11 Governor [PDF]

Citation preview

Laporan Akhir FDM Bidang Konstruksi



Governor



BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Dalam suatu mesin yang tersusun dari beberapa komponen yang tersusun secara kompleks, diperlukan suatu alat yang berfungsi untuk mengatur kerja dari masing- masing komponen tersebut. Sebagai seorang sarjana teknik mesin, sangat perlu kiranya dibekali dengan ilmu dan keterampilan tentang komponenkomponen yang terdapat dalam suatu mesin. Daya yang dihasilkan oleh suatu mesin tidak selalu konstan, sedangkan penggerak mula sering kali harus beroperasi pada kecepatan konstan. Untuk itu dibutuhkan suatu alat yang disebut dengan pengatur (governor). Jadi nantinya diharapkan seorang engineer paham dengan baik tentang karakteristik dari governor, sehingga dapat ditentukan kondisi kerja yang sesuai.



1.2 Tujuan Percobaan 1. Untuk mengetahui karakteristik dari pengatur dengan membuat grafik yang menyatakan hubungan antara kecepatan poros dengan posisi sleeve untuk berbagai berat flyball. 2. Untuk menentukan daerah dimana governor stabil dan tidak stabil.



1.3 Manfaat Mahasiswa dapat mengetahui sistem kerja dari suatu governor pada suatu mekanisme komponen mesin, sehingga dapat mengembangkan fungsi dari governor tersebut untuk tujuan lain.



Kelompok 25 54



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1 Teori Dasar 2.1.1 Sejarah Governor James Watt merancang governor pertamanya pada tahun 1788 berdasarkan saran dari rekan bisnisnya yaitu Matthew Boulton. Governor tersebut mempunyai bandul dan berbentuk kerucut atau biasa disebut governor sentrifugal, inovasi dari James Watt untuk governornya tersebut adalah digunakan untuk mesin uap cipataannya. Namun James Watt tidak pernah mengklaim bahwa governor tersebut menjadi penemuannya sendiri. Sebenarnya governor sentrifugal telah digunakan sejak abad ke-17. Oleh karena itu, adanya kesalahpahaman bahwa James Watt merupakan orang yang pertama menemukan governor. Governor sentrifugal hasil rancangan James Watt dan Matthew Boulton ditunjukkan oleh gambar 3.2.1 :



Gambar 3.2.1 Governor Sentrifugal James Watt & Matthew Boulton



2.1.2



Governor Governor adalah suatu alat yang dapat mengatur suatu kondisi yang selalu



berubah-ubah akibat adanya daya yang bervariasi agar penggerak mula dapat beroperasi pada kecepatan yang relatif konstan. Gambar governor ditunjukkan oleh gambar 3.2.2 :



Kelompok 25



55



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Gambar 3.2.2 Governor



2.1.3



Hukum I, II, III Newton 1. Hukum I Newton Definisi dari Hukum I Newton adalah setiap benda yang akan tetap bergerak lurus beraturan atau tetap dalam keadaan diam jika tidak ada resultan. Hukum I Newton disebut juga Hukum Kelembaman (Inersia).



Sifat lembam benda adalah



sifat mempertahankan



keadaanya, yaitu keadaan tetap diam atau keadaan tetap bergerak beraturan. Rumus Hukum Newton I adalah :



F  0 2. Hukum II Newton Definisi dari hukum II Newton adalah percepatan yang timbul pada sebuah benda karena pengaruh gaya yang bekerja pada benda, besarnya berbanding lurus dengan gaya yang mempengaruhi benda dan berbanding terbalik dengan massa benda. Rumus Hukum Newton II adalah :



F  ma 3. Hukum III Newton Definis dari hukum III Newton adalah jika suatu benda mengerjakan gaya pada benda kedua maka benda kedua tersebut akan juga gaya Kelompok 25



56



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



pada benda pertama, yang besar gayanya = gaya yang diterima tetapi arahnya berlawanan. Perlu diperhatikan bahwa kedua gaya tersebut harus bekerja pada dua benda yang berlainan. Rumus Hukum Newton III adalah :



f aksi   f reaksi 2.1.4



Gaya Sentripetal & Gaya Sentrifugal 1. Gaya Sentripetal Gaya sentripetal adalah gaya yang membuat benda untuk bergerak melingkar. Cara untuk mengetahui gaya sentripetal dapat melalui cara mengayunkan beban yang diikatkan pada sebuah tali sehingga yang bertindak menjadi gaya sentripetal adalah tegangan yang bekerja pada tali tersebut. Demonstrasi tersebut ditunjukkan oleh gambar 3.2.3 :



Gambar 3.2.3 Gaya Sentripetal



Maka rumus gaya sentripetal adalah :



Fsentripetal



v2 m r



Keterangan : Fsentripetal = Gaya Sentripetal (Newton) m



= massa benda (kg)



v



= kecepatan linier benda (m/s)



r



= jarak benda terhadap pusat putar/jari-jari (meter)



2. Gaya Sentrifugal



Kelompok 25



57



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Gaya Sentrifugal adalah merupakan efek semu yang ditimbulkan ketika sebuah benda melakukan gerak melingkar. Berdasarkan namanya, gaya sentrifugal didefinisikan sebagai gaya yang arahnya menjauhi pusat kelengkungan/ pusat putar. Dalam kasus gerak melingkar beraturan, gaya sentrifugal didefiniskan sebagai negatif dari hasil kali massa benda dengan percepatan sentripetalnya. Sepintas hal ini menunjukkan bahwa gaya sentrifugal adalah lawan dari gaya sentripetal. Memang, jika ditinjau dari besar dan arahnya kesimpulan ini adalah benar. Namun jika dilihat secara hakekatnya keduanya sangat berbeda. Gaya sentripetal sebagaimana telah dibicarakan adalah gaya nyata dan gaya sentrifugal adalah gaya semu. Keberadaan gaya sentripetal tidak tergantung dari kerangka acuan yang digunakan, artinya dalam kerangka acuan apapun gaya sentripetal akan tetap muncul. Sebaliknya, gaya sentrifugal hanya akan ada pada kerangka acuan noninersial (tepatnya kerangka berputar). Namun jika berada pada kerangka acuan inersial, gaya sentrifugal tersebut akan hilang. Gaya sentrifugal ditunjukkan oleh gambar 3.2.3 :



Gambar 3.2.3 Gaya Sentrifugal



2.1.5



Jenis-jenis governor Secara umum governor dapat diklasifikasikan atas 2, yaitu berdasarkan strukurnya dan cara kerjanya. 1. Governor berdasarkan strukturnya dibedakan atas : a. Mechanical Governor



Kelompok 25



58



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Governor ini adalah jenis sentrifugal, keseimbangan dijaga oleh gaya sentrifugal dari flyball dan tegangan spring. Mechanical Governor ditunjukkan oleh gambar 3.2.4 :



Gambar 3.2.4 Mechanical Governor



Governor mekanikal ini dibedakan lagi menjadi 2 tipe yaitu, model RSV dan model RQV. i.



Model RSV Governor sentrifugal model RSV adalah suatu governor yang dapat meregulasi putaran mesin (putaran idle sampai putaran maksimum). Huruf V (Verstell) berarti penyetel. Pada governor sentrifugal jenis RSV hanya terdapat satu pegas tarik sebagai pengatur yang terpasang diluar bobot sentrifugal. Governor sentrifugal model RSV ditunjukkan oleh gambar 3.2.5 :



Gambar 3.2.5 Governor Sentrifugal model RSV



Kelompok 25



59



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



ii.



Model RQV Model ini biasanya di pasang pada pompa injeksi pada mesinmesin yang besar. Governor ini dilengkapi dengan speed up gear untuk mendapatkan pengontrolan yang lebih akurat. Governor sentrifugal model RQV ditunjukkan pada gambar 3.2.6 :



Gambar 3.2.6 Governor sentrifugal model RQV



b. Pneumatic Governor Governor jenis ini bekerja menurut perbedaan tekanan antara tekanan vakum pada intake manifold dan atmosfer yang dideteksi oleh sebuah diafragma. Pneumatic Governor ditunjukkan oleh gambar 3.2.7 :



Kelompok 25



60



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Gambar 3.2.7 Pneumatic Governor



2. Governor berdasarkan cara kerjanya, dibedakan atas : a. Governor Sentrifugal Governor jenis ini bekerja berdasarkan gaya sentrifugal, yakni suatu gaya yang dialami oleh benda yang bergerak secara rotasi yang arah gayanya selalu menjauhi pusat dari perputaran. Fsg



m



= m . asg



 v2   R



Fsg



  



=m Gambar 3.2.8 Gaya sentrifugal yang menjauhi benda



 R 2   R



  



=m



=m



2R 2



 2n    dapat Prinsip kerja governor dengan pemanfaatan gaya sentrifugal  60  =m R digambarkan :



Kelompok 25



61



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



v at asp F sg r



F sp



Gambar 3.2.9 Gaya Sentrifugal Pada Governor



Dimana: V



= Kecepatan linear



= w. R



At



= Percepatan tangesial



= V2 /R



asp



= Percepatan Sentripetal



= V2 /R



Fsp



= Gaya sentripetal



Fsf



= Gaya sentrifugal



Arah gaya sentripetal selalu menuju pusat putar. Sedangkan gaya sentrifugal besarnya sama dengan gaya sentripetal tetapi arahnya selalu melawan arah dari gaya sentripetal. Besarnya gaya sentripetal dapat ditentukan dengan persamaan: Fsg 



m.v 2 r



Karena kecepatan linear V = w.R, Maka persamaan diatas dapat dituliskan: Fsg 



m . ( w.r ) 2  m.r.  2 r



Jika harga ω= 2 n /60, persamaan dapat disederhanakan lagi: Kelompok 25



62



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Fsg 



m . r ( 2n) 2 60



Dimana: Fsg



= Gaya sentrifugal (N)



m



= Massa flyball (Kg)



r



= Jari-jari / jarak flyball keporos utama (m)



n



= Putaran (rpm)



b. Governor Inersia Governor inersia ini bekerja berdasarkan



momen inersia yang



timbul akibat terjadinya perputaran sudut, atau dapat juga dianggap sebagai penjumlahan hasil kali massa setiap partikel dalam suatu benda tegar dengan kuadrat jarak dari sumbu. Karena dipandang lebih rumit, governor jenis ini tidak banyak digunakan walaupun reaksi yang dihasilkannya lebih cepat.



Gambar 3.2.10 Governor Inersia



Pada Governor, elemen yang sangat berpengaruh yang dijadikan input dalam sistem pengukuran kecepatan adalah: a. Putaran (n) dari poros yang akan menggerakan lengan-lengan governor beserta flyball. b. Variasi massa flyball yang akan menentukan berapa besarnya kecepatan yang akan diberikan untuk menggerakan poros.



Kelompok 25



63



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Massa flyball yang juga menentukan kestabilan kenaikan lenganlengan pada governor yang sesuai dengan putaran poros yang diberikan. Putaran yang diberikan governor dengan memakai motor penggerak yang mana kecepatan diatur dengan menggunakan slide regulator. Dengan penggunaan slide regulator ini akan memudahkan tercapainya kondisi stabil kenaikan lengan-lengan governor. Setelah putaran yang diberikan sesuai dengan yang diharapkan, lengan-lengan governor akan mengangkat posisi sleeve dari posisi awal sampai kenaikan maksimum. Jadi output yang diharapkan dari sistem kerja governor ini adalah berapa ketinggian sleeve (h) agar mencapai kondisi stabil. Kondisi stabil pada governor adalah pada saat posisi sleeve berada dalam keadaan setimbang karena terjadinya keseimbangan gayagaya yang bekerja pada governor, hal ini berkaitan dengan kestabilan gaya angkat pada katup aliran. Pemakaian governor dilapangan mempunyai peranan yang sangat penting dalam mengatur aliran masuk bahan bakar pada motor diesel, yang mana berfungsi untuk bergerak membuka aliran, begitu juga sebaliknya jika flyball berputar turun maka katup akan bergerak menutup aliran bahan bakar. Dalam percobaan ini yang dibahas hanya pengatur sentrifugal. Pada dasarnya governor dinyatakan dalam keadaan setimbang bila gaya sentrifugal dan berat komponen utama adalah seimbang. Disamping kestabilan mutlak, suatu sistem pengatur harus mempunyai kestabilan relatif yang layak. Jadi kecepatan responnya harus tinggi dan juga mempunyai kemampuan untuk meredam yang layak. Suatu sistem pengatur juga harus mampu memperkecil kesalahan sampai nol atau sampai pada suatu nilai yang dapat ditoleransi. 2.1.6



Prinsip kerja governor sentrifugal Governor bekerja dengan memanfaatkan gaya sentrifugal yang dihasilkan oleh putaran flyball. Putaran flyball sebanding dengan putaran poros utama



Kelompok 25



64



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



yang memiliki putaran sudut (ω). Kecepatan sudut akan bervariasi menurut putaran poros (n). Besarnya percepatan sudut dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan : 2n  60 Dimana: ω = kecepatan sudut (rad/sec) n = putaran poros (rpm) Pada governor, elemen yang sangat berpengaruh yang dijadikan input dalam sistem pengaturan kecepatan adalah putaran (n) dari poros yang akan menggerakkan lengan-lengan governor beserta flyball, dan variasi massa flyball yang akan menentukan berapa besarnya kecepatan yang akan diberikan untuk menggerakkan poros. Massa flyball juga menentukan kestabilan kenaikan lengan-lengan pada governor yang sesuai dengan putaran poros yang diberikan. Putaran yang diberikan governor dengan memakai motor penggerak yang mana kecepatan diatur dengan menggunakan slide regulator. Dengan menggunakan slide regulator akan memudahkan tercapainya kondisi stabil kenaikan lengan-lengan governor. Setelah putaran yang diberikan sesuai dengan yang diharapkan, lenganlengan governor akan mengangkat posisi sleeve dari posisi awal sampai kenaikan maksimum. Jadi output yang diharapkan dari sistem kerja governor ini adalah berapa ketinggian sleeve (h) agar mencapai stabil. Kondisi stabil pada governor adalah pada saat posisi sleeve berada dalam keadaan seimbang karena terjadinya keseimbangan gaya-gaya yang bekerja pada governor, hal ini juga akan berhubungan dengan kestabilan gaya angkat pada katup aliran. Pemakaian governor di lapangan mempunyai peranan yang sangat penting dalam mengatuir aliran masuk bahan bakar pada motor diesel, yang mana berfungsi untuk bergerak membuka aliran, begitu juga sebaliknya jika flyball berputar turun maka katup akan bergerak menutup aliran bahan bakar.



Kelompok 25



65



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



flyball sleeve



Arah aliran



Gambar 3.2.11 Skema Kerja Governor



2.1.7



Turunan rumus governor sentrifugal



A 



R2



III 



90- W4



B



W2



W3



R2



R1



Tinjauan pada batang II :



M



B



Kelompok 25



C



Fsg3



 D



I



B



W1



II



R1



Fsg1



0



66



Fsg2



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



R 1l 3  Fsg3  sin  90   



1 1 l 3  W3  sin  l 3  0 2 2



R 1l 3  Fsg3  sin  90   



1 1 l 3  W3  sin   l 3  0 2 2



sin  90     cos  Dimana R1 



Maka



1 1 Fsg3  cos   W3  sin   0 2 2



Fsg3 cos (90-) (90-)



W3 cos  



Fsg3



W3 sin  W3



Fsg3 sin (90-) Tinjau pada batang III :



R2



θ



θ



R2



R2 sin θ



Fs R1 sin (90-θ) W4



90-θ



R1



R1 cos (90-θ)



F



y



0



2R 2  cos   2R1  cos  90     W4  0



Kelompok 25



67



R1



(1)



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



2R 2  cos   2R1  sin   W4



R 2  R1 



sin  W4  cos  2 cos 



(2) R4



R3 x



y



90-θ R1



Fsg3 θ W3



R2



Pada batang II anggap pada titik B terdapat R3 dan R4



F



0



x



R 4  Fsg3  cos  90     R 2  W3  cos   0 R 4  R 2  W3  cos   Fsg3  sin 



(3) Substitusi R2 pada persamaan (2) ke persamaan (3) R 4  R 1  tg 



F



y



W4  W3  cos   Fsg3  sin  2 cos 



0



R 3  R1  W3  sin   Fsg3  sin  90     0



Kelompok 25



68



(4)



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



R 3  W3  sin   Fsg3  cos   R 1



Masukkan nilai R1 dari persamaan (1) ke persamaan diatas 1 1 R 3  W3  sin   Fsg3  cos   Fsg3  cos   W3  sin  2 2



R3 



1 1 W3  sin   Fsg3  cos  2 2



(5)



Maka pada batang I : A θ Fsg1



θ



W1



θ



R3



R4



Fsg2



W2 R3 cos θ



R4 sin θ



R3 R3 sin θ



M W1







A



R4



R4 cos θ



0



2 sin   W2  2 sin   R3 1 sin   sin   R4 1 sin   cos  2



Fsg1



2 cos   Fsg 2  2 cos   R3 1 cos   cos  R4 1 cos   sin   0 2



Kelompok 25



69



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



 W1   W2   R3 1 sin   sin   R4 1 sin   cos   2 



 2 sin   



2 cos   Fsg 2  2 cos   R3 1 cos   cos  R4 1 cos   sin   0 2



Fsg1



  W1   W2  R 3l 1  sin   sin   cos   cos    R 4 l 1  cos   sin   sin   cos    2 



l 2 sin  



2 cos   Fsg 2 2 cos   0 2



Fsg1



 l  W1   W2  R 3l 1 sin       R 4 l 1 sin       2 Fsg1 cos   l 2 Fsg 2 cos   0 2  2 



l 2 sin  



Maka 1 W4  1  Fsg3 cos   W3 sin  tg   W3 cos   Fsg3 sin  2 2 cos   2 



R4  



R4 



1 1 W4 Fsg3 sin   W3 sin   tg   W3 cos   Fsg3 sin  2 2 2 cos 



1 1 W4 R 4   Fsg3 sin   W3 sin   tg   W3 cos  2 2 2 cos  1  W1   1   W2  l 1  W3 sin   Fsg3 cos  sin      2  2   2 



l 2 sin  







W4 1  1  l 1   Fsg3 sin    W3 sin   tg  W3 cos  sin      2 cos  2  2 



Kelompok 25



70



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



 Fsg1   Fsg2  0  2 



l 2 cos  



l l  W1   W2  1 W3 sin   sin       1 Fsg3 cos   sin      2 2  2 



l 2 sin  



 



l1 l W sin      l 1 Fsg3 sin   sin       1 4  W3 sin   tg sin      2 2 cos  2



 Fsg1   Fsg2  0  2 



 l 1W2 cos   sin       l 2 cos  







l  W1   W2  1 W3 sin   sin       l 1W3 cos   sin      2  2 



l 2 sin  







l1 l l W3 sin   tg  sin       1 Fsg3 cos   sin       1 Fsg3 sin   sin      2 2 2



sin       Fsg1  l1  2 W4 cos   l 2 cos   2  Fsg2  0   dimana : Fsg1 



W1 2  R1 g



R 1  sin  



Fsg 2 



W2 2  R2 g



R 2  sin  



Fsg 3 



W3 2  R3 g



R 3  sin    2  a



maka :



Kelompok 25



71



2 a 2



3 a 2



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Fsg 3







 Fsg1  1  cos   sin      Fsg 3 1 sin   sin        Fsg 2  2 cos  2 2  2 



1 sin      W   W4   2 sin   1  W2   1 W2 sin   cos    2 cos 2  2 



1W3 cos  sin     



1 W3 sin   tg  sin      0 2



sehingga :



W3 2 1 W  ω R 3 cosθ  sin  θ  α   3 ω 2 R 3 1 cosθ  sin  θ  α  g 2 g 2  W1 2 W   sin  θ  α   W  ω R 1  2 ω 2 R 2   2 cos   1 W4   2 cos   1  W2  2g 2 cosθ  2   2g 



 







1  W3 sin θ  sin  θ  α   1 W3 cos θ  sin  θ  α   1 W3 sin θ  tgθ  sin  θ  α   0 2 2



maka :  W3  W    W1 R 1 W2  R 3 1 cosθ  sin  θ  α   3 R 3 1 sin θ  sin  θ  α     R 2  1cosα  2 g 2 g  2g   g 



ω2 







1 sin  θ  α   W   W4  1sin α 1  W2   1 W3 sin θ  sin  θ  α  2 cosθ 2  2 



 1 W3 cos θ  sin  θ  α  



Kelompok 25



1 W3 sin θ  tg θ  sin  θ  α  2



72



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



 1 sin  θ  α   W1  1   2 W4 cosθ  1sin α 2  W2   2 W3 sin θ  sin  θ  α         1   1 W3 cos θ  sin  θ  α   W3 sin θ  tg θ  sin  θ  α    2  2   W3  W  WR    W R 3 1 cosθ  sin  θ  α   3 R 3 1 sin θ  sin  θ  α    1 1  2 R 2  1cosα   2 g 2 g  2g   g  



1  14cm



W1  1.5N



 2  30cm



W2  2 N



3  14cm



W3  0.8N



a  2.5cm



W4  8.4 N



a l2



l1







R1 y



R2



l3



fsg2 fsg3







w2



h



  arc sin



f sg1 



Kelompok 25



1  sin  3



W1 2    R1 g



fsg1



R3



h  y   1  cos   3 cos 



R 1  sin  



73



2 a 2



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



f sg2 



W2 2  R2 g



R 2  sin  



f sg3 



W3 2  R3 g



R 3  sin    2  a



A



1 sin  θ  α  W4 2 cosθ



B   2 sin α



C



1 W3 sin θ  sin  θ  α  2



D  1 W3 cosθ  sin  θ  α 



E



1 W3 sin θ  tgθ  sin  θ  α  2



F



G



3 a 2



 W1   W2   2 



W3  R 3 1 cos θ  sin  θ - α  g 2



W3  R 3 1 sin θ  sin  θ  α  g 2  W R W  H   1  1  2  R2   1 cos  g  g 2 







ABCDE FGH 2n  60



n



Kelompok 25







ABCDE FGH



60 A  B  C  D  E 2 FG H



74



2n 60



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



2.1.8



Parameter Governor Berikut parameter dari governor :



60 DEF 6 2 A B C



n= Dengan :



A = (Wfg . RoRi + Wi.ri.hi) Cos (α + θ)







  h2   . g sin  Sin (  +  )  l2  



 (W2 . R 22 .  



B =







  h2   g cos B cos (   )  l2  



 W2 . R 2 .  C =











 Wfg . D =







W1   l1 sin (   ) 2 



E = g sin β +



1 W2  W3  tan  sin  cos   1 W2  W5  2  2 



F = g cos (α + β) (



1 2



W2 sin b)



Keterangan :



2.1.9



g



: percepatan grafitasi (m/s2)



Wfg



: Berat Fly Ball (Kg)



W1



: Berat Lengan (Kg)



W2



: Berat Batang Penghubung (Kg)



W3



: Berat Sleeve (Kg)



n



: Putaran (rpm)



Aplikasi Beberapa aplikasi governor adalah : 1. Pneumatic Hydraulic Speed Control



Kelompok 25



75



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Gambar 3.2.12 Pneumatic-Hydraulic Speed Control



Pada sistem di atas, governor mengontrol beberapa keadaan, yaitu : a. Oil Supply Pada sistem penyuplaian minyak terdiri dari tempat penyimpanan minyak, pompa roda gigi, dan aki. Minyak melumasi bagian yang bergerak dan mendukung beberapa parts untuk beroperasi. Kerja untuk penyuplaian minyak ini dilakukan oleh governor. b. Speed Control Coulumn Berfungsi dalam pengubahan kecepatan mesin dengan adanya perubahan katup penghambat atau menjaga kecepatan mesin agar tetap konstan jika terjadi perubahan beban. c. Power Piston Berfungsi mengatur besarnya injeksi yang diberikan ke piston pada berbagai jenis bukaan katup. d. Compesanting Mechnism Merupakan mekanisme yang terjadi pada saat penggantian kecepatan, dimana terjadi perubahan posisi piston dan klep. e. Fuel Control Governor berfungsi sebagai pengontrol besar bukaan katup minyak yang di supply ke mesin. 2. Diesel Engine



Kelompok 25



76



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Gambar 3.2.13 Diesel Engine



Dengan mesin beroperasi, minyak dari sistem pemberian minyak mesin disediakan untuk persneling pompa yang terlihat pada gambar diatas. Kenaikan persneling pompa tekanan minyak untuk nilai ditentukan oleh klep. Tekanan minyak diatur pada kedua piston penyangga dan tegangan di dua bidang penyangga sama. Tekanan minyak yang sama pada sisi klep pilot terus menyampaikan minyak ke klep lain . Demikian untuk sistim hidrolis di keseimbangan, dan konstan tetap kecepatan mesin. Ketika pertambahan beban mesin, kecepatan mesin menurun. Penurunan di kecepatan mesin akan dirasakan oleh box governor. Karena penurunan tadi box governor menurunkan pengisap klep pilot. Gerakan naik servo-motor pada piston akan terus dipancarkan dan pengangkat stasiun untuk rak bahan bakar akan meningkatkan jumlah bahan bakar yang disuplai ke dalam mesin. Gerakan naik piston dimampatkan oleh penyangga bagian atas dan membebas tekanan di penyangga bagian bawah.



Kelompok 25



77



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Sirkuit mesin lokomotif disel sebagai banyak yang diketik beda sirkuit mulai dari ukuran dan pabrikan mesin lokomotif diesel. Biasanya, mereka dapat dimulai oleh kapal motor udara, kapal motor elektris, kapal motor hidrolis, dan secara manual. Sirkuit start dapat buku sederhana start pushbutton, atau komplek auto-start sirkuit. Tetapi hampir semua kasus peristiwa mengikuti harus terjadi untuk mesin mulai untuk start. Tanda start mengirim untuk motor mulai beroperasi elektris atau motor hidrolis, akan melibatkan engine roda gaya. Motor akan mulai memutar engkol mesin. Mesin akan kemudian mempercepat ke kecepatan normal. Ketika motor starter gear tambahan oleh motor berlari itu akan melepaskan roda gaya. Sebab relay mesin lokomotif disel panas di tekanan untuk menyalakan bahan bakar, mesin dingin dapat panas cukup mengambil dari gas yang jatuh udara dimampatkan di bawah panas pengapian bahan bakar. 3. Electro Hydraulic Speed Control Setting kecepatan dengan electro-hydraulic governor dengan langkahlangkah kombinasi energizing dari empat solenoid "A" , "B", "C" dan "D" ke kecepatan mesin pertambahan, musim semi batas kecepatan harus dimampatkan atau tekanan dikurangi ke kecepatan berkurang. Kedudukan piston sesuai dengan batas kecepatan harus dirubah ke kondisi-kondisi tertentu. Dari batas kecepatan tertentu yang diawasi oleh solenoid, klep, pilot kontrol kecepatan, dan ring berputar.



Kelompok 25



78



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor Gambar 3.2.14 Electro Hydraulic Speed Control



Ketika kombinasi beda "B" atau "C" solenoid memberi tenaga, piring bersegitiga turun dipaksa pada jarak tertentu tergantung saat solenoid memberi tenaga. Ini sebabkan klep pilot kontrol kecepatan untuk turun. Pelabuhan mengatur di ring berputar, tekanan bawah governor mengijinkan kekuatan turun ke piston sampai batas kecepatan minimum. Sebagai bagian yang mengatur batas kecepatan maka hubungan klep pilot kontrol kecepatan harus diatur lagi. Mesin bisa bergerak, karena mendapatkan dari luar. Daya ini bisa dihasilkan oleh berbagai macam sumber, antara lain : motor bakar dan listrik. Daya yang dihasilkan ini harus dikontrol agar tetap konstan, dengan cara mengatur laju aliran bahan bakar yang masuk ke dalam silinder mesin. Kecepatan governor di stel sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dan tidak terdapat tekanan minyak yang masuk kedalam sisi silinder. Jika kecepatan sebenarnya turun dibawah harga yang diinginkan, maka gaya sentrifugal governor dan kecepatan akan mengecil sehingga katup pengontrol bergerak kebawah mencapai bahan bakar yang lebih banyak hingga kecepatan tadi menjadi besar sampai diperolehnya harga yang diinginkan. Sebaliknya, jika kecepatan melebihi nilai yang diinginkan maka gaya sentrifugal dari governor memiliki kecepatan yang besar sehingga katup pengontrol akan bergerak keatas. Hal ini akan memperkecil catu bahan bakar, sehingga kecepatan mesin akan mengecil sampai dicapai nilai yang diinginkan.



Kelompok 25



79



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



2.2



TEORI DASAR ALAT UJI Alat uji yang digunakan dalam pelaksanaan praktikum governor ini adalah



sebagai berikut: 1. Slide regulator Slide regulator ini digunakan untuk memvariasikan voltase yang akan berpengaruh terhadap kecepatan putaran poros (n). Semakin besar voltase yang diberikan slide regulator maka putaran poros (n) akan semakin besar.



Gambar 3.2.15 Slide Regulator 2. Tachometer Tachometer merupakan alat ukur kecepatan putaran poros yang mana dalam praktikum ini kami menggunakan tachometer yang menggunakan sensor cahaya.



Gambar 3.2.16 Tachometer



Kelompok 25



80



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



BAB III METODOLOGI



3.1



Skema Alat 1



2



5 3



4



Gambar 3.3.1 Skema Percobaan Governor Keterangan : 1. Motor 2. Fly Ball 3. Sleve 4. Landasan 5. Slide regulator 3.2



Prosedur Percobaan 1. Hubungkan rangkaian motor dengan slide regulator. 2. Atur tegangan slide regulator sampai motor bergerak. 3. Amati kecepatan putaran motor dengan tachometer. 4. Sleeve ditempatkan pada skala 1 sampai 17. Pada tiap-tiap skala kecepatan putar dicatat.



3.3



Asumsi-asumsi 1. Kondisi peralatan dalam keadaan ideal.



Kelompok 25



81



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



2. Pengaturan slide regulator dianggap konstan.



BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Tabel Data Tabel 3.1 Perhitungan Governor N o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17



Tinggi Slope (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17



Putaran (rpm) 352 375 418 426 435 461 471 484 514 532 541 546 566 593 622 632 646



Bukaan Katup (cm) 1.25 2.5 3.75 5 6.25 7.5 8.75 10 11.25 12.5 13.75 15 16.25 17.5 18.75 20 21.25



Padang, Desember 2011



(Syamsul Akmal)



Kelompok 25



82



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



4.1.2



Perhitungan Diketahui: L1 = 0.14 m



W1 = 0.3 N



L2 = 0,30 m



W2 =0,257 N



L3 = 0.16 m



W3 = 0.2 N



g =9.81 m/s2



W4 = 0.4 N R1 = 0,13 m R2 = 0,08 m R3 = 0,25 m 1. Perhitungan Bukaan Katup Diketahui : y=



L X K



Dimana :



x



K = 8 ; L = 10 y = bukaan katup K



y



x = tinggi sleeve



L



Pada perhitungan ini digunakan contoh perhitungan data ke- 10 : Untuk X = 0,1 m



Kelompok 25



83



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



L X K 10 = ×0,1m 8 = 0,125 m



Y=



2. Perhitungan Kecepatan Putaran Teoritis Pada perhitungan ini digunakan contoh perhitungan data ke- 10 : α10 = arc Cos



0.008 0.14



= 55.15°



 L1   0.14  sin α10 = sin -1  sin 55.15 = 45.8950  0.16   L3 



θ10 = arcSin 



R 110 = sin α10 .



L2 +a 2



0,3  =  sin (55.15)   + 0.02 2  = 0.143 m L3 +a 2 0,16  =  sin 55.15   + 0.02 2   = 0.077 m



R 210 = sin α10 .



R 310 = sin α10 .L 2 + a = sin (55.15)  (0.3) + 0.02 = 0.266 m



3. Perhitungan Gaya Sentrifugal Pada perhitungan ini digunakan contoh perhitungan data ke-10 :



Kelompok 25



84



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



f sg1 = 10



W1 .ω10 2 .R110 g 2



0.3  2π.532    0.143 9.81  60  = 13.55 N =



f sg210 =



W2 .ω10 2 .R 210 g 2



0.257  2π.532    0.077 9.81  60  = 6.25 N =



f sg3 = 10



W3 .ω10 2 .R 310 g 2



0.2  2π.532 =    0.266 9.81  60  = 16.8144 N



4. Perhitungan n (rpm) A



=



L1  W1    sinθ 10+ α 2  cosθ 10



 =







0,14  0,3    sin  45,895  0, 02  2  cos 45,895



= -3,95 x 10-2  W1  + W 2  2 



-L 2 sinα 10 



B



=



 0,3  + 0, 257  2 



-0,3sin (55,15)  



= = - 1 x 10-1



Kelompok 25



85



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



C



L1 2



=-



W3 sin θ10 sin (θ + α)



0,14 .(0,2).Sin(45,895).Sin (45,895+ 55.15) 2



=-



= - 8,26 x 10-3 D



= - L1 w3 cos θ4 . sin (θ4 + α4)



32, 770  38, 43



32, 77 0 = - 0,14 .(0,2)Cos



. Sin (



)



= -1.9 x 10-2



E



=-



=



L1 2



(w3 .sin θ10 .tan θ10 .sin (θ10 + α10))



0,14 .(0,2).Sin (45,895) tan (45,895)Sin (45,895+ 55,15) 2



= -1,02 x 10-2 W3 g F



=-



L1 2



R3 



cos θ10 sin (θ10 – α10)



0,2 0,14 .(0,266). .Cos (45,895).Sin (45,8950 -55,15) 9,81 2



= 5



= -4.25 x 10 W3 g G



=



R3



L1 2



sin θ10 sin (θ10 + α10)



0, 2 0,14 .(0, 266). .sin(45,895).sin(45,895  55,15) 9,81 2



= = - 2.68 x 10-4



H



Kelompok 25



=-(



w1 R1 g 2



w2 g



+



R2 ) cos α10 L1



86



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



 0,3 0,143 0,257  . + . 0,077 Cos (55.15). 0,14 2 9,81  9,81 



- =



= - 3.37 x 10-4



n 



60 2



A BC  D E F GH



60 (-3,95×10-2 ) + (-1×10 -2 ) + (-8,26×10 -3 ) + (-1,9×10-2 ) + (-1.02×10-2 ) n = 2π (-4.25×10-5 ) + (-2,68×10 -4 ) + (-3.37×10 -4 ) n



= 157,986 rpm



4.3 Tabel Hasil Perhitungan Tabel 3.2 Tabel Hasil Perhitungan Governor



4.4 Grafik



Kelompok 25



87



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Grafik Posisi Sleeve Vs n (rpm) 800 600 n (rpm) 400 200 0 0



2



4



6



8



10



12



14



16



18



16



18



Posisi Sleeve (cm)



Grafik Posisi Sleeve Vs y (bukaan katup) 25 20 15 y (cm)



10 5 0 0



2



4



6



8



10



Posisi Sleeve (cm)



Kelompok 25



86



12



14



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



Grafik y (bukaan katup) Vs n (rpm) 800 600 n (rpm) 400 200 0 0



5



10



15



Posisi Sleeve (cm)



Kelompok 25



87



20



25



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



4.3 Analisa dan Pembahasan Pada percobaan governor ini, dengan menggunakan L1, L2, L3, serta W1, W2, W3 dan W4 yang bernilai sama setiap kenaikan sleeve, didapatkan putaran yang semakin besar pula. Dari percobaan diperoleh nilai kecepatan poros semakin lama seiring dengan peningkatan posisi sleeve maka dapat dianalisa bahwa perbandingan antara kecepatan poros dan kenaikan posisi sleeve linier. Semakin meningkat kecepatan poros dan posisi poros juga meningkat. Hal tersebut jug aterjadi pada bukaan katup (y) dimana nilai bukaan katup meningkat seiring dengan peningkatan kecepatan putaran poros pada governor. Untuk gaya sentrifugal yang terjadi pada praktikum kali ini, untuk fsg 1 adalah 13.55 N, untuk fsg2 adalah 6.25 N dan fsg3 adalah 16.8144 N. Dari data hasil perhitungan tersebut dapat dilihat bahwa gaya sentrifugal keduanya menurun, hal ini dapat terjadi karena ketidakketelitian saat pengambilan data sehingga diperoleh data yang tidak sesuai dengan teori. Dari perhitungan yang dilakukan, didapatkan beberapa grafik yang memberikan hubungan yang menggambarkan karakteristik dari governor ini, diantaranya : 



Grafik Tinggi Sleeve Vs Bukaan Katup. Dari grafik secara garis besar, hubungan antara tinggi sleeve dengan bukaan katup adalah berbanding lurus. Semakin tinggi posisi sleeve, maka bukaan katup pun akan semakin tinggi (besar). Hal ini telah sesuai dengan teori, yaitu dari persamaan untuk mendapatkan besarnya bukaan katup, y= L/K (x). Dari persamaan ini terlihat bahwa nilai y (bukaan katup) dengan x (posisi sleeve) hubungannya memang berbanding lurus.







Grafik Putaran Poros Vs Bukaan. Dari grafik ini, didaptkan bahwa hubungan putaran poros dengan bukaan katup adalah berbanding lurus, dengan kata lain, semakin tinggi putaran, maka semakin tinggi (besar) pula bukaan katup. Hal ini telah sesuai dengan teori yang menyatakan semakin besar putaran, maka bukaan katup pun akan semakin besar. Pada data ke-5, terjadi sedikit penyimpangan,



Kelompok 25



88



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



kemungkinan disebabkan karena kesalahan dalam mengukur dan penggunakan Tachometer. 



Grafik Putaran Poros Vs Tinggi Sleeve. Dari grafik terlihat hubungan yang berbanding lurus pula antara kenaikan sleeve dengan putaran poros, dimana semakin tinggi putaran poros, maka kenaikan sleeve juga akan semakin besar. Hal ini juga sesuai dengan teori yang ada yaitu karena besarnya putaran, maka gaya sentrifugal pun akan semakin kuat, dan sleeve pun akan semakin naik.Karena jarak kenaikan antara sleeve-engsel, engsel–katup jaraknya yaitu 1:1,25, menyebabkan grafik pengujian yang menggambarkan hubungan putaran Vs bukaan katup dan kenaikan sleeve Vs bukaan katup hubungannya menjadi tidak linier. Dilihat dari grafik, pada awal kenaikan sleeve dan bukaan katup jarak naiknya berdsarkan jauh, setelah beberapa lama, putaran pun semakin stabil pada setiap kenaikan sleeve.



BAB V PENUTUP Kelompok 25



89



Laporan Akhir Praktikum FDM Bidang Konstruksi Governor



5.1



Kesimpulan Setelah melakukan percobaan



dan melakukan pengolahan data, dan



kemudian melakukan pembahasan, maka kami dapat menyimpulkan : 1. Bukaan katup meningkat seiring dengan peningkatan kecepatan putaran (rpm) 2. Kecepatan putaran berbanding lurus dengan kenaikan sleeve dan bukaan katup.



5.2



Saran Untuk praktikum selanjutnya, kami menyarankan agar praktikan lebih



hati-hati dalam menggunakan peralatan percobaan, terutama dalam hal menggunakan dan melihat kecepatan putaran poros yang menggunakan tachometer,



sehingga data yang didapatkan bisa lebih akurat dan tujuan



praktikum yang hendak dicapai dapat dicapai dengan sempurna.



Kelompok 25



90