Struktur Dan Fungsi Piston

 

Piston merupakan komponen yang sangat penting pada engine yang terletak di dalam silinder blok ( block cylinder ). Piston juga memiliki peran dalam proses pembakaran untuk menghasilkan tenaga mesin.

 

Fungsi dari Piston. 

Piston adalah yang langsung berhubungan dengan gas pembakar dan menerima beban berat yang disebabkan tekanan pembakaran dan bergerak dengan kecepatan tinggi yang berulang - ulang.

 

 

 

Selanjutnya piston menahan udara kompresi dan rapat dengan cylinder liner maka menderita beban gesek yang keras selama dalam pergerakan yang cepat.Piston tidak tahan dengan kondisi kerja yang berat sehingga mempengaruhi umur engine. 

 

Piston harus memiliki syarat - syarat dibawah ini : 

• Memiliki kemampuan tahan terhadap panas dan mengendalikan panas. 
• Memiliki berat yang sedang ( tidak menghasilkan inertia yang besar pada kecepatan tinggi )
• Memiliki pemuaian yang kecil dari akibat panas. 
• Memiliki kestabilan yang tinggi ( faktor kelelahan material besar ) tidak mudah aus dan mempunyai kekuatan yang besar.  

 

 

Material dan Piston. 

Untuk memenuhi kebutuhan diatas, piston dibuat dari allumunium alloy terdiri dari Silikon ( Si ), Nickel ( Ni ), Copper ( Cu ) dan lain - lainnya. Pada umunya yang terbanyak dipakai material piston terdiri dari nickel allumunium alloy called Lo-ex, yag direncakan dengan spesifik gravity rendah ( diatas 27 ), tahan terhadap panas yag tinggi dan menyalurkan dengan cepat. 

 

 

Bentuk luar dari piston

gambar bagian luar piston
struktur dan fungsi piston

Bagian atas dari piston bekerja sama dengan cylinder head dan cylinder liner sebagai combustion chamber. Untuk memperbaiki percampuran udara masuk dengan bahan bakar, dibuat bermacam bentuk permukaan kepala piston. Memilih permukaan piston top tergantung dari sistem pembakaran type dari nozzle, sudut penyemprotan bahan bakar dan sistem lainnya. 

 

 

Bermacam - macam bentuk kepala piston yang dipakai pada Komatsu engine seperti dibawah ini : 

 

 

Piston dihubungkan dengan connecting rod melalui pin piston untuk mentransfer tenaga, danketebalan sisi dalam piston ditambah untuk menambah kekuatan pada sisi samping tempat kedudukan pin piston.Sehubungan dengan itu, crosssection dari piston dibuat dalam bentuk elliptical yang mana pada arah pin piston diameternmya lebih kecil dibanding dengan diameter yang tegak lurus dengan pin piston.

 

 

Kenaikan temperatur ( 300º - 350 ºC pada top piston dan lebih kurang 150 ºC pada bagian tengah piston ), cross section yang berbentuk elliptical akan tercapai menjadi benar - benar bulat ( berdiameter sama ). Juga pada kepala piston yang mengecil diameternya, akan menjadi sama besar akibat pemuaian dan perbedaan temperatur antara atas dan bawah piston. Oleh karena itu jika akan mengukur diameter piston, pastikan arah dan posisinya disesuaikan dengan spesifikasi pada maintenance standard. 

 

 

 

Radiasi panas pada piston

Jika piston overheat, akan terjadi pemuaian yang berlebihan pada piston dan terjadi carbonization pada oil pelumas jkemudian menyebabkan macet dan melekatnya permukaan yang bergesekan dan keretakan atau terbakar pada kepala piston. Dengan demikian panas yang diterima piston dari gas pembakaran harus secepatnya disebarkan. Penyerapan panas dari allumunium alloy pada piston tiga kali lebih tinggi dibanding cast iron.

Pemindahan panas ke permukaan liner dan oil pelumas melalui sisi bawah dari piston. Dengan bentuk, beraneka ragan yang dirancang pada piston, tidak hanya menambah kekuatan, tetapi juga untuk meningkatkan penyebaran panas. 

 

 

Bentuk dari cross section piston disebut thermal flow type yangdirencanakansebagai penghantar panas yang tinggi. Permukaan luar dari piston tidak banyak efeknya terhadap kekuatan piston tetapi sangat penting sebagai ujung - ujung penghantar panas dan pelumasan. 

 

 

 

Piston cooling

Piston cooling nozzle, menyemburkan oil pelumas engine ke sisi dalam dari piston untuk mencegah terjadinya overheat pada piston. Piston ring straightened. Top ring groove pada piston selalu berhubungan dengan temperatur tinggi dan menerima hentakan kuat dari ring piston. 

Untuk mengatasi hentakan kuat dan untuk memperpanjang umur groove dipasang wear proof yang dibuat dari baja di dalam groove yang disebut sebagai ring straightened g. Panas yang terjadi pada piston. 

 

 

Piston Pin 

image piston pin
struktur dan fungsi piston

a. Characteristics Piston pin

Piston pin selalu bekerja berat dan menerima beban yang berulang - ulang yang disebabkan tekanan pembakaran di dalam cylinder dan inertia menggerakkan piston. Permukaan pin piston bergesekan dengan tekanan yang besar pada piston dan bushing con rod.Dengan demikian pin harus mempunyai kekuatan bengkok yang besar dan tidak mudah aus. Untuk itu memenuhi kebutuhan tersebut piston pin dibuat dari baja special dengan carbon rendah yang memiliki kekerasan tinggi dan permukaannya diperkeras dengan induction quenching atau carbonizing.  

Piston pin clearance

Piston dan piston pin sering beradu berulang - ulang dengan masing komponen harus dicegah berubahnya clearance, sehingga pelumasan pin tetap bekerja efektif. Juga perlu dipertimbangkan clearance tidak berubah aiibat perubahan temperatur. Karena adanya perbedaan ( pemuaian akibat panas pada piston 1.5 kali lebih besaer dari pin piston ).Oleh sebab itu bila memasang pin piston sebaiknya dipanaskan terlebih dahulu. 

 

 

Ring Piston

a. Fungsi piston ring

Fungsi dari piston ring adalah menahan tekanan gas kompresi di dalam cylinder, menjaga ketebalan oil film pada dinding cylinder dan mentransfer panas dari piston ke cylinder liner. Ring bagian atas disebut ring kompresi yang bekerja mencegah kebocoran gas kompresi. Dan ring bagian bawah disebut ring oil yang bekerja menjaga oil film. Bertambah tekanan gas kompresi akan mempercepat keausan ring piston dan mengurangi tenaga engine. Serta menambah besar oil konsumsi. 

b. Charactivities piston ring

Piston ring sering menerima temperatur tinggi dan tekanan, gesekan dengan kecepatan tinggi dan hentakan yang disebabkan gerakan reciprocating dari piston. Untuk mengatasi kondisi yang demikian piston ring dibuat dari special cast iron yang memiliki ketahanan terhadap panas yang tinggi. Selanjutnya untuk menambah ketahanan terhadap gesekan, pada umumnya ring piston dilapisi dengan chrome platina pada lingkaran luarnya.

c. Konstruksi dari ring piston

Bermacam - macam bentuk dari ring piston untuk memenuhi berbagai kebutuhan termasuk mencegah kebocoran kompresi, memperkecil bergetarnya ring di dalam groove selama piston bergerak reciprocating, memperbaiki efetivitas pengikisan oil dari dinding cylinder, tahan terhadap gesekan, bereaksi dengan cepat, mencegahnya masuknya benda asing melalui ring ke dalam groove. 

 

 

Connecting rod

 

image connecting rod
struktur dan fungsi piston

a. Fungsi dari Connecting Rod

 Connecting rod medapat gerak reciprocating dari piston yang diteruskan ke crankshaft ( poros engkol ) untuk dirubah menjadi gerak putar. Connecting rod harus cukup kuat menahan tekanan kompresi dan tekanan pembakaran juga mampu menerima ketegangan beban yang berulang - ulang dan beban bengkok yang disebabkan inertia dari piston, connecting rod sendiri pada putaran tinggi. 

Untuk memenuhi kebutuhan diatas, connecting rod dibuat dari special baja tempa dan mempunyai kekuatan special dalam batas kelelahan material. Berhati - hatilah jangan sampai terdapat guratan ( cacat ) khusus pada daerah melintang atau daerah lekukan connecting rod. Karena con rod selalu bekerja berat dan beban gabungan yang berulang - ulang, konsentrasi stress sebegitu banyak yang harus diterimanya menyebabkan con rod mudah rusak. 

 

b. Connecting Rod Bushing

Bushing connecting rod selalu menerima benturan keras. Sehingga bushing membutuhkan faktor kelelahan yang lebih tinggi dengan memperbesar bidang permukaan dan membuat bushing double dan mengurangi terjadi keausan. 

Pada umumnya bushing dibuat dari phospor bronze, kombinasi dari timah dan bronze, yang menambahkan daya tahan tinggi dan tidak mudah aus kemudian ditambah phosphor. Bearing connecting rod kira - kira sama kondisi kerjanya dengan main bearing crankshaft, sehingga persyaratan dan materialnya sama dengan main bearing crankshaft. ( lihat main bearing crankshaft ). 

 

c. Connecting Rod Bolt. 

Bolt connecting rod melayani untuk merapatkan con rod cap yang menghubungkan connecting rod dengan crankshaft. Bolt selalu menderita beban tegangan tinggi yang berulang - ulang yag disebabkan inertia dari piston dan connecting rod, ditambah beban tegangan yang untuk merapatkan cap. Untuk dapat menahan kondisi beban yang demikian bolt con rod dibuat sama dengan bolt cylinder head dan main bearing bolt. 

Untuk menjamin kekuatan bolt, selama pengencangan bolt harus diberi tanda sampai kekencangan yang diinginkan sehingga diperoleh tightening torque yang baik. Dan bila terdapat cacat pada bolt dan kerusakan berat akan membuat tidak tercapainya tightening bolt yang baik. 

Connecting rod assembly bergerak reciprocating dengan kecepatan tinggi sehingga bila tidak tepat beratnya akan berpengaruh besar pada engine balancer. Berat connecting rod assembly harus dipelihara tetap pada spesifik tolarace dan perbedaan berat antara connecting rod satu dengan lainnya di dalam engine tidak boleh melebihi batas yang diizinkan. Di bawah ini gambar connecting rod dan data - data pengukurannya. .

Share :