TEKNIK REPARASI

CRANK SHAFT

Crankshaft atau yang biasa disebut sebagai poros engkol merupakan bagian dari mesin yang berfungsi untuk mengubah gaya gerak dari piston (gerak naik turun) menjadi gaya gerak berputar untuk kemudian disalurkan ke roda/gear. Antara piston dan crankshaft terdapat connecting road yang berfungsi untuk menghubungkan antara piston dan crankshaft. Crankshaft pada diesel engine digunakan untuk merubah gerakan naik turun pada piston dan connecting rod menjadi gerakan berputar pada flywheel (roda gila). Komponen ini dinamakan crankshaft karena susunannya terbuat dari crank yang disambung dengan rod journal dan di machining pada ujungnya. Berbagai macam desain digunakan dalam crankshaft, dimana desain ini tergantung pada jumlah cylinder dan konfigurasi dari engine (inline atau V). Crankshaft didukung oleh beberapa bearing dimana jumlah bearing tergantung dari jumlah cylinder, tetapi pada slow speed engines yang mempunyai crankshaft yang besar dan berat tidak digunakan bearing tetapi digunakan bed sebagai penyokong dari crankshaft.

Ketika tekanan dalam diesel engine meningkat akibat dari ledakan antara bahan bakar dan udra yang terperangkap dalam cylinder oleh piston dan ring, dimana piston dan ring tersambung ke crankshaft oleh connecting rod. Crankshaft akan mentransmisikan tekanan atau gaya ini menuju flywheel untuk digunakan di luar engine. Untuk meningkatkan power dan torsi, crankshaft telah didesain dengan tambahan crank atau throws. Throws ini berjajar di centerline pada shaft. Jarak antara throws ditentukan oleh engine manufaktur dan disebut stroke dari crankshaft. Crankshaft akan mempunyai satu throw untuk stiap cylinder pada inline engine dan satu throw setiap dua cylinder pada V engine. Throw memegang peranan penting dalam membalance engine.

Ketika crankshaft harus berputar pada kecepatan yang bervariasi, crankshaft harus harus di balanced secara tepat untuk menghindari getaran. Sebagai tambahan counterweight harus ditambahkan untuk menyeimbangkan gaya inersia yang dihasilkan oleh gerakan naik turun dari piston dan dan con rod. Crankshaft harus dengan baik di support pada block untuk menyerap power dari engine cylinder. Hal ini dilakukan dengan menggunakan upper dan lower shell-type main bearings, yang biasanya disebut friction-tipe bearing. Bearing ini duduk (terletak) pada lubang atau saddle pada block, karena bearing adalah tipe friction (gesekan) maka harus ditambahkan pelumas yang memadai untuk menjaga dari kerusakan. Pelumasan untuk crankshaft dan main bearing disediakan oleh oli mesin yang di supply oleh pompa oli ke oli gallery yang disambungkan ke main bearing. Setelah mencapai bearing, oli akan mengalir melalaui lubang pada crankshaft menuju rod-bearing jurnal dan kemudian menyediakan oli untuk rod bearing dan kemudian jatuh ke oil pan (sump tank).

Konstruksi dari Crankshaft

1. Pembuatannya ditempa atau dituang

2. Berbentuk sejajar (in-line) dan dibuat dengan sudut 60 derajat dan 90 derajat

3. Terdapat lubang-lubang untuk saluran sistem pelumasan

Crank Shaft

Macam-macam kerusakan pada crank shaft

1. Defleksi

Defleksi yang terjadi pada crankshaft dapat digolongkan menjadi dua macam, yaitu :

a. Defleksi pada crank shaft yang diakibatkan karena pemasangan bantalannya yang tidak lurus

b. Defleksi yang terjadi karena memang crankshaftnya yang bengkok

Oleh karena itulah perlu kehati-hatian bila menemui kerusakan berupa defleksi pada crank shaft. Sebelum melakukan tindakan perbaikan terlebih dahulu mengidentifikasi penyebab defleksi pada crank shaft dengan melakukan pengukuran-pengukuran yang dianggap perlu.

Pendeteksian, untuk mengetahui terjadinya kebengkokan pada crankshaft dilakukan dengan pengukuran terhadap jarak antarweb pada crankshaft. Biasanya alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran web displacement adalah micrometerinside caliper gauge.

Langkah-langkah pengukuran

1. Mengukur jarak antarweb crankshaft serta mencatat hasilnya dalam kondisi crankshaft masih terikat pada bantalan, poros trust masih tersambung, dan dengan piston rod dan pistonya masih terpasang,.

2. Putar crankshaft sehingga posisi crankshaft pada kondisi yang berlawanan dengan posisi sebelumnya kemudian ukur kembali jarak webnya seperti pada point 1.

3. Ukur jarak antarweb pada kondisi crankshaft terlepas dari ikatan bantalanya dan ikatan piston rod serta catat hasilnya.

4. Simpulan pengukuran:

Defleksi terjadi bantalan crank shaft dan bukan pada crank shaftnya, jika hasil pengukuran web displacement pada langkah point 1 dan point 2 tidak sama tetapi pengukuran pada langkah point 3 menghasilkan pengukuran yang sama untuk beberapa posisi pengukuran yang berbeda pada sebuah web displacement. Jika hasil pengukuran pada point 1 dan 2 tidak sama serta pengukuran pada point 3 juga mamperoleh hasil yang tidak sama untuk beberapa posisi pengukuran web displacement pada sepasang web, maka disimpulkan defleksi terjadi pada crank shaft sedang posisi bantalanya tetap lurus. Defleksi pada crankshaft masih bisa ditolerir jika masih dalam batas yang diijinkan, allowance ini dapat dilihat pada instructional manual book atau jika tidak ada dapat dilihat dari grafik defleksi.2. Terpuntir

Pendeteksian twist (terpuntir) :

Untuk mengetahui terjadinya twist maka dapat dilakukan pengukuran terhadap sudut yang dibentuk antarweb pada crank shaft dengan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Menembakan laser beam pada crank shaft yang akan diukur sudut kemiringannya (web acuan dan web yang akan diukur) dari arah yang sejajar sumbu poros.

2. Pada layar ukur sudut yang dibentuk kedua web (web acuan dan web yang diukur sudutnya terhadap acuan) dan catat hasil pengukurannya.

3. Jika hasil pengukuran tidak sama dengan sudut standar yang seharusnya maka berarti terjadi twist, allowence terjadinya twist kurang lebih 2 0.

Akibat terjadinya twist:

1. Valve timing tidak benar

2. Proses pembakaran terlambat

3. Terjadi knocking

4. Vibrasi tidak sempurna

Jika crank shaft mengalami twist maka sudut yang dibentuk antarweb menjadi lebih lebar atau lebih kecil dari pada ukuran standarnya. Hal ini akan menggangu proses pembakaran dalam mesin, jika sudut antarweb menjadi lebih besar salah satu proses pembakaran akan mengalami keterlambatan injeksi bahan bakar akibat dari terlambatnya crank shaft menggerakan knock ash yang menggerakan valve melalui rocker arm dan batang knock. Keterlambatan injeksi bahan bakar ini akan mengakibatkan tidak sempurnanya proses pembakaran, dan juga akan menimbulkan bahan bakar semakin banyak dalam ruang silinder dimana jika saatnya terbakar maka akan menghasilkan tekanan yang sangat tinggi sehingga timbul suara ledakan, hal inilah yang disebut sebagai knocking.3. Aus

Keausan ini biasanya sering terjadi pada crank shaft journal, karena gesekan yang terjadi antara crank shaft journal dengan journal bearing relatif lebih besar oleh karenaya bagian ini sangat rentan terhadap terjadinya keausan Kaeusan ini mengakibatkan permukaan poros journal crank shaft menjadi kasar

4. Retak

Pada umumnya retak terjadi pada crankshaft karena tegangan yang tinggi. keretakan pada poros engkol dapat terjadi dari konsentrasi tegangan yang disebabkan tidak lurusnya kedudukan poros engkol pada bantalannya dan juga bisa diakibatkan oleh kurangnya pelumasan pada bantalan Cara mengetahuinya adalah ada gram-gram yang menempel.

Penyebab kerusakan Crank shaft

Crank shaft bisa rusak (pecah atau retak) ketika diinstal dengan benar dan dioperasikan pada kondisi normal sekalipun. Tetapi ketika kegagalan itu terjadi, penyebabnya harus ditentukan dengan tepat dan pengukuran untuk perbaikan dapat diambil. Beberapa kondisi yang mempengaruhi kerusakan, pecah dan retak adalah :1. Penyimpanan dan pemeliharaan yang tidak tepat.

2. Overspeed pada mesin, hal ini dapat menghasilkan getaran pada crank shaft yang melebihi kontrol peredam getaran.

3. Jari jari pada journal fillet dan lubang minyak yang tidak benar. Keduanya dapat menyebabkan retak.

4. Keseimbangan berat crank shaft yang goyah karena torsi yang tidak mencukupi atau crank shaft rusak pada saat penyimpanan atau pemasangan, karena keadaan tersebut getaran pada crank shaft tidak dapat di kontrol dan hasilnya adalah tegangan torsional are journal connecting rod.

5. Ketidakcocokan bearing, hilangnya bearing, atau penutup antara bearing dengan penutup atas. Baling baling crank shaft tidak tertopang/terganjal dapat menyebabkan kebengkokan / kelenturan.

6. Ketidaklurusan pada lubang bor main bearing yang terlalu tinggi pada poros dapat menyebabkan crank shaft bengkok pada dua arah.

7. Ketidaklurusan pada torsi konverter, transmisi, generator set dan lain lain pada dudukan flywheel. Ketidaklurusan menyebabkan kelebihan beban pada rear main bearing dan connecting rod journal.

8. Daya dorong yang berlebih atau ketidak benaran pemeriksaan akhir. Hal ini juga menghasilkan tidak adanya pelumas diantara permukaan yang aus sehingga mendorong terjadinya keretakan, aus dan overheating. Kombinasi dari keausan dan panas dapat menimbulkan kebengkokan yang mengakibatkan tegangan pada poros.

9. Tidak hanya minyak, jenis dari oli yang tidak baik atau oli yang terkontaminasi mengakibatkan kurangnya kerja engine atau perawatan yang tidak benar.

Reparasi pada Crankshaft1. Reparasi kerusakan defleksi crank shaft

Defleksi (bengkok) yang terjadi pada crankshaft dapat diperbaiki dengan cold pressure atu cold bending dan dengan heat treatment.

2. Reparasi twist (terpuntir) pada crankshaft

Untuk memperbaiki terjadinya twist dapat dilakukan dengan heat treatment. Heat treatment ini terutama dimaksudkan untuk meratakan tegangan-tegangan local yang terdapat pada struktur crank shaft.

3. Reparasi keausan pada crankshaft

Untuk memperbaiki terjadinya keausan pada crankshaft dilakukan dengan pengelasan dengan langkah-langkah yang sama seperti las yang dilakukan pada perbaikan korosi dan crack pada cylinder head. Catatan untuk melakukan pengelasan listrik adalah electrode yang digunakan haruslah bahan yang mempunyai kekuatan tarik yang sama dengan material bahan yang dilas, dan setelah pengelasan selesai diikuti dengan kerja finishing untuk menghaluskan bekas las dan pengecekan kembali kualitas pengelasan. Cara modern yaitu dengan pengelasan dingin yaitu mengembalikan pada ukuran standarnya.

4. Reparasi untuk crankshaft yang mengalami crack

Jika crack atau keretakan yang terjadi pada crank shaft masih dalam sekala yang kecil dan masih bisa diperbaiki maka crank shaft tidak perlu diganti dengan yang baru. Unttuk melakukan langkah perbaikan maka hal pertama dilakukan adalah menjaga agar keretakan tidak menjalar, caranya adalah dengan melakukan pengeboran untuk membuat lubang kecil pada ujung-ujung crank shaft dimana lubang ini dapat menghentikan laju perambatan keretakan.selanjutnya untuk memperbaiki kertakan tersebut dilakukan pengelasan dengan las listrik. Bila crank shaft mengalami crack yang parah atau putus maka harus diganti dengan crank shaft yang baru.

Pada crankshaft sudut-sudut leher tidak boleh tajam harus memiliki radius (jari-jari) untuk menghindari konsentrasi tegangan. Setelah crankshaft diperiksa (baik dalam kondisi terbuka maupun terpasang). Baut yang terpasang harus sesuai dengan torsi maksimum baut (berhubungan dengan keseimbangan) tersebut karena keseimbangan sangat penting pada benda yang bergetar maka apabila crankshaft masih dalam kondisi bagus maka kita perlu memeriksa bearing. CRANK PIN Pada silinder juga terdapat crank pin (pena torak), pena torak ini berfungsi untuk menghubungakan piston dengan batang piston. Pena torak menerima beban yang besar yang bekerja diantara piston dan batang piston, sehingga untuk mengatasi beban ini bagian tengahnya dibuat lebih tebal.

Crank Pin

BEARING

Pada crankshaft terdapat dua jenis bearing yaitu:

1. Main bearing (metal duduk), yaitu bearing yang menempel pada crankshaft terletak diatas cylinder block.

2. Journal bearing (metal jalan), terletak pada silinder dan bisa dilepas dua-duanya, tempat menempelnya connecting rod.

Fungsi main bearing :

1. Untuk menahan agar tidak terjadi lendutan

2. Mencegah friksi antara logam dengan logam, sehingga diperlukan adanya pelumas agar friksi kecil.

Kalau terlalu rapat tidak berfungsi hal ini berhubungan dengan terjadinya friksi (tidak berputar). Kalau terlalu longgar juga bisa juga tidak berfungsi karena berhubungan dengan fungsi bantalan, jadi harus ada celah yang pas.

Kerusakan pada bearing crankshaft

1. Mengecilnya diameter dalam (aus) baik di main bearing maupun journal bearing pertama kali kita terlebih dahulu melepas crankshaft dari engine block lalu dibersihkan dengan cara kimia dan mekanis, untuk mengetahui keausan pada crankshaft maka kita mengukur diameter dalam dengan menggunakan inner diameter gauge (caranya sama dengan mengukur cylinder liner) pada tiga titik yang berbeda, dan diambil ukuran yang terkecil. Setelah diukur, kita melihat atau membendingkan hasil pengukuran tersebut dengan manual book untuk mengetahui berapa diameter undersize yang diijinkan. Lalu disekrap dan ukurannya harus sesuai dengan diameter undersize dari main bearing dan journal bearing yang tersedia di pasaran.

Apabila terjadi aus pada bearing maka harus direparasi, karena:

Torsi crankshaft harus sama

Berpengaruh pada kekuatan material

Getaran yang terjadi pada crankshaft harus sama

2. Pada crankshaft harus terdapat celah untuk minyak pelumas antara crankshaft dan bearing (pada waktu mesin bekerja) karena adanya daya angkat keatas, apabila mesin berhenti maka tidak ada minyak pelumas (karena tidak ada celah). Kita harus melihat pada manual book berapa celah yang diijinkan. Cara mengukur celah pada crankshaft adalah dengan meletakkkan kawat yang terbuat dari timah hitam yang berbentuk bundar dan mempunyai diameter yang bervariasi. Misal: celah yang diijinkan adalah 0,02 maka kita menggunakan kawat dari timah hitam (low draft) yang berukuran lebih besar, misal 0,05, kemudian kawat tersebut diletakkan secara vertikal diatas main bearing tiga tempat lalu diatas kawat diletakkan crankshaft lalu baut (dengan menggunakan torsi meter untuk mengetahui torsi maksimal) pada crankshaft dikencangkan sekaligus pada dua sisi lalu diputar, setelah diputar crankshaft diangkat kemudian timah hitam (sudah pipih /penyet tersebut diambil dan diukur diameternya apkah sesuai, terlalu rapat atau terlalu longgar. Apabila terlalu rapat maka yang biasa dilakukan oleh banyak bengkel adalah menyekrap permukaan dari main bearing agar torsi dan getaran sesuai (performance) tetapi hal tersebut tidak boleh dilakukan karena pada permukaan main bearing terdapat dua lapisan logam yaitu lapisan yang berwarna putih keperakan berfungsi sebagai bantalan dan lapisan kedua berwarna merah kecoklatan (perunggu). Apabila main bearing tersebut sudah lama maka warna putih tidak ada lagi dan warna yang ada hanya warna merah kecoklatan. Apabila permukaan main bearing yang berwarna putih tersebut disekrap untuk undersize maka bearing tersebut tidak dapat berfungsi dengan baik, dan yang terjadi adalah kita mengurangi life time dari crangkshaft. Apabila terlalu rapat maka yang disekrap adalah blok mesin, setelah disekrap lalu dimachining sampai halus. Apabila terlalu longgar maka diberi ganjalan atau bantalan yang keras bentuknya seperti kertas kuningan dan mempunyai ukuran tertentu, bantalan diletakkkan diatas bearing dan crankshaft sesuai dengan celah yang diijinkan oleh manual booknya. Apabila hanya diberi bantalan saja maka pelumasan tidak akan berfungsi baik maka kita harus melubangi bantalan tersebut tepat ditempat keluarnya minyak pelumas. Apabila terjadi pada journal bearing maka yang cara perbaikannya sama dengan main bearing hanya saja yang disekrap adalah connecting rodnya.

Catatan : bearing diganti apabila sudah berwarna coklat kemerah-merahan atau bagian putihnya sudah banyak yang lecet (lapisan overlay telah habis), diganti baru apabila crankshaft masih dalam kondisi bagus.