Bahan dan Desain Untuk Poros Engkol

Bahan dan Desain Untuk Poros Engkol

Tujuan pelatihan ini adalah untuk memberi pengalaman praktek dalam mengidentifikasi material dan desain pada poros engkol otomotif agar dapat melaksanakan pekerjaan perbaikan. 

Ada berbagai macam baja campuran yang digunakan untuk poros engkol dan masing-masing memiliki sifat-sifat khas yang harus diperhatikan dalam melakukan perbaikan terhadapnya. Poros engkol banyak yang terbuat dari baja nodular tetapi melalui berbagai proses pengerasan agar lebih sesuai dengan lingkungan kerja dan mesin yang menggunakannya. Masing-masing proses tersebut berpengaruh pada pengerjaan pembubutan dan perbaikan pada poros engkol. 

Prosedur POROS ENGKOL

Poros engkol bersama dengan poros penghubung mengubah gerak bolak balik piston menjadi gerak berputar. Bantalan ujung besar (big end) poros penghubung dipasang pada pen engkol poros engkol. Posisi pen-pen engkol tersebut tidak pada pusat (offset) sumbu utama. Poros penghubung yang bergerak ke bawah membuat pen-pen engkol berputar di sekitar sumbu utama (Gambar 1). 

Gambar 1 : Fungsi Poros Engkol


Poros engkol terbuat dari baja campuran yang dituang atau ditempa atau besi nodular tuang, kemudian semua permukaan tempat pemasangannya dan bantalan dibubut secara presisi. 
Jurnal bantalan poros utama ada pada garis tengah poros engkol (Gambar 2). Jurnal-jurnal harus dibubut dengan sangat tepat karena berat dan gerakan poros engkol akan ditumpu oleh titik-titik ini. Jumlah bantalan poros utama bergantung desain mesin. Pada umumnya mesin-mesin V-blok mempunyai bantalan utama yang lebih sedikit daripada mesin in-line yang memiliki jumlah silinder yang sama, karena mesin blok-V menggunakan poros engkol yang lebih sedikit. 

Gambar 2 : Jenis Bantalan Poros Utama


Jurnal bantalan poros penghubung/tangkai piston berada dengan posisi offset/tidak pada garis pusat poros engkol. Besarnya offset dan jumlah jurnal ditentukan oleh desain mesin. Mesin yang memiliki enam silinder in-line memiliki enam buah jurnal poros penghubung; mesin V-8 hanya mempunyai empat jurnal karena tiap jurnal akan dihubungkan dengan dua poros penghubung, satu dari tiap sisi V. Jurnal poros penghubung juga disebut dengan pen engkol. 

Jurnal bantalan utama poros engkol ditopang pada blok bantalan yang terbagi dua/split bearing, ditahan agar berada pada tempatnya di ruang engkol/crankcase menggunakan tutup bantalan, baut baja khusus yang mempunyai kekuatan tarik tinggi dan pasak/dowel (Gambar 3). 

Gambar 3 : Bantalan dan Tutup Poros Engkol


Ujung-ujung poros diberi penyekat untuk mencegah kebocoran minyak dari rumah engkol dan wadah oli/oil-pan. Ujung-ujung poros juga bisa diberi alur helical atau oil slinger untuk membantu penyekatan pelumas. 

Bagian belakang poros engkol berbentuk flens atau kerucut sebagai tempat pemasangan roda gila. Pada flens bisa terdapat spigot atau dowel untuk membantu roda gila agar berada pada posisi yang benar. 
Biasanya bagian depan memiliki spigot yang terkunci untuk mengikat roda gigi timing dan puli poros engkol atau peredam. 
Lubang saluran pelumas dibor pada sayap poros engkol, dari jurnal bantalan poros utama sampai jurnal bantalan ujung besar, untuk melumasi bantalan ujung besar (Gambar 4). 

Gambar 4 : Lubang Saluran Pelumas yang Dibor Melalui Sayap

Lihat gambar 5 yang menunjukkan sebuah poros engkol tipikal serta nama-nama 

 

Gambar 5 : Nama Bagian Poros Engkel

 

Gambar 5 Nama-nama bagian poros engkol 

Kekakuan Poros Engkol 
Dalam mengubah gaya-gaya pembakaran manjadi gerak berputar, poros engkol mengalami baik tegangan torsi maupun tegangan lentur. Selain itu juga terdapat tekanan yang diakibatkan oleh gaya sentrifugal dan gaya inersia yang peningkatannya sebesar kuadrat kecepatan rotasi. Pada putaran yang tinggi tekanan tersebut bisa jauh lebih besar daripada tekanan yang diakibatkan oleh tekanan gas. Bagaimanapun juga poros adalah batang elastis dan akan berperilaku sebagaimana batang elastis. Tekanan yang dialami oleh poros engkol yang diakibatkan oleh gaya-gaya dinamis dan gas akan meningkat jauh lebih besar jika terjadi resonansi. Poros menjadi patah atau komponen-komponen mesin lain akan rusak jika mesin dijalankan dalam waktu yang lebih lama. 
Kekakuan poros engkol dipengaruhi oleh panjangnya, sedangkan panjang poros engkol dipengaruhi oleh jumlah silinder dan susunannya. Besarnya diameter jurnal juga mempengaruhi kekakuan. Semakin besar diameter jurnal poros akan semakin kaku. Sayangnya semakin besar diameter akan semakin besar massa yang bisa memperbesar ketidakseimbangan gaya-gaya. 
Bantalan poros harus terpasang cukup kuat untuk mencegah noise akan tetapi juga harus memiliki celah di antaranya agar terdapat lapisan pelumas setebal 0,0003 mm sampai 0,005 mm. 

Bantalan poros berputar pada lapisan minyak pelumas yang ada di antara permukaan bantalan dan permukaan jurnal. Minyak pelumas disalurkan dari pompa minyak mesin. Jika jurnal poros engkol tidak bulat, mengerucut atau terdapat goresan padanya maka lapisan minyak tidak dapat terbentuk dengan memadai dan jurnal akan menyentuh permukaan bantalan (Gambar 6).

 

Gambar 6 : Lapisan Pelumas Antara Poros Engkol dan Bantalan

Sebagaimana disebut di muka, jurnal poros penghubung tidak berada pada pusat garis tengah (offset) poros engkol. Ini menimbulkan tekanan pada pusat poros engkol. Untuk menyeimbangkannya agar dihasilkan operasi mesin yang lebih halus maka harus ditambahkan beban untuk melawannya pada poros engkol. Beban tersebut bisa berupa bagian dari poros engkol yang diletakkan berlawanan dengan jurnal poros penghubung. 

Setiap bantalan utama akan memperoleh minyak bertekanan dari pompa. Setiap jurnal bantalan utama memiliki sebuah lubang yang dibor padanya dengan sebuah lubang atau lubang-lubang penghubung yang menuju satu atau lebih jurnal bantalan poros. Dengan cara demikian semua jurnal bantalan akan memperoleh minyak bertekanan untuk melindungi bantalan maupun jurnal. 
Konfigurasi poros engkol menentukan desain blok mesin atau penempatan jurnal poros penghubung di sekeliling garis pusat poros engkol. 

Konfigurasi atau Phasing Poros Engkol 
Istilah “phasing” dalam hubungannya dengan bantalan ujung besar adalah posisi sudut jurnal ujung besar relatif satu sama lain. Biasanya phasing disusun untuk memperoleh impuls pengapian yang rata, sehingga membantu menghasilkan operasi mesin yang halus. Susunan V-6 bisa berupa konfigurasi sudut 60o atau 90o. Pada pengaturan 60o dihasilkan keseimbangan primer dan sekunder, sedangkan 120o akan menghasilkan pulsa pengapian yang rata. Sedangkan layout 90o hanya akan menghasilkan pulsa pengapian yang rata jika pena engkol membentuk sudut 30o dari kondisi nominal pen engkol. Ini menghasilkan pengapian yang rata tetapi keseimbangan akan terpengaruh sehingga terjadi “uncouple” primer (Gambar 7).

 

Gambar 7 : Phassing Poros Engkol


Keausan Jurnal Poros Engkol 

Bentuk jurnal yang ideal adalah bundar penuh dan paralel tetapi tidak bisa terhindarkan pasti akan terjadi penyimpangan dalam metode pembubutan dan finishing. Batas-batas yang dapat diterima untuk deviasi tersebut dalam produksi poros engkol mesin dewasa ini telah ditetapkan melalui tes, toleransi tersebut harus dipatuhi dalam melakukan rekondisi pada poros. Perubahan bentuk-bentuk termasuk kerucut, jam pasir dan bentuk bentuk tong. 

Poros Engkol Berbentuk Jam Pasir 
Merupakan kondisi di mana diameter jurnal pada bagian tengah lebih kecil daripada diameter pada ujung-ujungnya (Gambar 8).

Gambar 8 : Keausan Jam Pasir


 

Poros Engkol Berbentuk Tong 
Merupakan kondisi di mana diameter jurnal pada bagian tengah lebih besar daripada diameter pada ujung-ujungnya. Bentuk seperti tong berlebihan dapat mengakibatkan bantalan tergores (Gambar 9). 

 

Gambar 9 : Keausan Bentuk Tong 

Poros Engkol Berbentuk Kerucut 
Bagian yang berbentuk kerucut pada bantalan pada daerah yang paling besar mendapat beban merupakan daerah yang paling kritis daripada daerah-daerah lain (Gambar 10). 

 

 

 

Gambar 10 : Keausan Bentuk Kerucut

Variasi Permukaan Aksial dan Lingkaran 
Disarankan agar dilakukan pemeriksaan secara periodis pada permukaan dan bulatan pada jurnal mengenai bentuk geometris lingkaran dan aksialnya. Standar yang berlaku untuk semua mesin : 

Chatter – Waviness – penyimpangan terhadap kerataan aksial permukaan. Penggelombangan/waviness tidak boleh melebihi 0,0025 mm (0,0001”) T.I.R. 

Chatter – yaitu ketidakrataan permukaan jurnal melingkar yang ditandai oleh banyaknya puncak-puncak dan lembah-lembah yang lebih kurang berukuran sama tetapi tidak bermanfaat bagi jurnal. Chatter maksimum tidak boleh melampaui 0,0013 mm (0,0005”). 

Lobing – ketidakrataan melingkar pada jurnal yang berupa kontur permukaan yang menggelombang secara gradual dengan sejumlah puncak dan lembah yang hampir sama pada seluruh bagian jurnal. Adanya pola lobing sebanyak tiga sampai tujuh buah tidak diperbolehkan. 

Lobing tidak boleh melebihi 0,0025 mm TIR. 
Lobing lebih sulit dideteksi atau diukur. 
Banyaknya lobing yang terjadi bisa 3 sampai 45 dengan amplitudo dari 2,5 sampai 10 mikrometer (100 sampai 400 mikroinci). Penyebab terjadinya lobing adalah mesin gerinda yang sering tidak dapat dipersempit. Sering hal ini terjadi akibat model getaran tertentu. Dari dalam mesin itu sendiri penyebabnya bisa beraneka macam. Jika terjadi masalah pada bantalan mesin, maka poros engkol harus diperiksa dengan peralatan profilometer.Pelaku rekondisi harus memeriksa secara teratur mengenai lobing yang terjadi pada poros engkol yang dikerjakan dengan mesin gerinda mereka.

Bantalan pada jurnal yang memiliki lobing cenderung mengalami kerusakan akibat fatigue atau gesekan atau keduanya. 
Desain dan perilaku poros engkol dalam kondisi operasi sangat berpengaruh terhadap mesin agar berjalan halus dan dapat diandalkan. 

 

Gambar 11 : Grafik Frekuensi Lobing

PERINGATAN : Jangan meletakkan poros engkol atau mendirikannya pada ujungnya karena bisa tertekuk atau berubah bentuk. Poros engkol harus disimpan dengan penyangga pada bagian tengahmya. Ingatlah semua bantalan/pad mesin harus disimpan secara hati-hati. 




Materi Terkait:



Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel