Poros engkol

Poros engkol atau oleh mekanik biasa disebut kruk as (bahasa Inggris: crankshaft) adalah sebuah bagian pada mesin yang mengubah gerak vertikal/horizontal dari torak (piston) menjadi gerak putaran. Untuk mengubahnya, sebuah poros engkol membutuhkan pena engkol (crankpin), dan sebuah laher (bearing) tambahan yang diletakkan di ujung batang penggerak pada setiap silindernya.

Poros engkol (warna merah), torak (abu-abu) dan silinder (biru), dan roda gila (hitam)

Ruang engkol (crankcase) akan dihubungkan ke roda gila atau roda mobil sehingga mobil bisa bergerak.

Deskripsi

Poros engkol

Produksi poros engkol dari casting forging (cetakan tempa) logam hingga produk akhir

Poros engkol, setang torak, dan torak sepeda motor

Poros engkol menjadi suatu komponen utama dalam suatu mesin pembakaran dalam. Poros engkol menjadi pusat poros dari setiap gerakan torak. Pada umumnya poros engkol berbahan besi cor karena harus dapat menampung momen inersia yang dihasilkan oleh gerakan naik turun torak, sehingga fungsi utama dari poros engkol adalah mengubah gerakan naik turun yang dihasilkan oleh torak menjadi gerakan memutar yang nantinya akan diteruskan ke transmisi. Poros engkol harus terbuat dari bahan yang kuat dan mampu menahan beban atau momen yang kuat karena poros engkol harus menerima putaran mesin yang tinggi.

Posisi poros engkol berada antara blok mesin bagian bawah dengan oil pan. Poros engkol menjadi pusat dari putaran mesin. Putaran dari poros engkol biasa diteruskan lagi tidak hanya ke transmisi, namun juga ke poros bubungan lewat timing belt, timing gear atau timing chain karena memiliki putaran pewaktuan yang serupa dengan pembukaan katup. Selain itu putaran dari poros engkol juga biasa diteruskan untuk memutar pemampat AC (AC compressor) dan juga pompa power steering. Namun pada mobil-mobil canggih saat ini, biasanya pemampat 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 dalam Bahasa Inggris disebut juga crank shaft. Pada mesin, poros engkol ini memiliki kegunaan yang sangat vital. Poros engkol berfungsi untuk mengubah gerak naik turun torak menjadi gerak putar dengan perantara conecting rod, gerak ini pada akhirnya juga menggerakkan roda penerus atau roda gila (fly wheel). Torak (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 roda gila, karena roda gila berhubungan langsung dengan poros engkol ini. Bagian batang torak yang berhubungan dengan torak adalah small end. Sedangkan bagian batang torak (connecting rod) yang berhubungan dengan poros engkol disebut dengan big end.

Selain mengubah gerak bolak-balik torak menjadi gerak putar, poros engkol juga menerima beban dan tekanan yang sangat tinggi dari hasil pembakaran oleh torak untuk itu poros engkol haruslah terbuat dari bahan yang sangat kuat dan tahan lama. Poros engkol berfungsi mengubah gerak turun naik torak melalui batang torak 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 karbon khusus sehingga memiliki daya tahan tinggi. Pena engkol (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

Fungsi poros engkol adalah untuk mengubah gerak naik turun piston (torak) menjadi gerak putar yang akhirnya dapat menggerakkan fly wheel (roda gila). 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.

Poros engkol menerima beban yang sangat besar dari 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 bermutu tinggi.

Poros engkol 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 bermutu. 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.

Konstruksi poros engkol

• Oil hole: untuk saluran pelumasan
• Crank pin: untuk tempat tumpuan big end dari 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, pena engkol akan dipasangi bantalan (bearing) yang biasa disebut dengan metal jalan.

Oil hole, merupakan lubang yang digunakan sebagai jalan oli untuk melumasi poros engkol.

Crank journal dan main jourmal, bagian poros engkol yang dihubungkan dengan blok silinder, main journal merupakan crank journal yang terletak di tengah. Crank journal 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 ruang engkol (crankcase), dan poros engkol berputar pada journal. Masing-masing crank jounal memiliki lengan engkol (crank arm), atau arm dan pena engkol terletak di ujung arm atau lengannya.

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 (in-line), jumlah dari pena engkol (crank pin) adalah sama dengan jumlah silindernya. Sedangkan pada mesin yang menggunakan susunan silinder tipe V, pena engkol berjumlah setengah dari jumlah silindernya. Bentuk dari poros engkol ditentukan oleh banyak hal, seperti jumlah silinder, firing order (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 bantalan tetap (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 rujuk 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 pena engkol 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 poros engkol 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 bantalan tetap (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 Pemeliharaan CS1: Bahasa yang tidak diketahui (link)