Poros engkol
Poros engkol (bahasa Inggris: crankshaft, biasanya mekanik juga menyebutnya kruk as) adalah sebuah bagian pada mesin yang mengubah gerak vertikal/horizontal dari piston menjadi gerak rotasi (putaran). Untuk mengubahnya, sebuah crankshaft membutuhkan pena engkol (crankpin), sebuah bearing tambahan yang diletakkan di ujung batang penggerak pada setiap silndernya.
Ruang engkol (crankcase) akan dihubungkan ke roda gila (flywheel) atau roda mobil sehingga mobil bisa bergerak.
Deskripsi
Crankshaft/Poros engkol menjadi suatu komponen utama dalam suatu mesin pembakaran dalam. Crankshaft menjadi pusat poros dari setiap gerakan piston. Pada umumnya crankshaft berbahan besi cor karena harus dapat menampung momen inersia yang dihasilkan oleh gerakan naik turun piston. Sehingga fungsi utama dari crankshaft adalah mengubah gerakan naik turun yang dihasilkan oleh piston menjadi gerakan memutar yang nantinya akan diteruskan ke transmisi. Crankshaft harus terbuat dari bahan yang kuat dan mampu menahan beban atau momen yang kuat karena crankshaft harus menerima putaran mesin yang tinggi.
Posisi crankshaft berada antara blok mesin bagian bawah dengan oil pan. Crankshaft menjadi pusat dari putaran mesin. Putaran dari Crankshaft biasa diteruskan lagi tidak hanya ke transmisi, namun juga ke camshaft lewat timing belt atau timing gear atau timing chain karena memiliki putaran timing yang serupa dengan pembukaan valve. Selain itu putaran dari crankshaft juga biasa diteruskan untuk memutar kompresor AC dan juga pompa power steering. Namun pada mobil-mobil canggih saat ini, biasanya kompresor AC dan pompa power steering mendapat tenaga dari listrik yang dihasilkan mobil, sehingga tidak membebani (mengurangi) tenaga mesin.
Poros engkol terpasang di bagian bawah pada blok silinder. Poros engkol disebut juga dengan crank shaft. Pada mesin, crank shaft atau poros engkol ini memiliki kegunaan yang sangat vital. Poros engkol berfungsi untuk mengubah gerak naik turun piston menjadi gerak putar dengan perantara conecting rod, gerak ini pada akhirnya juga menggerakkan roda penerus (fly wheel). Piston menerima tenaga hasil pembakaran, dan tenaga ini akan diteruskan oleh connecting rod yang selanjutnya akan diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol. Tenaga yang sudah diubah menjadi gerak putar ini, otomatis akan menggerakkan fly wheel. Karena fly wheel berhubungan langsung dengan poros engkol ini. Bagian batang torak yang berhubungan dengan piston adalah small end. Sedangkan bagian batang torak (connecting rod) yang berhubungan dengan poros engkol disebut dengan big end.
Selain mengubah gerak bolak-balik piston menjadi gerak putar, poros engkol juga menerima beban dan tekanan yang sangat tinggi dari hasil pembakaran oleh piston untuk itu poros engkol haruslah terbuat dari bahan yang sangat kuat dan tahan lama. Poros engkol berfungsi mengubah gerak turun naik piston melalui batang piston untuk selanjutnya diubah menjadi gerak putar, tenaga inilah yang dipakai kendaraan untuk bisa berjalan. Poros engkol menerima beban yang berat selama beroperasi, dengan alasan ini maka poros engkol dibuat dari bahan baja carbon khusus sehingga memiliki daya tahan tinggi. Crank pin terpasang tidak segaris dengan poros, oleh karena itu poros engkol perlu ditambahkan counterbalance weight untuk menghindari getaran selama mesin berputar.
- Fungsi poros engkol (crank shaft)
Fungsi poros engkol adalah untuk mengubah gerak naik turun piston (torak) menjadi gerak putar yang akhirnya dapat menggerakkan roda gila (fly wheel). Tenaga yang dipergunakan untuk menggerakkan roda kendaraan dihasilkan pada oleh hasil pembakaran (langkah usaha), kemudian hasil pembakaran ini dapat menggerakkan torak, kemudian melalui batang torak dan diubah menjadi gerakan putar oleh poros engkol atau crakshaft.
Poros engkol menerima beban yang sangat besar dari piston (torak) dan connecting rod, ditambah dengan cara kerjanya yang bekerja pada kecepatan tinggi. Dengan alasan tersebut, maka poros engkol biasanya dibuat dari baja karbon dengan tingkatan dan daya tahan yang tinggi, dan dibuat dari bahan yang berkualitas tinggi.
Crank shaft ini akan menerima tenaga atau beban yang sangat besar, selain itu juga poros engkol berputar dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka dari itulah poros engkol harus terbuat dari bahan yang berkualitas. Persyaratan bahan pembuat poros engkol antara lain:
- Kuat, tahan terhadap pembebanan yang berubah-ubah
- Permukaan pada bantalan harus tahan terhadap tekanan tinggi dan keausan
Umumnya poros engkol terbuat dari baja karbon dengan tingkatan dan daya tahan yang sangat baik.
- Kontruksi poros engkol (crank shaft)
- Oil hole: Untuk saluran pelumasan
- Crank pin: untuk tempat tumpuan big end connecting rod
- Crank journal: sebagai titik tumpu pada blok motor
- Counter balance weight: sebagai bobot penyeimbang putaran
Crank pin (pena engkol), bagian poros engkol yang akan dihubungkan dengan big end pada connecting rod, crank pin akan dipasangi bantalan yang biasa disebut dengan metal jalan. Oil hole, merupakan lubang yang digunakan sebagai jalan oli untuk melumasi poros engkol. Crank journal dan main jounal, bagian poros engkol yang dihubungkan dengan block silinder, main journal merupakan crank journal yang terletak di tengah. Crank jornal terdapat bantalan yang disebut dengan bantalan duduk (metal duduk), sementara pada main journal juga terdapat bantalan yang disebut dengan metal bulan. Crank journal ini ditopang oleh bantalan poros engkol (metal duduk) pada crankcase, dan poros engkol berputar pada jornal. Masing-masing crank jounal memiliki crank arm, atau arm dan crankpin terletak di ujung armnya.
Pada poros engkol juga dilengkapi dengan balance weight yang berguna untuk menjaga keseimbangan poros engkol ketika berputar. Pada jenis mesin yang menggunakan susunan silinder tipe segaris atau in line, jumlah dari pena engkol atau crankpin adalah sama dengan jumlah silindernya. Sedangkan pada mesin yang menggunakan susunan silinder tipe v, pena engkol (crank pin) berjumlah setengah dari jumlah silindernya. Bentuk dari crank shaft ditentukan oleh banyak hal, seperti jumlah silinder, firing order atau urutan pengapian, dan lain sebagainya.
Oli pelumas harus selalu melumasi bagian-bagian poros engkol yang bergerak, hal ini tentunya digunakan untuk mencegah terjadinya kontak langsung antara logam dengan logam, terutama antara fixed bearing dengan poros engkol selama berputar. Untuk menyalurkan oli ini, poros engkol dilengkapi dengan oil hole (lubang oli), dan juga diperlukan adanya celah yang sesuai antara bantalan dan poros engkol. Celah ini digunakan sebagai ruang oli dalam membentuk oil film (lapisan oli). Celah ini sering disebut dengan oil clearance. Setiap kali melakukan overhaul, celah ini diperiksa dengan alat yang disebut dengan plastic gauge. Untuk spesifikasinya, setiap kendaraan pastinya berbeda-beda, silakan lihat pada buku manual kendaraan yang bersangkutan.
Untuk jenis mesin dengan susunan silinder yang sejajar satu garis (in-line), jumlahnya pena engkol (crank pin) sama dengan banyaknya silinder. Mesin dengan susunan silinder V dan H, jumlah crank pin biasanya separuh atau setengah dari jumlah silindernya.
Bentuk poros engkol di samping ditentukan oleh banyak silindernya, juga ditentukan oleh urutan pengapiannya (FO = firing order). Dalam menentukan urutan pengapian dari suatu mesin yang perlu diperhatikan adalah keseimbangan getaran akibat pembakaran, beban dari bantalan utama dan sudut puntiran yang terjadi pada crankshaft akibat adanya langkah kerja dari tiap tiap silinder.
Oli pelumas harus disalurkan dengan cukup untuk mencegah gesekan yang besar atau kontak langsung logam dengan logam yaitu antara fixed bearing dan poros engkol selama berputar pada bantalan. Sehingga diperlukan adanya celah yang tepat antara bantalan dan poros engkol untuk dapat membentuk lapisan oli. Celah ini biasannya disebut celah oli (oil clearance). Ukurannya bermacam-macam, tergantung pada jenis mesinnya itu sendiri, akan tetapi pada umumnya berkisar antara 0,02 mm─0,06 mm.
Referensi
- Hall, Bert S. (1979), The Technological Illustrations of the So-Called "Anonymous of the Hussite Wars". Codex Latinus Monacensis 197, Part 1, Wiesbaden: Dr. Ludwig Reichert Verlag, ISBN 3-920153-93-6
- al-Hassan, Ahmad Y.; Hill, Donald R. (1992), Islamic Technology. An Illustrated History, Cambridge University Press, ISBN 0-521-42239-6
- Laur-Belart, Rudolf (1988), Führer durch Augusta Raurica (edisi ke-5th), Augst
- Mangartz, Fritz (2010), Die byzantinische Steinsäge von Ephesos. Baubefund, Rekonstruktion, Architekturteile, Monographs of the RGZM, 86, Mainz: Römisch-Germanisches Zentralmuseum, ISBN 978-3-88467-149-8
- White, Jr., Lynn (1962), Medieval Technology and Social Change, Oxford: At the Clarendon Press
- Ritti, Tullia; Grewe, Klaus; Kessener, Paul (2007), "A Relief of a Water-powered Stone Saw Mill on a Sarcophagus at Hierapolis and its Implications", Journal of Roman Archaeology, 20: 138–163
- Schiöler, Thorkild (2009), "Die Kurbelwelle von Augst und die römische Steinsägemühle", Helvetia Archaeologica, 40 (159/160), hlm. 113–124
- Wilson, Andrew (2002), "Machines, Power and the Ancient Economy", The Journal of Roman Studies, 92, hlm. 1–32
- Nunney, Malcolm J. (2007), Light and Heavy Vehicle Technology (edisi ke-4th), Elsevier Butterworth-Heinemann, ISBN 978-0-7506-8037-0
- The FOUR-STROKE CYCLE / OTTO CYCLE Diarsipkan 2015-06-29 di Wayback Machine.
- Kinematic Models for Design Digital Library (KMODDL) - Movies and photos of hundreds of working mechanical-systems models at Cornell University. Also includes an e-book library of classic texts on mechanical design and engineering.
- Interactive crank animation https://www.desmos.com/calculator/8l2kvyivqo
- D & T Mechanisms - Interactive Tools for Teachers (applets) http://www.content.networcs.net/tft/mechanisms.htm Diarsipkan 2014-07-14 di Wayback Machine.
- Grewe, Klaus (2009), "Die Reliefdarstellung einer antiken Steinsägemaschine aus Hierapolis in Phrygien und ihre Bedeutung für die Technikgeschichte. Internationale Konferenz 13.−16. Juni 2007 in Istanbul", dalam Bachmann, Martin, Bautechnik im antiken und vorantiken Kleinasien (PDF), Byzas (dalam bahasa German), 9, Istanbul: Ege Yayınları/Zero Prod. Ltd., hlm. 429–454, ISBN 978-975-807-223-1, diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2011-05-11, diakses tanggal 2016-02-27