BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Motor Bakar Bensin

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Motor Bakar Bensin
Motor bakarmerupakan salah satu jenis mesin penggerak yang banyak dipakai
Dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran menjadi energi mekanik. Motor
bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang proses pembakarannya terjadi dalam
motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus sebagai fluida
kerjanya. Mesin yang bekerja dengan cara seperti tersebut disebut mesin pembakaran dalam.
Adapun mesin kalor yang cara memperoleh energi dengan proses pembakaran di luar disebut
mesin pembakaran luar. Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses
pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder (internal combustion engine). Motor
bakar bensin dilengkapi dengan busi dan karburator yang membedakannya dengan motor
diesel. Busi berfungsi untuk membakar campuran udara-bensin yang telah dimampatkan
dengan jalan memberi loncatan api listrik diantara kedua elektrodanya. Karena itu motor
bensin dinamai dengan spark ignitions. Sedangkan karburator adalah tempat bercampurnya
udara dan bensin. Campuran tersebut kemudian masuk ke dalam silinder yang dinyalakan
oleh loncatan bunga api listrik dari busi menjelang akhir langkah kompresi.
Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) macam,adapun klasifikasi motor
bakar yaitu berdasarkan sistem pembakaranny, sistem penyalaan, dan siklus termodinamika :
1. Berdasarkan Sistem Pembakarannya
a. Mesin pembakaran dalam.
Mesin pembakaran dalam atau sering disebut sebagai Internal Combustion
Engine (ICE), yaitu dimana proses pembakarannya berlangsung di dalam motor
bakar itu sendiri.
b. Mesin pembakaran luar
Mesin pembakaran luar atau sering disebut sebagai Eksternal Combustion Engine
(ECE) yaitu dimana proses pembakarannya terjadi di luar mesin itu sendiri,
4
2.2 Prinsip Kerja Motor Bensin
Motor bensin dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam
(internal combustion engine) (simplenya biasanya disebut “motor bakar” saja). Prinsip kerja
motor bensin adalah merubah energi kimia menjadi energi mekanis. Energi kimia di dapatkan
melalui proses reakasi kimia (pembakaran) dari bahan bakar (bensin) dan oksidiser (udara) di
dalam silinder (ruang bakar). Pembakaran dalam motor bensin terjadi dari campuran bahan
bakar dan udara dihisap kedalam silinder. Kemudiandikompresikan oleh torak saat bergerak
ke titik mati atas. Karena adanya proses pembakaran yang disebabkan oleh percikan bunga
api dari busi, maka akan menghasikan temperatur dan tekanan gas yang besar, yang
mendorong torak untuk berekspansi menuju titik mati bawah.
Dari gerak bolak balik (displacemet) torak dirubah menjadi gerak putar pada poros
engkol melalui batang torak. Gerak putar inilah yang menghasilkan tenaga pada kendaraan.
Posisi tertinggi yang dicapai oleh torak didalam silinder disebut titik mati atas, dan posisi
paling terendah yang dicapai torak disebut titik mati bawah. Jarak bergeraknya torak antara
titik mati atas ke titik mati bawah disebut langkah torak (stroke).
Adapun langkah kerja motor bensin 2 tak adalah sebagai berikut :
1. Langkah kompresi dan langkah hisap
Pada langkah ini dalam motor 2 tak terjadi 2 aksi berbeda yang terjadi secara
bersamaan yaitu aksi kompresi yang terjadi pada ruang silinder atau pada bagian atas
dari piston dan aksi hisap yang terjadi pada ruang engkol atau pada bagian bawah
piston.Yang terjadi dalam langkah ini adalah :
a. Piston bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMA (titik mati atas).
b. Pada saat saluran pembiasan tertutup mulai dilakukan langkah kompresi pada ruang
silinder.
c. Pada saat saluran hisap membuka maka campuran udara dan bensin akan masuk ke
dalam ruang engkol.
5
Gambar 2.1Langkah kompresi dan langkah hisap (:http://jerycazsanovaright.blogspot.com)
2. Langkah usaha dan buang
Dan pada langkah ini terjadi langkah usaha dan buang yang terjadi pada saat yang
tidak bersamaan, jadi langkah usaha dahulu barulah setelah saluran pembiasan dan
saluran buang terbuka terjadi langkah buang.Yang terjadi dalam langkah ini adalah :
a. Sebelum piston mencapai TMA (titik mati atas), busi akan memercikkan bunga api
listrik sehingga campuran udara dan bahan bakar akar terbakar dan menyebabkan
ledakan maka timbullah dayadorong terhadap piston, sehingga piston akan bergerak
dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah).
b. Sesaat setelah saluran hisap tertutup dan saluran bias serta saluran buang membuka
maka campuran udara dan bahan bakar yang berada di ruang engkol akan mendorong
gas sisa hasil pembakaran melalui saluran bias ke saluran.
Gambar 2.2 Langkah usaha dan buang (:http://jerycazsanovaright.blogspot.com)
6
Gambar 2.3 Proses Kerja Mesin dua langkah Otto (http://www.motoracetuner.com)
2.3 Siklus Kerja Motor Bensin
2.3.1Siklus Udara Volume Konstan
Siklus ideal volume kostan ini adalah siklus untuk mesin otto. Siklus volume konstan
sering disebut dengan siklus ledakan ( explostion cycle) karena secara teoritis proses
pembakaran terjadi sangat cepat dan menyebabkan peningkatan tekanan yang tiba-tiba.
Penyalaan untuk proses pembakaran dibantu dengan loncatan bunga api. Nikolaus August
Otto menggunakan siklus ini untuk membuat mesin sehingga siklus ini sering disebut dengan
siklus otto.
Gambar 2.4 Diagram P-v dan T-s siklus Otto (Willard W. Pulkrabek: 75)
7
Adapun urutan prosesnya adalah sebagai berikut:
1. Proses 0 – 1 (Proses pemasukan): Menghisap udara pada tekanan konstan, katup
masuk terbuka dan katup buang tertutup. Campuran bahan bakar dan udara masuk
kedalam silinder melalui lubang katup masuk.
2.
Proses 1 – 2 (Compression Isentropic) : Semua katup tertutup. diasumsikan bahwa
proses ini berlangsung secara isentrofis (reversible adiabatic). Piston bergerak dari
TMB ke TMA. Temperature di titik 2 lebih besar dari pada temperature di titik 1.k
melakukan atau dikenai kerja sehingga W=0. Kalor dimasukka ke sistem.
3. Proses 2 – 3 (Proses Pembakaran) : Proses penambahan kolor pada volume konstan,
temperatur, tekanan dan entropy meningkat.
4. Proses 3 – 4 (Ekspansi Isentropic) : Kerja ekspansi dari titik 3 ke titik 4 dari siklus
otto juga merupakan
proses isentropic. Piston bergerak dari TMA ke TMB,
temperatur dan tekanan menurun.
5. Proses 4 -1 (Proses Pembuangan) : Setelah torak mencapai TMB sejumlah kalor
dikeluarkan dari dalam silinder sehingga temperatur fluida kerja akan turun. Proses
ini berlangsung pada volume konstan.
2.4 Konstruksi Motor Bakar Bensin 2 langkah
Mesin bensin terdiri dari mesin itu sendiri dan berbagai macam alat bantu lainnya.
Sedang mesin itu sendiri terdiri dari beberapa komponen yaitu bak engkol (crank case) , blok
silinder, kepala silinder, piston, ring piston, batang piston, poros engkol, mekanisme katup.
Dan sistem pelumas yaitu pompa pelumas, bak engkol, filter oli. Sistem pendingin yaitu
pendinginan udara: kisi pendingin, kipas pendingin, pendinginan air radiator, tutup radiator,
pompa air, slang air.
8
Gambar 2.5 Komponen Motor bensin 2 Langkah (:http://science.howstuffworks.com)
2.4.1 Komponen Mesin Bensin
1.
Blok Silinder
Blok silinder merupakan inti dari pada mesin, yang terbuat dari besi tuang.
Belakangan ada beberapa blok silinder yang dibuat dari paduan aluminium. Seperti kita
ketahui, bahwa aluminium ringan dan meradiasikan panas yang lebih efisien dibandingkan
dengan besi tuang. Blok silinder dilengkapi rangka pada bagian dinding luar untuk
memberikan kekuatan pada mesin dan membantu meradiasikan panas. Blok siilinder terdiri
dari beberapa lubang tabung silinder, yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak naik turun. Silinder - silinder ditutup bagian atasnya oleh kepala silinder yang dijamin oleh gasket
kepala silinder yang letaknya antara blok silinder dan kepala silinder.
Gambar 2.6 Blok Silinder(:http:// www.offthepharm.com)
9
2. Kepala Silinder
Kepala silinder (cylinder head) ditempatkan dibagian atas blok silinder. Pada
bagian bawah kepala silinder terdapat ruang bakar dan katup-katup. Kepala silinder harus
tahan terhadap temperatur dan tekanan yang tinggi selama mesin bekerja. Oleh sebeb itu
umunya kepala silinder dibuat dari besi tuang. Akhir-akhir ini banyak mesin yang kepala
silindernya dibuat dari paduan aluminium.kepala silinder yang terbuat dari paduan aluminium
memiliki kemampuan pendingin lebih besar di banding mentel pendingin yang diaiiri air
pendingin yang datang dari blok silinder untuk mendinginkan katup-katup dari busi.
Gambar 2.7 Kepala Silinder(:http:// www.lambretta.com)
3.
Torak
Torak
bergerak turun-naik di dalam silinder untuk melakukan langkah hisap,
pembakaran, dan pembuangan. Fungsi utama torak menerima tekanan pembakaran dan
meneruskan tekanan untuk memutar poros engkol memalui batang torak (connecting rod).
Terus - menerus menerima temperatur dan tekanan dan tinggi sehingga harus tahan saat
mesin beroperasi pada kecepatan tinggi untuk periode waktu yang lama. Pada umunya torak
di buat dari paduan aluminium, selain itu lebih ringan,radiasi panasnya juga lebih efisien di
bandingkan dengan material lainnya.
10
Gambar 2.8Torak(:http:// www.bikemanperformance.com)
4.
Poros Engkol
Tenaga (torque) yang di gunakan untuk menggerakan roda kendaraan di hasilkan
oleh gerakan torak dan diubah yang menjadi gerak putarran pada poros engkol. Poros engkol
menerima beban yang besar dari torak dan batang torak serta berputar pada kecepatan tinggi.
Dengan alasan tersebut poros engkol umumnya dibuat dari baja carbon dengan tingkatan
serta mempunyai daya tahan yang tinggi konstruksi poros engkol.crank journal ditopang oleh
batang poros engkol (crank shaft bearing) pada crank case dan poros engkol berputar pada
journal. Masing - masing journal mempunyai crank arm dan crank pin letaknya dibagian
ujung armnya. Crank pin di pasang pada crank shaft tidak satu garis (offset) dengan
porosnya. Counter balance weight di pasang seperti pada gambar untuk menjamin
keseimbangan putaran yang di timbulkan lubang oli untuk menyalurkan oli pada crank
journal, bantalan batang torak, pena torak dan lain - lain.
Gambar 2.9 Poros Engkol(:http:// www.lambretta.com)
11
2.5 Torsi
Torsi (T) adalah ukuran kemampuan engine untuk menghasilkan kerja. Dan didalam
keadaan sehari – hari torsi digunakan untuk akselerasi kendaraan untuk mendapatkan
kecepatan tinggi. Torsi berkemampuan untuk menggerakkan poros engkol/ poros mesin
motor bakar dari kondisi diam hingga berjalan. Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat
diukur dengan menggunakan dynamometer yang dikopel dengan poros output mesin. Oleh
karenasifat dynamometer yang bertindak seolah – olah seperti sebuah rem dalam sebuah
mesin. Mekanisme pengereman yang digunakan dalam instalasi pengujian terdiri atas pulley
yang terpasang pada poros yang berhubungan terhadap mesin, pocket balance, belt, baut
gantungan.
Apabila pengereman bekerja, belt yang terpasang pada pulley akan
menahan putaran mesin yang diteruskan terhadap poros, sehingga akan terjadi
perubahan terhadap mesin, memberikan keseimbangan gaya momen.
𝐷𝐷+𝑑𝑑
𝑇𝑇 = (𝑊𝑊 − 𝑆𝑆)𝑥𝑥 �
2
� .............................................(R.S. Khurmi,:765)
Dimana :
T = Torsi (Nm)
W = Beban tetap pada pengereman (N)
S = Perubahan beban (N)
D = Diameter puli (m)
d = Diameter tali rem (m)
2.6 Daya Poros
Daya poros (Ps) yang disebut juga dengan daya rem adalah ukuran dari daya mesin
sebelum adanya kehilangan atau tambahan daya dari gearbox, alternator, diferensial, pompa
12
hidraulik, turbocharger, dan komponen terkait lainnya. Istilah brake atau rem mengacu pada
beban yang diaplikasikan pada mesin dan menahannya pada RPM tertentu.Selama pengujian,
output torsi dan kecepatan putar diukur untuk menentukan daya rem. Tenaga kuda pada
awalnya diukur menggunakan metode ini, diawali oleh James Watt lalu oleh De Prony
dengan Prony brake. Sekarang, penggunaan dynamometer lebih umum dari pada Prony brake.
Meski sebenarnya daya yang didapatkan pada roda dan sumber beban. Daya rem memberikan
gambaran daya mesin yang sebenarnya sebelum kehilangan daya melalui gearbox, alternator,
dan sebagainya (wikipedia.org).
Untuk menghitung daya poros digunakan persamaan:
1. Daya Poros
𝑃𝑃 = (𝑊𝑊 − 𝑆𝑆)𝑥𝑥 �
𝐷𝐷+𝑑𝑑
2
� 𝑥𝑥
2𝜋𝜋 𝑥𝑥 𝑁𝑁
60 𝑥𝑥 1000
............................(R.S. Khurmi,:765)
Dimana :
W = Beban tetap pada pengereman (N)
S
= Perubahan beban (N)
D
= Diameter puli (m)
d
= Diameter tali rem (m)
N = Putaran (rpm)
2.7Poros
Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari suatu mesin dan hampir
semua mesin meneruskan tenaga bersam-sama dengan putaran. Poros adalah untuk
menopang bagian mesin yang diam, berayun atau berputar, tetapi tidak menderita momen
putar dan dengan demikian tegangan utamanya adalah tekukan (bending). Poros
(keseluruhannya berputar) adalah untuk mendukung suatu momen putar dan mendapat
13
tegangan puntir dan tekuk. Menurut arah memanjangnya (longitudinal) maka dibedakan
poros yang bengkok (poros engkol) terhadap poros lurus biasa, sebagai poros pejal atau poros
berlubang, keseluruhannya rata atau dibuat mengecil.
1. Fungsi Poros
Poros dalam sebuah mesin berfungsi untuk meneruskan tenaga bersama-sama dengan
putaran. Setiap elemen mesin yang berputar, seperti cakra tali, puli sabuk mesin, piringan
kabel, tromol kabel, roda jalan dan roda gigi, dipasang berputar terhadap poros dukung
yang tetap atau dipasang tetap pada poros dukung yang berputar. Contohnya sebuah poros
dukung yang berputar, yaitu poros roda keran berputar gerobak.
Untuk merencanakan sebuah poros, maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut.
a) Kekuatan poros
Pada poros transmisi misalnya dapat mengalami beban puntir atau lentur atau
gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros yang mendapatkan beban tarik atau
tekan, seperti poros baling-baling kapal atau turbin. Kelelahan tumbukan atau
pengaruh konsentrasi tegangan bila diameter poros diperkecil (poros bertangga) atau
bila poros mempunyai alur pasak harus diperhatikan. Jadi, sebuah poros harus
direncanakan cukup kuat untuk menahan beban-beban yang terjadi.
b) Kekakuan poros
Walaupun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup, tetapi jika lenturan dan
defleksi puntirannya terlalu besar, maka hal ini akan mengakibatkan ketidaktelitian
(pada mesin perkakas) atau getaran dan suara (misalnya pada turbin dan kotak roda
gigi).
c) Putaran kritis
Putaran kritis terjadi jika putaran mesin dinaikkan pada suatu harga putaran
tertentu sehingga dapat terjadi getaran yang terlalu besar. Hal ini dapat
mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian yang lainnya. Untuk itu,
maka poros harus direncanakan sedemikian rupa sehingga putaran kerjanya lebih
rendah dari putaran kritis.
14
d) Korosi
Bahan-bahan tahan korosi harus dipilih untuk poros propeller dan pompa bila
terjadi kontak dengan fluida yang korosif. Demikian pula untuk poros-poros yang
terancam kavitas dan poros mesin yang sering berhenti lama.
2.7.1 Macam – Macam Poros
Poros sebagai penerus daya diklasifikasikan menurut pembebanannya sebagai berikut:
1. Poros transmisi
Poros transmisi atau poros perpindahan mendapat beban puntir murni atau puntir dan
lentur. Dalam hal ini mendukung elemen mesin hanya suatu cara, bukan tujuan. Jadi,
poros ini berfungsi untuk memindahkan tenaga mekanik salah satu elemen mesin ke
elemen mesin yang lain. Dalam hal ini elemen mesin menjadi terpuntir (berputar) dan
dibengkokkan. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli
sabuk atau sproket rantai, dan lain-lain.
2. Spindle
Poros tranmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana
beban utamanya berupa puntiran, disebut spindle. Syarat yang harus dipenuhi poros
ini adalah deformasinya yang harus kecil, dan bentuk serta ukuranya harus teliti.
3. Gandar
Gandar adalah poros yang tidak mendapatkan beban puntir, bahkan kadang-kadang
tidak boleh berputar. Contohnya seperti yang dipasang diantara roda-roda kereta
barang.
2.8Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang menumpu poros, seghingga putaran gerakan
bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan tahan lama. Posisi bantalan harus
kuat, hal ini agar elemen mesin dan poros bekerja dengan baik.
Berdasarkan gerakan bantalan terhadap poros, maka bantalan dibedakan menjadi dua hal
berikut:
15
1. Bantalan luncur, dimana terjadi gerakan luncur antara poros dan bantalan karena
permukaan poros ditumpu oleh permukaan bantalan dengan lapisan pelumas.
2. Bantalan gelinding, dimana terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar
dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti rol atau jarum.
Berdasarkan arah beban terhadap poros, maka bantalan dibedakan menjadi tiga hal berikut :
a) Bantalan radial, dimana arah beban yang ditumpu bantalan tegak lurus dengan
poros.
b) Bantalan aksial, dimana arah beban bantalan ini sejajar dengan sumbu poros.
c) Bantalan gelinding khusus, dimana bantalan ini menumpu beban yang arahnya
sejajar dan tegak lurus sumbu poros
2.9Dinamometer
Dinamometer, adalah suatu mesin suatu mesin elektro-mekanik yang digunakan untuk
mengukur torsi (torque) dan kecepatan putaran (rpm) dari tenaga yang diproduksi oleh suatu
mesin, motor atau penggerak berputar lain. Dinamometer dapat juga digunakan untuk
menentukan tenaga dan torsi yang diperlukan untuk mengoperasikan suatu mesin.
Gambar 2.10 Prinsip Kerja Dinamometer
16
Keterangan :
r : Jari-jari rotor (m)
W : Beban pengimbang (Kg)
f : Gaya kopel (N)
Prinsip kerjanya adalah : Rotor A diputarkan oleh sumber daya motor yang diuji,
dengan stator dalam keadaan setimbang. Bila dalam keadaan diam maka ditambahkan sebuah
beban pengimbang W yang dipasangkan pada lengan C dan diengselkan pada stator B.
Karena gesekan yang timbul, maka gaya yang terjadi di dalam stator diukur dengan
timbangan D dan penunjukannya merupakan beban atau muatan dinamometer. Dalam satu
poros, keliling rotor bergerak sepanjang 2.π.r melawan gaya kopel f. Jadi tiap putaran adalah :
2.π.r.f
Momen luar yang dihasilkan dari pembacaan D dan lengan L harus setimbang dengan
momen putar yaitu r x f , maka r x f = D x L. Jika motor berputar dengan n putaran tiap menit
, maka kerja per menit harus sama dengan 2.π.D.L.n , harga ini merupakan suatu daya, karena
menurut definisi daya dibatasi oleh waktu, kecepatan putar dan kerja yang terjadi.
2.9.1
Tipe Dinamometer
1. Dinamometer Penggerak
Dinamometer ini berfungsi sebagai pengukur daya input suatu alat dan
sekaligus mengeluarkan daya untuk alat tersebut. Dinamometer ini dibuat dalam
bentuk motor-generator. Prinsip kerjanya adalah bila dinamometer memutarkan suatu
alat, maka momen yang diukur akan mempengaruhi dinamometer berputar ke arah
yang berlawanan dengan arah putarannya sendiri. Dinamometer ini bisa sebagai
motor atau generator.
17
Gambar 2.11 Dinamometer Listrik(http://wikipedia.com)
2. Dinamometer Absorpsi
Sesuai dengan namanya dinamometer ini menyerap daya yang diukur kemudian
disebarkan kesekelilingnya dalam bentuk panas karenanya dinamometer ini secara
khusus bermanfaat untuk pengukuran tenaga atau daya, torsi yang dikembangkan oleh
sumber-sumber tenaga seperti motor bakar, motor listrik dan sebagainya.
Dinamometer ini dibagi menjadi empat macam yaitu :
3. Dinamometer mekanis :
Pada dinamometer ini penyerapan daya dilaksanakan dengan memberikan
gesekan mekanis sehingga timbul panas. Panas ini dipindahkan kesekeliling dan
kadang-kadang juga didinginkan oleh fluida pendingin yang lain , misalkan air.
Yang termasuk dalam bentuk ini ialah :
a) Rem jepit atau prony brake dengan bahan kayu
Penyerapan daya dilakukan dengan jalan mengatur gesekan yang terjadi
antara balok-balok kayu dengan rotor, dimana pengaturannya dilaksanakan
dengan memutar baut pengatur. Rem ini terdiri dari balok-balok kayu yang
dipasang antara rotor dan sabuk baja, sedang rotor bekerja pada poros dari
suatu motor yang tenaganya akan diuji. Tipe rem jepit ini biasanya digunakan
untuk pengukuran daya yang tidak terlalu besar dengan putaran poros
maksimum 1000 rpm.
18
Gambar 2.12Dinamometer Prony Brake (http://www.getdomainvids.com)
b) Rem tali atau rope brake
Cara kerja dari rem ini hampir sama dengan rem jepit, hanya rem ini terdiri
dari tali disekeliling roda. Bahan tali biasanya kulit, ujung tali yang satu
dikaitkan pada suatu spring balance dan ujung satunya lagi diberi beban,
penyerapan daya dilakukan oleh tali karena gesekan dengan roda. Rem tali
sangat sederhana dan mudah dibuat, tetapi hanya bisa bekerja pada putaran
rendah dengan kapasitas penyerapan daya kecil.
Gambar 2.13 Dinamometer Rope Brake (Theory of machines 14th,Khurmi)
19
4. Dinamometer hidrolik atau dinamometer air
Adalah menggunakan fluida cair untuk mengubah daya mekanis menjadi
energi panas. Fluida yang digunakan biasanya air sehnigga dinamometer ini sering
disebut dinamometer air. Ada dua macam dinamometer air yaitu:
a) Dinamomater air tipe gesekan fluida
Pada dasarnya dinamometer ini terdiri dari sebuah rotor atau elemen
putar dengan kedua belah permukaannya rata,berputar dalam sebuah
casing serta casing tersebut diisi dengan air, selanjutnya air fluidanya
disirkulasi secara kontinu. Akibat sirkulasi tersebut terjadi pergesekan
pada bagian fluidanya.
Kapasitas dinamometer jenis ini tergantung pada 2 faktor yaitu
kecepatan putaran poros dan tinggi pemukaan air. Penyerapan dayanya
mendekati mendekati fungsi pangkat tiga dari kecepatan putaran poros
atau rotor. Penyerapan pada kecepatan tertentu bisa dilakukan dengan
pengaturan tinggi permukaan air pada atau dalam casing. Jumlah air yang
bersikulasi harus cukup banyak agar tidak sampai terjadi uap dibagian
manapun dari alat, karena dengan timbulnya uap tersebut akan
mengakibatkan hilangnya beban sesaat ataupun tidak.
b) Dinamometer air tipe agitasi (semburan)
Dinamometer ini terdiri dari sebuah poros yang memegang sebuah
rotor dan berputar di dalam casing yang tidak bisa dimasuki air. Disetiap
permukaan rotor terdapat sejumlah baling-baling radial yang dipasang
pada poros rotor. Ruangan antara baling-baling ini membentuk poketpoket setengan elip, juga pada permukaan casing dilengkapi dengan
baling-baling seperti pada rotor. Bila rotor digerakkan, air disemburkan
keluar oleh tenaga sentripugal. Air yang disemburkan itu ditahan oleh
poket-poket
casing
dan
poket-poket
casing
berfungsi
untuk
mengembalikan air ke rotor, sehingga air itu terus bolak-balik antara poket
rotor dan poket casing. Ini merupakan proses turbulensi yang tinggi yang
20
terus terjadi berulang-ulang. Akibat proses turbulensi maka akan terjadi
panas, tetapi panas ini dapat dihilangkan dengan jalan mengatur luapan air
yang terus menerus mengisi bagian belakang poket-poket casing dengan
sebuah pipa karet yang flexible, selanjutnya air tidak boleh melebihi 60 ºC.
Muatan pada mesin bisa diubah dengan atau memundurkan pintu geser
yang terletak antara rotor dan poket casing, jadi memungkinkan casing
bekerja secara aktif dalam formasi pusaran air yang menyerap tenaga.
Pergerakan pintu geser diatur dengan sebuah hand wheel yang terletak
pada bagian luar casing. Poros rotor pada casing bergerak atau berputar di
dalam bearing juga dilengkapi dengan penekan anti air (water seal),
sedang casing ditumpu pada trunion bearing yang berbentuk bola besar
(self lining) dan juga pada casing dilekatkan sebuah lengan torsi yang
dihubungkan dengan sebuah spring balance. Kedudukan spring balance
jarumnya harus menunjuk nol (berarti dinamometer dalam keadaan
setimbang) pada waktu berhrnti dan pada waktu air mengalir masuk casing
tetapi masih belum bekerja
Gambar 2.14 Dinamometer hidrolik (http://wikipedia.com)
5. Dinamometer udara
Untuk menyerap daya yang diukur, dinamometer ini menggunakan udara
atmosfer. Penyerapan daya yang terjadi karena gesekan yang timbul antara udara
21
dengan sebuah rotor berupa kipas yang berputar. Pengaturan bebannya dengan
merubah radius kipas, ukuran atau sudut kipas. Dengan memasang mesin pada
bantalan ayun, maka reaksi mesin yang timbul karena gesekan yang terjadi antara
rotor dengan udara akan terbaca pada skala.
Gambar 2.15 Dinamometer udara (http://conceptsnrec.com)
6. Dinamometer listrik
Pada dasarnya pengereman yang terjadi pada dinamometer listrik akibat
pemotongan medan magnet oleh pergerakan bahan konduktor. Ada 2 tipe
dinamometer listrik yaitu :
a) Dinamometer arus Eddy
Dinamometer ini terdiri dari suatu rotor yang digerakkan oleh suatu motor
yang tenaganya akan diukur dan berputar dalam medan magnet. Kekuatan
medan magnetnya dikontrol dengan merubah arus sepanjang susunan
kumparan yang ditempatkan pada kedua sisi dari rotor. Rotor ini bertindak
sebagai konduktor yang memotong medan magnet. Karena pemotongan
medan magnet itu maka terjadi arus dan arus ini diinduksikan dalam rotor
sehingga rotor menjadi panas.
22
b) Dinamometer ayunan listrik atau generator
Pada prinsipnya bidang gerak dinamometer ini diputarkan secara terpisah
baik dengan mengutamakan pipa-pipa saluran utama atau buttery yang
mempertahankan suatu tegangan yang konstan. Seluruh mesin ditumpu
dengan ball bearing, casing menahan sebuah lengan torsi untuk menjadikan
seimbang torsi mesin. Torsi mesin disebarkan pada casing oleh daya tarik
medan magnet yang dihasilkan ketika jangkar sedang berputar dan
mengeluarkan tenaga listriknya pada aliran sebelah luar dinamometer. Tenaga
mesin yang diserap akan membangkitkan tenaga listrik di dalam rangkaian
jangkar. Dinamometer dipasang pada bantalan ayun dan mengukur momen
yang ditimbulkan karena kecenderungan casing berputar.
7. Dinamometer Transmisi
Dinamometer transmisi digunakan untuk mengukur daya yang sulit dilaksanakan
dengan cara biasa, pemasangannya bisa dilakukan dengan cara meletakkan pada bagian
mesin atau diantara dua buah mesin dan daya yang diukur adalah daya setempat dan
biasanya daya ini dimanfaatkan sebagai energi mekanis atau energi listrik. Salah satu
contoh dari dinamometer transmisi ialah tipe strain gage. Pengukurannya berdasarkan
tegangan kawat dan perubahan pada tegangan kawat akan merubah tahanan listrik.
Dengan pemasangan elemen ukur, maka untuk tiap pasang elemen ukur yang satu
akan mengalami kompresi murni sedangkan elemen yang lainnya mengalami tarikan
murni. Pada tiap pasang elemen ini akan terjadi perubahan tahanan listrik karena
lengkungan yang mungkin terjadi pada poros, sehingga yang diukur adalah puntiran
poros.
23
2.9.2 Prinsip Operasi Daya Dinamometer
Tindakan sebuah dinamometer menyerap sebagai beban yang digerakkan oleh
penggerak utama yang sedang diuji. Dinamometer harus mampu beroperasi pada kecepatan
dan beban apapun untuk setiap tingkat torsi yang dibutuhkan. Daya yang diserap oleh
dinamometer diubah menjadi panas dan panas umumnya terdisipasi ke udara atau ditransfer
ke pendingin air yang terdisipasi ke udara.
24