesin stabil pada rpm yang dipilih tadi, kemudian putarlah

katup keluaran penyumbat aliran keluaran pompa sedikit demi sedikit.

10. Akibat putaran tadi putaran mesin berangsur seolah-olah terasa berat

bergetar seperti pincang dan akhirnya berhenti berputar. Mesin tersebut

berhenti berputar diakibatkan oleh katup menutup penuh menghambat

sama sekali sirkulasi fluida yang dihisap dan dikeluarkan oleh pompa

fluida. Matinya mesin seolah-olah direm putarannya akibat aliran fluida

tersumbat, memaksa poros impeller pompa untuk berhenti, maka



menimbulkan gerak putar terhadap rumah pompa. Gerak rumah pompa

tersebut mengakibatkan lengan pengungkit turut berayun menekan

terhadap timbangan newton, maka jarum timbangan akan bergerak

menunjuk ke angka tertentu. Catatlah besar gaya yang dihasilkan dilembar

yang disediakan.

11. Lakukan proses diatas dengan variasi bukaan katup penyumbat fluida,

dengan putaran tetap.

12. Catat data-data dari beberapa hasil pengujian

13. Bila skala alat pengukur hasil pengujian masih dalam bentuk gaya, rubah

data yang dicatat tadi menjadi daya menggunakan persamaan yang telah

disinggung dalam bab sebelumnya.

14. Plot rpm, momen Puntir (Torsi), dan Daya tadi kedalam kertas grafik

hingga tergambar kurva Daya dan Momen Puntir fungsi Rpm.

15. Bandingkan kurva tersebut dengan kurva yang diterbitkan dari pabrik

(kalau ada), atau bila tidak dapat membandingkan kurva cukup dengan

membandingkan daya maksimumnya saja, sesuaikan dengan spesifikasi

yang ada.

4.3 Pembahasan Hasil Pengujian

a) Berdasarkan hasil pengujian menggunakan sepeda motor Yamaha Vega R yang

memiliki daya maksimum 8,8 HP/8000 rpm didapat data sebagai berikut :

Pada bukaan katup 1/2

1. Gaya yang dihasilkan = 20 N

2. Putaran terukur = 6500 rpm

3. Panjang lengan dinamometer = 0,3 m

HPKwmrpmN

Daya 5,51,49550

3,0650020



Pada bukaan katup ¾

1. Gaya yang dihasilkan = 25 N

2. Putaran terukur = 6500 rpm

3. Panjang lengan dinamometer = 0,3 m

HPKwrpmmN

Daya 8,61,59550

65003,025

Berdasarkan hasil pengujian didapat bahwa daya maksimum dari sepeda

motor Yamaha Vega R 110 cc yaitu 6,8 HP. Mengacu pada data tersebut maka

terjadi penyimpangan pada sepeda motor yang pada spesifikasi awal memiliki

daya maksimum sebesar 8,8 HP.

Hal ini disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya :

1. Sepeda motor yang diuji sudah beroperasi cukup lama. Sehingga

performanya tidak sebaik motor baru atau tidak sesuai dengan spesifikasi

awal. Hal ini dikarenakan beberapa komponen yang telah mengalami

kerusakan yang berpengaruh terhadap kinerja mesin secara keseluruhan.

2. Pengujian dilakukan pada putaran 6500 rpm, sehingga daya yang

dikeluarkan tidak maksimum karena sepeda motor tersebut akan

mencapai daya maksimum pada putaran 8000 rpm.

b) Data Hasil Pengujian Sepeda Motor Supra Fit yang memiliki daya maksimum7,2 HP/8000 rpm didapat data sebagai berikut :

Pengujian 1

No Gaya (N) Lengan (m) Putaran(rpm)

Torsi (Nm) Daya(HP)

Tekanan(bar)

1 20 0.2 3550 4 1.99 0,352 30 0.2 4400 6 3.70 0,503 35 0.2 6300 7 6.10 1,10



Pengujian 1

012345678

3550 4400 6300

Putaran (rpm)

Tors

i (N

m)

Pengujian 1

01234567

3550 4400 6300

Putaran (rpm)

Day

a (H

P)

Pengujian 2


Torsi (Nm) Daya(HP)

Tekanan(bar)

1 20 0.2 3500 4 1.96 0,352 30 0.2 4400 6 3.70 0,503 35 0.2 6600 7 6.48 1,25

Pengujian 2

012345678

3500 4400 6600

Putaran (rpm)

Tors

i (N

m)



Pengujian 2

012345678

3500 4400 6600

Putaran (rpm)

Day

a (H

P)

Pengujian 3


Torsi (Nm) Daya(HP)

Tekanan(bar)

1 20 0.2 3000 4 1.68 0,202 30 0.2 4200 6 3.54 0,503 35 0.2 6000 7 5.89 1

Pengujian 3

012345678

3000 4200 6000

Putaran (rpm)

Tors

i (N

m)

Pengujian 3

01234567

3000 4200 6000

Putaran (rpm)

Day

a (H

P)



4.4 Perawatan Dynamometer

Perawatan merupakan suatu usaha yang dilakukan secara teratur untuk

mencegah atau meminimalisir timbulnya kerusakan, sehingga dengan adanya

usaha perawatan dapat memperpanjang umur alat serta kesiapan pakai. Metode

perawatan yang digunakan adalah : (1) Perawatan Preventif, (2) Perawatan

Prediktif.

4.4.1 Perawatan Preventif

Metode perawatan ini bersifat untuk mencegah timbulnya kerusakan, antara lain :

1. Mencegah timbulnya korosi, dengan cara melumasi bagian-bagian yang tidak

dicat atau chrom plating.

2. Membersihkan kotoran-kotaran pada alat setelah melakukan pengujian.

3. Menutupi dengan kain penutup bila dynamometer tersebut tidak digunakan,

agar terhindar dari debu atau pengaruh udara lembab.

4. Hindari penggunaan alat yang melebihi kapasitas daya maksimum yang dapat

diterima oleh dynamometer.

5. Periksa level air pada bak penampungan sebelum dipakai untuk menguji, agar

volume air tetap berada pada disekitar batas minimum dan maksimum.

6. Periksa kebocoran diantara saluran dan tekanan pada sistem perpipaannya saat

dioperasikan atau kebocoran pada sambungan pipa dan gasket.

4.4.2 Perawatan Prediktif

Kegiatan pemeriksaan periodik, untuk mengetahui kelainan-kelainan yang timbul

lebih dini sebelum kerusakkan merambat atau bertambah parah.

1. Malakukan pengecetan ulang setiap periode tertentu.

2. Periksa kebersihan dan kondisi mechanical seal pada pompa, ganti mechanical

seal pompa setiap kurun waktu yang telah direncanakan.

3. Apabila dalam jangka waktu lama tidak digunakan, putarkan kopling rahang

tetap, agar terhindar dari kemacetan atau timbul bunyi kelainan akibat

kerusakan pada poros pompa dan bantalan.

4. Periksalah saluran pernapasan pada Nipel-atas dengan membuka selang

penduga serta menutup lubang tersebu dengan udara kompresor, agar tidak

tersumbat.

bab iv.pdf

Documents