PEMBUATAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING TUGAS AKHIR


1 PEMBUATAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Diploma III (Ahli Madya) Jurusan Teknik Mesin Pol...
Author:  Verawati Hartono

0 downloads 4 Views 3MB Size

Recommend Documents


PENGUJIAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING
1 PENGUJIAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING TUGAS AKHIR Ditujukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Diploma III (Ahli Madya) Jurusan Teknik Mesin Po...

RANCANG BANGUN MESIN SCROLL SAW (PROSES PEMBUATAN ALAT) LAPORAN AKHIR
1 RANCANG BANGUN MESIN SCROLL SAW (PROSES PEMBUATAN ALAT) LAPORAN AKHIR Disusun untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Jurusan Tek...

LAPORAN TUGAS AKHIR PROSES PEMBUATAN MESIN PENGHANCUR PLASTIK
1 LAPORAN TUGAS AKHIR PROSES PEMBUATAN MESIN PENGHANCUR PLASTIK Dianjurkan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik jenjang pen...

PEMBUATAN ALAT UKUR KECEPATAN PUTARAN DAN FREKUENSI UNTUK MESIN-MESIN LISTRIK TUGAS AKHIR MUHAMMAD NUR HABIBI BP
1 PEMBUATAN ALAT UKUR KECEPATAN PUTARAN DAN FREKUENSI UNTUK MESIN-MESIN LISTRIK TUGAS AKHIR MUHAMMAD NUR HABIBI BP PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSA...

LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN ES KRIM TOMAT MENGGUNAKAN ALAT HOMOGENIZER
1 LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN ES KRIM TOMAT MENGGUNAKAN ALAT HOMOGENIZER Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Program S...

PEMBUATAN ALAT UKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 TUGAS AKHIR
1 PEMBUATAN ALAT UKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Mencapai Pendidikan Diploma ...

BAB III PERANCANGAN SISTEM. menggunakan mesin stirling. Mesin stirling yang digunakan merupakan
1 25 BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Objek Penelitian Objek penelitian ini adalah pembangkit listrik surya termal yang menggunakan mesin stirling. Mesi...

PEMBUATAN ALAT SIMULASI PENGONTROLAN MOTOR 3 PHASE SECARA MANUAL DAN AUTOMASI MENGGUNAKAN PLC OMRON CPM2A UNTUK PENGENDALIAN EXCALATOR TUGAS AKHIR
1 PEMBUATAN ALAT SIMULASI PENGONTROLAN MOTOR 3 PHASE SECARA MANUAL DAN AUTOMASI MENGGUNAKAN PLC OMRON CPM2A UNTUK PENGENDALIAN EXCALATOR TUGAS AKHIR D...

ANALISIS DAYA YANG DIHASILKAN MINIATUR MESIN STIRLING
1 ANALISIS DAYA YANG DIHASILKAN MINIATUR MESIN STIRLING Suwanda Program Studi Teknik Mesin Universitas Krisnadwipayana Jl. Kampus Unkris, Jatiwaringin...

SIMULASI FISIKA BERBASIS UNITY 3D TUGAS AKHIR
1 SIMULASI FISIKA BERBASIS UNITY 3D TUGAS AKHIR Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Mal...



PEMBUATAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING

TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Diploma III (Ahli Madya) Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang

Oleh : Nama

: TEOPANDREASHAR

Nomor Bp.

: 1401011002

Program Studi : D3 Teknik Mesin Konsentrasi

: Perawatan dan Perbaikan

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI POLITEKNIK NEGERI PADANG JURUSAN TEKNIK MESIN 2017

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING Disusun Oleh : Nama

: TEOPANDREASHAR

Nomor Bp.

: 1401011002

Program Studi

: D3 Teknik Mesin

Konsentrasi

: Perawatan dan Perbaikan

Telah Lulus Sidang Pada Tanggal : 28 September 2017 Pembimbing I

Pembimbing II

Adriansyah, ST.,MT

DR. Yuli Yetri, M.Si

Nip. 19641109 199702 1 001

Nip. 19630706 199003 2 002

Disahkan Oleh : Kepala Program Studi

Kepala Konsentrasi

Teknik Mesin

Produksi

Sir Anderson, ST., MT

Rivanol Chadry, ST., MT

Nip. 19720818 200003 1002

Nip. 19691215 199303 1 002

Ketua Jurusan Teknik Mesin

DR. Junaidi, ST.,MP Nip. 19660621 199203 1005

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING

Tugas Akhir Ini Telah Diuji dan Dipertahankan di Depan Tim Penguji Tugas Akhir Diploma III Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang Pada Tanggal : 28 September 2017

Tim Penguji : Ketua/Penguji I

Sekretaris/Penguji II

Adriansyah, ST.,MT

Rivanol Chadry, ST.,MT

Nip. 19641109 199702 1 001

Nip. 19691215 199303 1 002

Anggota I/ Penguji III

Anggota II/ Penguji IV

Ir, Harfardi, M.Si

Yazmendra Rosa, ST.,MT

Nip. 19580329 198911 1 001

Nip. 19710115 199802 1 002

Alhamdulillah…………… Ya Allah berikanlah aku ilmu untuk tetap mensyukuri nikmatmu Yang telah engkau anugerahkan kepadaku Dan kepada kedua ibu bapakku Dan untuk mengerjakan amal shaleh yang engkau ridho Dan masukanlah aku dengan rahmatmu ke dalam Golongan hamba-hamba-Mu yang shaleh (Qs. An-Nahl : 19)

Ya Allah……. Detik ini ku bersujud syukurku Atas berkah Mu…… Setitik kebahagiaan telah kunikmati Sekeping cita-cita telah kuraih Namun…….. Bukan sampai disini perjalananku Masih ada detik-detik esok Yang harus kuperjuangkan Terimalah........ Setitik karyaku ini sebagai baktiku Atas segala pengorbanan yang telah kucurahkan kepada-Mu Dengan segala rasa syukur ku bersujud di hadapan-Mu Setitik kebahagiaan telah kunikmati Sekeping cita-cita telah kuraih Secercah harapan telah kugenggam Sepenggal asa telah kugapai Hari ini......... Seiring rasa syukur kepada-Mu ya Allah Dari lubuk hati yang paling dalam Ku persembahkan setetes keberhasilan ini

Kepada Ibu dan Ayah “ Ros Mimi dan Darlion “ Yang telah melahirkan, membesarkan serta mendidik dan membimbing Saya Hingga Saya menjadi orang yang berguna Dan yang memberikan semangat dan kasih sayang kepada Saya Hingga Saya menjadi manusia yang tau sedikit tentang kehidupan ini Dalam curahan kasih sayangmu telah kuraih sepenggal cita Dan berjuta rasa yang pernah ada Ya Allah rangkullah beliau dalam rahmat dan karunia-Mu Dan berikanlah kesehatan selalu baik jasmani maupun rohani Insyallah Anakmu ini akan mewujudkan impian kalian AMIN......doa kalian selalu menyertai Anakmu ini

Thanks to my family........... Terima kasih kepada my sister Mitra dan Dea(Adiak Cantik) Kepada my brother : Wan Afrizal (Abang Paling Baik) Kepada my Big family : Nenek, Pak ngah, Ma ul, Mak Tek Pance,Nenek Padang,Pak Adam, Kakek, Angku, dan Sanak Sadoalah eee, (Terimo Kasih atas doanyo). Usaha yang kulakukan ini takkan berjalan dengan maksimal tanpa nasehat dan moril dari keluarga besarKu Kuyakin suatu saat ini, lelah bibir kalian semua mendidik saya akan terbalas dengan kebahagiaan yang membuat kalian senang dan tak secuil penyesalan terlintas difikiran kalian semua

Thanks to the meaning people behind My A.Md............ Thanks full to dosen pembimbing Bpk Bukhari S.,ST.,MT & Bpk Nasrullah ST.,MT yang selalu sabar menuntun dan memberi pengarahan dalam menyelesaikan TA ini dan juga all my lectures, thx atas semua bantuan Bapak

Special thanks to............... My Honey Sufiallahayati, Terima kasih atas perkataan dan Do’anya yang telah diberikan kepada abg ya dek, sehingga bisa menghibur disaat sedih dan bahagia disaat Abg senang. Adek Yang selalu memberi support dan keyakinan agar abg bisa menata masa depan yang baik. Hahahaa

Thanks jga kepada kwand2 kos amak ............. Mas Jay (Tukang Lawak dikos), Kiyai (Matonyo ndak namuah llok sampai pagi, kurang”i la mncari-cari ica bg t lai kiyai) hahaha. Aldi (jan acok” bana bajalan malam ndk di, marasai dan taaniayo badan t beko, eprjlanan padang-bukik-payakumbuah jam 24.00 pergi refresing) hahahaha, Ridho (kurangkurangi la lontong malam t do (dibaok dk satpol PP beko) haha), Gilang (Jan acok” bana main futsal malam” lang, sasak angok t beko(angokla pendek jo) (kurang”i la maminta pitih balabiah smo gaek t lai pralu 200 bminta 500 hahaha), Ngumpua wk rami” sambia galak” di kos amak liak, hahaahaha.

“….Dan apabila dikatakan: "Berdirilah kamu", maka berdirilah, niscaya Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman di antaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat. Dan Allah MahaMengetahui apa yang kamu kerjakan. (Q.S. Al-Mujaadilah (58): 11)” Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan Maka apabila kamu sudah selesai ( Dengan satu urusan ) kerjakanlah dengan sungguhsungguh urusan yang lain Ini hanya kepada Allah hendaknya kamu berharap (Qs : Alam Nasrah 1-8)

Ibunda ..... Perjalanan waktu telah mengantarkan aku disini Mencoba untuk lukiskan hidupku hitam dan putih Doa’mu, pengorbananmu, kasih sayangmu, air matamu, tawamu Membuatku tetap tegar untuk melangkah Demi sebuah masa depan yang telah digariskanNya

Ayah..... Entah telah berapa banyak keringat Yang telah engkau cucurkan dari tubuhmu Beribu perih telah engkau pendam sendiri Lelahmu pun tak pernah terganti Semua waktumu kau habiskan untuk kami Kau ceritakan perjuangan hidupmu yang getir dan berliku Kau ajar dan didik aku, Karena itulah aku tetap berlari mengejar Harapanmu.... Ayah ......

Ya Allah..... Sayangilah mereka, dan kasihilah mereka..... Seperti mereka mengasihiku semenjak berbentuk embrio Terima kasihku..... Kepada keluargaku di istana penuh kasih sayang dan cinta.......

Thanks to My Best Familly : Ayah, Ibu, Adik-adikku, kalian adalah mutiara dalam hidupku yang selalu memberikan semangat dan nasehat untukku, terkadang aku khilaf dan bernada tinggi kepada kalian, ingin rasanya mata ini menangis dan mulut mengucapkan kata maaf , tetapi kalian selalu memahami keadaanku dan memaafkan kesalahanku . Aku tidak ingin membebani kalian dengan sikap dan tindakanku yang terkadang menyimpang. Aku hanya menginginkan senyuman manis yang keluar dari wajah kalian. Apapun yang akan terjadi untuk hari esok , aku akan selalu bersyukur dan berusaha di jalan Allah SWT untuk membahagiankan kalian.

Thanks To My Beloved : Wanita hebat, motivator pribadi yang tanpa henti selalu memberikan dukungan dan semangat. Nasihat dan saran yang ia berikan adalah hal yang menolong dan membuat saya tersadar untuk berusaha lebih baik dan bekerja lebih keras dari sebelumnya. Kalimat penenang yang ia berikan adalah hal yang membuatku dapat bangkit dan tidak takut lagi ketika berbagai tamparan dan teguran keras ku peroleh dan membuat ku putus asa. Thank you for being who you are and for being with me.

Thanks to My Best friends : Sahabat , Keluarga, Badunsanak (yang namanya tidak dapat disebutkan satu per satu), Teman-teman kosan, Teman-teman 3 maintenence, Hanya kau yang bisa memahami karakter dan sifatku . Terkadang aku egois , jatuh dan tak tau arah , tetapi semangat yang kalian berikan membuat hidupku berkobar. Suka dan duka yang kita rasakan bersama , akan menjadi kenangan

dalam hidupku. Kalian adalah yang terbaik sahabatku, Semoga kita meraih kesuksesan bersama.

Thanks to My Best Lecturer : Teruntuk Bapak Adriansyah, ST.,MT dan Ibuk DR. Yuli Yetri, M.Si selaku dosen pembimbing dalam tugas akhir ini. Rasa terima kasih yang besar saya sampaikan kepada beliau, yang selalu memberikan saya bimbingan, saran, motivasi, serta teguran yang membangun agar saya selalu semangat untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih Bapak dan Ibuk atas setiap waktu bimbingan yang selalu memberi saya ilmu dan pemahaman baru mengenai berbagai hal serta dorongan yang Bapak dan Ibuk berikan.

Terimalah setetes embun peluh dan secercah pukiran ini Sebagai bukti dan terima kasihku atas seluruh perhatian Pengorbanan, semangat dan kasih sayang.........

By : TEOPANDREASHAR

LEMBARAN TUGAS AKHIR POLITEKNIK NEGERI PADANG Nama

: TEOPANDREASHAR

No.Bp

: 1401011002

Program Konsentrasi : Perawatan dan Perbaikan Jurusan

: Teknik Mesin

Judul Tugas Akhir

: Pembuatan Alat Simulasi Mesin Stirling

Uraian Tugas : .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. ..............................................................................................................

Dimulai Tanggal

: ...............................

Selesai Tanggal

: ...............................

Pembimbing I

Pembimbing II

Adriansyah, ST.,MT Nip.19641109 199702 1 001

Dr. Yuli Yetri, M. Si NIP.19630706 199003 2 002

LEMBARAN ASISTENSI

Nama

: TEOPANDREASHAR

No Bp

: 1401011002

Jurusan

: Teknik Mesin

Program Studi

: Perawatan dan Perbhaikan

Judul Tugas Akhir : Pembuatan Alat Simulasi Mesin Stirling Pembimbing I

: Adriansyah, ST.,MT

Pembimbing II

: Dra. Yuli Yetri, M.Si

No

Tanggal

Uraian

Paraf Pembimbing I

Pembimbing II

No

Tanggal

Uraian

Paraf Pembimbing I

Pembimbing II

No. Alumni Universitas ...........................

TEOPANDREASHAR

No. Alumni Fakultas

............................

BIODATA (a) Tempat/Tgl Lahir: Karawang/ 27 Mei 1996 (b) Nama Orang Tua: Harmenda dan Asmiati (c) Jurusan: Teknik Mesin (d) Program Studi: DIII Teknik Mesin, Konsentrasi: Maintenance (e) No.BP: 1401011002 (f) Tanggal Lulus: 28 September 2017 (g) Predikat Lulus: ............... (h) IPK: ...... (i) Lama Studi: 3 Tahun (j) Alamat Orang Tua: Jorong Kapalo Koto, Nagari Koto Tangah Simalanggang, Kec. Payakumbuh, Kabupaten lima Puluh Kota, Prov. Sumatera Barat.

PEMBUATAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING Tugas Akhir D-III Oleh : TEOPANDREASHAR Pembimbing I : Adriansyah, ST., MT dan Pembimbing II: DR. Yuli Yetri, M.Si ABSTRAK Pada saat ini perkembangan motor bakar menuju ke arah motor bakar yang ramah lingkungan yang menekankan pada pemakaian biaya yang lebih rendah. Hal ini disebabkan karena semakin menipisnya persediaan bahan bakar fosil yang tersedia di dunia. Berdasarkan pemikiran tersebut, dilakukanlah pengembang sebuah motor bakar yang menggunakan bahan bakar yang low cost dan relatif tidak membahayakan lingkungan. Untuk mendapatkan hasil tersebut dibuatlah sebuah motor bakar berupa motor Stirling. Tugas Akhir ini bertujuan untuk dapat menjadi alat simulasi penghasil energi alternatif yang berdaya guna serta membantu pembelajaran untuk pengenalan mesin konversi energi kepada mahasiswa. Cara kerja dari mesin Stirling adalah dengan ekspansi gas ketika dipanaskan dan diikuti kompresi gas ketika didinginkan, bahan bakar digunakan sebagai sumber energi kalor yang dikonversikan oleh motor bakar menjadi energi mekanik berupa gerakan translasi piston yang kemudian diubah menjadi gerakan rotasi fly wheel. Pembuatan Tugas Akhir ini dilakukan dengan cara mengumpulkan beberapa sumber bacaan berupa buku panduan dalam pembuatan alat dan menerapkannya pada pembuatan alat simulasi mesin Stirling ini. Pembuatan alat simulasi ini telah menghasilkan satu unit alat simulasi mesin Stirling. Kata Kunci : Low Cost, Displacer, Fly Wheel, Simulasi, Energi Tugas Akhir ini telah dipertahankan didepan sidang penguji dan dinyatakan lulus pada tanggal : 28 September 2017 Abstrak telah disetujui oleh penguji : 1 2 3 4 Tanda Tangan Nama Adriansyah, ST,MT Terang

Rivanol Chadry, ST.,MT

Yazmendra Roza, ST.,M.T

Mengetahui : Ketua Jurusan Teknik Mesin : DR.Junaidi, ST.,MP Nip. 19661215 199303 1 002

Ir. Hafardi, M.Si

Tanda Tangan

Alumnus telah mendaftar ke Politeknik Negeri Padang dan mendapatakan nomor alumnus : Petugas Politeknik Nomor Alumni Jurusan Nama Tanda Tangan Nomor Alumni Politeknik

Nama

Tanda Tangan

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji dan syukur Penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada Penulis, sehingga Penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Pembuatan Alat Simulasi Mesin Stirling” ini dapat diselesaikan walaupun menemui kesulitan maupun rintangan. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan suatu rangkaian dari proses pendidikan secara menyeluruh di Program Studi D-III Teknik Mesin dan juga sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan D-III Teknik Mesin. Tugas Akhir ini bisa terselesaikan penulisannya berkat bantuan dan motivasi dari banyak pihak. Dalam kesempatan ini Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua Penulis dan saudara Penulis yang selalu memberikan dukungan, motivasi, bantuan baik materil maupun spirituil, do’a, nasehat serta kasih sayangnya kepada Penulis. 2. Bapak Aidil Zamri, ST.,MT. selaku Direktur Politeknik Negeri Padang. 3. Bapak DR. Junaidi, ST.,MP. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 4. Bapak Sir Anderson, ST.,MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin. 5. Bapak Rivanol Chadry, ST.,MT. selaku Kepala Konsentrasi Perawatan dan Perbaikan Jurusan Teknik Mesin. 6. Bapak Adriansyah, ST.,MT. selaku Pembimbing I Tugas Akhir. 7. Ibuk DR. Yuli Yetri, M.,Si. selaku Pembimbing II Tugas Akhir. 8. Bapak dan Ibuk staf pengajar dan karyawan Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang. 9. Teman-teman seangkatan 2014 dan semua yang telah membantu dan memberikan motivasi kepada Penulis. Semoga Allah Subhaana Wa Ta’ala membalas semua jasa baik tersebut dan menjadi catatan kemuliaan disisi-Nya. Aamiin.

i

Dalam penulisan Tugas Akhir ini, Penulis menyadari akan keterbatasan kemampuan Penulis sehingga masih terdapatnya ketidak sempurnaan, baik penulisan maupun isi Tugas Akhir ini. Oleh karena itu, Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak untuk menyempurnakan dan membangun guna kesempurnaan tersebut dimasa yang akan datang. Penulis juga berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua terutama bagi Penulis sendiri, mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, dan menunjang perkembangan ilmu pengetahuan bidang permesinan. Aamiin.

Padang, 18 September 2017

TEOPANDREASHAR

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL LEMBARAN PENGESAHAN LEMBARAN TUGAS LEMBARAN ASISTENSI KATA PENGANTAR ..................................................................................... i DAFTAR ISI ............................................................................................... ..... iii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... v DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang ............................................................................. 1

1.2

Rumusan Masalah ........................................................................ 2

1.3

Batasan Masalah .......................................................................... 2

1.4

Tujuan .......................................................................................... 3 1.4.1 Tujuan Umum ..................................................................... 3 1.4.1 Tujuan Khusus .................................................................... 3

1.5

Sistematika Penulisan Laporan ................................................... 4

BAB II TEORI DASAR 2.1

Landasan Teori ........................................................................... 5

2.2

Sejarah pengembangan Mesin Stirling ....................................... 6

2.3

Prinsip Kerja ............................................................................... 7

2.4

Jenis Mesin Stirling .................................................................... 9

2.5

Penggunaan Mesin Stirling ........................................................ 10

2.6

Kelebihan Mesin Stirling ........................................................... 10 iii

2.7

Komponen dan Kegunaan .......................................................... 11

2.8

Dasar dan Pertimbangan Pemilihan Bahan ................................ 17

2.9

Perencanaan Pembuatan Alat Simulasi Mesin Stirling .............. 18

BAB III METODOLOGI 3.1

Waktu dan Tempat Pengerjaan Tugas Akhir ............................. 20

3.2

Alat dan Bahan ........................................................................... 21 3.2.1 Alat .................................................................................... 21 3.2.2 Bahan ................................................................................. 22

3.3

Diagram Alir Pembuatan Alat .................................................... 24

3.4

Penjelasan Flowchart .................................................................. 25

BAB IV HASIL PROSES PEMBUATAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING 4.1

Proses Pembuatan Alat Simulasi Mesin Stirling ........................ 28

4.2

Proses Perakitan Alat Simulasi Mesin Stirling ........................... 50

4.3

Perawatan Alat Simulasi Mesin Stirling ..................................... 56

BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan ................................................................................. 58

5.2

Saran ........................................................................................... 58

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Pembakaran Mesin Stirling .............................................. 5 Gambar 2.2 Prinsip Kerja Mesin Stirling ........................................................ 6 Gambar 2.3 Heat Exchanger ........................................................................... 11 Gambar 2.4 Piston dan Silinder Piston ........................................................... 11 Gambar 2.5 Displacer dan Silinder Displacer ................................................ 12 Gambar 2.6 Bahan Pembuatan Poros .............................................................. 12 Gambar 2.7 Flywheel ....................................................................................... 13 Gambar 2.8 Pully ............................................................................................. 13 Gambar 2.9 Tabung Kaca dan Regenerator ..................................................... 14 Gambar 2.10 Dudukan Mesin .......................................................................... 14 Gambar 2.11 Crank Shaft ................................................................................ 15 Gambar 2.12 Generator Mini .......................................................................... 15 Gambar 2.13 Kaca .......................................................................................... 16 Gambar 2.14 Besi Siku ................................................................................... 16 Gambar 3.1 Diagram Alir Tugas Akhir .......................................................... 24 Gambar 4.1 Kontruksi Alat Simulasi Mesin Stirling ...................................... 28 Gambar 4.2 Design Poros Tiang Penyangga .................................................. 30 Gambar 4.3 Bahan Pembuatan Poros Bertingkat ........................................... 31 Gambar 4.4 Proses Pembubutan Poros Penyangga......................................... 31 Gambar 4.5 Proses Pelubangan Poros Bertingkat .......................................... 32 Gambar 4.6 Proses Pembuatan Ulir Dalam .................................................... 32 Gambar 4.7 Hasil Jadi Poros Penyangga ........................................................ 32 Gambar 4.8 Design Silinder Piston ................................................................ 33

v

Gambar 4.9 Proses Pembubutan Silinder Piston ............................................ 34 Gambar 4.10 Proses Pembubutan Dalam Silinder Piston ............................. 34 Gambar 4.11 Proses Pelubangan Silinder Piston ........................................... 35 Gambar 4.12 Proses pembuatan Ulir Dalam Saluran Piston ......................... 35 Gambar 4.13 Hasil Jadi Silinder Piston ......................................................... 36 Gambar 4.14 Design Silinder Displacer ........................................................ 37 Gambar 4.15 Proses Pembubutan Silinder Displacer .................................... 38 Gambar 4.16 Proses Pembububutan Dalam Silinder Diplacer ...................... 38 Gambar 4.17 Proses Pelubangan Silinder Displacer ..................................... 38 Gambar 4.18 Proses pembuatan Ulir Dalam Saluran Displacer .................... 39 Gambar 4.19 Hasil Jadi Silinder Displacer .................................................... 39 Gambar 4.20 Design Batang Poros Utama ..................................................... 40 Gambar 4.21 Bahan Pembuatan Batang Poros Utama ................................... 41 Gambar 4.22 Proses Pembubutan Batang Poros Utama ................................ 41 Gambar 4.23 Proses Pembuatan Ketirusan pada Ujung Poros ...................... 42 Gambar 4.24 Proses Pelubangan Bagian Poros Utama ................................. 42 Gambar 4.25 Proses Pembuatan Ulir Dalam Saluran Udara ......................... 42 Gambar 4.26 Proses Pemasangan Poros Pully .............................................. 43 Gambar 4.27 Hasil Jadi Batang Poros Utama ............................................... 43 Gambar 4.28 Design Heat Exchanger ........................................................... 44 Gambar 4.29 Proses Pelubangan Heat Exchanger ........................................ 44

vi

Gambar 4.30 Hasil Jadi Heat Exchanger ...................................................... 45 Gambar 4.31 Design Bingkai Besi Siku ........................................................ 46 Gambar 4.32 Bahan Pembuatan Bingkai ....................................................... 46 Gambar 4.34 Proses Pemotongan Besi Siku .................................................. 47 Gambar 4.35 Proses Pelubangan Besi Siku ................................................... 47 Gambar 4.36 Proses Pelubangan Dudukan Mesin ......................................... 48 Gambar 4.38 Proses Pemasangan Poros Penyangga ...................................... 49 Gambar 4.39 Proses Pemasangan Batang Poros Utama ................................ 49 Gambar 4.40 Proses Pemasangan Pully ......................................................... 50 Gambar 4.41 Pully Terpasang di Poros Pully ................................................ 50 Gambar 4.42 Proses Pemasangan Fly Wheel ................................................. 51 Gambar 4.44 Proses Pengencangan Baut Pengunci Fly Whell ...................... 51 Gambar 4.45 Proses Pemasangan Heat Exchanger ....................................... 52 Gambar 4.46 Proses Pemasangan Isolasi pada Heat Exchanger ................... 52 Gambar 4.47 Proses Pemasangan Silinder Displacer .................................... 53 Gambar 4.48 Proses Pemasangan Displacer ................................................ 53 Gambar 4.49 Proses Pemasangan Silinder Piston ......................................... 54 Gambar 4.50 Proses Pemasangan Piston ....................................................... 54 Gambar 4.51 Proses Pemasangan Kaca Pelindung ........................................ 55 Gambar 4.52 Proses Pemasangan Besi Siku .................................................. 55 Gambar 4.53 Hasil Jadi Alat Simulasi Mesin Stirling ................................... 56

vii

viii

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Skedul Pengerjaan Tugas Akhir.............................................................................. 20 Tabel 3.2 Bahan yang digunakan............................................................................................ 21 Tabel 4.1 Perawatan Alat Simulasi Mesin Stirling................................................................. 57

viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Pada saat ini perkembangan motor bakar menuju ke arah motor bakar yang

ramah lingkungan yang menekankan pada pemakaian biaya yang lebih rendah. Hal ini disebabkan karena semakin menipisnya persediaan bahan bakar fosil yang tersedia di dunia. Berdasarkan pemikiran tersebut, ini dilakukan untuk mengembangkan sebuah motor bakar yang menggunakan bahan bakar yang low cost dan relatif tidak membahayakan lingkungan, dalam artian emisinya rendah. Bahan bakar digunakan sebagai sumber energi kalor yang dikonversikan oleh motor bakar menjadi energi mekanik berupa gerakan translasi piston yang kemudian diubah menjadi gerakan rotasi fly wheel. Untuk mendapatkan hasil tersebut digunakan motor bakar berupa motor Stirling. Motor stirling adalah salah satu jenis motor bakar dimana pembakarannya terjadi di luar (external combustion engine). Pembuatan alat ini bertujuan untuk membuat sebuah prototype sebuah motor stirling dengan kapasitas daya yang cukup besar. Dalam proses pembuatan sebuah prototype motor Stirling, dibutuhkan proses perancangan. Proses pembuatan alat simulasi ini mengikuti acuan kepada beberapa buku sumber, yang digunakan dalam pemilihan bahan dan penentuan dimensi dari prototype tersebut. Setelah prototype mesin Stirling selesai dibuat, kegiatan penelitian selanjutnya adalah pengujian. Parameterparameter yang akan diuji diantaranya daya yang dihasilkan (W) kemudian efisiensi thermal mesin Stirling (η). Dengan demikian, perlu adanya inovasi baru untuk membuat mesin dengan memanfaatkan energi terbarukan, Maka dari pada itu penulis bermaksud untuk mengangkat sebuah tugas akhir yang berjudul “Pembuatan Alat Simulasi Mesin Stirling”. Sebagai alat tepat guna untuk penghasil energi yang dapat menjadi alat simulasi penghasil energi alternatif yang berdaya guna serta

1

membantu pembelajaran untuk pengenalan mesin konversi energi kepada mahasiswa. Dalam laporan ini dilakukan pembahasan mengenai tujuan pembuatan alat, fungsi komponen, prinsip kerja alat, dan menjelaskan secara teori apa itu yang dimaksud dengan mesin kompresi uap pada mesin Stirling.

1.2.

Rumusan Masalah Rumusan latar di atas, dapat dirumuskan suatu rumusan masalah sebagai

berikut: 1) Bagaimana memahami gambar kerja dan konstruksi perancangan dari alat simulasi mesin Stirling 2) Bagaimana memperhitungkan untuk perancangan alat simulasi mesin Stirling tersebut. 3) Bagaimana sistem kerja dan cara kerja dari alat yang akan dirancang untuk simulasi mesin Stirling tersebut. 4) Bagaimana cara merancang agar alat tersebut dapat bekerja secara efisien dan optimal.

1.3.

Batasan Masalah

Berdasarkan rumusan masalah yang ada agar pembahasan lebih terfokus dan menjadi pembahasan utama adalah: Dalam rancangan alat simulasi mesin Stirling ini, sebagai alat penghasil energi atau konversi energi dari suatu energi panas menjadi energi gerak, ada beberapa jenis masalah yang terdapat didalamnya. Mengingat banyaknya pokok bahasan yang dibahas dalam pembuatan alat simulasi mesin Stirling, maka disini penulis membahas tentang “Bagaimana proses pembuatan dari alat simulasi mesin Stirling”

2

1.4.

Tujuan Adapun tujuan umum dari PEMBUATAN ALAT SIMULASI MESIN

STIRLING ini adalah sebagai berikut:

A. Tujuan Akademis Adapun tujuan khusus dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1) Untuk memenuhi kewajiban sebagai mahasiswa teknik mesin dengan program studi perawatan dan perbaikan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh ijazah DIII (ahli madiyah) Politeknik. 2) Menerapkan ilmu yang diperoleh di bangku perkuliahan pada situasi yang sebenarnya di lapangan. 3) Dapat

memecahkan

masalah–masalah

yang

timbul

dalam

perancanaan suatu mesin sehingga melatih mahasiswa untuk merencanakan suatu alat pada fasilitas permesinan tertentu.

B. Tujuan khusus Adapun tujuan khusus dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1) Dapat melakukan pembuatan alat simulasi mesin Stirling sebagai mesin penghasil energi. 2) Dapat mengetahui bagaimana cara pembuatan alat simulasi mesin stirling. 3) Dapat membuat suatu alat yang dapat berguna dan bermanfaat bagi pengajaran keilmuwan khususnya tentang konversi energi.

3

1.5.

Sistematika Penulisan Agar penulisan tugas akhir ini tidak menyimpang yang telah ditentukan,

maka sistematika dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

BAB I

PENDAHULUAN Berisikan tentang latar belakang permasalahan yang akan diangkat penulis sebagai judul Tugas Akhir, batasan-batasan masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir tersebut, tujuan dari pembuatan tugas akhir tesebut, serta sistematika dari Tugas Akhir Tersebut.

BAB II

TEORI DASAR Berisikan tentang semua dasar–dasar teori yang berkaitan dengan Tugas Akhir itu sendiri.

BAB III

METEDOLOGI Bab ini berisikan metoda-metoda yang digunakan dalam mengumpulkan data-data serta analisa data untuk menyelesaikan permasalahan yang diajukan pada tugas akhir.

BAB IV

PROSES

PEMBUATAN

ALAT

SIMULASI

MESIN

STIRLING Bab ini berisikan tentang langkah – langkah proses pembuatan dan perakitan alat simulasi mesin Stirling yang akan penulis buat. BAB V

PENUTUP Berisikan tentang kesimpulan dari tugas akhir yang telah dilaksanakan beserta saran yang membangun untuk kedepannya mengenai tugas akhir program studi DIII teknik mesin di Politeknik Negeri Padang sebagai salah satu syarat untuk memenuhi syarat lulus program diploma III (DIII) teknik mesin

4

BAB II TEORI DASAR

2.1 Landasan Teori Mesin Stirling adalah mesin pembakaran eksternal yang menggunakan udara atau gas (helium, hidrogen, nitrogen, methanol dsb) sebagai fluida kerjanya, bekerja berdasarkan prinsip peredaran termodinamika (motor udara panas), ditemukan pada tahun 1816 oleh Robert Stirling, Kilmamock-Skotlandia. Jadi pada mesin Stirling, gas hanya disusutkan dan kemudian dikembangkan dengan pemanasan dari luar.

Gambar 2.1 Sistem pembakaran mesin Stirling

Sebuah regenerator memungkinkan panas yang dihasilkan disimpan di dalam, sebagian menggantikan energi panas karena sedikitnya alih panas yang dimungkinkan melalui dinding heat-exchanger. Energi panas disimpan di dalam regenerator sementara gas penggerak menyusup ke ruangan yang dingin, dan kemudian dilepaskan sewaktu kembali ke ruangan ekspansi panas. Tenaga terjadi pada temperatur yang tinggi dan konstan, sangat ideal untuk setiap mesin. Kompresi terjadi pada temperatur rendah, dan hampir tidak ada energi panas yang hilang. Tenaga bersih yang dihasilkan adalah akibat perbedaan antara pengembangan gas bertemperatur tinggi dan mengkompresi gas bertemperatur rendah, sistem pembakaran mesin Stirling ini dapat dilihat pada Gambar 2.1.

5

Dalam keluarga mesin kalor, Mesin Stirling didefinisikan sebagai mesin regenerasi udara panas siklus tertutup. Dalam konteks ini, siklus tertutup berarti bahwa fluida kerjanya secara permanen terkurung di dalam sistem, di mana mesin siklus terbuka seperti mesin pembakaran internal dan beberapa mesin uap, menukarkan fluida kerjanya dengan lingkungan sekitar sebagai bagiaan dari siklus kerja. Regenerasi berarti bahwa adanya penggunaan alat penukar panas internal,

yang dapat meningkatkan efisiensi mesin. Banyak sekali kemungkinan dari penggunaan mesin stirling ini, dengan mayoritas masuk ke kategori mesin dengan piston tolak balik. Mesin stirling secara tradisional diklasifikasikan ke dalam mesin pembakaran eksternal, meskipun panas bisa didapatkan dari sumber selain

pembakaran seperti tenaga matahari maupun nuklir. Mesin stirling beroperasi melalui penggunaan sumber panas eksternal dan heat sink eksternal, masingmasing dijaga agar memiliki perbedaan temperatur yang cukup besar. Mesin ini dapat membakar setiap bahan bakar padat (solid) atau cairan sebagai sumber pemanasannya. Hal ini menyebabkan mesin stirling sangat menarik, khususnya pada situasi dimana bahan bakar konvensional saat ini sangat mahal dan sulit untuk memperolehnya. Beberapa jenis mesin Stirling , selain demikian efektif juga sangat mudah pembuatannya, sehingga menjadi pilihan yang terbaik untuk sistem pembangkit listrik di beberapa negara berkembang. ( Narwanto, 2013)

2.2 Sejarah Pengembangan Mesin Stirling Sejak awalnya mesin Stirling memiliki reputasi kerja yang baik dan masa kerja yang lama (di atas 20 tahun), antara lain digunakan sebagai mesin pompa air dengan kapasitas rendah, yaitu pada pertengahan abad ke sembilan belas sampai sekitar tahun 1920, yaitu ketika mesin pembakaran internal dan motor listrik mulai menggantikannya. Mesin dengan udara panas (hot-air machine) dikenal karena cara kerjanya yang mudah, kemampuannya menggunakan berbagai jenis bahan bakar; selain itu operasinya aman, tidak berisik, efisiensinya memadai (moderate) , stabil dan

6

rendah biaya perawatannya. Kekurangannya adalah ukurannya yang sangat besar namun daya keluarannya (output) kecil dan harganya investasinya tinggi / mahal (untuk ukuran saat itu). Lepas dari pada itu, karena biaya operasinya rendah, maka mesin Stirling dipilih aplikasinya untuk mesin dengan tenaga uap, pilihan satu-satunya pada saat itu yang boros bahan bakar untuk mesin dengan daya yang sama, dan memerlukan perhatian khusus untuk mencegah terjadinya bahaya ledakan atau kerusakan lainnya. Kekurangan utama lainnya untuk jenis mesin udara panas adalah kecenderungannya gagal operasi apabila heater head terlalu panas, walaupun hal itu kemudian dapat diatasi setelah dilakukan rekayasa ulang bagian heater head , yang dapat mencegah panas lebih, serta aman pada mesin dengan daya rendah. Namun tetap saja penyempurnaan ini tidak mampu meningkatkan daya saing mesin ini terhadap mesin-mesin pembakaran internal lainnya yang bermunculan dipasaran pada waktu itu yang harganya jauh lebih murah. Penemuan baru baja tahan karat (stainless steel) dan berkembangnya pengetahuan pada proses mesin termodinamik yang kompleks, mengawali temuan mesin-mesin baru, menjelang dan sesudah perang Dunia ke II. Desain mesin udara panas yang disempurnakan, dengan bobot dan harga yang lebih murah, konstruksi dan operasinya yang mudah, dan yang lebih penting lagi adalah variasi bahan bakarnya yang tetap tidak berubah (bisa dengan udara ataupun gas). Ironisnya, beberapa negara maju justru tidak tertarik menggunakan sistem mesin yang “sangat sederhana” ini untuk umpamanya pada mesin otomotif yang canggih, sistem pembangkit daya (listrik,dll, bukan untuk daya dorong primer) pada pesawat ruang angkasa dan lain-lain. Situasi ini kemudian berubah tahun 1980, setelah USAID ( Agen AS untuk bantuan pengembangan internasional) mendanai pengembangan pembuatan mesin Stirling untuk negara-negara berkembang , dan itu dimulai dari Bangladesh. Dari sinilah berawal prospek pengembangan dan pemanfaatan mesin Stirling untuk negara-negara berkembang lainnya, di Afrika, Asia dan Amerika Latin, sebagai salah satu solusi mesin yang murah dan hemat energi dengan menggunakan udara atau gas ( helium, hidrogen, nitrogen, methanol dsb) sebagai fluida kerjanya.

7

Mesin Stirling generasi baru ini jauh lebih kuat, lebih efisien, tidak berisik, mudah penggunaannya, dan memiliki daya tahan yang lebih tinggi, serta mudah mesin pendingin, mesin pompa dan lain-lain. ( Snyman, CS. 2008)

2.3 Prinsip Kerja Prinsip kerja mesin Stirling dapat dilihat pada Gambar 2.2 adalah sebuah mesin kalor yang unik karena efisiensi teoretisnya mendekati efisiensi teoretis maksimum, yang lebih dikenal dengan efisiensi mesin carnot. Mesin Stirling digerakkan ekspansi gas ketika dipanaskan dan diikuti kompresi gas ketika didinginkan. Mesin itu berisi sejumlah gas yang dipindahkan antara sisi dingin dan panas terus-menerus. Piston displacer memindahkan gas antara dua sisi dan piston power mengubah volume internal karena ekspansi dan kontraksi gas.

Gambar 2.2 Prinsip kerja mesin Stirling Robert Stirling menyebut piston yang berpindah sebagai regenerator. Renegerator itu dapat membangkitkan kembali udara. Jika piston bergerak ke atas, regenerator dialirkan melalui udara hangat dan mengambil sebagian energi dari udara dan menyimpannya. Jika piston bergerak ke bawah, dialirkan melalui udara dingin dan mengeluarkan energi yang disimpan. Dengan regenerator, mesin stirling mencapai efisiensi sangat baik. Sebuah regenerator memungkinkan panas yang dihasilkan disimpan di dalam, sebagian menggantikan energi panas karena sedikitnya alih panas yang dimungkinkan melalui dinding heat-exchanger. Energi panas disimpan di dalam

8

regenerator sementara gas penggerak menyusup ke ruangan yang dingin, dan kemudian dilepaskan sewaktu kembali ke ruangan ekspansi panas. Tenaga terjadi pada temperatur yang tinggi dan konstan, sangat ideal untuk setiap mesin. Kompresi terjadi pada temperatur rendah, dan hampir tidak ada energi panas yang hilang. Tenaga bersih yang dihasilkan adalah akibat perbedaan antara pengembangan gas bertemperatur tinggi dan mengkompresi gas bertemperatur rendah. (Januar Tri, 2013)

2.4 Jenis Mesin Stirling Tergantung kepada penggunaannya, mesin Stirling kemudian berkembang menjadi beberapa jenis, antara lain: 1) Crank-drive Stirling Engine. Mesin jenis ini pembuatan dan operasinya mudah, tidak menggunakan pelumas (oli) pada crankcase nya. Untuk mencegah masuknya oli ke crankcase, digunakan jenis bantalan: sealed roller bearings, ball bearings atau bushing dari bahan teflon yang tidak dilubrikasi. Daya (energi) diperoleh dari gerakan maju-mundurnya piston ( system linier). Untuk operasinya diperlukan bahan bakar. 2) Simple Free-Piston Engine. Bekerja dengan udara atmosfir sebagai bahan bakar kerjanya, dan putarannya sangat rendah. Kelebihan jenis mesin ini adalah daya angkat dan efisiensinya sangat tinggi . Digunakan biasanya untuk pompa (displacement pump). Mesin dengan displacer berdiameter 60 cm, dengan putaran 1 rotasi per detik (cycle per second), mampu menghasilkan daya sekitar 500 watt (50 liter-meter/sec) 3) Free-Cylinder Engine. Mesin jenis resiprokal (berputar), antara lain untuk pompa . 4) Duplex Stirling Engine, untuk mesin freezer penyimpan bahan makanan yang mudah digunakan. 5) Free-Piston

Alternator

Engine.

Digunakan

antara

lain

dalam

pengembangan mesin Stirling pembangkit listrik yang digerakkan dengan

9

bantuan panas surya (matahari). Kapasitas daya sampai 20 kw. Dalam beberapa tahun ke depan diharapkan akan lebih besar lagi kapasitasnya. 2.5 Penggunaan Mesin Stirling Antara lain : 1) Mesin pompa untuk irigasi (pengairan) dengan menggunakan Biomasa*) 2) Mesin pembangkit listrik (generator) , ukuran kecil dan pemukiman (daya besar) 3) Mesin pemecah padi, gandum dsb, memakai sekam sebagai bahan bakarnya*) 4) Mesin untuk pendingin / freezer portable. 5) Mesin-mesin dengan tenaga surya (matahari) sebagai pembangkit dayanya. Aplikasinya luas, bisa mesin pompa, generator listrik dll. Catatan : *) sebagai pemanasnya . Mesin Stirling biasanya digunakan untuk mesin penggerak dengan daya antara 100 watts sampai 20 kW.

2.6 Kelebihan Mesin Stirling 1) Frekuensinya stabil/ konstan 2) Mesin Stirling dapat bekerja pada sembarang sumber energi panas, termasuk bahan kimia, sinar surya (solar), limbah pertanian (sekam, tempurung kelapa dsb), kayu bakar, berbagai produk minyak bakar (biomassa, biofuel dsb),. panas bumi dan nuklir. 3) Kemungkinan implementasi mesin Stirling banyak sekali, namun sebagian besar masuk pada kategori mesin piston resiprokal. 4) Perbedaan yang menyolok dengan mesin pembakaran internal adalah potensi untuk menggunakan sumber panas terbarukan pada mesin Stirling lebih mudah, suara mesin lebih lembut (tenang), tidak berisik / bising dan biaya perawatannya lebih rendah.

10

2.7 Komponen dan Kegunaan Adapun komponen komponen utama dari alat simulasi mesin Stirling adalah sebagai berikut: 1) Heat Exchanger Merupakan bagian yang membantu dalam pertukaran panas dari suatu medium ke medium lainnya, dan menjaga temperatur kerja dari sistem, suatu alat yang dapat berfungsi sebagai pemanas ataupun pen dingin. Komponen heat exchanger dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Heat Exchanger

2) Piston dan silinder piston Adalah bagian geser yang dapat bergerak dari suatu ujung ekstrim ke suatu ujung ekstrim yang lain dalam sebuah silinder, piston dari mesin Stirling identik dengan piston pada mesin pada umumnya. Komponen ini dapat dilihat pada gambar 2.4.

. Gambar 2.4 Piston dan Silinder Piston 11

3) Displacer dan silinder displacer Merupakan bagian dari mesin stirling yang bergerak menyerupai piston, tapi dengan silinder yang lebih besar untuk memudahkan fluida kerja mengalir melalui ruang. Komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Displacer dan Silinder Displacer

4) Poros Poros adalah elemen mesin berbentuk silinder pejal, yang berfungsi sebagai tempat memasang komponen-komponen lain seperti silinder, pully, fly wheel dan lainnya. Kemudian poros juga digunakan sebagai tempat berdirinya atau tiang penghubung, antara alat simulasi mesin Stirling dengan dudukannya. Poros ini terbuat dari ST 37 sebagai bahan pembuatannya, komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Bahan Pembuatan Poros

12

5) Fly whell Disebut juga roda gila adalah massa inersia, dimana piston dan displacer digabungkan. Berfungsi sebagai alat penyalur daya atau output dari kerja yang dihasilkan mesin Stirling, komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Flywell

6) Pully Berfungsi meneruskan daya yang dihasilkan oleh kerja piston dan displacer, kemudian diteruskan ke fly wheel dalam bentuk putaran yang terhubung dengan pully, sehingga akan ikut memutar pully. Dan dapat dijadikan untuk membangkitkan generator dan menghasilkan energi, komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Pully

13

7) Tabung kaca tahan panas dan regenerator Merupakan

bagian yang paling penting dalam mesin Stirling,

pada dasarnya berfungsi memampatkan fluida dan sebagai penukar panas, serta memiliki fungsi penting dalam pengaturan fluida kerja. Komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Tabung Kaca dan Regenerator

8) Dudukan Mesin Berfungsi sebagai bantalan dan tempat memasang mesin, supaya tidak terjadi pergeseran dan menjadi tempat pemasangan kaki dan bingkai kaca, terbuat dari kayu yang berfungsi untuk meredam panas kebagian bawah. Komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.10.

Gambar 2.10 Dudukan Mesin

14

9) Conecting Rods Digunakan untuk menyambungkan, atau sebagai penghubung antara piston dengan displacer dan flyweel, beguna untuk meneruskan daya dari kerja piston berupa gerkan bolak balik bergantian, antara displacer dan piston pada saat alat simulasi mesin Stirling di assembly. Komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.11.

Gambar 2.11 Crank Shaft

10) Generator mini Merupakan alat untuk mengubah output dari putaran mesin, yang diterima dari putaran pully menjadi energi listrik dalam daya kecil, untuk dapat menghidupkan lampu led berukuran kecil. Bertujuan untuk membuktikan energi yang dihasilkan oleh alat simulasi mesin Stirling, dapat digunakan sebagai pembangkit energi alternatif yang ramah lingkungan, berupa pemanfaatan panas bumi dan energi tebarukan lainnya. Komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.12.

Gambar 2.12 Generator Mini

15

11) Kaca pelindung Berguna untuk menahan panas agar selalu didalam kotak kaca, supaya pemanasan silinder displacer lebih cepat dan menghindarkankan api pemanas dari hembusan angin, serta memperindah tampilan alat simulasi. Komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.13.

Gambar 2.13 Kaca

12) Rangka bawah Merupakan landasan mesin yang berguna sebagai penahan dudukan mesin dan tempat merekatnya bingkai kaca pelindung, terbuat dari besi siku (Profil L), komponen ini dapat dilihat pada Gambar 2.14.

Gambar 2.14 Besi Siku

16

2.8 Dasar dan Pertimbangan Pemilihan Bahan Sebelum pembelian bahan terlebih dahulu dilakukan pemilihan bahan. Dalam pemilihan bahan tersebut harus mempunyai beberapa kriteria antara lain: 1) Bahan yang digunakan mudah didapat Dalam perencanaan suatu alat atau komponen, perancang harus mempertimbangkan apakah bahan yang dipakai mudah didapatkan dipasaran. Jika tidak, pembuatan alat akan mengalami suatu hambatan sehingga seorang pembuat alat hendaknya mempunyai alternatif yang lain. 2) Bahan yang digunakan harus sesuai dengan fungsinya Tujuannya adalah agar perancang dapat membedakan mana komponen utama dan mana komponen pendukung dari sebuah rangkaian alat. Komponen utama rancangan harus mendapat perhatian lebih dan dihitung dengan secermat mungkin sehingga biaya produksi mesin dapat ditekan tanpa mengurangi fungsi dan kegunaan dari alat. 3) Efisiensi dari bahan yang digunakan Efisiensi yang diharapkan disini adalah efisiensi maksimal, yang diperoleh melalui pertimbangan dan perhitungan yang cermat. Selain itu hal lain yang perlu dijadikan pertimbangan, seperti adanya stok dan banyak tersedia dipasaran. 4) Harga yang terjangkau Berdasarkan prinsip ekonomi yaitu penekanan biaya produksi sekecil mungkin dan menghasilkan keuntungan sebesar mungkin, jadi seorang perancang diharapkan mampu memilih bahan dengan kualitas tinggi dengan harga yang terjangkau. 5) Faktor keindahan dan konstruksi Dalam perencanaan suatu mesin, perancang tidak dapat mengabaikan faktor yang satu ini, karena keindahan atau estetika dan bentuk konstruksi dari alat sangat diperlukan untuk diperhatikan. Karena dari penampilan dan bentuk konstruksi akan menarik minat orang kepada alat tersebut.

17

2.9 Perencanaan Pembuatan Alat Simulasi Mesin Stirling Tahap perencanaan merupakan tahap sebelum pembuatan. Dimana tahap pembuatan sangat mempengaruhi alat yang akan dibuat nantinya. Dengan perencanaan maka kita akan tahu bagaimana bentuk dan model alat, berapa dimensi alat, dalam tahap perencanaan kita diharuskan menghitung kekuatan bahan sehingga kita dapat menentukan bahan apa yang tepat untuk dipakai beserta ukurannya. Pada tahap ini akan ditampilkan proses-proses perencanaan pembuatan alat ini: a) Perhitungan Adapun perhitungan kekuatan bahan pada alat ini, diprioritaskan pada

bagian-bagian kritis pada

alat ini. Karena

dengan lebih

memperhitungkan beban kritis yang bekerja pada bagian yang kritis akan lebih mudah dalam memperkirakan seberapa besarkah efek kerusakannya pada konstruksi alat.

b) Sistematika Proses pembuatan Adapun sistematika pembuatan alat simulasi mesin stirling ini adalah sebagai berikut: 1) Melakukan penelitian dan mencari referensi tentang alat simulasi mesin Stirling 2) Merencanakan dan mendesain alat simulasi mesin Stirling yang akan dibuat 3) Mempelajari dan memahami gambar kerja 4) Mempersiapkan bahan serta perlengkapan 5) Melakukan proses pembuatan 6) Melakukan pengujian alat simulasi mesin Stirling 7) Finishing 8) Evaluasi

18

c) Perinsip kerja dari alat ini ialah: Pada dasarnya alat ini menggunakan prinsip kerja perpindahan kalor-konduksi, konveksi, radiasi, dan rumus pengukurannya yaitu:

E = PV = nRT P=

Dimana: E = Energi J P = Pressure pa V = Volume m3 n = Molar quantity of ga mol R = Universal gas constant JK-1mol-1 T = Temperatur oK

19

BAB III METODOLOGI

3.1 Waktu dan Tempat Pengerjaan Tugas Akhir Pembuatan tugas akhir ini dilakukan mulai dari bulan Juni sampai dengan bulan September 2017, untuk tempat pengerjaan akan dilaksanakan di bengkel umum, kost, serta bengkel mesin Politeknik Negeri Padang. Adapun untuk waktu pengerjaan dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Skedul Pengerjaan Tugas Akhir No 1

Kegiatan

Juni

Juli

Agustus

September

Ket.

Pembuatan proposal

xx

tugas akhir 2

Pembuatan gambar dan

Xx

perhitungan 3

Pembuatan

Xx

Xx

Alat 4

Penulisan

xx

Laporan

3.2 Alat dan Bahan Adapun alat dan bahan yang akan digunakan pada pengerjaan tugas akhir tersebut adalah sebagai berikut ini:

20

3.2.1

Alat Adapun alat yang akan digunakan dalam pengerjaannya adalah:

1) Mesin milling

: digunakan untuk meratakan sisi benda kerja yang kasar dan pembuatan alur pada poros.

2) Mesin gerinda tangan : digunakan untuk meratakan sisi ujung potongan besi yang tajam. 3) Mesin bubut

: digunakan untuk membuat silinder displacer, silinder piston, tiang penyangga, dan batang poros utama.

4) Mesin gerinda duduk : digunakan untuk memotong besi siku (profil L) 5) Mesin bor

: digunakan untuk melubangi benda kerja.

Selain itu, adapun peralatan perkakas yang digunakan dalam pembuatan alat ini adalah: 1) Gergaji besi

: digunakan untuk memotong material logam.

2) Penggores

: digunakan untuk menandai benda kerja pada saat pengukuran dengan alat ukur.

3) Penitik

: digunakan untuk menandai sebelum melakukan pelubangan pada benda kerja.

4) Amplas

: digunakan untuk menghaluskan permukaan benda kerja saat selesai pengerjaan.

5) Palu

: digunakan untuk meluruskan besi siku (profil L).

6) Kikir

: digunakan untuk meratakan benda kerja.

7) Obeng

: digunakan untuk memasang mengencangkan skrup pada dudukan benda kerja.

8) Spidol permanen

: digunakan untuk menggaris bagian benda yang akan dipotong.

9) Kunci pas ring 8

: digunakan untuk mengencangkan baut.

21

10) Pisau

: digunakan untuk memotong karet pada saat pemasangan kaca kedalam silinder dan kaca bingkai pada dudukan.

11) Tang

: digunakan untuk memasang karet penutup kebocoran pada pemasangan kaca silinder.

12) Tap M5 x 1,5

: digunakan untuk membuat ulir pada lubang heat baut dan heat exchanger

13) Kunci L satu set

: digunakan pada saat pemasangan bagian-bagian benda kerja.

14) Penyiku

: digunakan untuk menyikukan rangka padaa saat pemotongan besi siku.

Untuk menyesuaikan dimensi alat yang dibuat dengan hasil perhitungan maka perlunya dilakukan pengukuran pada alat yang dibuat tersebut. Adapun alat yang akan digunakan adalah : 1) Jangka sorong ketelitian 0.05 mm 2) Mistar baja dan meteran

3.2.2 Bahan Berdasarkan perencanaan bahan-bahan yang akan digunakan dalam pembuatan komponen dari mesin ini dapat dilihat pada Tabel 3.2. Tabel 3.2 Bahan yang digunakan NO

Nama Bahan

Kegunaan

1

Baja Profil L

Sebagai

Ukuran bingkai

tempat

1000 mm

dudukan kaca pelindung. 2

Stainless Steel

Sebagai bahan pembuatan

100 mm

silinder piston dan silinder displacer. 3

ST 37

Sebagai bahan pembuatan

500 mm

tiang utama dan poros tengah dudukan alat.

22

4

5

Tabung kaca

Sebagai media pemanas

2 buah ukuran standar

khusus dan

dan pengatur aliran fluida

pabrik

regenerator

kerja.

Fly wheel dan

Meneruskan putaran dari

pully

gerakan bolak balik antar

Ukuran standar pabrik

piston dan displacer. 6

Piston dan

Sebagai

penggerak

dari

displacer

alat stimulasi mesin stirling

Ukuran standar pabrik

lengkap dan crank shaft 7

Lem serbaguna Merekatkan

karet

pada

1 bungkus

heat exchanger. 8

Baut L

Sebagai sahan pembuatan

4,5 mm x 40 mm

heat exchanger. 9

Karet silikon

Sebagai

perekat

didalam

tabung

silinder

4 buah

dan

memampatkan udara. 10

Mata bor

Untuk melubangi dudukan.

11

Papan

Sebagai

landasan

4,5 mm

untuk

420 mm x 300 mm

1 rol

tempat dudukan alat. 12

TBA

Melapisi

bagian

heat

exchanger

supaya

tidak

terdapat kebocoran pada saat pemasangan silinder. 13

Sekrup

Untuk memasang dudukan

3 mm

pada papan kayu. 14

Cat semprot

Untuk

melakukan

2 tabung

pengecatan benda kerja 15

16

Kaca bening 5

Melindungi

alat

dan

mm

menahan panas

Lampu led

Menunjukan adanya daya

420 mm x 300 mm

1 buah

output dari alat simulasi.

23

3.3 Diagram Alir Pembuatan Alat Adapun langkah-langkah pembuatan alat ini mulai dari tahap awal sampai tahap akhir dapat dilihat pada Gambar 3.1. B

Mulai

A

Pemilihan Judul

Uji Kinerja Alat

Tidak

Pengumpulan Data dan Studi Literatur

Ok Ya

Pembuatan Proposal Tugas Akhir

Pembuatan Laporan Tugas Akhir

Konsultasi Pembimbing Konsultasi Pembimbing Tidak OK

Tidak Ok

Ya Pembuatan laporan awal

Selesai Perencanaan Komponen Utama

Pembuatan Alat

A

B

Gambar 3.1 Diagram Alir Tugas Akhir

24

3.4 Penjelasan Flowchart Metode pembuatan berisikan langkah-langkah di dalam pembuatan tugas akhir. Dan adapun penjelasan dari flowchart diatas adalah sebagai berikut: 3.4.1 Mulai Dalam diagram aliran tugas akhir ini, mulai dengan menentukan judul dalam pembuatan tugas akhir. 3.4.2 Pemilihan Judul Pembuatan alat ini bertujuan untuk menciptakan sebuah alat inovasi baru untuk membuat mesin dengan memanfaatkan energi terbarukan, maka dari pada itu penulis bermaksud untuk mengangkat sebuah tugas akhir yang berjudul “Pembuatan Alat Simulasi Mesin Stirling”. Sebagai alat tepat guna untuk penghasil energi yang dapat dijadikan sebagai pembangkit energi alternatif yang berdaya guna serta membantu pembelajaran untuk pengenalan mesin konversi energi kepada mahasiswa. 3.4.3 Pengumpulan Data dan Studi Literatur Membaca buku bacaan tentang mesin konversi energi, mencari dan mempelajari buku acuan karangan dari penemu mesin, memahami buku perancangan mesin yang relevan dengan pembuatan alat ini. 3.4.4 Pembuatan Proposal Tugas Akhir Membuat proposal perencanaan tugas akhir untuk menjelaskan apa yang akan dibuat bagaimana prinsip kerja dan semua yang berhubungan dengan perencanaan awal dari tugas akhir yang akan dibuat. 3.4.5 Konsultasi Pembimbing Pengajuan proposal tugas akhir mendapat persetujuan dari pembimbing untuk bisa lanjut ke pembuatan laporan awal, jika tidak disetujui kembali ke pemilihan judul tugas akhir.

25

3.4.6 Pembuatan Laporan Awal Membuat laporan awal tugas akhir yang berisi tentang latar belakang, teori dasar dan methodelogi yang berguna untuk mengarahkan pembuatan tugas akhir secara jelas dan memiliki acuan dalam pembuatannya nanti. 3.4.7 Perencanaan Komponen Utama Melakukan perencanaan dalam menentukan komponen dan bahan yang akan digunakan sesuai dengan prinsip kerja dari alat yang dibuat, serta dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan kerja alat tersebut. 3.4.8 Pembuatan Alat Penulis melakukan pembuatan tugas akhir sesuai dengan judul dan pengerjaan dilakukan sesuai dengan waktu dan tempat yang telah ditentukan. Pembuatan alat ini mengikuti langkah kerja sesuai dengan prosedur yang ada. 3.4.9 Uji Kinerja Alat Setelah pembuatan alat dan alat sudah di assembly, pada alat yang telah selesai dibuat tersebut dilakukan pengujian kinerja dan fungsinya. Sesuai dengan latar belakang pemilihan judul tugas akhir ini, apabila sesuai dengan tujuan dan alat berfunsi lanjut ke tahap penulisan laporan tugas akhir, apabila tidak kembali ke pembuatan alat. 3.4.10 Pembuatan Laporan Tugas Akhir Penulis menuliskan dan melanjutkan apa yang telah ditulis pada laporan awal setelah pembuatan alat selesai dilakukan dan alat dapat bekerja sesuai dengan fungsinya, laporan tugas akhir ini berisi keseluruhan dari pembuatan tugas akhir ini mulai dari awal sampai akhir. Berupa hasil akhir didalam melakukan tugas akhir dalam memenuhi syarat wisuda.

26

3.4.11 Konsultasi Pembimbing Melakukan penyempurnaan pada laporan tugas akhir untuk mendapat persetujuan dari pembimbing, jika ada yang salah atau kurang dilakukan revisi, jika sudah melakukan revisi dan benar maka pembuatan tugas akhir beserta laporannya telah selesai. 3.4.12 Selesai Melakukan sidang tugas akhir

27

BAB IV HASIL PROSES PEMBUATAN ALAT SIMULASI MESIN STIRLING 4.1 Proses Pembuatan Alat Simulasi Mesin Stirling Sebelum membuat alat simulasi mesin Stirling, langkah awal yang penulis lakukan adalah membuat desain seperti apa mesin yang akan dibuat dan dapat dilihat pada Gambar 4.1. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan alat simulasi mesin Stirling adalah: a) Aman, yaitu alat yang akan dibuat ini harus aman sewaktu digunakan dan tidak mencemari lingkungan. b) Efisien, yaitu penggunaan alat ini dapat menjadi pilihan lain sebagai alat pembangkit energi terbarukan di masa mendatang. c) Ekonomis, yaitu untuk membuat alat ini tidak memerlukan biaya yang besar dan bahan-bahan untuk membuatnya mudah untuk didapatkan. 3 2 6 8 1 1 1

10 10 12 22

7 5

9

5

5 11 4

Gambar 4.1 Gambar Kontruksi Alat Simulasi Mesin Stirling.

28

Keterangan gambar: 1. Displacer. 2. Piston. 3. Heat exchanger. 4. Poros penyangga. 5. Connecting rod. 6. Batang poros utama. 7. Displacer. 8. Piston. 9. Fly wheel. 10. Pully. 11. Dudukan mesin. 12. Generator.

Adapun proses atau langkah langkah kerja pembuatan alat simulasi mesin Stirling yaitu sebagai berikut: A. Proses Pembuatan Poros Bertingkat Pada Poros Penyangga. 1) Persiapkan Alat dan Bahan yang akan digunakan o Alat Adapun peralatan yang diperlukan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: - Mesin bubut. -

Toolbox bubut.

-

Mesin bor.

-

Gergaji besi.

-

Tap M5.

-

Alat ukur.

-

Penitik dan Penggores

.

29

o Bahan Adapun bahan yang akan digunakan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: -

Poros ST 37 dengan diameter 15 mm, dan panjang 200 mm.

2) Persiapkan gambar kerja, dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Design Poros Tiang Penyangga. 3) Langkah pertama, ukurlah dan tandai benda kerja sesuai gambar, dilanjutkan dengan menggergaji besi poros dari ukuran awal 200 mm menjadi 48 mm. Proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Bahan Pembuatan Poros Bertingkat.

30

4) Setelah selesai dipotong, kemudian poros diletakkan dikepala chuck mesin bubut, lalu kunci menggunakan kunci chuck, kemudian pasang pahat bubut dengan center bor. Setelah center kemudian bubutlah poros sesuai dengan gambar kerja yang telah dibuat, dengan teliti dan berhatihati. Proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Proses Pembubutan Poros Penyangga.

5) Buatlah lubang ditengah poros dari benda kerja, dengan menggunakan mesin bor dengan mata berdiamater 4,5 mm, proses pengerjaannya dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Proses Pelubangan Poros Penyangga

31

6) Lanjutkan dengan melakukan pembuatan ulir dalam, pada bagian poros yang telah dilubangi sebelumnya, buat ulir dengan menggunakan tap dengan ukuran M5. Proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Proses Pembuatan Ulir Dalam

7) Hasil jadi poros bertingkat untuk poros penyangga utama dapat dilihat pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Hasil Jadi Poros Penyangga

B. Proses Pembuatan Silinder Piston 1) Persiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan. o Alat. Adapun peralatan yang diperlukan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut:

32

- Mesin bubut. -

Toolbox bubut.

-

Mesin bor.

-

Tap M5.

-

Alat ukur.

-

Penitik dan Penggores.

o Bahan Adapun bahan yang akan digunakan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: -

Poros stainless steel dengan diameter 22 mm, dan panjang 32 mm.

-

Kaca tabung tahan panas.

-

Lem serba guna.

-

Karet.

2) Persiapkan gambar kerja, dapat dilihat pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Design Silinder Piston

33

3) Pasangkan bahan stainless stell dengan ukuran panjang 30 mm dan diameter 20 mm ke kepala chuck mesin bubut, lalu kunci menggunakan kunci chuck, kemudian pasang pahat bubut dengan center bor. Setelah center kemudian bubutlah poros sesuai dengan bentuk dan ukuran dari gambar kerja yang telah dibuat, lakukan dengan teliti dan berhati-hati. Proses pengerjannya dapat dilihat pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9 Proses Pembubutan Silinder Piston

4) Setelah selesai dengan pembubutan luar, lanjutkan dengan pembubutan dalam sepanjang 25 mm dari ujung silinder, dan pembuatan ujung tirus pada benda kerja dengan mengganti mata bubut, dan mengubah sudut makan pada rumah pahat mesin bubut, kerjakan sesuai dengan ukuran dan bentuk dari gambar kerja yang telah dibuat. Proses pengerjaannya dapat dilihat pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10 Proses Pembubutan Dalam Silinder Piston

34

5) Lanjutkan dengan melakukan pemboran di kepala silinder, dengan mengunakan mata bor berdiameter 4 mm, proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.11.

Gambar 4.11 Proses Pelubangan Silinder Piston

6) Kemudian lakukan pembuatan ulir dalam, berfungsi untuk menempatkan saluran konversi udara panas, dengan melakukan pembuatan tap M5 pada kepala silinder yang telah di bor tadi. Proses pengerjaanya dapat dilihat pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Proses pembuatan Ulir Dalam Saluran Piston

35

7) Pasangkan lapisan silinder dalam yang terbuat dari kaca yang telah disediakan, pada

bagian

dalam

silinder dan rekatkan dengan

menggunakan lem atau perekat. 8) Hasil jadi silinder dan kaca lapisan dalam telah terpasang, dapat dilihat pada Gambar 4.13.

Gambar 4.13 Hasil Jadi Silinder Piston

C. Proses Pembuatan Silinder Displacer 1) Persiapkan peralatan dan bahan o Alat Adapun peralatan yang diperlukan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: - Mesin bubut. -

Toolbox bubut.

-

Mesin bor.

-

TapM5.

-

Alat ukur.

-

Penitik dan Penggores.

36

o Bahan Adapun bahan yang akan digunakan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: -

Poros stainless steel dengan diameter 22 mm, dan panjang 38 mm.

-

Kaca tabung tahan panas.

-

Lem serba guna.

-

Karet.

2) Persiapkan gambar kerja, dapat dilihat pada gambar 4.14.

Gambar 4.14 Design Silinder Displacer

3) Pasangkan bahan stainless stell dengan ukuran panjang 36 mm dan diameter kekepala chuck mesin bubut, lalu kunci menggunakan kunci chuck, kemudian pasang pahat bubut dengan center bor. Setelah center kemudian bubutlah poros sesuai dengan bentuk dan ukuran dari gambar kerja yang telah dibuat, dengan teliti dan berhati-hati. Proses pengerjaannya dapat dilihat pada Gambar 4.15.

37

Gambar 4.15 Proses Pembubutan Silinder Displacer

4) Setelah selesai dengan pembubutan luar, lanjutkan dengan pembubutan dalam sepanjang batang silinder, dan pembuatan ujung tirus pada benda kerja dengan mengganti mata bubut, dan mengubah sudut makan pada rumah pahat, sesuai dengan ukuran dan bentuk dari gambar kerja. Proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.16

Gambar 4.16 Proses Pembububutan Dalam Silinder Diplacer

5) Lanjutkan dengan melakukan pemboran di tengah silinder stainless steel, pada jarak 18 mm dari kedua ujung silinder mengunakan mata berdiamter 4 mm, proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.17.

Gambar 4.17 Proses Pelubangan Silinder Displacer

38

6) Kemudian lakukan pembuatan ulir, untuk menempatkan saluran konversi udara panas atau regenerator dengan melakukan pembuatan ulir, mrnggunakan tap M5 pada kepala silinder yang telah di bor tadi, proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.18.

Gambar 4.18 Proses pembuatan Ulir Dalam Saluran Displacer

7) Pasangkan lapisan silinder dalam, yang terbuat dari kaca yang telah disediakan kedalam silinder, dan rekatkan dengan menggunakan lem atau perekat. 8) Hasil jadi silinder displacer dan kaca lapisan dalam telah terpasang, dapat dilihat pada Gambar 4.19.

Gambar 4.19 Hasil Jadi Silinder Displacer

39

D. Proses Pembuatan Batang Poros Utama. 1) Persiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan o Alat Adapun peralatan yang diperlukan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut; - Mesin bubut. -

Toolbox bubut.

-

Mesin bor.

-

Gergaji besi.

-

Alat ukur.

-

Penitik dan Penggores.

o Bahan Adapun bahan yang akan digunakan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut; -

Poros ST 37 dengan diameter 15 mm, dan panjang 200 mm.

2) Persiapkan gambar kerja, dapat dilihat pada Gambar 4.20.

Gambar 4.20 Design Batang Poros Utama

40

3) Pertama, gergajilah terlebih dahulu besi poros dari ukuran awal 200 mm menjadi 85 mm, bahan dapat dilihat pada Gambar 4.21.

Gambar 4.21 Bahan Pembuatan Batang Poros Utama

4) Setelah selesai dipotong, kemudian poros diletakkan dikepala chuck mesin bubut, lalu kunci menggunakan kunci chuck, kemudian pasang pahat bubut dengan center bor. Setelah center kemudian bubutlah poros sesuai dengan gambar kerja yang telah dibuat, dengan teliti dan berhatihati. Proses pengerjaan ini dapat dilihat pada Gambar 4.22.

Gambar 4.22 Proses Pembubutan Batang Poros Utama

5) Setelah selesai, lanjutkan dengan pembuatan ujung tirus pada kedua ujung benda kerja, dengan mengubah sudut makan pada rumah pahat, sesuai dengan ukuran dan bentuk dari gambar kerja yang telah dibuat. Proses pengerjaannya dapat dilihat pada Gambar 4.23.

41

Gambar 4.23 Proses Pembuatan Ketirusan pada Ujung Poros

6) Lanjutkan dengan melakukan pemboran, pada bagian yang telah ditandai pada benda kerja mengunakan mata bor berdiameter 4 mm, proses pengerjaan ini dapat dilihat pada Gambar 4.24.

Gambar 4.24 Proses Pelubangan Bagian Poros Utama

7) Kemudian lakukan pembuatan ulir, untuk menempatkan saluran konversi udara panas dengan melakukan pembuatan ulir dalam, menggunakan tap M5 pada kepala silinder yang telah di bor tadi, proses pengerjaannya dapat dilihat pada Gambar 4.25.

Gambar 4.25 Proses Pembuatan Ulir Dalam Saluran Udara

42

8) Pasangkan poros pully, pada ujung di sisi lain yang telah di bor sebelumnya, hasil pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.26

Gambar 4.26 Proses Pemasangan Poros Pully

9) Hasil jadi batang poros utama, dengan ukuran panjang 85 mm dan diameter 18 mm, hasil jadinya dapat dilihat pada Gambar 4.27.

Gambar 4.27 Hasil Jadi Batang Poros Utama

E. Pembuatan Heat Exchanger 1) Persiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan o

Alat Adapun peralatan yang diperlukan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: -

Mesin bor.

-

Gergaji besi.

-

Alat ukur.

-

Penitik dan Penggores.

43

o Bahan Adapun bahan yang akan digunakan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: -

Baut dengan diameter 4,5 mm.

2) Persiapkan gambar kerja, atau desain alat yang dapat dilihat pada Gambar 4.28.

Gambar 4.28 Design Heat Exchanger 3) Potong baut L dengan diameter 4,5 mm, dan lubangi bagian tengahnya untuk saluran fluida kerja, proses pengerjaannya dapat dilihat pada Gambar 4.29

Gambar 4.29 Proses Pelubangan Heat Exchanger

44

4) Hasil jadi heat exchanger dapat dilihat pada gambar 4.30

Gambar 4.30 Hasil Jadi Heat Exchanger

F. Pembuatan Bingkai Dudukan Mesin dan Kaca Pelindung 1) Persiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan o

Alat Adapun peralatan yang diperlukan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: -

Mesin bor.

-

Gergaji besi.

-

Gerinda.

-

Alat ukur.

-

Penitik dan Penggores.

o Bahan Adapun bahan yang akan digunakan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: -

Besi L atau besi siku dengan panjang 1000 mm.

45

2) Persiapkan gambar kerja, dapat dilihat pada Gambar 4.31.

Gambar 4.31 Design Bingkai Besi Siku 3) Ukurlah besi siku menggunakan penggaris dan tandai, buat 2 benda kerja dengan ukuran panjang 210 mm dan lebar 150 mm. Proses pengerjaannya dapat dilihat pada Gambar 4.32

Gambar 4.32 Bahan Pembuatan Bingkai

46

4) Potong bahan menggunakan mesin gerinda duduk, sesuai dengan ukuran yang telah diukur sebelumnya, dan buat sudut siku di setiap sudut sebesar 90°. Proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.33.

Gambar 4.34 Proses Pemotongan Besi Siku

5) Tandai bagian yang akan dilubangi tempat masuknya sekrup dan lubangi dengan menggunakan mesin bor dengan mata bor berdiameter 4,5 mm, prses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.35.

Gambar 4.35 Proses Pelubangan Besi Siku

47

G. Pembuatan Tapak Kayu Dudukan Alat Simulasi Mesin Stirling 1) Persiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan o

Alat Adapun peralatan yang diperlukan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: -

Mesin bor.

-

Gergaji kayu.

-

Amplas.

-

Alat ukur.

-

Penitik dan Penggores.

o Bahan Adapun bahan yang akan digunakan dalam pembuatan benda kerja ini adalah sebagai berikut: -

Papan kayu berukuran panjang 210 mm, lebar 150 mm dan tebal 15 mm.

2) Ukurlah dan tandai bagian yang akan dilubangi pada benda kerja dan lubangi menggunakan bor dengan mata bor berdiameter 4,5 mm, proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.36.

Gambar 4.36 Proses Pelubangan Dudukan Mesin

48

4.2 Proses Perakitan Alat Simulasi Mesin Stirling Adapun langkah-langkah perakitan alat simulasi mesin Stirling ini adalah sebagai berikut; 1) Persiapkan bagian-bagian mesin yang telah selesai dibuat, dan yang dibeli juga telah disediakan. 2) Pemasangan poros penyangga, pada dudukan kayu alat simulasi mesin Stirling menggunakan baut L pada sisi bawah dudukan kayu, proses pengerjaannya dapat dilihat pada Gambar 4.38.

Gambar 4.38 Proses Pemasangan Poros Penyangga

3) Pemasangan poros penyangga yang telah terpasang pada kedudukan, dengan batang poros utama tempat pemasangan bagian-bagian lain dari alat simulasi mesin Stirling. Proses pemasangannya dapat dilihat pada Gambar 4.39.

Gambar 4.39 Proses Pemasangan Batang Poros Utama

49

4) Pemasangan poros menggunakan mur, dengan menggunakan kunci L untuk menguatkannya. 5) Pemasangan pully pada poros pully, yang telah terpasang di batang poros utama, proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.40.

Gambar 4.40 Proses Pemasangan Pully

6) Kunci pully ke poros pully, dengan menggunakan kunci L agar tidak terlepas saat alat beroperasi, dapat dilihat pada Gaambar 4.41.

Gambar 4.41 Pully Terpasang di Poros Pully

50

7) Pemasangan fly wheel pada poros pully, yang telah terpasang pada batang poros utama pada alat simulasi mesin Stirling, proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.42.

Gambar 4.42 Proses Pemasangan Fly Wheel

8) Kencangkan fly wheel yang telah terpasang ke poros pully, dengan menggunakan kunci L agar tidak terlepas saat alat beroperasi, proses pengerjaan dapat dilihat pada Gambar 4.43.

Gambar 4.44 Proses Pengencangan Baut Pengunci Fly Whell

51

9) Pemasangan heat exchanger pada batang poros utama, di tempat yang telah di lubangi pada saat pembuatan batang poros utama alat simulasi mesin Stirling. Proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.45.

Gambar 4.45 Proses Pemasangan Heat Exchanger 10) Pemasangan baut pengunci, dan melapisi tba atau isolasi perpipaan pada heat exchanger, supaya tidak ada kebocoran pada saat pemasangan heat exchanger dan masing-masing silinder. Proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.46.

Gambar 4.46 Proses Pemasangan Isolasi pada Heat Exchanger

52

11) Pemasangan silinder displacer pada ulir heat exchanger, yang telah terpasang ke batang poros utama, proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.47.

Gambar 4.47 Proses Pemasangan Silinder Displacer

12) Pemasangan displacer ke dalam silinder displacer, yang telah terpasang pada heat exchanger. Proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.48.

Gambar 4.48 Proses Pemasangan Displacer

13) Kencangkan baut pengunci silinder displacer, yang terpasang pada heat exchanger dengan menggunakan kunci ring 8. 14) Pasangkan connecting rod

silinder displacer pada fly wheel, dan

kencangkan dengan menggunakan karet penahan.

53

15) Pemasangan silinder piston pada heat exchanger, yang terpadapat di sisi lain dari pemasangan displacer, proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.49.

Gambar 4.49 Proses Pemasangan Silinder Piston

16) Kencangkan baut pengunci silinder piston, yang terpasang pada heat exchanger dengan menggunakan kunci ring 8. 17) Pemasangan piston pada silinder piston, yang telah terpasang pada heat exchanger alat simulasi mesin Stirling, proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.50.

Gambar 4.50 Proses Pemasangan Piston

18) Pasangkan connecting rod silinder piston pada pully, dan kencangkan dengan memberi karet penahan.

54

19) Pemasangan kaca pelindung pada dudukan alat simulasi mesin Stirling, menggunakan lem silikon sebagai perekatnya. Proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.51.

Gambar 4.51 Proses Pemasangan Kaca Pelindung

20) Pemasangan besi siku pada kayu kedudukan alat simulasi mesin Stirling, dengan menggunakan beberapa buah sekrup, sebagai bingkai tempat melekatnya kaca pelindung pada. Proses pemasangan dapat dilihat pada Gambar 4.52.

Gambar 4.52 Proses Pemasangan Besi Siku

21) Kencangkan sekrup menggunakan obeng.

55

22) Hasil jadi alat simulasi mesin Stirling, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 4.53.

Gambar 4.53 Hasil Jadi Alat Simulasi Mesin Stirling.

4.3 Perawatan Alat Simulasi Mesin Stirling Setelah alat simulator mesin Stirling dibuat dan dilakukan pengujiannya, maka kita diharuskan untuk melakukan perawatan supaya tetap terjaga keawetannya, baik pada saat dihunakan maupun saat tidak digunakan. Adapun perencanaan perawatan Preventive Maintenance pada alat simulasi mesin Stirling dapat dilihat pada Tabel 4.1:

Tabel 4.1 Perawatan Alat Simulasi Mesin Stirling No 1

Komponen Silinder Displacer

Cara Perawatan

Jadwal Perawatan

 Pembersihan pada bagian dalam, dari silinder displacer dengan cara membuka dan mengeluarkan displacer, bersihkan keseluruhan bagian dalam menggunakan

56

kain atau kapas.  Lakukan pengecekan kondisi kelurusan, antara displacer dan

Perawatan dilakukan perbulan

silindernya, dengan menggunakan alat ukur dial indikator.  Lakukan pengujian kebocoran pada saluran udara, dengan meggunakan alat bantu seperti penguji kebocoran atau bisa menggunakan air.  Cek dan kencangkan baut dan mur pada silinder displacer. 2

Heat Exchanger

 Lakukan pengecekan kebocoran, dengan menggunakan alat uji kebocoran.  Cek dan tambahkan lapisan tba atau isolasi perpipaan jika telah

Perawatan dilakukan perbulan

menipis.  Kencangakan baut dan mur dengan menggunakan kunci. 3

Poros Pully dan Fly wheel

 Lakukan pengecekan kondisi kelurusan, dengan menggunakan alat ukur dial indikator.

57

 Pemberian pelumas, dan membersihkan

Perawatan dilakukan perbulan

debu yang menempel, supaya putaran poros tidak terganggu. 4

Silinder Piston

 Pembersihan pada bagian dalam, dari silinder piston dengan cara membuka dan mengeluarkan piston, bersihkan keseluruhan bagian dalam menggunakan kain atau kapas.  Lakukan pengecekan kondisi kelurusan,

Perawatan dilakukan

antara piston dan

perbulan

silindernya, dengan menggunakan alat ukur dial indikator.  Lakukan pengujian kebocoran pada saluran udara, dengan meggunakan alat bantu seperti penguji kebocoran atau bisa menggunakan air.  Cek dan kencangkan baut dan mur pada silinder piston.

58

59

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan Adapun kesimpulan yang dapat penulis ambil adalah: 1) Alat simulasi mesin Stirling sebagai mesin penghasil energi sudah selesai dibuat dan dapat berfungsi dengan baik. 2) Pembuatan alat simulasi mesin Stirling dapat dijadikan sebagai rancangan atau acuan dalam membuat alat atau mesin dengan konstruksi yang lebih besar, sehingga dapat bermanfaat untuk dijadikan sebagai pembangkit energi yang berasal dari energi terbarukan yang ramah lingkungan. 3) Alat simulasi mesin Stirling dapat dijadikan sebagai alat peraga pada saat melakukan pratikum ataupun pembelajaran pada mata kuliah yang berhubungan dengan ilmu fisika, seperti perpindahan kalor, dan termodinamika khususnya tentang mesin konversi energi.

5.2 Saran Adapun saran yang dapat penulis berikan yaitu sebagai berikut: 1) Mesin ini masih belum sempurna, yaitu untuk masalah pada pembuatan masih banyak kekurangan, dan daya yang dihasilkan masih kecil, serta ada beberapa bahan yang masih susah didapatkan, diharapkan kepada mahasiswa penerus yang akan menyelesaikian pendidikan di Politeknik Negeri Padang agar dapat lebih menyempurnakan lagi. 2) Dalam melakukan pembuatan alat simulasi mesin Stirling ini diperlukan ketelitian yang sangat tinggi terutama dalam mengatasi kebocoran pada pemasangan komponen antara displacer, piston, heat exchanger dan silindernya, sehingga alat dapat digunakan dan berfungsi sesuai dengan apa yang diharapkan.

58

3) Diharapkan, agar dapat merawat dan menggunakan alat yang telah dibuat dengan baik, agar dapat dipergunakan dalam jangka waktu yang lama.

59

DAFTAR PUSTAKA 1. Ir.Ainie Khuriati R.S., DEA. 2007. “Termodinamika.” Dalam Buku Ajar, 1-304. Semarang: Universitas Diponegoro. 2. Snyman, CS. 2008 Design Analysis Methods for Stirling Engines. Department of Mechanical and Mechatronics Engineering. University of Stellenbosch. South Africa. 3.

Sunawan Herry, Perancangan Elemen Mesin, Edisi Revisi, 2000, Erlangga, Jakarta

4. Narwanto, Januar Tri. 2013. “Perancangan dan Pembuatan Alat Peraga Mesin Stirling Di SMK PGRI 1 Surakarta.” Universitas Atma Jaya Yogyakarta. Yogyakarta. 5. Fahrul 2009, Modul Motor Bakar http;//www.academi.edu/7567841/Makalah-Pembakaran-Mesin-Stirling. 20.10.30 juni-2017

Life Enjoy

" Life is not a problem to be solved but a reality to be experienced! "

Get in touch

Social

© Copyright 2013 - 2019 TIXPDF.COM - All rights reserved.