Pengujian Traktor dan Kinerjanya

Tenaga atau daya adalah kemampuan untuk melakukan kerja yang dinyatakan dalam satuan Nm/s, Watt, ataupun HP. Menurut sejarah besarnya satuan 1 HP (horse power) pertama kali dinyatakan sebagai setara dengan kemampuan seekor kuda menarik beban 366 pound dengan kecepatan 1 foot per second seperti yang ditunjjukkan pada gambar diatas.

Kita harus mengerti dengan benar mengenai daya dan cara pengukurannya.
Daya adalah kemampuan untuk melakukan kerja, satuannya Nm/s ( watt ).

Brake power adalah daya yang diberikan oleh poros engkol.
Drawbar power adalah daya pada drawbar dan tersedia untuk menarik beban.
Friction power adalah Daya yang digunakan untuk mengatasi gesekan-gesekan pada motor.
Indicated power adalah daya yang timbul dalam ruang pembakaan datar diterima oleh piston.

Dimana       Ip      = indicated power, kw
                  P       = mean effective
                  L       = panjang stroke, mm
                  A      = luas piston, mm2
                  N      = kecepatan, rpm
                  n       = jumlah silinder

Untuk siklus mesin 4 langkah N harus dibagi 2, karena untuk 1 kekuatan untuk tiap silinder per 2 revolusi. Dibagi dua tidak diperlukan untuk siklus mesin 2 langkah karena tiap kekuatan langkah untuk tiap silinder bagi tiap revolusi.

Hubungan indicated power dengan net brake power dan friction power adalah
Gross indicated power = net brake power + friction power.

Brake power maksimum adalah kekuatan mesin maksimal untuk membuka dengan penuh throttle dengan kecepatan tertentu. Namun kita harus ingat bahwa pengujian taktor harus dibandingkan dengan pengujian mesin.
Obsemed power adalah daya yang diukur dengan dinamometer tanpa memperhatikan temperatur atmosfer, takanan atau tekanan uap.
Corrected power adalah observed power yang memperhatikan tekanan permukaa air laut ( 1.013 x 105 Pa), suhu 15.5oC
dan tekanan uap 0.
Kilowatt-hour adalah satu kilowatt yang bekerja selama satu jam sebesar 3.6 x 106 joule.
Dynamometer adalah alat untuk menentukan besarnya daya.

3. DYNAMOMETER ABSORBSI – PRONY BRAKE

Dinamometer absorbsi adalah salah satu alat untuk mengukur daya dan pada alat tersebut juga mengubah bentuk kerja menjadi panas. Prinsip dari alat prony brake ini adalah sebuah gelang kayu (a) ditangkupkan dengan puli motor (b) dan himpitan a terhadap b dapat diatur oleh alat (c) kemudian gelang (a) dihubungkan dengan batang (d) pada alat timbang (e). Misalkanpun (b) berputar/putaran maka kerja yang dilakukan adalah 2 lw. Jika puli ini dihimpit oleh gelang kayu (a) maka kerja yang dilakukan sama dengan kerja yang dibutuhkan untuk mengatasi gesekan antara puli dan gelang kayu, yaitu 2 lw. Jika puli berputar n kali kerja per menit kerja adalah 2 lw atau :

Untuk setiap dinamometer 2 I = K adalah konstan sehingga bhp = Kwn. Sedangkan bentuk dari Prony Brake itu sendiri terlihat seperti gambar 2

4. DYNAMOMETER ABSORBSI - HIDROLIK

Prinsip kerjanya sama dengan Prony Brake yaitu dengan merubah kerja menjadi panas. Air dalam suatu housing yang berputar bebas terhadap shaft mengalami gesekan akibat putaran staft tersebut. Housing dihubungkan dengan lengan torsi sama seperti Prony Brake. Rumus- rumus yang dimiliki sama dengan Prony Brake namun kesalahan yang dijinkan adalah 0.5%. HaI ini menjadi bahaya bila mesin "running away" melewati batas jadi hidrolik ini lebih berbahaya dari pada prony brake.
Bentuk dari alat hidrolik ini dapat dilihat pada gambar 3.

5. DINAMOMETER ABSORBSI – AIR BRAKE

Air atau Fan Brake sangat berguna di dalam mesin bermuatan yang bergerak dan untuk pengujian kekuatan pada kecepatan tinggi. Daya ditansmisikan pada udara dengan menggunakan fan yang besarnya tergantung ukuran piring, jarak piring dan pisat rotasi dan rpm pada kubus. Kesalahan yang diijinkan oleh fan brake adalah 20%. Sejak brake dipengaruhi oleh temperatur dan suhu udara. Sebelum digunakan brake harus dikalibrasi. Untuk mengetahui besarnya daya kita harus membaca rpm dari kipas angin (fan).

6. DINAMOMETER ABSORBSI – EDDY CURRENT

Dinamometer Eddy Currend sangat diperlukan untuk mengoperasikan rotor yang dihubungkan dengan stator. Rotor adalah baja tuang padat dangan tonjolan gigi tape pada daerah kutub. Stator adalah pasangan magnetik yang dihubungkan oleh tenaga putar dengan rotor yang dilengkapi dengan koil untuk hubungan langsung dan bearing.
Karena Eddy Current adalah dinamometer absorbsi maka sirkulasi membawa panas generator ke mesin. Tenaga putar sangat berpengaruh pada pengontrolan field excication, field excication memiliki tenaga friksi yang besarnya sama dengan total daya yang masuk pada mesin.

7. DINAMOMETER ELEKTRIK DIRECT CURRENT

Pada direct current terdapat generator dan field excication. Field frame bebas untuk berputar. Resultan putaran menyebabkan skala bergerak. Keakuratan yang diperoleh adalah 0.25 %. Alat ini biasanya dioperasikan pada motor. Gambar dari atat ini bisa dillihat pada gambar 4. Rumus yang digunakan pada alat ini adalah

8. SHOP – DINAMOMETER

Alat ini layak digunakan untuk mengukur daya pto traktor di lahan atau di toko dealer alat-alat untuk memperbaiki. Dinamometer seperti pada gambar 3 atau 4 terlalu mahal dan sulit untuk digunakan kecuali dilaboratorium, disana dapat dibuat suatu pengembangan sehingga tidak menjadi mahal dan portabel, dan diklasifikasikan di tipe shop atau pada dinamometer pada gambar 5.

Tugas utama dari dinamometer jenis ini adalah menentukan jenis mesin dan juga untuk menyakinkan konsumen mengenai kemampuan mesin traktor bila memerlukan penelitian yang sangat telili, pemeliharaan atau pengaturan.
Prinsip alat ini sama dengan prinsip hidrolik atau dinamometer Prony Brake. Pompa hidrolik kadangkala juga digunakan sejak dinamometer strop tidak memiliki kontruksi dengan ketelitian atau pemeliharaan pada laboratorium dinamometer, maka tidak dapat diharapkan untuk mendapatkan ketelitian yang digunakan di laboratorium permesinan.
Alat ini memiliki tekanan gage untuk mengukur daya pada lengan torsi, kecepatan pto biasanya diukur dergan indikator kecepatan yang dibaca langsung pada beberapa kasus daya dibaca langsung pada tekanan gage dengan koreksi pada kecepatan pto.

Dinamometer Drawbar
Untuk mengukur daya tarik traktor terhadap alat atau mesin-mesin yang digandengkan. Dinamometer ini mengukur gaya tarik traktor dalam lb atau kg. Dengan mengukur jarak yang ditempuh dapat dihitung drawbar hp traktor tersebut.

9. DINAMOMETER SPRING

Dinamometer spring merupakan unit drawbar yang paling sederhana terdiri atas pemanjangan pegas untuk tensi atau pemendekan pegas untuk kompresi. Gambar alat ini dapat dilihat pada gambar 6. Dinamometer jenis ini sangat cocok untuk pengukuan kasar atau kurang teliti untuk daya karena variasi yang berbeda untuk muatan yang biasanya berhubungan dengan perlengkapan pertanian.

10. DINAMOMETER DRAWBAR - HIDROLIK

Dinamometer mobil digunakan untuk pengujian traktor di Universitas Norton seperti pada gambar 7 yang menggunakan silinder hidrolik untuk mentransmisi pada daya drawbar pada dinamometer mobil. Tekanan diukur dengan sinyal transduser tekanan dari rekorder atau komputer. Silinder hidrolik mengukur daya tarik drawbar yang dimanfaatkan tarik fluktuasi dinamometer pegas yang berdampak pada katup throttle.
Drawbar juga memiliki peralatan untuk mengukur kecepatan traktor, rpm mesin roda taktor, penggunaan bahan bakar, tekanan temperatur intake, cairan hidrolik pendinginan bahan-bakar hidrolik.

11. STRAIN GAGE DYNAMOMETER

Salah satu metoda pengukuran daya tarik drawbar adalah dengan menggunakan elektrik pada tegangan gage yang dapat mendeteksi tegangan seperti gambar 8.

Dengan keuntungan pengoperasian mesin-mesin pada pto traktor, banyak sejarah yang bercerita pencapaian tujuan yaitu penemuan alat untuk mentransmisi rotasi shaft.

Perlawanan perkembangan elektrik dengan tegangan gage menyebabkan penemuan praktis mengenai torsi dan daya pada traktor pertanian dan mesin. Pemakaian meter torsi utama dengan tegangan gage telah dikembangkan. Seperti yang terlihat pada gambar 9.

13. DINAMOMETER CHASSIS

Pengujian taktor diluar ruangan memilki faktor pembatas berupa cuaca. Salah satu metoda untuk mengatasi hal ini adalah dengan menggunakan dinamometer chassis. Seperti yang terlihat pada gambar 10. Drum digunakan sebagai wadah dengan batu bata dan karena itu diuji dengan pengujian batubata. Permukaan traksi mengubah cuaca sehingga memungkinkan untuk mangatasi masalah cuaca.

Sejak traktor tertahan tidak ada perputaran dengan roda hal ini sangat tidak menguntungkan. Cuaca dapat menjadi lebih baik regulasinya ketika pengujian traktor. Dinamometer ini dibuat di Institut Pengujian Swedia Nasional.

14. PENAKSIRAN DAYA – METODA LAHAN

Sangat diperlukan untuk mengetahui perkiraan daya yang digunakan taktor pada lahan. Akurasi tegangan gage pada meter torsi tidak diperlukan. Penaksiran daya traktor yang keluar diperlukan untuk melipat gandakan tekanan. Hubungan antara daya dan melipat gandakan tekanan adalah pencapaian utama dengan pengujian daya nanometer. Garis kelok hanya benar untuk throttle penuh atau men-set governor.

Keadaan atau kondisi mesin, temperatur udara, dan tekanan barometer berpengaruh pada kalibrasi garis kelok. Meskipun penting untuk merealisasikan metoda pencapaian tekanan namun hanya dapat digunakan dengan kalibrasi garis kelok Kurva dari penaksiran daya ini dapot dilihat pada gambar 11.

15. ENGINE TEST APPARATUS – TESTER GAS PEMBUANGAN

Pada bab ini berhubungan dengan bahan-bakar dimana bahan bakar itu terdiri atas karbon dan hidrogen dan udara terdiri atas nitrogen dan karbon. Ketika bahan bakar habis terbakar oleh udara, maka secara prinsip memproduksi nitogen, air dan karbon dioksida. Ketika bahan bakar sebagian habis terbakar, karbon monoksida berubah menjadi karbon dioksida dan nikogen.

Hal ini dapat diukur dengan menggunakan emisi pengujian pembuangan pada NDIR. Metoda untuk mendeteksi dengan menggunakan prinsip absorbsi selektif energi infra merah menyebabkan memungkinkan menyerap gas untuk menjadi gas lain.
Analizer melewati batang infra merah menembus dua sel, satu sel referensi berisi gas non absorbsi dan sel contoh berisi contoh yang mengalir secara terus menerus. Selama operasi sebagian dari radiasi infra merah diabsorbsi dengan persentase yang proposional.
Detektor sperti pada gambar 12 memiliki energi antara sel contoh dan sel referensi yang kemudian diubah oleh amplifier sehingga memugkinkan untuk diukur oleh meter torsi, sangat disarankan menggunakan rekorder dan alat kontrol.
Pada gambar 13 menunjukkan lokasi karbon dioksida absorbsi infra merah pada garis 4.2 sampai 4.5 mm, dan karbon monoksida absorbsi infra merah pada 4.4 sampai 4.9 mm.

Kesalahan pada NDIR disebabkan oleh contoh pembuangan terdiri atas radiasi yang memilki panjang yang sama dengan gas ini sehingga detektor mengabsorbsinya juga. Filter optik standart, filtergas, sel filter gas atau material jendela dapat digunakan untuk mengurangi hal ini.
Terdapat 200 macam perbedaan hidrokarbon yang tidak terbakar, setiap perbedaan komposisi, tidak dapat dideteksi dengan akurat. Konsentrasi dapat ditemukan dengan konsentrasi ekivalen n-heksana C6H12. Jadi wadah untuk detektor NDIR diisi dengan n-heksana. Akan lebih akurat bila metoda pengukuran tidak terbakarnya emisi hidrokarbon dalam detektor ionisasi.

Pengukuran kuantitas udara adalah penting untuk pengujian mesin. Rumus yang digunakan adalah :

dimana :         M   =    massa kering perdetik, kg
                     A    =    luas, m2
                     C    =    koefisien
                     dx   =    densitas air, kg/m3
                     da   =    densitas udara, kg/m3
                     h     =    tekanar udara mmHg

. = 997.9 kg/m2
Persamaan diatas dapat disederhanakan menjadi :

Kecepatan rotasi tinggi pada mesin pembakaran internal modern menggunakan indikator tekanan silinder yang digunakan pada mesin uap. Metoda untuk mengukur hal ini adalah tansduser tekanm seperti gambar 15 dengan tegangan gage tipe DIEZO, meter. Tranduser seperti gambar 15 adalah instalasi normal dalam lubang spesial drill pada silinder head. Tekanan tansduser menggunakan kristal piezoelektrik yang juga telah dimodifikasi (15b). Pengembangan kenisbian elektrik baru-baru ini menggunakan sinyal transmisi radio (telemetri) ditambah proses waktu pada komputer. Penambahan ini untuk memberikan kesempatan kepada insiyur untuk mempelajari pengujian traktor dan mesin. Beberapa teknik dijabarkan oleh Deere dan Co Insiyur pada SAE-410.

Ketika mesin lambat, maka indikator tekanan membuat diagram P-V seperti gambar 16 melewati 3600 membelah cakam diode elekkomisen.
Tekanan diukur dengan piezoelektrik tipe tekanan transduser dimana menyediakan proporsi perubahan elektrik ke tekanan silinder dengan mengubah amplifier ke voltase.

Sirkuit hold dimana unit gudang transisi analog menjaga sinyal analog konstan. selama terjadi konversi. Sinyal tekanan yang berubah kemudian masuk ke mini komputer. Ukuran memori harus cukup untuk program dimana kontrol perolehan dari tekanan dan 2 tabel untuk data.

Osiloskop digunakan untuk menampilkan bermacam-rnacam sinyal logik untuk mendiagnosis sinyal yang salah dan akhirnya berpengaruh pada sistem ignition. Program komputer dibuat dengan fleksibilitas yang besar. Setelah operator memilih tombol star maka dipilih tipe kriteria seleksi, dimana dapat diketahui tekanan maksimum, tekanan sudut intensitas knock dan perolehan fase dimulai.

18. METERAN BAHAN BAKAR

Tipe luar dari variabel dari meteran bahan bakar melengkapi pembakaran rata-rata mengalirinya cairan atau gas. Orifice antara head dan dinding dalam tabung tape dimana barang-barang mengapung mengalir. Kekuatan atas dan bawah pada keadaan equilibrum didefinisikan sebagai elevasi rala-rata dari keduanya. Berat bersih dari tekanan ke bawah harus konstan meskipun adanya rata-rata karena float berada pada posisi yang lebih tinggi dari luas flow. Gambar dari alat ini bisa dilihat pada gambar 17.

19. PENGUJIAN TRAKTOR NEBRASKA

Pada tahun 1919 Dewan Pembuat Undang-Undang Nebraska menyatakan “A Bill for an Act to Provide for official tests for gas, gasoline, karosene, distillate or otlrer liquid fuel trantion engines in the state of Nebraska and to compel the maintance of adequate service station for same". Bill dikenalkan pada petani yang memilki taktor dan dicoba serta diobservasi dan kemudian dibuktikan dihadapan legislatif. Bill menjadi undang-undang pada 15 Juli 1919 dan pengujiannya telah dilakukan oleh Departemen Keteknikan Pertanian di Universitas State. Traktor pertama yang diuji telah mengalai 6 tes dan baru selesai pada tahun 1920.

Teks undang-undang ini secara penuh dapat ditemukan di Universitas Nebraska, Buletin Stasiun Percobaan Pertanian pada Pengujian Traktor.

Sebagai contoh untuk menunjukkan berbagai variabel dan kekuatan yang dikeluarkan terlihat dari gambar 18. Traktor yang memilki model yang sama dan pada pemasangan yang sama diuji pada hari yang sama. Variasi dari kekuatan yang dikeluarkan merupakan hal yang normal bagi ukuran bagian mesin dan jugabagi ignition dan sistem bahan bakar.

20. PENGUJIAN TRAKTOR DI LUAR UNITED STATE

Banyak negara yang memiliki stasiun pengujian traktor, namun tiap negara belum memiliki standar yang sama, tetapi rekomendasi internasional sedang disiapkan oleh organisasi standar internasional.

21. KOREKSI UNTUK KONDISI ATMOSFER

Tidak pada setiap kondisi memungkinkan mengadakan pengujian karena kondisi identik dengan temperatur, tekanan dan juga kelembaban relatif. Namun kita dapat memprediksikan berdasarkan pengujian yang telah dilakukan sebelumnya. Pada kondisi standart SAE diasumsikan rasio bahan bakar – udara ditunjukkan bahwa efisiensi thermal atau suhu tidak berpengaruh pada perubahan keadaan atmosfer, temperatur dan kelembaban.

Untuk mesin diesel, faktor koreksinya menggunakan rumus:

Dimana :     P2   =    97,9 kPa
                  P1   =    Pembacaan barometer pada pengujian
                  T1   =    Temperatur absolut pada pengujian, K
                  T2   =    302,4 K

Kurva Torsi

Kriteria kerja taktor adalah “lugging ability” dari mesin. Ini dapat dittjukkan dengan persentase dari kekuatan maksimum torsi dengan kecepatan mesin. Atau dapat juga ditunjuktan dengan mesin torsi dalam Nm dengan kecepatan mesin dalam rpm.
Kurva torsi yang baik adalah penambahan significant selaras dengan pengurangan kecepatan oleh karena itu stabil. Kurva torsi merupakan hasil minimum dari variasi kecepatan pada mesin. Hal ini juga patut untuk kurva torsi ke ujung sejauh yang memungkinkan. Mesin traktor diesel akan normal bila pengurangan variasi kecepatan memberikan perubahan pada torsi dibandingkan dengan mesin gasoline portabel.
Sejak tahun 1959 kurva torsi, tidak dilaporkan di pengujian Nebraska. Pengujian yang tidak dilaporkan ini dinamakan pengujian Varrying Drawbar Pull dan Travel Speed karena merupakan kombinasi transmisi den mesin dan bagi pengguna traktor lebih mudah dimengerti.

Pada gambar 19 merupakan hasil dari tipe pengujian mesin taktor dimau crankshaft dihubungkan langsung dengan dinamometer. Pada mesin yang sama diletakkan pada traktor chassis yang memiliki kekuatan kurang dari pto karena gear dan pompa hidrolik. Rating kekuatan dari mesin mobil dan truk yang merupakan hasil pengujian dinamometer dari pergerakan mesin dari chassis. Pada kenyataannya ini merupakan kornbinasi dari mesin mobil yang diuji pada kecepatan atau mendekati kekuatan maksimum. Perhitungan lebar bertentangan atau berlawanan dengan kekuatan ouput dari mesin mobil dan kekuatan pto dari traktor yang memiliki ukuran yang sama.

23. KELUARAN KEKUATAN AKTUAL DAN KONSUMSI BAHAN BAKAR

Kadang-kadang sangat diperlukan untuk menduga umur dari traktor, untuk mengetahui berapa beban yang bisa ditampung oleh traktor tersebut ketika digunakan pada lahan pertanian. Pengetahuan tentang keluaran kekuatan traktor dan kecepatan telah di desain oleh para insiyur pada pengujian taktor dibawah kondisi normal dengan “programming” beban yang sama dan sistem kontrol untuk dinamometer traktor. Oleh karena itu pengujian ketahanan taktor menjadi lebih cepat dan dilakukan di laboratorium.

Kemudian Ricketts membuat suatu alat yang digandengkan antara traktor dan recorder. Sedangkan hasilnya dapat dilihat pada gambar 21.