perancangan dan pengembangan cylinder block dan …

8
1 PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN CRANKCASE MESIN OTTO SATU SILINDER EMPAT LANGKAH BERKAPASITAS 65CC Frendy Rian Saputro 0906631194 Departemen Teknik Mesin. Fakultas Teknik Universitas Indonesia Email : [email protected] Abstrak Banyak kasus tentang adanya krisis energi global yang sangat serius, kasus tersebut ialah penggunaan bahan bakar fosil yang semakin besar setiap tahunnya. Penggunaan bahan bakar fosil saat ini tidak berbanding lurus dengan besarnya bahan bakar fosil yang ada. Oleh karena itu , pengurangan konsumsi bahan bakar sangat diperlukan sebagai salah satu solusi untuk mengatasi krisis energi global. Semua peneliti selalu berusaha mengembangkan teknologi mesin yang irit bahan bakar dan terciptanya efisiensi dari mesin yang dikembangkan. Pembuatan mesin yang irit bahan bakar dipengaruhi oleh desain, struktur, dan material yang dipergunakan. Cylinder block dan crankcase adalah salah satu dari komponen yang mempengaruhi terciptanya mesin yang irit bahan bakar. Perhitungan analitik dilakukan untuk mendapatkan dimensi dan kekuatan material dari pembuatan cylinder block dan crankcase. Semua desain, struktur dan material sudah memenuhi nilai yang diizinkan. Setelah didapat nilai yang diizinkan, cylinder block dan crankcase diuji kekuatannya dengan menggunakan software ANSYS.14 untuk memperoleh nilai ekivalen maksimum dan minimum dari cylinder block dan crankcase. Dengan membandingkan tegangan luluh material terhadap tegangan ekivalen maksimum dari perhitungan analitik dan simulasi pada software ANSYS.14 maka, didapatkan titik acuan bahwa sebuah cylinder block dan crankcase aman untuk dipergunakan. Kata kunci : cylinder block, crankcase, tegangan 1. Pendahuluan Manusia tidak dapat dipisahkan dari kebutuhan pentingnya teknologi transportasi pada era modern sekarang ini. Peningkatan sumber daya manusia mempengaruhi semua aspek untuk berfikir bagaimana bisa memajukan teknologi yang ada sekarang ini. Teknologi sistem permesinan berlomba-lomba untuk menciptakan mesin otto yang irit akan bahan bakar dan efisien serta ramah lingkungan. Tanpa disadari bahan bakar fosil sudah menipis cadangannya dan tidak dapat diperbaharui lagi. Dengan adanya kasus seperti ini para peneliti selalu mengembangkan dan mencari cara untuk membuat teknologi mesin otto yang lebih modern. Hal itu pun tidak cukup untuk membuat semuanya berjalan sempurna, pada tahun 1939 di Amerika diadakan sebuah kompetisi kendaraan irit bahan bakar yang dimana kompetisi tersebut adalah kompetisi kendaraan yang menempuh jarak terjauh hanya dengan 1 liter bahan bakar. Terciptanya kendaraan irit bahan bakar ialah dengan memperhitungkan bobot dari kendaraan serta konsep kendaraan yang aoerodinamis. Penekanan kompotesi ini tentunya tidak dari aspek kendaraan saja, tetapi dari segi mesin yang selalu dikembangkan dalam kompetesi ini. Dengan konsep kendaraan seperti ini maka tidak dibutuhkan mesin berkapasitas besar untuk menjalan kendaraan ini. Semua ini yang melatarbelakangi perancangan dan pengembangan mesin otto empat langkah satu silinder berkapasitas 65cc. Mesin otto yang ada dikalangan masyarakat saat ini ialah mesin otto empat langkah dengan kapasitas mesin bervariasi. Mesin otto empat langkah pada umumnya mempunyai konstruksi mesin yang hampir serupa. Desain mesin yang dirancang dan dikembangkan mengadopsi dari mesin motor yang ada saat ini. Desain, konstruksi, dan material sangat berpengaruh untuk mendapatkan mesin yang irit dan effisien. Beberapa komponen mesin yang penting dalam segi konstruksi serta material ialah cylinder block dan crankcase. 2. Metodologi Penelitian Secara garis besar perancangan dan pengembangan cylinder block dan crankcase mesin otto satu silinder empat langkah berkapasitas 65cc dibagi menjadi dua pokok bahasan, yaitu perhitungan analitik dan simulasi yang berbasis komputasi numerik dengan menggunakan software ANSYS.14. Pada perhitungan analitik perancangan atau penentuan ukuran dilakukan berdasarkan teori yang ada dan formula yang ditetapkan serta membandingkan kekuatan material yang dipergunakan untuk mendapatkan nilai acuan pada cylinder block dan crankcase mesin otto satu silinder empat langkah berkapasitas 65cc. Perancangan dan..., Frendy Rian Saputro, FT UI, 2013

Upload: others

Post on 31-Oct-2021

5 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN …

1

PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN CRANKCASE

MESIN OTTO SATU SILINDER EMPAT LANGKAH BERKAPASITAS 65CC

Frendy Rian Saputro 0906631194

Departemen Teknik Mesin. Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Email : [email protected]

Abstrak

Banyak kasus tentang adanya krisis energi global yang sangat serius, kasus tersebut ialah penggunaan

bahan bakar fosil yang semakin besar setiap tahunnya. Penggunaan bahan bakar fosil saat ini tidak berbanding

lurus dengan besarnya bahan bakar fosil yang ada. Oleh karena itu , pengurangan konsumsi bahan bakar sangat

diperlukan sebagai salah satu solusi untuk mengatasi krisis energi global. Semua peneliti selalu berusaha

mengembangkan teknologi mesin yang irit bahan bakar dan terciptanya efisiensi dari mesin yang dikembangkan.

Pembuatan mesin yang irit bahan bakar dipengaruhi oleh desain, struktur, dan material yang dipergunakan.

Cylinder block dan crankcase adalah salah satu dari komponen yang mempengaruhi terciptanya mesin yang irit

bahan bakar. Perhitungan analitik dilakukan untuk mendapatkan dimensi dan kekuatan material dari pembuatan

cylinder block dan crankcase. Semua desain, struktur dan material sudah memenuhi nilai yang diizinkan. Setelah

didapat nilai yang diizinkan, cylinder block dan crankcase diuji kekuatannya dengan menggunakan software

ANSYS.14 untuk memperoleh nilai ekivalen maksimum dan minimum dari cylinder block dan crankcase.

Dengan membandingkan tegangan luluh material terhadap tegangan ekivalen maksimum dari perhitungan

analitik dan simulasi pada software ANSYS.14 maka, didapatkan titik acuan bahwa sebuah cylinder block dan

crankcase aman untuk dipergunakan.

Kata kunci : cylinder block, crankcase, tegangan

1. Pendahuluan

Manusia tidak dapat dipisahkan dari

kebutuhan pentingnya teknologi transportasi pada

era modern sekarang ini. Peningkatan sumber daya

manusia mempengaruhi semua aspek untuk berfikir

bagaimana bisa memajukan teknologi yang ada

sekarang ini. Teknologi sistem permesinan

berlomba-lomba untuk menciptakan mesin otto

yang irit akan bahan bakar dan efisien serta ramah

lingkungan. Tanpa disadari bahan bakar fosil sudah

menipis cadangannya dan tidak dapat diperbaharui

lagi. Dengan adanya kasus seperti ini para peneliti

selalu mengembangkan dan mencari cara untuk

membuat teknologi mesin otto yang lebih modern.

Hal itu pun tidak cukup untuk membuat semuanya

berjalan sempurna, pada tahun 1939 di Amerika

diadakan sebuah kompetisi kendaraan irit bahan

bakar yang dimana kompetisi tersebut adalah

kompetisi kendaraan yang menempuh jarak terjauh

hanya dengan 1 liter bahan bakar.

Terciptanya kendaraan irit bahan bakar ialah

dengan memperhitungkan bobot dari kendaraan

serta konsep kendaraan yang aoerodinamis.

Penekanan kompotesi ini tentunya tidak dari aspek

kendaraan saja, tetapi dari segi mesin yang selalu

dikembangkan dalam kompetesi ini. Dengan

konsep kendaraan seperti ini maka tidak

dibutuhkan mesin berkapasitas besar untuk

menjalan kendaraan ini. Semua ini yang

melatarbelakangi perancangan dan pengembangan

mesin otto empat langkah satu silinder berkapasitas

65cc. Mesin otto yang ada dikalangan masyarakat

saat ini ialah mesin otto empat langkah dengan

kapasitas mesin bervariasi. Mesin otto empat

langkah pada umumnya mempunyai konstruksi

mesin yang hampir serupa. Desain mesin yang

dirancang dan dikembangkan mengadopsi dari

mesin motor yang ada saat ini. Desain, konstruksi,

dan material sangat berpengaruh untuk

mendapatkan mesin yang irit dan effisien.

Beberapa komponen mesin yang penting dalam

segi konstruksi serta material ialah cylinder block

dan crankcase.

2. Metodologi Penelitian

Secara garis besar perancangan dan

pengembangan cylinder block dan crankcase mesin

otto satu silinder empat langkah berkapasitas 65cc

dibagi menjadi dua pokok bahasan, yaitu

perhitungan analitik dan simulasi yang berbasis

komputasi numerik dengan menggunakan software

ANSYS.14. Pada perhitungan analitik perancangan

atau penentuan ukuran dilakukan berdasarkan teori

yang ada dan formula yang ditetapkan serta

membandingkan kekuatan material yang

dipergunakan untuk mendapatkan nilai acuan pada

cylinder block dan crankcase mesin otto satu

silinder empat langkah berkapasitas 65cc.

Perancangan dan..., Frendy Rian Saputro, FT UI, 2013

Page 2: PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN …

2

Gambar 1. Mesin Otto Satu Silinder Empat Langkah

Berkapasitas 65 cc

2.1 Ketebalan dan Kekuatan Cylinder block

Dengan diketahui tekanan maksimum akibat

pembakaran (Pmax) yang didapatkan dari

perhitungan termodinamika sebesar 8,72 MPa.

Maka bisa didapatkan tebal minimum dari

cylinder block melalui persamaan

... (1)

Dengan tm adalah ketebalan cylinder block

(mm), adalah tekanan internal dan adalah

tensile yield strenght material, ns adalah nilai

safety factor. Selanjutnya mencari tinggi flens

minimum dari cylinder block melalui persamaan

...(2)

Dengan adalah ketinggian flens dari

cylinder block dan adalah diameter dalam dari

cylinder block. Selanjutnya mencari panjang flens

minimum cylinder block melalui persamaan

...(3)

Dengan adalah panjang flens pada

cylinder block dan adalah diameter luar dari

cylinder block.

Gambar 2. Potongan dan foto cylinder block

Setelah perhitungan analitik desain didapat,

selanjutnya menghitung kekuatan material dengan

perhitungan analitik dan simulasi pada software

ANSYS.14, serta membandingkan hasil kekuatan

materialnya. Hal ini digunakan untuk mengetahui

bahwa material tersebut tidak melewati batas

tensile yield strenght yang sudah ditetapkan oleh

standar yang ada, dan aman untuk diaplikasikan

dalam pembuatan mesin irit bahan bakar.

Cylinder block terdiri dari dua komponen yaitu

silinder liner yang menggunakan material steel

4340 dan block yang menggunakan material

alumunium 6061.

Tabel 1. Data Material Cylinder block

Sebelum mendapatkan von mises stress ada

tahapan pengerjaan untuk mendapatkan hoop

stress, longitudinal stress, dan radial stress di

inner dan outer surface. Inner surface melalui

persamaan

(

)...(4)

(

)...(5)

σr = - Pi...(6)

Dimana ialah tegangan tangensial, ialah

tegangan aksial, dan ialah tegangan radial.

adalah tekanan internal pada ruang bakar,

adalah jari jari luar silinder, dan adalah jari jari

Kompo-

nen

Materi-

al

Tensile

Yield

Strenght

(MPa)

Safety

factor

Liner Steel

4340 710 1,95

Block Aluminu

m 6061 276 1,95

Perancangan dan..., Frendy Rian Saputro, FT UI, 2013

Page 3: PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN …

3

dalam silinder. Selanjutnya untuk outer surface

melalui persamaan

...(7)

(

)...(8)

σr = 0..(9)

Dimana ialah tegangan tangensial, ialah

tegangan aksial, dan ialah tegangan radial.

adalah tekanan internal pada ruang bakar,

adalah jari jari luar silinder, dan adalah jari jari

dalam silinder. Selanjutnya perhitungan von mises

stress crankcase didapat melaui persamaan

...(10)

Dimana ialah von mises stress, ialah

tegangan tangensial, ialah tegangan aksial, dan

ialah tegangan radial. Untuk perhitungan von

mises stress triaxial, ketiga tegangan ini sangat

diperlukan untuk mendapatkan hasil yang akurat

dan bisa dipercaya. Setelah mendapatkan hasil

von mises stress dilakukan koreksi dengan

material sebenarnya untuk memprediksi nilai

kegagalan yang terjadi, apakah komponen steel

4340 dan alumunium 6061 aman untuk digunakan

dalam pembuatan mesin irit bahan bakar. Dengan

ini bisa didapatkan nilai prediksi kegagalan dari

von mises stress dengan melalui persamaan

...(11)

Dimana adalah von mises stress, adalah

tensile yield strenght dari material, dan adalah

nilai safety factor yang di tentukan.

2.2 Ketebalan dan Kekuatan Crankcase

Dengan diketahui gaya (F) yang terjadi pada

crankshaft dengan nilai besarnya gaya (F) 4631,4

N, maka bisa didapatkan ketebalan minimum

pada crankcase terutama pada rumah bearing

yang menjadi tumpuan crankshaft pada saat

mesin bekerja. Ketebalan minimum ini dapat

diperoleh mealui persamaan

...(12)

Dengan tm adalah ketebalan cylinder block

(mm), adalah tekanan internal dan adalah

tensile yield strenght material, ns adalah nilai

safety factor.

Gambar 3. CAD dan foto crankcase

Setelah perhitungan analitik untuk

menentukan tebal minimum crankcase pada

rumah bearing didapat, selanjutnya perhitungan

untuk menentukan kekuatan material dari

crankcase dilakukan dengan perhitungan anlitik

dan simulasi pada software ANSYS.14. Hal ini

dilakukan untuk memastikan bahwa material yang

digunakan untuk crankcase tidak melebihi dari

kekuatan material dan aman untuk diaplikasikan

dalam pembuatan mesin irit bahan bakar.

Crankcase terdiri dari dua komponen yaitu

silinder liner yang menggunakan material steel

4340 dan block yang menggunakan material

alumunium 6061.

Tabel 2. Data Material Crankcase

Sebelum mendapatkan von mises, ada

beberapa tahapan dalam pengerjaan yang dimana

harus mendapatkan gaya (F) perbagian melalui

persamaan

...(13)

Komponen Material

Tensile

Yield

Strenght

(MPa)

Safety

factor

Liner Steel 4340 710 3,06

Block Aluminum

6061 276 3,06

Perancangan dan..., Frendy Rian Saputro, FT UI, 2013

Page 4: PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN …

4

Dimana ialah gaya perbagian dari rumah

bearing crankcase, F adalah gaya internal yang

ada di crankshaft dan A adalah keliling dari

lingkaran. Selanjutnya mencari tegangan

perbagian atau persudut dai 00 sampai 1800

melalui persamaan

σ ...(14)

σ ...(15)

Dimana F adalah gaya internal yang ada di

crankshaft, adalah sudut perbagian dari

tensile stress dan adalah shear stress,

selanjutnya maksimum dan minimum principle

stress didapat melalui persamaan

...(16)

...(17)

Dimana adalah maksimum principle

stress adalah minimum principle stress,

dan adalah tensile stress, τ1 dan τ2 adalah shear

stress.

Perhitungan von mises stress crankcase didapat

melalui persamaan

...(18)

Dimana ialah von mises stress, ialah

tegangan tangensial, ialah tegangan aksial, dan

ialah tegangan radial. Untuk perhitungan von

mises stress triaxial, ketiga tegangan ini sangat

diperlukan untuk mendapatkan hasil yang akurat

dan bisa dipercaya. Selanjutnya menentukan

prediksi kegagalan pada von mises stress silinder

liner

...(19)

Dimana adalah von mises stress, adalah

tensile yield strengt dari material, dan adalah

nilai safety factor yang di tentukan.

3. Hasil dan Analisa

Setelah mengetahui bebrapa persamaan yang

digunakan untuk mendapatkan dimensi dan

kekuatan von mises stress maka diperoleh hasil

berikut

3.1 Blok Cylinder

Ketebalan minimum cylinder block (t) dibagi

menjadi 2 komponen, yaitu silinder liner dan

block diperoleh dengan menggunakan persamaan

(1) yaitu besarnya bernilai 0,4 mm untuk silinder

liner dengan material steel 4340 dan 1,2 mm

untuk block dengan material alumunium 6061.

Dengan ketebalan silinder liner 0,4 mm dan block

1,2 mm dapat menahan tekanan sebesar 8,72

MPa, tanpa memasukan faktor gesekan dan panas

dalam ruang bakar. Maka ketebalan yang di

desain untuk silinder liner adalah 3mm dan block

adalah 4mm, Selanjutnya dengan ketebalan

silinder liner 3 mm untuk perhitungan analitik

didapatkan hasil von mises stress maksimum

55,47 MPa dan minimum 40,90 MPa. Simulasi

melalui software ANSYS.14 didapatkan von

mises stress maksimum 61,41 MPa dan minimum

30,31 MPa. Serta nilai prediksi kegagalan silinder

liner yang diselesaikan dari persamaan (11) yang

bernilai 55,47 MPa ≥ 232,02 MPa dengan

material steel 4340 yang digunakan untuk

pembuatan komponen silinder liner bisa

dikatakan aman. Berikut hasil berupa grafik dan

simulasi serta perbandingan antara perhitungan

analitik dan simulasi melalui software

ANSYS.14.

Gambar 4. Von mises stress analitik

Gambar 5. Von mises stress ANSYS.14

55,47 40,9

0

10

20

30

40

50

60

max min

Vo

n M

ises

str

ess

( M

Pa

)

Variasi ( MPa )

Tegangan liner

analitik

61,41

30,31

010203040506070

max min

Vo

n M

ises

Str

ess

( M

Pa )

Variasi ( MPa )

Tegangan liner

ANSYS

Perancangan dan..., Frendy Rian Saputro, FT UI, 2013

Page 5: PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN …

5

Gambar 6. Perhitungan analitik vs ANSYS.14

Gambar 7. Hasil simulasi ANSYS.14

Dengan ketebalan minimum blok 1,2 mm yang

diselesaikan dari persamaan (10) dapat menahan

tekanan sebesar 8,72 MPa, tanpa memasukan faktor

panas dalam ruang bakar. Maka ketebalan yang

didesain untuk block adalah 4mm, Selanjutnya

dengan ketebalan block 4mm untuk perhitungan

analitik yang diselesaikan dari persamaan (10)

didapatkan hasil von mises stress maksimum 50,16

MPa dan minimum 35,39 MPa. Simulasi melalui

software ANSYS.14 didapatkan von mises stress

maksimum 57,34 MPa dan minimum 30,56 MPa.

Serta nilai prediksi kegagalan block yang

diselesaikan dari persamaan (11) yang bernilai

dengan material

aluminum 6061 yang digunakan untuk pembuatan

komponen block bisa dikatakan aman. Berikut hasil

data berupa grafik dan simulasi serta perbandingan

antara perhitungan analitik dan simulasi melalui

software ANSYS.14.

Gambar 7. Von mises stress analitik

Gambar 8. Von mises stress ANSYS.14

Gambar 9. Perhitungan analitik vs ANSYS.14

55,47 40,9

61,41

30,31

0

10

20

30

40

50

60

70

max min

Vo

n M

ises

Str

ess(

MP

a )

Variasi ( MPa )

Variasi Tegangan liner

analitik

ANSYS

50,16

35,39

0

10

20

30

40

50

60

max min Vo

n M

ises

str

ess

( M

Pa

)

Variasi ( MPa )

Tegangan block

analitik

57,34

30,56

0

20

40

60

80

max min Vo

n M

ises

str

ess

( M

Pa

)

Variasi ( MPa )

Tegangan block

ANSYS

50,16 35,39

57,34

30,56

0

10

20

30

40

50

60

70

max min

Von

Mis

es s

tres

s (

MP

a )

Variasi ( MPa )

Variasi Tegangan block

analitik

ANSYS

Perancangan dan..., Frendy Rian Saputro, FT UI, 2013

Page 6: PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN …

6

Gambar 10. Hasil simulasi ANSYS.14

Dimana kedua komponen di atas sudah

mempunyai von mises stress masing-masing

yang nantinya kedua komponen tersebut akan

digabung menjadi satu bagian komponen pada

mesin irit bahan bakar. Dan ketika komponen ini

menjadi satu maka didapatkan nilai von mises

untuk perhitungan analitik dan simulasi pada

software ANSYS.14, yang dimana besarnya nilai

pada perhitungan analitik untuk nilai maksimum

62,26 MPa dan minimum 29,28 MPa. Dalam

simulasi software ANSYS.14 didapatkan nilai

maksimum 65,95 MPa dan minimum 1,74 MPa.

Gambar 13. Perhitungan analitik vs ANSYS.14

Gambar 10. Hasil simulasi ANSYS.14

3.2 Crankcase

Ketebalan minimum crankcase (t) dibagi

menjadi 2 komponen, yaitu liner bearing dan

crankcase diperoleh dengan menggunakan

persamaan (12) yaitu besarnya bernilai 0,19 mm

untuk liner bearing dengan material steel 4340

dan 0,92 mm untuk crankcase bearing dengan

material alumunium 6061. Dengan ketebalan

rumah bearing 0,33 mm dan crankcase 0,92 mm

dapat menahan gaya (F) sebesar 4361,4 N, tanpa

memasukan faktor gesekan dan gaya rotasi pada

bearing. Maka ketebalan yang didesain untuk

liner bearing adalah 2 mm dan crankcase adalah

5mm, Selanjutnya dengan ketebalan rumah

bearing 2 mm dan crankcase bearing 5 mm untuk

perhitungan analitik didapatkan hasil von mises

stress maksimum 46,24 MPa dan minimum

23,12 MPa. Pada simulasi software ANSYS.14

didapatkan hasil von mises stress maksimum

61,36 MPa dan minimum 30,26 MPa. Berikut

hasil data berupa grafik dan simulasi serta

perbandingan antara perhitungan analitik dan

simulasi ANSYS.14

Gambar 11. Von mises stress ANSYS.14

62,26

29,28

65,95

1,74 010203040506070

max min Von

Mis

es S

tres

s (

MP

a )

Variasi ( MPa )

Variasi Tegangan Block Cylinder

analitik

ANSYS

61,36

30,26 0

20

40

60

80

max minVon

Mis

es S

tres

s (

MP

a )

Variasi ( MPa )

Tegangan Crankcase

ANSYS.

14

Perancangan dan..., Frendy Rian Saputro, FT UI, 2013

Page 7: PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN …

7

Gambar 12. Von mises stress perhitungan analitik

Gambar 13. Perhitungan Analitik vs ANSYS.14

Gambar 14. Simulasi ANSYS.14

4. Kesimpulan

Diperoleh hasil dimensi ketebalan minimum

setiap komponen dari cylinder block dan

crankcase untuk perhitungan analitik yang

diselesaikan dari persamaan (1) dan (11), dengan

besarnya nilai sebagai berikut:

Ketebalan cylinder liner = 0,4 mm

Ketebalan block = 1,2 mm

Ketebalan rumah bearing steel = 0,19 mm

Ketebalan crankcase bearing = 0,92 mm

serta didapatkan von mises stress dari

perhitungan analitik yang diselesaikan dari

persamaan (10), dan (17) juga didapatkan von

mises stress pada simulasi software ANSYS.14

yang masing-masing komponen mempunyai

besarnya nilai sebagai berikut:

Perhitungan analitik untuk nilai maksimum

dan minimum

Cylinder liner = 55,47 MPa - 40,90 MPa

Block = 50,16 Mpa - 35,39 MPa

Cylinder Block = 62,26 MPa - 29,28

MPa

Crankcase = 46,24 MPa - 23,12 Mpa

Simulasi pada software ANSYS.14 untuk nilai

maksimum dan minimum

Cylinder liner = 61,41 Mpa - 30,31 MPa

Block = 57,40 MPa - 30,36 MPa

Cylinder Block = 65,95 MPa - 1,74 MPa

Crankcase = 64,71 MPa - 13,52 MPa

Dimana pada perhitungan analitik dan

simulasi di software ANSYS.14 memiliki

perbedaan pada nilai maksimum dan minimum.

Ini dikarenakan pada perhitungan analitik hanya

memakai persamaan yang memang sudah

disederhanakan agar mudah mengolah data dalam

mendapatkan hasil angka yang diinginkan.

Namun dalam software ANSYS.14 memiliki

nilai maksimum dan minimum yang memang

sangat akurat, dimana nilai maksimumnya

melebihi nilai maksimum pada perhitungan

analitik dan nilai minimumnya juga melebihi

nilai minimum pada perhitungan analitik.

Selanjutnya untuk menentukan kekuatan

material digunakan von mises stress, karena von

mises stress lebih sangat menjamin nilai

maksimum yang tinggi dan nilai minimum yang

lebih rendah untuk kategori material yang ductile.

Dan dalam hal ini von mises stress lebih bisa

sangat dipercaya untuk menjamin nilai keamanan

dari material.

Jadi, semua material yang dipergunakan untuk

pembuatan mesin irit bahan bakar, dari material

steel 4340 dan alumunium 6061 dikatakan aman

untuk besarnya tekanan (P), gaya (F), dan

46,24

23,12

0

10

20

30

40

50

max minVo

n M

ises

Str

ess

( M

Pa

)

Variasi ( MPa )

Tegangan Crankcase

analitik

46,24

23,12

64,71

13,52 0

10

20

30

40

50

60

70

max min

Vo

n M

ises

Str

ess(

MP

a )

Variasi ( MPa )

Variasi Tegangan Crankcase

Perhitungan

AnalitikANSYS.14

Perancangan dan..., Frendy Rian Saputro, FT UI, 2013

Page 8: PERANCANGAN DAN PENGEMBANGAN CYLINDER BLOCK DAN …

8

tegangan (σ) yang sudah diketahui dan yang

sudah dicari dengan persamaan melalui

persamaan - persamaan di atas.

5. Referensi

Petrovsky, M. (1973). Marine Internal

Combustion Engine. Moscow: MIR Publisher.

R. S. Khurmi dan J. K. Gupta. (2005). A Text

Book of Machine Design. India: Eurasia

Publishing House.

Hamrock, Bernard J (1999). Fundamentals of

Machine Elements. United Stated: McGraw-Hill

companies.

Perancangan dan..., Frendy Rian Saputro, FT UI, 2013