Pemodelan dan Analisa Getaran Mesin Bensin 650 cc 2...

Pemodelan dan Analisa Getaran MesinBensin 650 cc 2 Silinder Segaris denganSudut Engkol 180˚ untuk Rubber Mount

Disusun Oleh:

Mela Agus Christianti

NRP. 2109 100 036

Dosen Pembimbing:

Dr.Eng. Harus Laksana Guntur, ST, M.Eng. JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA

2010

Sidang Tugas Akhir Bidang Studi : Desain

Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Manfaat Penelitian

PENDAHULUAN

Kendaran Bergetar

Ketidaknyaman Penumpang

Mesin Bentuk Baru

Bagaimana respon getaran (bouncing dan pithcing)pada mesin bensin 2 silinder 650 cc segaris dengansudut engkol 180° untuk rubber mount yangdisebabkan oleh perubahan panjang connecting rod ?

Bagaimana respon getaran (bouncing dan pithcing)pada mesin bensin 2 silinder 650 cc segaris dengansudut engkol 180° untuk rubber mount yangdisebabkan oleh perubahan putaran mesin?


PENDAHULUAN

Panjang Ll tidak sama dengan panjang Lr

Mesin yang digunakan menggunakan 2 silinder dengankapasitas 650 cc.

System dalam kondisi balance.

Analisa hanya dilakukan terhadap connecting

rod dan crankshaft.

Eksitasi hanya diakibatkan oleh tekanan ruang bakar.

Respon getaran (rolling) diabaikan.

Luasan efektif cylinder head sama dengan luasanpermukaan piston.


PENDAHULUAN

Untuk mengetahui respon getaran (bouncing dan pithcing) pada mesin bensin 2 silinder 650 cc segaris dengan sudut engkol 180° untuk rubber mount yang disebabkan oleh perubahan panjang connecting rod.

Untuk mengetahui respon getaran (bouncing dan pithcing) pada mesin bensin 2 silinder 650 cc segaris dengan sudut engkol 180° untuk rubber mount yang disebabkan oleh perubahan putaran mesin.


PENDAHULUAN


PENDAHULUAN

Memberikan informasi mengenai respon gataran yangterjadi pada mesin bensin 2 silinder 650 cc segarisdengan sudut engkol 180° saat mesin dinyalakan.

Memberikan informasi pada pembuat mesin bensin 2silinder 650 cc segaris untuk lebih meminimalisasigetaran yang terjadi.

Mesin 4 Langkah Getaran 2 dof Mesin 2 Silinder

Kajian Pustaka


Kajian Pustaka

0ZY

XVdet

K2K1-M1 ωV 2

K1X

K2Y

K2K1-M2 ωZ 2

Berdasarkan Tesis RuipingWang, nilai pegas padarubber mount adalah sebesar160 Nmm

Tampak Samping Tampak Depan

Crankshaft

Connectingrod

Piston

Tumpuan


Kajian Pustaka

sin θ Fcos θ FF yaxax

sin θ F-cos θ FF xayay


Kajian Pustaka

http://mechanicalengboy.files.wordpress.com/2012/10/mekanisme-slidercrank.jpg

START

Study Literatur

Study Lapangan Pengumpulan Data Teknis, Dimensi, Berat dan Properties

Pemodelan Matematis Mesin Bensin 2 Silinder 650 cc Segaris

Persamaan Getaran dan Dinamika dari Sistem Mesin Bensin 2 Silinder 6500 cc Segaris

Membangun Blok Diagram Persamaan dengan Software Matlab

A END

Kesimpulan dan Saran

Analisa Hasil

Simulasi Respon Getaran BerupaAcceleracy, Velocity dan Displacement

PitchingBouncing

A

METODOLOGI

Propertis Mesin Perhitungan Gaya Persamaan Gerak Redaman Simulasi

Pemodelan Matematis

Massa = 91 kgInersia ke arah z dengan L1 = 0.054504859 kgm²Inersia ke arah z dengan L1 = 0.057727413 kgm²Inersia ke arah z dengan L1 = 0.061191241 kgm²

Luas permukaanefektif = 4345.2576 mm²

Lg 1 = 0.02403 mLg 2 = 0.02707 mLg 3 = 0.03021 m

Inersia ke arah x = 0.007951007 kgm²


Pemodelan Matematis

0

1

2

3

4

5

6

7

0 200 400 600 800

Pre

ssu

re (

Mp

a)

Crank Angle (º)

P1

P2

Beda Phase untuk SudutEngkol 180˚ = 540˚

Dengan persamaan F=P.Amaka didapatkan besar gayapada tiap sudut

L1 (Panjang Crankshaft) 0.0355 (m)

L2 1 0.1156 (m) Lg 1 0.02403 (m) Inertia Mesin 1 (J1) 0.054504859

L2 2 0.1256 (m) Lg 2 0.02707 (m) Inersia mesin 2 (J2) 0.057727413

L2 3 0.1356 (m) Lg 3 0.03021 (m) Inersia mesin 3 (J3) 0.061191241

ω1 1000 (rpm)

ω2 3000 (rpm)

ω3 5000 (rpm)

Massa mesin 91 (kg)

Massa conectingrod 0.48582 (kg)

Inertia crankshaft 0.007951007 (kgm²)

Luas Penampang Silinder 4345.2576 mm²


Pemodelan Matematis

a b

Ll Lr

F1(t)

F2(t)

Kml Cml Kmr Cmr

y

Joθ

CGe


Pemodelan Matematis

Me (Massa Engine)

Fy1 Fy2

Kml.yMe.y

Cml.ỳ¨

Cmr.ỳKmr.y

y

0F

1rlrl Fyy Kmy Km y Cmy Cm y Me

21rlrl FyFy Km Kmy CmCm y y Me

vy

Km Kmy CmCm y FyFyMe

1v rlrl21

0Fy 2

Fy1 Fy2

Kml.yCml.ỳ

Cmr.ỳKmr.y

a b

Ll LrJoθ

CGe

0CGe M(cw) 0b Fya Fyθ L Kmθ L Kmθ L Cmθ L Cmθ Jo 21rrllrrll

b Fya Fy L KmL Km θ L CmL Cmθ θ Jo 21rrllrrll

ωθ

rrllrrll21 L KmL Km θ L CmL Cmθ -b Fy-a FyJo

1ω


Pemodelan Matematis

2

1

rrllrrll

rlrl

Fy

Fy

Jo

b0

Me

10

Jo

a0

Me

10

ω

θ

v

y

Jo

LCmLCm1

0

0

Jo

LKmLKm0

0

0

0

0Me

CmCm1

0

0Me

KmKm0

ω

θ

v

y

UBXA X


Pemodelan Matematis


Pemodelan Matematis

0K.LK.Lω . JoK.LK.L

K.LK.L2KMe ω-det

r2

l2

rl

rl2

Ccc

MCc ..2

5,0

Mc .


Pemodelan Matematis

%Parameter

Km=160000; %Kekakuan mounting (N/m)

Cm=183.4368; %Damping mounting (Ns/m)

ll=0.091349; %jarak antara mounting kiri ke pusat

berat (m)

lr=0.087046; %jarak antara mounting kanan ke pusat

berat (m)

Me=91; %massa engine (kg)

Jo=0.054504849; %Inersia engine (kg.m^2)

a=0.070074; %jarak piston satu dengan pusat berat (m)

b=0.066746; %jarak piston dua dengan pusat berat (m)

%Matrik state spaces

A=[0 1 0 0;

-2*Km/Me -2*Cm/Me 0 0;

0 0 0 1;

0 0 –Km*(ll-lr)/Jo –Cm*(ll-lr)/Jo];

B=[0 0;

1/Me 1/Me;

0 0;

a/Jo –b/Jo];

m - File


Pemodelan Matematis

Eksitasi Impuls Eksitasi Periodik Perbandingan Perubahan Panjang Connectingrod

Analisa Hasil

Displacement

-5

0

5

10

15

20x 10

-4

Lin

ear

Dis

pla

cem

ent

(m)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Time (s)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Time (s)

-2

0

2

4

6x 10

-6

An

gu

lar

Dis

pla

cem

en

t (r

ad

)


Analisa Hasil

Velocity

-0.04

-0.02

0

0.02

0.04

0.06

0.08

Lin

ear

Vel

oci

ty (

m)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Time (s)

0 0.2 0.4 0.6 0.8Time (s)

-5

0

5x 10

-4

Angula

r V

elo

cit

y (

rad/s

2)


Analisa Hasil

Acceleration

-15

-10

-5

0

5

10

15

Lin

ear

Acc

eler

atio

n (

m/s

2)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Time (s)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5Time (s)

-6

-4

-2

0

2

4

6x 10

-3

Angula

r V

elo

cit

y (

rad/s

2)


Analisa Hasil

Dis

plac

emen

t

-20

-15

-10

-5

0

5x 10

-5

Line

ar D

ispl

acem

ent (

m)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm3000 rpm5000 rpm

-15

-10

-5

0

5x 10

-5

Lin

ear

Dis

plac

emen

t (m

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1x 10

-4

Line

ar D

isplac

emen

t (m

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2x 10

-6

Angula

r D

ispla

cem

ent

(rad

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3x 10

-6

An

gu

lar

Dis

pla

cem

ent

(rad

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-6

-4

-2

0

2

4x 10

-6

An

gu

lar

Dis

pla

cem

ent

(rad

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm


Analisa Hasil

Velo

city

-15

-10

-5

0

5x 10

-3

Line

ar V

eloc

ity (m

/s)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm3000 rpm5000 rpm

-15

-10

-5

0

5x 10

-3

Line

ar V

elocit

y (m

/s)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-15

-10

-5

0

5x 10

-3

Lin

ear

Vel

oci

ty (

m/s

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-6

-4

-2

0

2

4x 10

-5

Angula

r V

eloci

ty (

rad/s

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-3

-2

-1

0

1

2

3x 10

-5

Angula

r V

eloci

ty (

rad/s

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-3

-2

-1

0

1

2x 10

-5

Angula

r V

eloci

ty (

rad/s

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm


Analisa Hasil

Acc

eler

atio

n

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

Lin

ear

Acc

eler

atio

n (

m/s

2)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-3

-2

-1

0

1

2

3

Line

ar A

ccel

erat

ion

(m/s2 )

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-2

-1

0

1

2

3

Lin

ear

Acc

eler

atio

n (

m/s

2)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-0.01

-0.005

0

0.005

0.01

An

gu

lar

Acc

eler

atio

n (

rad

/s2)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6x 10

-3

Angula

r A

ccel

erat

ion (

rad/s2

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm

-6

-4

-2

0

2

4x 10

-3

Angula

r A

ccel

erat

ion (

rad/s2

)

0 0.05 0.1 0.15 0.2Time (s)

1000 rpm

3000 rpm

5000 rpm


Analisa Hasil

RMS Engine Velocity L1 L2 L3

Linear Displacement

1000 2.6513E-05 2.65E-05 2.6513E-05

3000 1.7675E-05 1.77E-05 1.7675E-05

5000 0.00000707 7.07E-06 0.00000707

Linear Velocity1000 0.0031815 0.003182 0.00318153000 0.0031815 0.003182 0.00318155000 0.004242 0.004242 0.004242

Linear Acceleration

1000 0.9898 0.9898 0.98983000 1.23725 1.23725 1.237255000 1.52005 1.52005 1.52005

Angular Displacement

1000 1.0605E-06 1.06E-06 1.0605E-06

3000 5.3025E-07 5.3E-07 6.0095E-07

5000 1.1312E-06 1.13E-06 8.8375E-07

Angular Velocity

1000 1.0959E-05 1.24E-05 9.5445E-06

3000 1.0605E-05 1.06E-05 8.8375E-06

5000 1.5908E-05 1.59E-05 1.2373E-05

Angular Acceleration

1000 0.0038885 0.003535 0.00318153000 0.0024745 0.002475 0.00247455000 0.004949 0.004596 0.003535


Analisa Hasil

Displacement


Analisa Hasil

Velocity


Analisa Hasil

Acceleration

KesimpulanPada eksitasi impuls, grafik perpindahan, kecepatan danpercepatan baik karena efek bouncing maupun pithcingmengalami kestabilan pada 0,2 s.

Pada eksitasi impuls, respon perpindahan linier sebesar 0,002m, kecepatan linier sebesar 0,055 m/s, dan percepatan liniersebesar 12 m/s2. Respon perpindahan anguler sebesar0,0003º, kecepatan anguler sebesar 0,0004 rad/s, dan percepatananguler sebesar 0,005 rad/s2

Pada eksitasi periodik besar putaran mesin mempengaruhirespon getaran yang terjadi pada mesin. Semakin besar putaranmesin maka semakin kecil perpindahan baik secara liniermaupun angular

Pada eksitasi periodik semakin besar putaran mesin maka semakinbesar juga kecepatan dan percepatan respon

Pada eksitasi periodik semakin panjang connectingrod maka besarperpindahan, kecepatan, dan percepatan getaran baik secarabouncing maupun pitching tidak terlalu terlihat perbedaannya.Sehingga dapat disimpulkan bahwa pengaruh perubahan panjangconnectingrod dapat diabaikan

TerimaKasihMas Bagus

Ibu n Bapak

Temen2 M52 Teme

nKo

s Bl

ok J

Keluarga Besar Dimensi

Pandu

Hulfi

Madinah

Yest

y Bapak Harus L.G

P. Arif

Mohon Saran dan Kritik untuk Membuat Tugas Akhir ini Menjadi Lebih Baik

Pemodelan dan Analisa Getaran Mesin Bensin 650 cc 2...

Documents

Transcript of Pemodelan dan Analisa Getaran Mesin Bensin 650 cc 2...