mekanisme crank piston diesel engine komatsu s4d105-1

14
MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1 Disusun Sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Oleh : RADITKA YUSENJUNNAWA D200166001 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2020

Upload: others

Post on 01-Nov-2021

31 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

MEKANISME CRANK PISTON

DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

Disusun Sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I

pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Oleh :

RADITKA YUSENJUNNAWA

D200166001

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2020

Page 2: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1
Page 3: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

HALAMAN PENGESAHAN

MEKANISME CRANK PISTON

DIESEL ENGINE KOMATSU S4DIOS-1

OLER

RADl'fKA VUSENJUNNA WA

0200166 001

Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta Pada hari Senin, 7 Desember 2020

Dan dinyatakan telah memcnuhi syarat

Dewan Penguji:

1. Jr. Sartono Putro, M.T.

(Ketua Dewan Pcnguji)

2. Ir. Subroto, M.T.

(Anggota I Dewan Penguji)

3. Ir. Agus Hariyanto, M.T.

(Anggota II Dewan Pcnguji)

Dckan,

11

� (.............. . )

Page 4: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam publikasi ilmiah ini tidak

terdapat karya yang pemah diajukan untuk memperoleh gelar keserjanaan di suatu

perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau

pendapat yang pemah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis

diacu dalam naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Apabila kelak terbukti ada ketidakbenaran dalam pemyataan saya di atas,

maka akan seya pertanggungjawabkan sepenuhnya.

Surakarta, 7 Dcscmbcr 2020

Penulis

RADITKA YUSENJUNNAWA 0200 166 001

Ill

Page 5: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

1

MEKANISME CRANK PISTON

DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

Abstrak

Motor bakar torak mempergunakan beberapa silinder didalamnya terdapat

torak yang bergerak translasi (bolak balik) yang oleh batang penghubung (batang

penggerak) dihubungkan dengan poros engkol. Gerak translasi torak tadi

menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros

engkol menimbulkan gerak translasi pada torak. Maka dari itu dilakukan

pembongkaran secara total (overhaul) pada Diesel Engine Komatsu S4D105-1

untuk mengetahui mekanisme dan konstruksi diesel engine tersebut. Diesel Engine

Komatsu S4D105-1 memiliki urutan overhaul yaitu exhaust, intake manifold,

exhaust manifold, turbocharge, cylinder head top cover, fan belt, crankshaft pulley,

alternator, water pump, motor starter, oil filter, oil pan, fuel pump, oil pump,

cylinder head side cover, rocker arm shaft, cylinder head, flywheel, flywheel

housing, timing gear set, front cover, piston, connecting rod, dan crankshaft. Diesel

Engine Komatsu S4D105-1 bertipe in-line, memiliki diameter bore 104,6 mm dan

stroke 116,4 mm, menggunakan tipe ruang bakar direct injection type dan memiliki

firing order yaitu 1-2-4-3, jarak antar crank pin sebesar 180º. Dari empat crank pin

yang ada terbagi menjadi dua sisi, crank pin 1 dengan crank pin 4 serta crank pin 2

dengan crank pin 3.

Kata Kunci : Diesel Engine, Overhaul, Crank Piston

Abstract

The piston combustion motor uses several cylinders in which there is a piston

that moves translation (back and forth) which by the connecting rod (drive rod) is

connected to the crankshaft. The translational motion of the piston causes rotational

motion on the crankshaft and conversely the rotational motion of the crankshaft

causes translational motion in the piston. Therefore, a total overhaul was carried out

on the Komatsu S4D105-1 Diesel Engine to determine the mechanism and

construction of the diesel engine. Diesel Engine Komatsu S4D105-1 has an

overhaul sequence are exhaust, intake manifold, exhaust manifold, turbocharge,

cylinder head top cover, fan belt, crankshaft pulley, alternator, water pump, motor

starter, oil filter, oil pan, fuel pump, oil pump, cylinder head side cover, rocker arm

shaft, cylinder head, flywheel, flywheel housing, timing gear set, front cover,

piston, connecting rod, and crankshaft. Diesel Engine Komatsu S4D105-1 is in-line

type, has a bore diameter of 104.6 mm and a stroke of 116.4 mm, uses the direct

injection type combustion chamber type and has a firing order of 1-2-4-3, the

Page 6: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

2

distance between the crank pins is equal to 180º. Of the four crank pins that are

divided into two sides, crank pin 1 with crank pin 4 and crank pin 2 with crank pin

3.

Keywords : Diesel Engine, Overhaul, Crank Piston

1. PENDAHULUAN

Motor Diesel adalah jenis motor bakar torak yang biasanya disebut Motor

Pembakaran Kompresi (Compression Ignition Engine). Pembakaran yang terjadi

dalam ruang bakar dilakukan dengan cara menyemprotkan bahan bakar ke dalam

silinder motor yang terisi dengan udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi,

sebagai akibat dari proses kompresi. (Muksin, 2014)

Motor diesel merupakan alat yang berfungsi untuk mengkontroversikan

energi thermal dari pembakaran bahan bakar menjadi energi mekanis, dimana

proses pembakaran berlangsung didalam silinder mesin itu sendiri sehingga gas

pembakaran bahan bakar yang terjadi langsung digunakan sebagai fluida kerja

untuk melakukan kerja mekanis. (Wardono, 2004)

Motor bakar torak mempergunakan beberapa silinder didalamnya terdapat

torak yang bergerak translasi (bolak balik). Didalam silinder itulah terjadi

pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Gas pembakaran yang

dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakkan torak yang oleh batang

penghubung (batang penggerak) dihubungkan dengan poros engkol. Gerak translasi

torak tadi menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi

poros engkol menimbulkan gerak translasi pada torak. Pada motor bakar tidak

terdapat proses perpindahan kalor dari gas pembakaran ke fluida kerja karena itulah

komponen motor bakar lebih sedikit dari pada komponen mesin uap.

(Arismunandar. W, 1988)

Berkaitan dengan uraian di atas, maka penulis melakukan pembongkaran

secara total (overhaul) pada Diesel Engine Komatsu S4D105-1 untuk mengetahui

mekanisme dan konstruksi diesel engine tersebut.

Page 7: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

3

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui proses overhaul Diesel Engine

Komatsu S4D105-1, serta mengetahui mekanisme dan konstruksi Crank Piston dari

diesel engine tersebut.

2. METODE

Metode dari penelitian ini berisi urutan proses disassembly Diesel Engine Komatsu

S4D105-1. Urutan proses disassembly tersebut yaitu exhaust, intake manifold,

exhaust manifold, turbocharge, cylinder head top cover, fan belt, crankshaft pulley,

alternator, water pump, motor starter, oil filter, oil pan, fuel pump, oil pump,

cylinder head side cover, rocker arm shaft, cylinder head, flywheel, flywheel

housing, timing gear set, front cover, piston, connecting rod, dan crankshaft.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Struktur Crank Piston Diesel Engine Komatsu S4D105-1

Berikut ini adalah struktur Crank Piston Diesel Engine Komatsu S4D105-1

yang digambar ulang menggunakan Solidworks :

Gambar 1. Struktur Crank Piston Pandangan Isometric

Gambar 2. Struktur Crank Piston Pandangan Depan

Page 8: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

4

Gambar 3. Struktur Crank Piston Pandangan Samping

3.2 Komponen Crank Piston Diesel Engine Komatsu S4D105-1

Gambar 4. Dimensi Piston

Pada gambar di atas, piston memiliki diameter bore sebesar 104,20 mm

dan panjang 120 mm. Piston juga memiliki diameter pin sebesar 37,70 mm

dan compression height sebesar 75,45.

Gambar 5. Dimensi Piston Ring

Pada gambar di atas piston ring memiliki diameter dalam sebesar 96,20 mm

dan diameter luar sebesar 104,20 mm, serta memiliki ketebalan sebesar 2,70

mm.

Page 9: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

5

Gambar 6. Dimensi Piston Pin

Pada gambar di atas, piston pin memiliki diameter luar sebesar 37,70 mm

diameter dalam sebesar 21 mm, dan panjang sebesar 88,20 mm.

Gambar 7. Dimensi Piston Pin Bushing

Pada gambar di atas, piston pin bushing memiliki diameter dalam sebesar

37,70 mm dan diameter luar sebesar 39,70 mm. Selain itu, piston pin

bushing memiliki panjang 40 mm serta memiliki lubang aliran oli pada

bagian atas dengan diameter sebesar 6 mm.

Gambar 8. Dimensi Connecting Rod

Pada gambar di atas, connecting rod memiliki diameter small end sebesar

39,70 mm dengan ketebalan sebesar 40 mm. Pada bagian big end memiliki

diameter sebesar 69,70 mm dengan ketebalan sebesar 46 mm. Selain itu,

Page 10: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

6

connecting rod juga memiliki small end dan big end pitch sebesar 203,70

mm.

Gambar 9. Dimensi Connecting Rod Cap

Pada gambar di atas, connecting rod cap memiliki diameter sebesar 69,70

mm dengan ketebalan sebesar 46 mm.

Gambar 10. Dimensi Connecting Rod Bearing

Pada gambar di atas, connecting rod bearing memiliki diameter dalam

sebesar 65,70 mm dan diameter luar sebesar 69,70 mm. Connecting rod

bearing memiliki lebar sebesar 40 mm.

Gambar 11. Dimensi Crankshaft

Pada gambar di atas, crankshaft memiliki crank pin dengan diameter 65,70

mm dengan panjang 46 mm. Crank pin nomor 1, 2, 3, dan 4 memiliki

dimensi yang seragam. Crankshaft juga memiliki crank jurnal dengan

diameter 81,70 mm. Namun, crank jurnal tersebut memiliki panjang yang

tidak seragam. Crank jurnal dengan kode A dan E memiliki panjang sebesar

43,70 mm, sedangkan crank jurnal dengan kode B, C, dam D memiliki

panjang 35,70 mm. Pada bagian balance weight, memiliki panjang sebesar

195,10 mm, lebar sebesar 153 mm, dan tebal sebesar 20,70 mm. Lalu pada

bagian crank arm memiliki panjang sebesar 151,50 mm, lebar sebesar

112,50, dan tebal sebesar 19,30 mm. Sedangkan jarak antara pusat crank pin

dengan pusat crank jurnal sebesar 63,35 mm.

Page 11: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

7

3.2 Mekanisme Crank Piston Diesel Engine Komatsu S4D105-1

Gambar 12. Silinder Diesel Engine Komatsu S4D105-1

Diesel Engine Komatsu S4D105 menggunakan konvigurasi in-line dengan

silinder berjumlah empat. Tiap silindernya memiliki diameter bore sebesar

104,6 mm dan stroke sebesar 116,4 mm. Stroke yang lebih besar

dibandingkan bore menjadikan mesin ini masuk ke dalam tipe overstroke.

Mesin overstroke memiliki torsi yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan

mesin overbore maupun square. Hal tersebut sesuai dengan tujuan dari

penggunaan mesin diesel dimana lebih mengutamakan besarnya torsi.

Dengan data bore dan stroke tersebut didapat cylinder capacity sebesar

1000,24 cc. Maka dari itu didapatkan engine displacement sebesar 4000,96

cc.

Gambar 13. Cylinder Head

Mekanisme pembakaran diesel engine komatsu S4D105-1 menggunakan

tipe ruang bakar direct injection type. Pada setiap silindernya terdapat satu

intake valve, satu exhaust valve, dan satu nozzle. Direct injection type

memiliki keunggulan efisiensi thermal yang tinggi sehingga konsumsi

bahan bakarnya relatif rendah. Hal tersebut disebabkan oleh bentuk cylinder

head yang sederhana dan luas permukaannya relatif kecil, sehingga kalor

yang terbuang kecil. Urutan pembakaran (firing order) dari mesin tersebut

1-2-4-3.

Page 12: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

8

Gambar 14. Piston

Combustion chamber pada piston memiliki jenis toroidal type yang

berbentuk menyerupai hati. Bentuk tersebut dimaksudkan untuk

menciptakan turbulensi udara di dalam silinder sehingga saat bahan bahar

diinjeksikan dapat tercampur sesempurna mungkin dengan udara. Jika

diukur menggunakan Solidworks maka ruang bakar tersebut memiliki

volume sebesar 57,15 cc. Dari data besarnya ruang bakar dan kapasitas

silinder maka dapat dihitung besarnya perbandingan kompresi sebesar 18,5.

Gambar 15. Skema Mekanisme Crank Piston

Saat piston melakukan usaha, maka terjadi gerakan translasi. Gerakan

translasi dari piston mendorong batang AB dimana batang terebut adalah

connecting rod. Batang AB menerima gaya dari piston kemudian diteruskan

ke batang BC. Batang BC, yang merupakan crankshaft, menerima gaya dari

batang AB. Batang BC mengubah gaya translasi dari piston menjadi gaya

rotasi. Pada gambar skema mekanisme crank piston, batang AB memiliki

panjang 203,70 mm dan batang BC memiliki panjang 63,35 mm.

Pada diesel engine komatsu S4D105-1, jarak antar crank pin yang satu

dengan yang lainnya sebesar 180º. Jarak ini dibuat untuk menyelaraskan

kerja dari masing dari masing-masing silinder selama satu siklus. Dimana

Page 13: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

9

satu siklus terdapat empat kali gerakan piston dan dua kali putaran

crankshaft sebesar 720º. Mesin diesel tersebut memiliki gerakan yang

seimbang karena crank pin nomor 1 dan 4 diletakkan pada sisi yang sama

serta crank pin nomor 2 dan 3 diletakkan pada sisi yang sama pula.

Gambar 16. Skema Derajat Crankshaft

4. PENUTUP

Berdasarkan analisa data dan pembahasan hasil pengujian maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut:

1. Diesel Engine Komatsu S4D105-1 memiliki urutan overhaul yaitu exhaust,

intake manifold, exhaust manifold, turbocharge, cylinder head top cover, fan

belt, crankshaft pulley, alternator, water pump, motor starter, oil filter, oil pan,

fuel pump, oil pump, cylinder head side cover, rocker arm shaft, cylinder head,

flywheel, flywheel housing, timing gear set, front cover, piston, connecting rod,

dan crankshaft.

2. Diesel Engine Komatsu S4D105-1 memiliki spesifikasi sebagai berikut :

Berkonvigurasi in-line.

Memiliki diameter bore 104,6 mm dan stroke 116,4 mm sehingga masuk

kategori mesin overstroke.

Memiliki cylinder capacity sebesar 1000,24 cc sehingga engine displacement

sebesar 4000,96 cc.

Menggunakan tipe ruang bakar direct injection type dengan volume sebesar

57,15 cc.

Memiliki perbandingan kompresi sebesar 18,5.

Page 14: MEKANISME CRANK PISTON DIESEL ENGINE KOMATSU S4D105-1

10

Firing order yaitu 1-2-4-3.

Memiliki komponen mekanisme crank piston yaitu piston, piston ring, piston

pin, piston pin bushing, connecting rod, connecing rod cap, connecting rod

bearing, dan crankshaft.

Memiliki jarak antar crank pin sebesar 180º. Dari empat crank pin yang ada

terbagi menjadi dua sisi, crank pin 1 dengan crank pin 4 serta crank pin 2

dengan crank pin 3.

PERSANTUNAN

Terima kasih kepada bapak Ir. Sartono Putro, M.T. selaku pembimbing Tugas

Akhir, bapak Ir. Subroto, M.T. dan bapak Ir. Agus Hariyanto, M.T. selaku pengiji

I dan II atas bimbingannya dalam penulisan laporan Tugas Akhir.

DAFTAR PUSTAKA

Rachmawan, Putra A., Ariana, I Made., Gerianto, Indrajaya. 2014. Analisa

Pengaruh Flywheel dan Firing Order Terhadap Proses Kerja Mesin Diesel,

Jurnal Teknik Sistem Perkapalan Vol. 1, No. 1, 1-6.

Muksin, Subando. 2014 Kajian Pemakaian Bahan Bakar Pada Motor Diesel

Generator MAK di PLTD Gunung Patti Semarang Jawa Tengah, Jurnal

Teknologi, Volume 11 Nomor 2, 2030-2038.

Samlawi, Achmad K. 2018. Motor Bakar (Teori Dasar Motor Diesel). Program

Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat.

Arismunandar, W. 1998. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Penerbit ITB, Edisi

ke-4, Bandung.