Matched Content

Monday, February 20, 2012

Hubungan antara Daya, Torsi, RPM

Pada spesifikasi engine kendaraan, tertulis daya dalam satuan horsepower atau kilowatt pada putaran engine tertentu, dan momen puntir atau torsi dengan satuan kgm atau lbf-ft pada putaran engine tertentu. Apakah hubungan antara daya dengan torsi dan dengan putaran engine?

Pada motor pembakaran dalam (internal combustion engine), gas hasil pembakaran akan menekan piston yang terhubung dengan poros engkol (cranksaft) dengan setang piston (connecting rod). Gaya tekan gas tersebut menghasilkan torsi pada poros engkol dan membuat poros engkol berputar.

Baca juga: fungsi RPM meter (tachometer) pada kendaraan, cara memasang tachometer

Daya adalah torsi dikalikan putaran (kecepatan sudut):
P = τ x ω

Pada System International (SI):
satuan daya P adalah watt
satuan torsi τ adalah Nm (newton meter)
satuan kecepatan sudut ω adalah radian per detik.


Rumus untuk satuan lain adalah:
P = τ x ω x 2p / 60.000

Dimana satuan yang digunakan adalah:
          Daya P dalam kilowatt (kW)
          Torsi τ dalam newton meter (Nm)
          Kecepatan sudut ω dalam Revolution Per Minutes (RPM)

Contoh kalkulasi:
Torsi = τ = 145 Nm
Kecepatan sudut = ω = 4800 RPM

Maka daya = P = 145 x 4800 x 2 x 22/7 / 60.000 = 72,91 kW


Pada internal combustion engine, torsi maximum tidak diperoleh pada putaran yang persis sama dimana diperoleh daya maximum.

Pada kendaraan yang digunakan untuk menarik beban berat seperti truck, maka daya maximum yang dihasilkan engine berada pada RPM rendah sehingga torsi maximum juga pada RPM rendah.

Pada kendaraan yang digunakan untuk kecepatan tinggi dengan beban ringan seperti sedan dan sepeda motor, maka daya maximum yang dihasilkan engine berada pada RPM tinggi, sehingga torsi maximum juga pada RPM yang tinggi.

Berikut adalah contoh grafik daya dan torsi, terlihat bahwa torsi maximum didapat pada putaran engine sekitar 3900 RPM dan daya maximum (horse power) didapat di putaran engine sekitar 5800 RPM, contoh ini adalah dari sebuah V8 engine:



Untuk Amerika karena satuannya berbeda maka digunakan rumus berikut:
          P = τ x ω x 2p / 33.000

Dimana satuan yang digunakan adalah:
          Daya P dalam horsepower (hp)
          Torsi τ dalam pound feet (lbf.ft)
          Kecepatan sudut ω dalam Revolution Per Minutes (RPM)




Bus Udara Transportasi Masa Depan saran solusi transportasi Jakarta, Bogor, Depok, Bekasi, Tanggerang, yang cepat, bebas macet dan banjir. Helikopter Mil Mi 26 daya angkut 90 penumpang membuat ongkos ticketnya jadi terjangkau. Estimasi Rp 200.000 Bogor-Jakarta, Rp 100.000 Depok-Jakarta.

25 comments:

  1. terima kasih mas atas blognya, saya berjam2 nyari rumus ini, akhirnya nemu jg..hehe

    tapi boleh minta tlong dikasih buku referensi yg ngejelasin rumus P = T.w juga gak ya? butuh buat TA nih..terima kasih sebelumnya :)

    ReplyDelete
  2. rumus itu saya dapat dari buku panduan teknik mesin (elemen mesin, Machine Element), sebetulnya rumus itu sederhana saja, tapi karena sistem satuan yang berbeda2 maka jadi agak membingungkan. Utk itu maka pake saja Sistem Satuan Internasional (meter, kilogram, watt, dll), yg mana juga digunakan di Jepang, Indonesia, Jerman, Perancis, Australia, Kanada, dll. Inggris dan Amerika membuat sistem satuan tersendiri (Mile, Inches, Feet, Pound, Horsepower, Gallon, etc)yg serupa tapi tak sama.

    Di halaman internet / website wikipedia juga ada rumus daya torsi dan RPM http://en.wikipedia.org/wiki/Torque

    Slamat mengerjakan tugas akhir, smoga lulus dengan baik

    ReplyDelete
  3. terimakasih, sangat membantu sekali. untuk rumus konsumsi bahan bakar spesifik ada tidak?

    ReplyDelete
    Replies
    1. konsumsi bahan bakar spesifik didapat dengan mengukur daya yang dikeluarkan dan dibagi dengan berat bahan bakar yang dikonsumsi. Satuan berat untuk bahan bakar digunakan karena volume bahan bakar berubah2 mengikuti temperatur lingkungan (pemuaian dan penyusutan). Artikel berikut membahas konsumsi bahan bakar berdasar data konsumsi spesifik. Contoh perhitungan menggunakan genset karena mudah diukur dayanya dan bebannya tidak terlalu dinamis dibanding kendaraan.

      http://maruzar.blogspot.com/2012/01/daya-dan-estimasi-konsumsi-bahan-bakar.html

      smoga brmanfaat

      Delete
  4. boleh tanya gak? hubungan torsi dengan jumlah lilitan pada jawat gimana ya? rumus torsi itu F*r kan, bisa gak F nya pake rumus lorentz?
    sama 1 lagi untuk kasus di motor blender yang menggerakan pisau, hubungan daya motor dengan kecepatan pisau gimana ya bila dikaitkan dengan dimensi pisau. terimakasih. butuh buat TA nih

    ReplyDelete
  5. Semakin besar arus yang melewati lilitan maka makin besar daya magnetnya. Semakin banyak lilitan maka semakin besar medan magnet dan gaya Lorentz yang dihasilkan. Untuk suatu hambatan listrik tertentu, semakin besar tegangan maka semakin besar arus, dan semakin besar gaya Lorentz

    Setahu saya untuk motor listrik biasanya tidak menggunakan parameter gaya Lorentz untuk mengukur performanya. Tapi menggunakan satuan daya watt, dan kecepatan putaran (kecepatan sudut) as / poros motor, dalam satuan RPM.

    Daya poros motor adalah daya listrik dikalikan effisiensi motor. Jika blender mempunyai transmisi maka daya pisau adalah daya poros motor dikalikan effisiensi transmisi.

    Putaran pisau blender dapat diestimasi menggunakan data spesifikasi motor blender. Jika blender tersebut mempunyai transmisi, maka putaran pisau adalah putaran motor dikalikan rasio transmisi. Tentu saja putaran aktual pisau blender akan bergantung pada beban. Untuk mendapatkan nilai putaran aktual maka perlu diukur putarannya secara aktual juga saat blender bekerja dengan beban. Hal ini agak sulit terutama jika tidak mempunyai RPM meter yang cocok.

    Daya motor menghasilkan torsi dan putaran pisau. Kecepatan liner (m/s) ujung pisau adalah keliling ujung pisau dikalikan putaran pisau per detik. Semakin panjang pisau, semakin besar radius dan kelilingnya. Sehingga semakin cepat pula kecepatan linernya. Tetapi torsi pada ujung pisau akan semakin kecil.

    Torsi maximal adalah torsi tertinggi yang dihasilkan motor. Jika pisau diberi beban sebesar torsi maximal maka pisau tidak bergerak. Torsi maximal pada ujung pisau dapat diukur dengan mengaitkan timbangan gantung tipe pegas. Lalu blender dinyalakan dengan pisau terkait timbangan gantung. Maka dapat dibaca berapa torsi maximalnya pada timbangan gantung tersebut. Posisi timbangan gantung harus 90 derajat terhadap radius pisau.

    Smoga bermanfaat

    ReplyDelete
  6. maaf numpak tanya,,hubungan antara torka dan kecepantan putar motor bsa di jelaskan kah

    ReplyDelete
    Replies
    1. hubungan tork (torque) atau torsi dan kecepatan dapat dibaca di artikel di atas

      Delete
  7. Gan mo nanya ...misal toesi motor 23nm~2,3kg....apakh artinya beban maksimal yg bisa diangkat oleh motor tsb jg 2,3kg?

    ReplyDelete
    Replies
    1. Bukan begitu pengertiannya. Torsi atau momen puntir adalah gaya (newton, kg) yang bekerja pada poros dengan radius tertentu (meter), sehingga membuat poros berputar (rpm), dan menghasilkan daya (watt, horse power). Untuk lebih jelasnya bisa dibaca di artikel.

      Delete
  8. Nama penulis buku machine element kalau boleh tau siapa ya mas ?
    Trima kasih

    ReplyDelete
    Replies
    1. Penulisnya Sularso dan Kyokatsu Suga

      Delete
    2. Rumus daya ada di halaman 7, di Bab 1 Poros Dan Pasak, dengan sub bab 1.3 Poros Dengan Beban Puntir. Tapi berbeda satuan torsi (momen puntir), di buku menggunakan kg.mm, sedangkan di artikel ini menggunakan satuan Newton meter (N.m), dalam buku itu disebut juga sebagai momen rencana.

      Delete
  9. Gan mau nanyak. Kalau daya meningkat sedangkan torsinya malah menurut kira kira penyebabnya apa yah ?

    ReplyDelete
    Replies
    1. Sebagaimana dijelaskan di artikel, daya adalah torsi dikali putaran. Jika daya meningkat dan putaran (RPM) meningkat maka torsi bisa menurun. Pada engine truk, torsinya besar pada putaran rendah sehingga mampu menarik beban berat. Truk berdaya 125 ps, sekitar 123 hp, sekitar 92 kw, mampu membawa beban sekitar 5 ton. Dengan kecepatan maximum truk sekitar 110 km per jam. Sedangkan sedan dengan daya yang sama, kecepatan maximumnya bisa mencapai 160 km/jam, tapi tidak mampu menarik beban 5 ton, karena torsinya rendah. Pada mobil balap dayanya tinggi pada putaran sangat tinggi, dan torsi pada 1000 rpm (idle,stationer, langsam) sangat rendah sehingga tidak cukup torsi untuk mampu berputar stabil saat idle pada 1000 rpm. Sepeda motor karena bebannya ringan, umumnya dayanya pada putaran cukup tinggi, sehingga putaran stasioner sekitar 1400-1700 rpm.

      Delete
  10. Gan mau nanya cara mencari nilai torsi motor yang gak diketahui nilai F (newton) nya tapi ada tekanan rata rata 50 kg/cm² pada 3000 rpm diameter silinder 80 mm panjang langkah 80 mm
    Berapa ya hasilnya gan? Mohon dijawab ya... buntu pikiran saya hehe

    ReplyDelete
    Replies
    1. Dari data yang ada:

      Radius piston = 80/2/10 = 4 cm

      Luas piston = 22/7 x 4 x 4 = 50.29 cm2

      Gaya tekan piston = 50 x 50.29 x 9.8 = 24,639.99 N

      Radius engkol (crank radius) adalah setengah langkah (stroke) piston = langkah piston/2 = 80/2 = 40 mm = 0.04 m

      Torsi = gaya tekan x radius engkol = 2,514.29 x 0.04 = 985.6 N.m

      Karena ada data putaran 3.000 rpm, maka daya bisa dihitung.

      Daya = torsi x putaran x 2x22/7 /60.000 = 985.6 x 3.000 x2x 22/7 /60.000 = 309.76 kw

      Delete
  11. Gan mau nanya gajadi

    ReplyDelete
  12. Maaf min mau tanya untuk rumus menghitung daya, putaran, dan torsi yang akan di gunakan pada poros berputar dengan beban 0,4515 kg dalam 1 wadah gelas yang akan di putar di mana nantinya terdapat 4 gelas dalam 1 batang yang melekat pada poros masing masing batang akan melekat pada poros dengan sudut 45 derajat itu kira kira pakai rumus yg mana ya min. Dan kalau bisa beri 1 contoh lain

    ReplyDelete
    Replies
    1. Maaf datanya kurang lengkap. Tapi saya coba jawab sesuai pengertian saya.

      Beban pada poros tersebut adalah beban kelembaman atau inersia, untuk poros biasa disebut momen inersia (moment of inertia)

      Daya dibutuhkan untuk menggerakkan poros agar sampai kecepatan tertentu atau akselerasi, yang melawan inersia. Semakin responsif akselerasi maka semakin besar daya dan torsi yang dibutuhkan.

      Sedangkan untuk menjaga kecepatan poros konstan, maka perlu daya/torsi yang kecil saja, dan dibutuhkan untuk melawan gesekan.

      Jika dianggap radius dari posisi beban adalah 1 meter. Beban adalah 4×0.4515 kg. Momen inertia beban adalah massa x radius x radius =
      4×0.4515×1×1=1..806 kg.m2

      Jika poros diputar 100 rpm = 100×2×22/7/60= 10.476 radian/s

      Jika kecepatan poros tersebut dicapai dalam 5 detik, akselerasi putaran (angular acceleratiom) = 10.476/5=2.095 radian/s2

      Torsi = inersia x akselerasi= 1.806×2.095=3.784 N.m

      Daya = torsi x putaran = 3.784×10.476=39.642 watt


      Jika beban hanya 1 buah sehingga tidak seimbang, dan poros miring 45 derajat terhadap gravitasi, maka butuh torsi untuk mengalahkan gravitasi atau berat beban.

      Tapi biasanya poros disetel agar seimbang (ballance), agar tidak bergetar sehingga merusak bantalan (bearing) dan komponen lainnya. Jika tidak seimbang maka ditambahkan beban penyeimbang (counterweight), agar seimbang. Lalu kemudian dihitung seperti contoh di atas dimana ada 4 beban yang posisinya seimbang.

      Karena data beban 1 buah yang kurang jelas tersebut, maka tidak saya bahas.

      Delete
  13. Hallo apakah ini dengan bloger heru maruza? Saya ingin bertanya apakah boleh? Saya ingin bertanya perihal daya output . Kan P = Torsi (Nm) x kecepatan sudut(rad/s). Kenapa hasilnya bisa watt?? Mohon penjelasan nya untuk tugas akhir

    ReplyDelete
    Replies
    1. Saya memang kontributor tunggal blog ini.

      Satuan torsi atau momen puntir adalah newton meter (N.m) atau kadang ditulis newton metre, karena torsi adalah gaya dikali radius.

      Torsi tidak sama dengan energi atau kerja (work) yaitu joule, walaupun joule adalah newton x meter, atau gaya dikali jarak tempuh.

      Karena torsi menghasilkan putaran, torsi mewakili energi yang ditransfer atau dikeluarkan per sudut revolusi, satu newton-meter torsi setara dengan satu joule per radian.

      Karena torsi (N.m) sama dengan joule/rad. Maka jika dikalikan kecepatan sudut (putaran) dengan satuan radian per detik (rad/s), hasilnya adalah watt atau joule/s (energi per detik).

      Smoga suskes tugas akhirnya, dapat ijazah, dan segera bekerja. Salam, Heru.

      Referensi: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Newton-metre

      Delete
  14. Replies
    1. Nilai 60.000 adalah penyesuaian satuan.

      Dari watt dibagi 1.000 menjadi kilo watt.

      Dari radian per detik dikali 2 x 22/7 dan dibagi 60 menjadi revolusi per menit (rpm).

      Maka rumusnya dikalikan konstanta:
      2x22/7/60.000

      Delete

Your positive comment will be highly appreciated to improve this site