Jurnal Teknik Mesin Univ. Muhammadiyah Metro
URL: http://ojs.ummetro.ac.id/index.php/turbo
STRESS ANALYSIS PISTON SEPEDA MOTOR MENGGUNAKAN SOFTWARE AUTODESK INVENTOR 2015
Asroni 1* , Dwi Irawan 2
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Metro 1,2
Jl. Ki Hajar Dewantara 15 A Metro, Lampung e-mail : asroni@engineer.com 1 , dwi_irawan@yahoo.co.id 2

## Abstrak
Modifikasi adalah cara merubah bentuk suatu benda atau barang dari bentuk awal dengan bentuk selanjutnya yang berbeda agar berbeda tanpa menghilangkan fungsi asli dari benda  atau  barang  tersebut.  Objek  yang  sering  digunakan  biasanya  sepeda  motor,  sebagai contoh modifikasi ruang bakar. Melihat kondisi di lapangan seringkali pada saat modifikasi tidak menghiraukan atau tidak mengetahui bagaimana kerusakan akibat dari hasil modifikasi ruang bakar tersebut. Akibatnya kerusakan pada ruang bakar sering terjadi seperti rusaknya piston  akibat  thermal  ataupun  tekanan  yang  berlebihan.  Tujuan  penelitian  ini  adalah mengetahui pengaruh modifikasi  ruang bakar terhadap tegangan,  regangan, dan deformasi pada piston. Penelitian ini menggunakan metode simulasi, dengan jenis sepeda motor merk Honda  tipe  Revo  100cc  tahun  2008,  dengan  cara  mengikis  pada head  cylinder .  Nilai pengikisan  tidak  dikikis  ( standard );  0,1;  0,2;  0,3;  0,4  dan  0,5  mm.  Hasil  penelitian  ini mengakibatkan  perubahan  nilai  kompresi  di  tiap  ukuran  pengikisannya  dan  akibat  dari pengikisan tersebut yaitu: 147 Psi dengan nilai tegangan 633,64 Mpa, regangan 0,00573415 ul,  deformasi  0,0228577  mm.  156  Psi  dengan  nilai  tegangan  672,434  Mpa,  regangan 0,00608522  ul,  deformasi  0,0242572  mm.  167  Psi,  dengan  nilai  tegangan  719,849  Mpa, regangan 0,0065143 ul, deformasi 0,025976 mm.  177 Psi, dengan nilai tegangan 762,954 Mpa,  regangan  0,00690438  ul,  deformasi  0,0275228  mm.  186  Psi,  dengan  nilai  tegangan 801,748  Mpa,  regangan  0,00725545  ul,  deformasi  0,028922  mm.  192  Psi,  dengan  nilai tegangan 827,611 Mpa, regangan 0,0079895 ul, deformasi 0,029855 mm..
Kata  kunci :  Piston,  Motor  Bakar,  Simulasi, Autodesk  Inventor 2015,  Modifikasi  Ruang Bakar.

## Pendahuluan
Motor  bakar  adalah  salah  satu  jenis dari mesin kalor [1]. Rasio  kompresi  pada motor bakar dipengaruhi oleh volume ruang bakar yang berubah, semakin kecil volume ruang  bakar,  maka  rasio  kompresi  akan semakin  tinggi.  Kompresi  yang  semakin tinggi tentu akan mengakibatkan karakteristik pada piston [2].

## Tinjauan Teoritis
Pada  penelitian  sebelumnya  oleh Aprinaldi;  2015,  penelitian  dengan menganalisa pengaruh modifikasi  kepala silinder terhadap campuran bahan bakar- udara  pada  mesin  Honda  GX-160.
Penelitian  itu  dilakukan  dengan  cara memotong  kepala  silinder  sebesar  0,1, 0,2,  0,3,  0,4,  dan  0,5  mm  yang  akan memperkecil  ruang  bakar  sehingga mempertinggi  kompresi [3] . penelitian terdahulu oleh Asep Syarif Hidayattulah;
2012, penelitian ini menganalisa
Pengaruh Proses Oversize Piston
Terhadap  Kinerja  Motor  dan  Pengujian Ketahanan  Mekanik  Piston  dengan Menggunakan  Perangkat  Lunak Catia V5R14 .  Proses  analisa  tersebut  lebih tertuju pada oversize piston serta analisis pengujian  ketahanan  mekanik  piston dengan  menggunakan  perangkat  lunak Catia [4] .

## Piston
Adalah komponen penghisap bahan  bakar,  menghasilkan  kompresi, menerima  tenaga  hasil  pembakaran,  dan membuang gas hasil pembakaran. Piston berfungsi menjaga tekanan kompresi dan menyalurkan panas piston ke blok silinder [5].

## Kepala Silinder
Kepala silinder berfungsi sebagai tempat ruang  bakar,  tutup  blok  silinder,  dan tempat  komponen-komponen  mekanik katup [5].

## Kompresi
Kompresi pada mesin merupakan tekanan  udara  dan  bahan  bakar  pada ruang  bakar.  Ada  pula  pengertian  rasio kompresi, rasio kompresi adalah perbandingan  volume  ruang  bakar  saat piston di titik mati bawah (TMB) dengan volume  ruang  bakar  saat  titik  mati  atas (TMA).  Semakin  besar  perbandingan rasio  kompresi  maka  pada  saat  piston berada  di  titik  mati  atas  (TMA)  akan memiliki tekanan dan suhu yang semakin besar pula [3].

## Pembebanan
Pembebanan pada sebuah komponen  dapat  dibagi  dalam  beberapa model  pembebanan  seperti  pembebanan aksial, pembebanan dengan momen tekuk ( bending  moment ),  dan  pembebanan dengan  torsi.  Model-model  pembebanan ini  pada  suatu  komponen,  mempunyai pengaruh  yang  besar  dalam  desain  suatu komponen  [6].  Tegangan  dan  Regangan adalah  konsep  yang  penting  dalam peninjauan baik kekuatan maupun
kekakuan.
Keduanya
merupakan konsekuensi yang tidak dapat dipisahkan dari  bekerjanya  suatu  beban  terhadap suatu  bahan  struktur.  Tegangan  dapat dianggap  sebagai  sebuah  energi  yang menahan beban; Regangan adalah ukuran deformasi  yang  terjadi  sebagai  akibat tegangan.  Dalam  suatu  elemen  struktur,
tegangan  adalah  gaya  dalam  dibagi dengan luas penampang di mana gaya itu bekerja.  Oleh  karena  itu,  Tegangan dianggap  sebagai  efek  bertumpuk  dari tegangan.
Kekuatan  bahan  dapat  diukur dengan  tegangan  maksimum  yang  dapat ditahannya-kekuatan  ini  disebut  juga tegangan  runtuh  (gagal).  Kekuatan  dari suatu  elemen  struktur  diukur  dari  gaya dalam maksimum yang dapat ditahannya. Hal  ini  tergantung  pada  kekuatan  bahan penyusunnya  dan  ukuran  serta  bentuk penampangnya.  Kekuatan  puncak  dari elemen dicapai ketika tegangan melebihi tegangan runtuh dari bahan [7].

## Metode Penelitian
Langkah-langkah dalam melakukan penelitian yaitu:
1. Menyiapkan alat dan bahan.
2. Pengikisan Kepala Silinder.
3. Pengukuran dimensi piston.
4. Menggambar piston.
5. Melakukan  simulasi  dengan Software Inventor 2015.
6. Mengolah data.
Pada  kepala  silinder,  pengikisan dilakukan  dengan  memvariasikan  ukuran pada  pengikisan  kepala  silinder.  Variasi pengikisan  tersebut  diambil  data  ukur sebesar 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, dan 0,5 mm. Hal tersebut  bertujuan  untuk  memperkecil ruang bakar sehingga mempertinggi kompresi.
Tabel 1. Physical Properties [4]
Material AC8A Young Modulus (N/m 2 )  9.1 x10 10 Poisson Ratio 0.346 Density (kg/m 3 ) 2710 Thermal Expansion ( o C) 21.0 x10 -6 / o C Yield Strength (N/m 2 ) 9.5 x10 7
Sifat fisika suatu logam adalah bagaimana keadaan logam itu apabila mengalami peristiwa fisika [8].
Gambar 1. Dimensi Piston
Gambar 2. Mesh

## Hasil dan Pembahasan
Untuk  mengetahui  karakteristik pada piston dengan pengaruh  pengikisan kepala  silinder  dan  memvariasikan pengikisan  head  silinder  dengan  ukuran pengikisan  0,1  mm  0,2  mm  0,3  mm  0,4 mm  dan  0,5  mm  agar  di  dapat  tekanan yang  berbeda  untuk  kemudian  di simulasikan.  Adapun  hasil  pengujian yang  diperoleh  dalam  bentuk  data-data berikut:
Pengambilan data kompresi ruang bakar dicatat pada saat kondisi motor mati karena  busi  dilepas,  kemudian  diambil data dengan menggunakan alat kompresi tester. Data hasil  pengujian diambil dari nilai  tertinggi  dari  ukuran  pengikisan yang berbeda.
Tabel  2.  Data  Kompresi  Hasil  Pengikisan
Kepala Silinder No Ukuran Pengujian Hasil Hasil Pengujian Pengikisan (PS) Rata-rata (PSI) 1 Standar 1 144 147 2 145 3 150 4 147 5 149 2 0,1 mm 1 153 156 2 156 3 155 4 154 5 160 3 0,2 mm 1 168 167 2 170 3 167 4 164 5 166 4 0,3 mm 1 177 177 2 180 3 178 4 174 5 176 5 0,4 mm 1 187 186 2 189 3 178 4 190 5 186 6 0,5 mm 1 190 192 2 189 3 192 4 195 5
194

## Tabel 3. Tegangan Pada Piston
No Pengikisan (mm) Stress (Mpa) Maximum Stress (Mpa) Minimum Stress (Mpa) 1. Standar 633,64 301,05 -413,99 2. 0,1 672,43 319,45 -439,33 3. 0,2 719,85 342,01 470,31 4. 0,3 762,95 362,49 498,47 5. 0,4 801,75 380,92 523,82 6. 0,5 827,21 393,21 540,71
Ukuran Pengikisan Nilai Maximum Minimum Piston Stress (Mpa) (Mpa) (Mpa) 1 Standar 633,64 301,048 -413,986 2 0.1 672,434 319,48 -439,332 3 0.2 719,849 342,007 -470,311 4 0.3 762,954 362,487 -498,473 5 0.4 801,748 380,919 -523,819 6 0.5 827,611 393,206 -540,717 No 633,64 672,434 719,849 762,954 801,748 827,611 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Standar 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 N il ai S tr e s s ( M p a) Ukuran  Pengikisan  (mm)
Nilai Stress (Mpa)

## Gambar 3. Grafik hubungan antara ukuran
pengikisan terhadap nilai Normal Stress
Tabel 4. Result Summary Ukuran Standar
Tabel 5. Result Summary Ukuran 0,1 mm
Tabel 6. Result Summary Ukuran 0,2 mm
Tabel 7. Result Summary Ukuran 0,3 mm
Tabel 8. Result Summary Ukuran 0,4 mm
Tabel 9. Result Summary Ukuran 0,5 mm
Deformasi maksimum terbesar terjadi  pada  belakang  piston  dengan  nilai 0,0263476 mm, dan masih dapat di terima oleh  piston  karena  deformasi  lebih  kecil dari deformasi maksimal yaitu 0,126 mm.
Gambar 4. Displacements

## Kesimpulan
Dari  hasil  simulasi  yang  telah dilakukan, dengan pengikisan head cylinder standar,  0,1mm,  0,2mm,  0,3mm,  0,4mm, dan  0,5mm.  Pada  judul  “Pengaruh Modifikasi  Ruang  Bakar  Sepeda  Motor Terhadap Kerusakan Piston Dengan Metode  Simulasi  Menggunakan  Perangkat Lunak Autodesk Inventor 2015” diperoleh hasil sebagai berikut:
1. Pengaruh  kompresi  ruang  bakar terhadap  tegangan  pada  piston  pada tekanan  147  Psi  tegangan  yang terjadi  sebesar  633,64  Mpa,  dan tegangan  pada  tekanan  192  Psi tegangan yang terjadi sebesar 827,611 Mpa.
2. Pengaruh  kompresi  ruang  bakar terhadap  regangan  pada  piston  pada tekanan  147  Psi  regangan  yang terjadi  sebesar  0,00573415  ul,  dan regangan  pada  tekanan  192  Psi regangan yang terjadi sebesar 0,0079895 ul.
3. Pengaruh  kompresi  ruang  bakar terhadap deformasi pada piston pada tekanan  147  Psi  deformasi  yang terjadi  sebesar  0,0228577  mm,  dan deformasi  pada  tekanan  192  Psi deformasi yang  terjadi  sebesar
0,029855 mm.

## Saran
Simulasi  yang  dilakukan  pada penelitian  ini  adalah  dengan  membuat model  yang mirip benda sebenarnya, hasil yang diperoleh adalah sekedar pertimbangan untuk penelitian lanjut. Saran yang diberikan adalah dilakukan penelitian ulang dengan menggunakan benda uji yang nyata  dan  mempertimbangkan  pengaruh panas terhadap kekuatan material.

## Daftar Pustaka
[1]  Soekardi,  C.  (2015). Termodinamika Dasar  Mesin  Konversi  Energi . Yogyakarta: Penerbit Andi.
[2]  Moran,  M.  J.  (2004). Termodinamika Teknik Jl. 2 . Jakarta: Erlangga.
[3]  Aprinaldi,  A.  A.  (kein  Datum). Kaji
Eksperimental Pengaruh Modifikasi Kepala Silinder Terhadap Campuran Bahan Bakar–Udara  (Air-Fuel  Ratio) (Studi  Kasus  Pada  Mesin  Honda
GX-160) .  Doctoral  dissertation.
Universitas Bengkulu.
[4]  Hidayattulah,  A.  S.  (2012). Analisis Pengaruh  Proses  Oversize  Piston Terhadap  Kinerja  Motor  dan Pengujian  Ketahanan  Mekanik
Piston Dengan Menggunakan
Perangkat  Lunak  Catia  V5R14 .
Jakarta: Gunadarma.
[5]  Suwarto,  T.  (2008). Mencari  & Memperbaiki  Kerusakan  Sepeda Motor  4-Tak .  Jakarta:  Kawan Pustaka.
[6]  Ashby,  M.  F.  (2005). Materials Selection  In  Mechanical  Design 3th Edition . Pergamon Press.
[7]  Macdonald,  A.  J.  (2002). Struktur  dan Arsitektur  Edisi  Kedua .  Jakarta: Erlangga.
[8]  Lovell.  (2012). Physical  Properties  of Materials . Berlin: Springer
Science & Business Media.