pemilihan material dan proses manufaktur camshaft

7/23/2019 Pemilihan Material Dan Proses Manufaktur Camshaft

http://slidepdf.com/reader/full/pemilihan-material-dan-proses-manufaktur-camshaft 1/16

Pemilihan Material dan Proses Manufaktur

Camshaft

1. Mekanisme Katup

Proses pembakaran gas pada mesin 4 langkah dikendalikan oleh mekanisme katup.

Mekanisme katup merupakan suatu mekanisme dalam engine yang memiliki tugas untuk

mengatur open-close engine valve (buka-tutup katup) saluran masuk dan buang pada ruang

bakar sebuah engine (motor bakar).

Struktur kerja mekanisme katup dan urutan kerja dimulai saat poros engkol berputar,

maka akan mengakibatkan berputarnya camshat yang dihubungkan melalui timing chain dan

roda gigi!sprocket. "amshat akan menggerakan rocker arm dan rocker arm akan menekan

batang katup sehingga terjadi pergerakan katup.



Gambar Mekanisme Katup

a. Katup

#atup berungsi sebagai pintu gerbang pemasukan bahan bakar dan pembuangan gas

sisa pembakaran, yang mana $aktu pembukaan dan penutupan katup-katup tersebut diatur

sesuai dengan prinsip kerja mesin. #ontruksi katup terdiri dari kepala katup (valve head),

batang katup (valve stem) berbentuk seperti jamur. %agian katup yang berhimpit disebut

permukaan katup (valve ace) yang dibuat miring sesuai dengan kemiringan permukaan

dudukan katup. #epala katup atau daun katup, pada katup hisap berdiameter lebih besar

dibandingkan dengan katup buang, karena perbedaan tekanan antara gas yang masuk kedalam

silinder dan gas yang keluar dari dalam silinder. #atup hisap mengandalikan perbedaan



tekanan udara luar dengan penurunan tekanan dalam silinder yang disebabkan oleh hisapan

torak, sedangkan pada katup buang gas bekas pembakaran akan keluar dari silinder dengan

tekanan sisa pembakaran sehingga cukup kuat untuk mendorong gas bekas pembakaran

keluar dari silinder. &isamping itu juga dimaksudkan agar pemasukan bahan bakar udara

lebih sempurna.

Gambar Katup

b. Dudukan katup

&udukan katup berungsi sebagai tempat dudukan kepala katup. 'ntara kepala katup

dengan dudukan katup harus membuat persinggungan yang rapat agar tidak terjadi kebocoran

gas pada saat kompresi atau kerja. Sudut kemiringan persinggungan katup dengan dudukan

katup untuk katup masuk dan katup buang adalah 4, lebar persinggungan katup dengan

dudukan katup dimaksudkan agar ekanan katup dan dudukan katup dapat sebesar mungkin,agar persinggungan katup dengan dudukan katup tidak mudah terbakar dan tidak mudah

terselip kotoran yang menyebabkan kebocoran gas pada langkah kompresi atau kerja.



Gambar Dudukan Katup

c. Pengantar katup/bos katup

Pemasangan pegas katup belum tentu menjamin katup tersebut akan baik

kedudukannya, agar katup dapat stabil pada kedudukannya, baik pada saat menutup ataupun

saat membuka, maka katup dilengkapi dengan penghantar katup (valve guide) atau bos katup.

d. Pegas katup

*ungsi dari pegas katup yaitu untuk mengembalikan katup agar tetap dalam keadaan

rapat-rapat dalam kedudukannya. +elah diketahui bah$a kerja katup adalah membuka dan

menutup disesuaikan dengan langkah torak. Pada saat membuka, katup digerakan oleh sumbu

nok dan pada saat menutup katup digerakan oleh pegas katup. umlah pegas yang dipasang

pada sebuah katup ada yang satu katup dan ada yang dua buah.

Gambar Pegas Katup

e. Rocker arm



ocker arm dipasang pada rocker shat. %ila rocker arm ditekan keatas oleh poros

hubungan, katup akan tertekan dan membuka. ocker arm dilengkapi dengan sekrup dan mur

pengunci untuk penyetelan katup.

Gambar Rocker arm

f. Poros engkol

Poros engkol berungsi mengubah gerak torak menjadi gerakan putar dan meneruskan

gaya tersebut ke alat pemindah tenaga sampai ke roda.

g. Camshaft

"amshat atau poros bubungan atau poros nok berungsi untuk mengatur membuka dan

menutupnya katup hisap maupun katup buang pada kepala silinder. "amshat berputar lebih

lambat dari poros engkol karena jumlah gigi sprocket poros bubungan dua kali lebih banyak

dari pada jumlah gigi sprocket poros engkol.

h. Timing chain

+iming chain berguna untuk menghubungkan gigi poros engkol dengan gigi camshat,

sehingga putaran poros engkol dapat diteruskan ke camshat dan terjadilah persesuaian antara

gerak naik turunnya piston dengan terbuka dan tertutupnya katup dalam melakukan proses



kerja. oda gigi!sprocket adalah roda gigi berungsi menerima putaran dari gigi poros engkol

dan meneruskannya ke camshat.

. Mekanisme Ker!a Camshaft

"amshat atau sering disebut poros bubungan atau poros nok adalah sebuah alat yang

digunakan dalam mesin torak untuk menjalankan valve poppet (buka tutup katup). %entuk

camshat berupa batangan silinder dengan panjang tertentu yang memiliki bentuk khusus dan

terdapat beberapa tonjolan landai seperti telur pada badannya yang disebut cam atau biasa

juga disebut lobe atau bubungan. %agian yang bernama cam!lobe inilah yang akan bertugas

menggerakkan katup mesin sehingga mampu membuka lubang masuk dan keluar ruang bakar

mesin dan $aktu buka-tutup inilah yang dapat mempengaruhi tenaga pada sebuah mesin.

+iap pabrikan mesin mobil membuat bentuk sebuah camshat yang berbeda-beda, meskipun

itu original, terutama pada bagian lobe-nya. leh karena itu setiap jenis mesin pada mobil

dari berbagai merk, pastinya memiliki tenaga dan torsi yang berbeda-beda pula.

Gambar Camshaft



Gambar Cam/"ubungan

/ubungan antara perputaran camshat dengan perputaran poros engkol sangat penting.

#arena katup mengontrol aliran masukan bahan bakar dan pengeluaran, mereka harus dibuka

dan ditutup pada saat yang tepat selama stroke piston. 0ntuk alasan ini, camshat

dihubungkan dengan crankshat secara langsung, atau melalui mekanisme 1gear1, atau secara

tidak langsung melalui rantai yang disebut rantai $aktu. &alam beberapa rancangan camshat

juga menggerakkan distributor, minyak dan pompa bahan bakar. uga dalam sistem injeksi

bahan bakar dahulu, cam di camshat akan mengoperasikan penginjeksi bahan bakar tersebut.

&alam sebuah mesin dua-langkah yang menggunakan sebuah camshat, setiap valve

membuka sekali untuk setiap rotasi crankshat2 dalam mesin ini, camshat berputar padakecepatan yang sama dengan crankshat. &alam mesin empat langkah, katup-katup akan

membuka setengah lebih sedikit, oleh karena itu dua putaran penuh crankshat terjadi di

setiap putaran camshat.

+ergantung lokasi dari camshat tersebut, cam menggerakkan katup secara langsung

ataupun melalui hubungan antara pushrods dan pelatuk katup. "ara kerja yang langsung

menghasilkan mekanisme sederhana dan kesalahan yang sedikit, tetapi camshat harus

diposisikan di atas silinder. &ahulu, ketika mesin tidak secanggih sekarang, kelihatannya

mekanisme tersebut sangat mengganggu, akan tetapi di era mesin modern, sistem cam

overhead, dimana camshat di atas cylinder head, adalah sangat umum. %eberapa mesin

menggunakan satu camshat untuk setiap katup masukan dan katup keluaran2 sama dengan

yang dikenal sebagai double atau dual overhead cam (&/") atau cam ganda yang

ditempatkan di atas silinder, lalu sebuah 3 ngines membutuhkan empat camshat.



5ear 3alve +iming pada sebuah mesin *ord +aunus 34 gear yang kecil ada di

crankshat, gear yang lebih besar ada pada camshat. Perbandingan gear menyebabkan

camshat bekerja setengah PM dari crankshat. 5esekan luncur antara bagian muka cam

dengan ollo$er tergantung kepada besarnya gesekan. 0ntuk mengurangi aus ini, cam dan

ollo$er mempunyai permukaan yang keras, dan minyak pelumas modern mengandung

bahan yang secara khusus mengurangi gesekan luncur. 6obe (daun telinga) dari camshat

biasanya meruncing, mengakibatkan ollo$er atau pengangkat katup berputar sedikit dalam

setiap tekanan, dan membuat aus komponen. %agian muka dari cam dan ollo$er dirancang

untuk aus bersamaan, jadi ketika salah satu telah aus maka keduanya harus diganti untuk

mencegah aus yang berlebihan.

Selain gesekan mekanik, dorongan besar juga diperlukan untuk mengatasi pegas katup yangselalu mendekati katup mesin. /al ini akan mengakibatkan 78 dari keluaran total mesin

menjadi kosong, mengurangi eisiensi keseluruhan. 'da dua pendekatan yang telah dicoba

untuk mengatasi energi yang terbuang tersebut, akan tetapi nyatanya sulit untuk diterapkan.

PR#$%$ P%M&'&()* M)T%R&)' D)* M)*+,)KT+R

1 Metode Pemilihan Material

Secara garis besar material dibagi dalam beberapa kelompok besar. *ungsi yang

spesiik dari material bisa di tentukan apabila induk materialnya sudah di ketahui. Setiap

material mempunyai struktur, mechanical properties, physical properties, dan modiication

properties yang berbeda-beda.



Gambar Klasifikasi material



Tabel Mechanical Properties



Tabel Ph-sical Properties

&alam pengembangan sebuah model (part) baru pasti akan diikuti oleh beberapa

pertanyaan seperti 9 %enda seperti apa itu: 'pa ungsinya: dan bagaimana cara kerja mesin

itu:. 0ntuk menja$ab semua pertanyaan itu diperlukan penetapan siat-siat kerja dari part

yang sesuai dengan desain, kemampuan material yang digunakan secara garis besar dan

proses yang akan digunakan. "ara ini bisa dilakukan untuk menyaring kelas material dan

proses mana yang akan digunakan.

Pemilihan dari kemampuan material dibagi menjadi kategori yaitu 9



;. Siat operasi (unctional re<uirement) dari part

Siat operasi berhubungan langsung dengan karakteristik dari pembebanan yang diterima

part secara langsung. 'pakah part itu menerima beban gesek, beban tarik, beban geser, beban

kejut, dll.

7. #ondisi operasi part (resistance to service condition)

#ondisi lingkungan tempat beroperasi mempunyai peran yang sangat penting dalam

menentukan suatu material. "ontohnya lingkungan yang memungkinkan terjadinya korosi,

seperti lingkungan bertemperatur rendah, berdampak merugikan bagi kebanyakan material.

=. #emampuan Proses (process ability re<uirement)

#emampuan proses suatu material bisa dinilai dari kemampuan part tersebut untuk

dikerjakan dan dibentuk menjadi barang jadi. "ontohnya part tersebut memiliki siat

castability, ormability, machinability, $eldability, dan hardenability.

4. "ost

/arga biasanya menjadi aktor penting dalam evaluasi material karena tidak sedikitaplikasi yang mempunyai batasan budget. Penentuan harga biasanya dibandingkan dengan

aplikasi yang akan di gunakan.

. #etahanan uji (reliability re<uirement)

#etahanan uji bisa diartikan kemungkinan akan ketahanan suatu material terhadap ungsi

tanpa adanya kerusakan atau kegagalan proses.

Proses Pemilihan Material

a. )nalisis Produk



&ari bab sebelumnya sudah dijelaskan bah$a proses pembakaran gas pada engine

dikendalikan oleh mekanisme katup. Mekanisme katup merupakan suatu mekanisme dalam

engine yang memiliki tugas untuk mengatur open-close engine valve (buka-tutup katup)

saluran masuk dan buang pada ruang bakar sebuah engine (motor bakar).

"amshat merupakan salah satu kompenen dalam system mekanisme katup. "amshat

bertugas untuk mengatur membuka dan menutupnya katup hisap maupun katup buang pada

kepala silinder. &alam proses kerjanya, camshat berputar seiring dengan putaran mesin.

"amshat berputar lebih lambat dari poros engkol karena jumlah gigi sprocket poros

bubungan dua kali lebih banyak dari pada jumlah gigi sprocket poros engkol. "am atau lobe

merupakan bagian dari camshat yang akan membuka dan menutup katup. "am sendiri

berbentuk seperti telur dimana pada saat katup menyentuh bagian yang paling lonjong, maka

katup akan terbuka. &an apabila katup bertemu dengan bagian yang paling datar maka katup

akan terbuka.

%erdasarkan hal diatas, maka untuk menentukan material camshat harus mempertimbangkan

hal-hal sebagi berikut 9

o +ahan putaran tinggi

Material camshat haruslah yang tahan putaran tinggi karena dalam melakukan tugasnya,

camshat berputar dengan kecepatan tinggi.o +ahan gesekan ! aus

0ntuk membuka dan menutup katup, terjadi kontak langsung antara cam!lobe dengan

katup. leh sebab itu material yang dipilih haruslah tahan terhadap gesekan!aus.o +ahan panas

"amshat merupakan bagian dari suatu engine dimana terjadi pembakaran dan

menimbulkan panas. leh sebab itu material yang dipilih merupakan material yang tahan

terhadap panas.o +ahan deleksio &uctileo isiensi, durability, environment, manuacturabilityo /arga

&iba$ah ini adalah tabel datar kebutuhan dan gambar hirarki kebutuhan yang dinginkan

untuk menentukan material camshat.



+abel +abel #ebutuhan &alam Menentukan Material "amshat

Gambar Diagram kebutuhan untuk camshaft



b. Kondisi Pembebanan Pada Camshaft Dan Perhitungan

Shat adalah elemen mesin berputar yang digunakan untuk memindahkan gaya dari satutempat ke tempat lain

5aya yang dialami shat 9

;. 5aya tangensial

7. +orsi resultan (momen puntir)

Stress pada camshat 9

;. Shear stress (pada nouse lobe)

7. #ombinasi beban torsi dan bending

Shat yang mengalami beban luktuati yaitu momen torsi (+) dan momen bending (M), maka

momen torsi ekivalen adalah 9

+>e?@(〖(#>mAM)〗B7C〖(#>tC+)〗B7 )

Momen bending ekivalen

M>e?;!7 D#>mAMC@(〖(#>mAM)〗B7C〖(#>tA+)〗B7 )E

&imana 9

#m ? kombinasi kejut dan aktor atik untuk bending

#t ? kombinasi kejut dan aktor atik untuk torsi

Tabel ,aktor pembebanan pada shaft



Gambar Camshaft

pemilihan material dan proses manufaktur camshaft

Documents