Pemilihan Material dan Proses Manufaktur Camshaft
1. Mekanisme Katup
Proses pembakaran gas pada mesin 4 langkah dikendalikan oleh mekanisme katup. Mekanisme katup merupakan suatu mekanisme dalam engine yang memiliki tugas untuk mengatur open-close engine valve (buka-tutup katup) saluran masuk dan buang pada ruang bakar sebuah engine (motor bakar). Struktur kerja mekanisme katup dan urutan kerja dimulai saat poros engkol berputar, maka akan mengakibatkan berputarnya camshat yang dihubungkan melalui timing chain dan roda gigi!sprocket. "amshat akan menggerakan rocker arm dan rocker arm akan menekan batang katup sehingga terjadi pergerakan katup. katup.
Gambar Mekanisme Katup
a. Katup
#atup berungsi sebagai pintu gerbang pemasukan bahan bakar dan pembuangan gas sisa pembakaran, yang mana $aktu pembukaan dan penutupan katup-katup tersebut diatur sesuai dengan prinsip kerja mesin. #ontruksi katup terdiri dari kepala katup (valve head), batang katup (valve stem) berbentuk seperti jamur. %agian katup yang berhimpit disebut permukaan katup (valve ace) yang dibuat miring sesuai dengan kemiringan permukaan dudukan katup. #epala katup atau daun katup, pada katup hisap berdiameter lebih besar dibandingkan dengan katup buang, karena perbedaan tekanan antara gas yang masuk kedalam silinder dan gas yang keluar dari dalam silinder. #atup hisap mengandalikan perbedaan
tekanan udara luar dengan penurunan tekanan dalam silinder yang disebabkan oleh hisapan torak, sedangkan pada katup buang gas bekas pembakaran akan keluar dari silinder dengan tekanan sisa pembakaran sehingga cukup kuat untuk mendorong gas bekas pembakaran keluar dari silinder. &isamping itu juga dimaksudkan agar pemasukan bahan bakar udara lebih sempurna.
Gambar Katup
b. Dudukan katup
&udukan katup berungsi sebagai tempat dudukan kepala katup. 'ntara kepala katup dengan dudukan katup harus membuat persinggungan yang rapat agar tidak terjadi kebocoran gas pada saat kompresi atau kerja. Sudut kemiringan persinggungan katup dengan dudukan katup untuk katup masuk dan katup buang adalah 4, lebar persinggungan katup dengan dudukan katup dimaksudkan agar ekanan katup dan dudukan katup dapat sebesar mungkin, agar persinggungan katup dengan dudukan katup tidak mudah terbakar dan tidak mudah terselip kotoran yang menyebabkan kebocoran gas pada langkah kompresi atau kerja.
Gambar Dudukan Katup c. Pengantar katup/bos katup
Pemasangan pegas katup belum tentu menjamin katup tersebut akan baik kedudukannya, agar katup dapat stabil pada kedudukannya, baik pada saat menutup ataupun saat membuka, maka katup dilengkapi dengan penghantar katup (valve guide) atau bos katup.
d. Pegas katup
*ungsi dari pegas katup yaitu untuk mengembalikan katup agar tetap dalam keadaan rapat-rapat dalam kedudukannya. +elah diketahui bah$a kerja katup adalah membuka dan menutup disesuaikan dengan langkah torak. Pada saat membuka, katup digerakan oleh sumbu nok dan pada saat menutup katup digerakan oleh pegas katup. umlah pegas yang dipasang pada sebuah katup ada yang satu katup dan ada yang dua buah.
Gambar Pegas Katup
e. Rocker arm
ocker arm dipasang pada rocker shat. %ila rocker arm ditekan keatas oleh poros hubungan, katup akan tertekan dan membuka. ocker arm dilengkapi dengan sekrup dan mur pengunci untuk penyetelan katup.
Gambar Rocker arm
f. Poros engkol
Poros engkol berungsi mengubah gerak torak menjadi gerakan putar dan meneruskan gaya tersebut ke alat pemindah tenaga sampai ke roda.
g. Camshaft
"amshat atau poros bubungan atau poros nok berungsi untuk mengatur membuka dan menutupnya katup hisap maupun katup buang pada kepala silinder. "amshat berputar lebih lambat dari poros engkol karena jumlah gigi sprocket poros bubungan dua kali lebih banyak dari pada jumlah gigi sprocket poros engkol.
h. Timing chain
+iming chain berguna untuk menghubungkan gigi poros engkol dengan gigi camshat, sehingga putaran poros engkol dapat diteruskan ke camshat dan terjadilah persesuaian antara gerak naik turunnya piston dengan terbuka dan tertutupnya katup dalam melakukan proses
kerja. oda gigi!sprocket adalah roda gigi berungsi menerima putaran dari gigi poros engkol dan meneruskannya ke camshat.
. Mekanisme Ker!a Camshaft
"amshat atau sering disebut poros bubungan atau poros nok adalah sebuah alat yang digunakan dalam mesin torak untuk menjalankan valve poppet (buka tutup katup). %entuk camshat berupa batangan silinder dengan panjang tertentu yang memiliki bentuk khusus dan terdapat beberapa tonjolan landai seperti telur pada badannya yang disebut cam atau biasa juga disebut lobe atau bubungan. %agian yang bernama cam!lobe inilah yang akan bertugas menggerakkan katup mesin sehingga mampu membuka lubang masuk dan keluar ruang bakar mesin dan $aktu buka-tutup inilah yang dapat mempengaruhi tenaga pada sebuah mesin. +iap pabrikan mesin mobil membuat bentuk sebuah camshat yang berbeda-beda, meskipun itu original, terutama pada bagian lobe-nya. leh karena itu setiap jenis mesin pada mobil dari berbagai merk, pastinya memiliki tenaga dan torsi yang berbeda-beda pula.
Gambar Camshaft
Gambar Cam/"ubungan
/ubungan antara perputaran camshat dengan perputaran poros engkol sangat penting. #arena katup mengontrol aliran masukan bahan bakar dan pengeluaran, mereka harus dibuka dan ditutup pada saat yang tepat selama stroke piston. 0ntuk alasan ini, camshat dihubungkan dengan crankshat secara langsung, atau melalui mekanisme 1gear1, atau secara tidak langsung melalui rantai yang disebut rantai $aktu. &alam beberapa rancangan camshat juga menggerakkan distributor, minyak dan pompa bahan bakar. uga dalam sistem injeksi bahan bakar dahulu, cam di camshat akan mengoperasikan penginjeksi bahan bakar tersebut. &alam sebuah mesin dua-langkah yang menggunakan sebuah camshat, setiap valve membuka sekali untuk setiap rotasi crankshat2 dalam mesin ini, camshat berputar pada kecepatan yang sama dengan crankshat. &alam mesin empat langkah, katup-katup akan membuka setengah lebih sedikit, oleh karena itu dua putaran penuh crankshat terjadi di setiap putaran camshat. +ergantung lokasi dari camshat tersebut, cam menggerakkan katup secara langsung ataupun melalui hubungan antara pushrods dan pelatuk katup. "ara kerja yang langsung menghasilkan mekanisme sederhana dan kesalahan yang sedikit, tetapi camshat harus diposisikan di atas silinder. &ahulu, ketika mesin tidak secanggih sekarang, kelihatannya mekanisme tersebut sangat mengganggu, akan tetapi di era mesin modern, sistem cam overhead, dimana camshat di atas cylinder head, adalah sangat umum. %eberapa mesin menggunakan satu camshat untuk setiap katup masukan dan katup keluaran2 sama dengan yang dikenal sebagai double atau dual overhead cam (&/") atau cam ganda yang ditempatkan di atas silinder, lalu sebuah 3 ngines membutuhkan empat camshat.
5ear 3alve +iming pada sebuah mesin *ord +aunus 34 gear yang kecil ada di crankshat, gear yang lebih besar ada pada camshat. Perbandingan gear menyebabkan camshat bekerja setengah PM dari crankshat. 5esekan luncur antara bagian muka cam dengan ollo$er tergantung kepada besarnya gesekan. 0ntuk mengurangi aus ini, cam dan ollo$er mempunyai permukaan yang keras, dan minyak pelumas modern mengandung bahan yang secara khusus mengurangi gesekan luncur. 6obe (daun telinga) dari camshat biasanya meruncing, mengakibatkan ollo$er atau pengangkat katup berputar sedikit dalam setiap tekanan, dan membuat aus komponen. %agian muka dari cam dan ollo$er dirancang untuk aus bersamaan, jadi ketika salah satu telah aus maka keduanya harus diganti untuk mencegah aus yang berlebihan. Selain gesekan mekanik, dorongan besar juga diperlukan untuk mengatasi pegas katup yang selalu mendekati katup mesin. /al ini akan mengakibatkan 78 dari keluaran total mesin menjadi kosong, mengurangi eisiensi keseluruhan. 'da dua pendekatan yang telah dicoba untuk mengatasi energi yang terbuang tersebut, akan tetapi nyatanya sulit untuk diterapkan.
PR#$%$ P%M&'&()* M)T%R&)' D)* M)*+,)KT+R 1 Metode Pemilihan Material
Secara garis besar material dibagi dalam beberapa kelompok besar. *ungsi yang spesiik dari material bisa di tentukan apabila induk materialnya sudah di ketahui. Setiap material mempunyai struktur, mechanical properties, physical properties, dan modiication properties yang berbeda-beda.
Gambar Klasifikasi material
Tabel Mechanical Properties
Tabel Ph-sical Properties
&alam pengembangan sebuah model (part) baru pasti akan diikuti oleh beberapa pertanyaan seperti 9 %enda seperti apa itu: 'pa ungsinya: dan bagaimana cara kerja mesin itu:. 0ntuk menja$ab semua pertanyaan itu diperlukan penetapan siat-siat kerja dari part yang sesuai dengan desain, kemampuan material yang digunakan secara garis besar dan proses yang akan digunakan. "ara ini bisa dilakukan untuk menyaring kelas material dan proses mana yang akan digunakan. Pemilihan dari kemampuan material dibagi menjadi kategori yaitu 9
;. Siat operasi (unctional re
Proses Pemilihan Material a. )nalisis Produk
&ari bab sebelumnya sudah dijelaskan bah$a proses pembakaran gas pada engine dikendalikan oleh mekanisme katup. Mekanisme katup merupakan suatu mekanisme dalam engine yang memiliki tugas untuk mengatur open-close engine valve (buka-tutup katup) saluran masuk dan buang pada ruang bakar sebuah engine (motor bakar). "amshat merupakan salah satu kompenen dalam system mekanisme katup. "amshat bertugas untuk mengatur membuka dan menutupnya katup hisap maupun katup buang pada kepala silinder. &alam proses kerjanya, camshat berputar seiring dengan putaran mesin. "amshat berputar lebih lambat dari poros engkol karena jumlah gigi sprocket poros bubungan dua kali lebih banyak dari pada jumlah gigi sprocket poros engkol. "am atau lobe merupakan bagian dari camshat yang akan membuka dan menutup katup. "am sendiri berbentuk seperti telur dimana pada saat katup menyentuh bagian yang paling lonjong, maka katup akan terbuka. &an apabila katup bertemu dengan bagian yang paling datar maka katup akan terbuka. %erdasarkan hal diatas, maka untuk menentukan material camshat harus mempertimbangkan hal-hal sebagi berikut 9 o
+ahan putaran tinggi Material camshat haruslah yang tahan putaran tinggi karena dalam melakukan tugasnya,
o
camshat berputar dengan kecepatan tinggi. +ahan gesekan ! aus 0ntuk membuka dan menutup katup, terjadi kontak langsung antara cam!lobe dengan
o
katup. leh sebab itu material yang dipilih haruslah tahan terhadap gesekan!aus. +ahan panas "amshat merupakan bagian dari suatu engine dimana terjadi pembakaran dan menimbulkan panas. leh sebab itu material yang dipilih merupakan material yang tahan
o o o o
terhadap panas. +ahan deleksi &uctile isiensi, durability, environment, manuacturability /arga
&iba$ah ini adalah tabel datar kebutuhan dan gambar hirarki kebutuhan yang dinginkan untuk menentukan material camshat.
+abel +abel #ebutuhan &alam Menentukan Material "amshat
Gambar Diagram kebutuhan untuk camshaft
b. Kondisi Pembebanan Pada Camshaft Dan Perhitungan
Shat adalah elemen mesin berputar yang digunakan untuk memindahkan gaya dari satu tempat ke tempat lain 5aya yang dialami shat 9 ;. 5aya tangensial 7. +orsi resultan (momen puntir) Stress pada camshat 9 ;. Shear stress (pada nouse lobe) 7. #ombinasi beban torsi dan bending Shat yang mengalami beban luktuati yaitu momen torsi (+) dan momen bending (M), maka momen torsi ekivalen adalah 9 +>e?@(〖(#>mAM)〗B7C〖(#>tC+)〗B7 ) Momen bending ekivalen M>e?;!7 D#>mAMC@(〖(#>mAM)〗B7C〖(#>tA+)〗B7 )E &imana 9 #m ? kombinasi kejut dan aktor atik untuk bending #t ? kombinasi kejut dan aktor atik untuk torsi
Tabel ,aktor pembebanan pada shaft
Gambar Camshaft
