PRAKTIKUM FENOMENA DASAR MESIN PENGUJIAN PERFORMA MESIN UJI DYNO TEST
A. Tujuan Praktikum
Praktikum ini dilaksanakan untuk memenuhi tujuan sebagai berikut: 1. Untuk
mengenalkan
beberapa
jenis
dinamometer
pada
mahasiswa yang terdapat dilaboratorium. 2. Untuk mengetahui alat – alat yang digunakan saat pengujian performa mesin. 3. Untuk mengetahui teknologi yang digunakan saat pengujian performa mesin. 4. Untuk mengetahui prosedur pengujian performa mesin. 5. Untuk mengetahui rpm, torsi, serta daya dari sepeda motor yang sedang diuji.
B. Manfaat Praktikum
Praktikum ini mempunyai beberapa manfaat yaitu: 1. Mahasiswa dapat mengetahui jenis dinamometer yang ada pada laboratorium. 2. Mahasiswa mengetahui alat – alat yang digunakan saat pengujian performa mesin. 3. Mahasiswa
mengetahui
teknologi
yang
digunakan
saat
pengujian performa mesin. 4. Mahasiswa mengetahui prosedur pengujian performa mesin. 5. Mahasiswa mengetahui rpm, torsi, serta daya dari sepeda motor yang sedang diuji.
C. Alat dan Bahan
1. Alat Pada praktikum ini digunakan beberapa alat untuk membantu jalannya praktikum diantaranya: a. Rachet Strap
Gambar 1 Tie Down.
Rachet Strap digunakan sebagai alat bantu untuk mengikat sepeda motor pada Chassis Dynamometer .
b. Chassis Dynamometer
Gambar 2 Chassis Dynamometer
Chassis Dynamometer berperan sepeda motor ketika bergerak di jalanan.
sebagai
simulasi
c. Computer (PC)
Gambar 3 Computer (PC)
Computer berfungsi sebagai alat bantu hitung besar torsi dan daya yang terjadi ketika praktikum berlangsung.
d. Sepeda Motor Megapro
Gambar 4 Sepeda Motor
Sepeda motor menjadi bahan utama praktikum torsi dan daya ini. Sepeda motor berperan sebagai penghasil besar nilai daya torsi dan daya yang akan dianalisa dalam praktikum ini.
e. Lambda Sensor
f. RPM Pick UP Clamp
g. Thermocouple
h. Thermometer & Humidity Meter
2. Bahan a. Bahan Bakar Kendaraan
D. Dasar Teori
1. Definisi Performa Dasar Mesin Ada
banyak
definisi
tentang
performa
mesin
(engine
performance) apabila kita membaca sejumlah literature, di antaranya adalah: a. Performa mesin merupakan jumlah daya guna yang dapat
dihasilkan pada kecepatan tertentu dengan throttle terbuka lebar (Crouse & Anglin, 1997:12) b. Studi
tentang
performa
mesin
(engine
performance)
membandingkan daya efektif (brake horsepower/ bhp) atau daya yang dikirimkan (delivery horsepower ) atau kadang – kadang disebut daya poros (shaft horsepower ) yang dihasilkan mesin dengan daya indikator (indicated horsepower /ihp) (Obert, 1973:43). c. Performa mesin (engine performance) lebih tepatnya didefinisikan
sebagai: 1) Daya maksimum (atau torsi maksimum) yang ada pada
setiap kecepatam dalam rentang operasi penggunaan mesin. 2) Rentang kecepatan dan daya dalam operasi mesin.
d. Kemampuan
kendaraan
(engine performance)
menjelaskan
hubungan antara kecepatan maksimum (maximum speed) dengan
pemakaian
bahan
bakar
( fuel
consumption)
(Swisscontact, 2001:9-10). e. Kinerja dari suatu mesin kendaraan umumnya ditunjukkan
dalam 3 besaran, yaitu tenaga yang dapat dihasilkan, torsi yang dihasilkan, dan jumlah bahan bakar yang dikonsumsi. f.
Kemampuan mesin (engine performance) adalah prestasi dari suatu mesin, dimana prestasi tersebut erat hubungannya dengan daya mesin yang dihasilkan serta daya guna dari mesin tersebut. (Arismunandar, 2002:32).
g. Daya yang berguna adalah daya poros, karena poros itulah
yang menggerakkan beban. Daya poros itu sendiri dibangkitkan oleh daya indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakkan torak/piston (Arismunandar, 2002:32) Dari tujuh definisi di atas, memiliki kesamaan dalam menjelaskan
pemahaman
akan
performa
mesin
(engine
performance), yaitu perbandingan antara daya yang dapat digunakan dengan daya yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar.
2. Istilah Dalam Performa Dasar Mesin Menurut Crouse & Anglin (1997:121-129), ada beberapa istilah yang terkait dengan performa mesin (engine performance). Diantaranya adalah kerja, energy, daya, torsi, daya kuda, inersia, dan gesekan. a. Kerja (Work) Kerja
(work)
adalah
perpindahan
obyek
yang
disebabkan oleh gaya. Obyek dipindahkan oleh dorongan, tarikan, atau diangkat. Contohnya, ketika beban diangkat,
beban itu bergerak ke atas berlawanan dengan gaya Tarik gravitasi. Kerja diukur dalam bentuk jarak dan gaya. Jika beban 5 pound diturunkan ke tanah sejauh 5 feet, kerja yang dilakukan oleh beban itu sebesar 25 foot-pound (ft-lb), atau 5 feet dikalikan 5 pound. Jarak dikalikan gaya sama dengan kerja. Dalam sistem metris, kerja dapat diukur dalam satuan meter-kilogram (mkg) atau dalam joule (J). b. Energi (Energy) Energi
adalah
kemampuan
atau
kapasitas
untuk
melakukan kerja. Ketika kerja dilakukan pada sebuah objek, maka energi tersimpan dalam objek tersebut. Beban dapat menghasilkan kerja lebih banyak jika beban itu dilepaskan. Ketika kendaraan bermotor dipercepat, kerja telah dilakukan oleh kendaraan tersebut. Mesin harus bekerja
untuk
menghasilkan
perpindahan/pergerakan
kendaraan. Energi disimpan dalam kendaraan bermotor. c. Daya (Power ) Kerja
dapat
dilakukan
dengan
diperlambat
atau
dipercepat. Laju kerja (kerja per satuan waktu) diukur dalam bentuk daya ( power ). Mesin yang dapat melakukan kerja dengan baik dalam waktu yang pendek disebut mesin berdaya tinggi (high-powered machine). Daya adalah laju atau kecepatan pada kerja yang dilakukan. d. Torsi (Torque) Torsi adalah gaya puntir atau gaya putar. Anda mengaplikasikan torsi pada permukaan sekrup ketika Anda melepaskannya. Anda mengaplikasikan torsi pada roda kemudi ketika anda mengemudikan kendaraan pada posisi
berbelok. Mesin menghasilkan torsi ke roda sehingga membuatnya berputar. Torsi tidak perlu dipertentangkan dengan daya. Torsi adalah gaya putar yang mungkin atau tidak mungkin dihasilkan dalam gerakan. Daya adalah laju kerja yang dilakukan. Ini berarti sesuatu yang harus bergerak. Torsi diukur dalam pound-feet (lb-ft, tidak perlu dibedakan dalam ft-lb seperti pada kerja) atau dalam sistem metris diukur dalam newton-meter (N.m). e. Daya Kuda (Horsepower ) Daya kuda (horsepower ) adalah daya seekor kuda atau ukuran laju yang dapat dilakukan oleh seekor kuda. Satu daya kuda (horsepower ) sama dengan 33.000 ft-lb kerja per menit. Rumus untuk daya kuda (horsepower ) adalah: Hp =
− 33.000
=
33.000
Dimana: Hp
= daya kuda (horsepower )
L
= panjang (feet)
W
= gaya (pound)
T
= waktu (menit) yang dibutuhkan untuk memindahkan W melalui L
Pada sistem metris, daya yang keluar dari mesin diukur dalam kilowatt (kW). Jumlah kelistrikan mesin dapat dihasilkan
jika
mesin
digunakan
untuk
menjalankan
generator listrik. Satu daya kuda (horsepower ) sama dengan 0,746 kW, dan satu kW sama dengan 1,34 hp. Rumus kedua untuk daya kuda (horsepower ) adalah: Hp =
5252
f. Inersia (Inertia) Inersia adalah property dari semua obyek material. Inersia menyebabkan hambatan perubahan kecepatan atau arah kecepatan. Obyek yang tidak bergerak cenderung mempertahankan posisinya. Pergerakan obyek cenderung menjaga gerakan pada kecepatan dan arah yang sama. Ketika kendaraan bermotor masih diam, inersia harus dihasilkan oleh daya untuk membuatnya bergerak. Untuk menambah kecepatan, daya yang lebih besar harus dihasilkan. Untuk mengurangi kecepatan, rem haruslah berfungsi. Rem menyebabkan inersia kendaraan menjadi lambat. Demikian juga ketika kendaraan mengelilingi kurva, inersianya cenderung bergerak pada garis lurus. Roda pada jalan menyebabkan kecenderungannya. g. Gesekan (Friction) Gesekan ( friction) adalah hambatan untuk bergerak diantara dua obyek yang berhubungan dengan yang lain. Gesekan atau hambatan untuk bergerak, akan bertambah dengan adanya
peningkatan
beban.
Beban
tertinggi
akan
menyebabkan gesekan terbesar. Ada tiga jenis gesekan, yaitu: dry, geasy, viscous.
3. Pengukuran Performa a. Jenis – Jenis Dinamometer 1) Fluid Dynamometer Pengereman fluida dibagi menjadi 2 jenis, yaitu jenis gesekan ( friction) dan agitator. Pada jenis gesekan, gaya meningkat dari geseran viskus fluida antara rotor dan strator. Sedangkan pada jenis agitator, gaya meningkat dari
perubahan momentum fluida yang dipindahkan dari sudu rotor ke sudu stator dan kembali lagi. Daya mesin diserap oleh air yang bersikulasi melalui dynamometer. Penyerapan energy ini akan menghasilkan kenaikan temperatur air dan kapasitas pendingin yang cukup harus sesuai dengan disipasi laju daya. Mesin otomotif, pesawat terbang, dan kapal yang diuji dengan fluid dynamometer dalam rentang kapasitas 50 hp – 100.000 hp dan dioperasikan dari kecepatan yang sangat rendah (50 rpm) – kecepatan 20.000 rpm. Apabila dibandingkan dengan dinamometer jenis yang lain, inersia pengereman fluida pada jenis dinamometer ini sangat kecil. 2) Fan Brake Dynamometer Propeller atau kipas dapat menyuplai beban untuk pengujian dengan waktu yang lama dimana akurasi tidak dipentingkan. Permasalahan utama pengereman kipas (fan brake)
adalah
sulitnya
menyetel
beban.
Untuk
memvariasikan beban dilakukan dengan merubah radius (r) sudu, ukuran sudu, atau sudut sudu. Operasi ini biasanya membutuhkan penghentian mesin. Perubahan massa jenis udara selama pengujian berlangsung juga akan merubah beban. 3) Eddy-Current Dynamometer Salah satu dinamometer elektrik terlama adalah eddycurrent dynamometer . Bentuk kesederhanaannya terdiri dari sebuah piringan (disk) yang digerkkan oleh mesin di bawah pengujian dalam medan magnet (magnetic field). Kekuatan medan magnet dikontrol dengan memvariasikan arus listrik (current) melalui koil yang diletakkan pada kedua sisi piringan. Piringan sebagai konduktor yang memotong
medan magnet. Arus dimasukkan ke dalam piringan, tidak ada arus eksternal yang eksis, arus yang dimasukkan membuat panas piringan. Untuk penyerapan daya yang besar, panasnya piringan menjadi excessive dan sulit untuk dikontrol. 4) Electric Dynamometer Sebuah generator listrik dapat digunakan untuk membebani mesin, tetapi output generator harus diukur dengan instrument elektrik dan dikoreksi dalam magnitude untuk
efisiensi
generator.
Karena
efisiensi
generator
tergantung pada beban, kecepatan, dan temperature, dalam laboratorium pengujian performa mesin ingin didapatkan dari hubungan magnetic diantara armature dan strator adalah
sama
terhadap
torsi
pengujian
mesin
yang
menggerakkan armature. Sebuah
electric
dynamometer
dimungkinkan
dimodifikasi dengan variasi kontrol untuk aplikasi mesin otomotif. Pengukuran jalan torsi dan kecepatan mesin (pengukuran yang lain termasuk: temperature mesin, tekanan, dll) dibuat dengan strain-gage transducer dan sebuah tachometer generator serta direkam secara simultan pada sebuah tape recorder . 5) Chassis Dynamometer Jalan atau track pengujian merupakan kondisi cuaca yang tidak dapat dikontrol. Padahal, kendaraan yang melaju di atas jalan harus mengatasi (1) hambatan angin (wind resistance) dan (2) hambatan rolling (rolling resistance) oleh roda terhadap permukaan jalan. Pengaruh ini dapat diperkirakan dan chassis dynamometer dapat dioperasikan di bawah beban jalan.
4. Pengukuran Kecepatan Kecepatan sesaat (rpm) poros yang berputar dapat diukur dengan tachometer yang dapat dibangkitkan oleh sebuat voltmeter dan DC generator . Kecepatan rata – rata diukur dengan menghitung jumlah putaran poros selama periode pengujian.
5. Pengukuran Konsumsi Bahan Bakar Metode yang digunakan dengan mengukur aliran volume
bahan
bakar
dalam
interval
waktu
dan
mengkonversikan volume ke massa setelah mengukur gravitasi spesifik. Cara kerjanya adalah dengan memompa bahan bakar ke salah satu gelas ukur akan jatuh melewati tanda kalibrasi, dan timing waktu akan dimulai pada saat itu. Ketika level bahan bakar mencapai tanda kalibrasi yang bawah, waktu pengukuran dihentikan. Dengan mengkonversikan volume bahan bakar antara titik kalibrasi ke berat (lb) bahan bakar, konsumsi bahan bakar dalam pound per jam (lb/h) dapat ditentukan.
6. Pengukuran Konsumsi Udara Kerja yang dilakukan oleh motor pembakaran dalam (internal combustion engine) tergantung pada jumlah energi yang dibebaskan
ketika
campuran
udara
dan
bahan
bakar
dibebaskan ketika campuran udara dan bahan bakar dibakar. Namun udara yang dimasukkan ke dalam silinder jauh lebih besar daripada volume bahan bakar yang dimasukkan. Oleh karena itu, studi tentang perbandingan udara – bahan bakar (air – fuel ratio) dihitung dan variasi performa mesin dilakukan
dengan variasi perbandingan udara .
E. Standar Operasional Prosedur (SOP) 1.
Siapkan alat – alat untuk pengujian.
2. Pastikan AC pada ruangan dinyalakan agar mendekati suhu standart (25oC). 3. Naikkan kendaraan pada chassis dynamometer. 4. Posisikan kendaraan dengan benar, lalu ikat roda depan menggunakan rachet strap pada chasis dynamometer . 5. Pastikan posisi ban belakang berada di atas roller dan kendaraan tidak dalam posisi miring. 6. Buka program Sport Dyno pada desktop computer . 7. Setting program sebelum melakukan pengukuran agar didapat data sesuai dengan keinginan.
Pada tab pertama ada class of dyno, di dalam tab tersebut dipilih class of dyno yang diinginkan ada engine dan vehicles. Jika memilih engine maka dalam kotak torque calculation dipilih torque at engine. Jika memilih vehicles, maka dalam kotak torque calculation dipilih torque at roller .
Pada tab kedua, terdapat tab program. Di dalam tab program yang disetting ada 3, yaitu pada kolom RPM steps, disana pilih rpm sesuai dengan keinginan, biasanya 500-1000. Setelah itu, pilih kolom power dan speed pilih satuan berdasarkan keinginan.
Pada tab ketiga terdapat tab auto S/S . pada settingan ini, tidak ada yang dirubah.
Pada tab keempat terdapat tab option. Di dalam tab keempat terdapat kolom correction factor yang disetting, di dalam correction factor bisa dipilih sesuai dengan standart keinginan.
Pada tab kelima terdapat tab colours. Dalam tab ini tidak disetting apa – apa. 8. Pasang RPM pick up clamp pada kabel busi. 9. Pasang instrument lain seperti thermocouple, lambda sensor jika diperlukan. 10. Nyalakan mesin motor hingga mencapai suhu operasional (60 oC) 11. Klik tombol start hijau untuk masuk ke program warm up. 12. Masukkan nama data kendaraan, serta volume mesin.
13. Masukkan temperature dan humidity. 14. Klik tombol start hijau untuk masuk ke program running.
15. Buka throttle kendaraan sampai menyentuh limiter rpm. Lalu lepaskan secara spontan. 16. Data akan keluar dalam bentuk grafik.
F. Pembahasan
Dari pengujian yang dilakukan di atas chassis dynamometer menggunakan sepeda motor Megapro didapatkan hasil torsi dan daya yang berbentuk grafik seperti di bawah ini.
Selain dipresentasikan dalam bentuk grafik. Data yang didapatkan juga di presentasikan dalam bentuk statistik sehingga memudahkan kita dalam membaca data hasil penelitian torsi dan daya yang sudah dilakukan di atas chassis dynamometer .
Jika kita lihat dari statistik di atas, kita dapat menentukan torsi dan daya maksimal yang dihasilkan oleh kendaraan bermotor. Torsi dan daya maksimal yang muncul ditunjukkan dalam angka yang berwarna merah. Pada rpm 6459 kita mendapatkan torsi maksimal sebesar 83.37 Nm. Kemudian pada rpm 7563 kita mendapatkan daya maksimal sebesar 10.3 HP. Setelah didapatkan data torsi dan maksimal. Kemudian kita bandingkan dengan spesifikasi pabrik kendaraan motor tersebut untuk menganalisa apakah motor tersebut masih memenuhi standar pabrikan.
G. Kesimpulan dan Saran
1. Kesimpulan Adapun
kesimpulan
yang
didapat
dari
praktikum
fenomeda dasar mesin, yaitu: a. Ada beberapa alat ukur yang dapat digunakan untuk mengukur torsi dan daya, yaitu prony brake dynamometer, water brake dynamometer , dan chassis dynamometer. b. Pada chassis dynamometer akan muncul data torsi dan daya berupa grafik yang dapat dibandingkan dengan standart pabrikan yang ada.
2. Saran Adapun saran yang ada, yaitu: a. Alat yang rusak agar segera diganti atau diperbaiki agar mahasiswa dapat praktik dengan lancar.
