Piston

Piston

Piston diperlukan untuk melakukan beberapa fungsi penting, yaitu sebagai tempat cincin torak yang sebagai pembatas dan perapat pada dinding silinder dan menerima tenaga pembakaran dan meneruskannya ke poros engkol melalui batang torak. Tekanan dan panas akibat pembakaran mengharuskan konstruksi torak dibuat harus kuat, ringan, tahan gesekan dan mampu menghantarkan panas.

Pada mulanya piston dibuat dari bahan besi tuang kelabu yang mana hal ini sangat baik dan tahan terhadap gesekan dan tahan terhadap pemuaian. Kerugian piston yang terbuat dari bahan ini adalah mempunyai bobot yang berat, jenis ini akan lebih sesuai dipakai pada mesin putaran rendah. Energi pada piston saat berhenti pada akhir setiap langkah, adalah sangat besar untuk jenis mesin kecepatan tinggi.

Pada umumnya piston dibuat dari bahan paduan aluminium, karena bahan ini hampir memenuhi semua persyaratan/karakteristik yang dibutuhkan. Namun aluminium sangat mudah dipengaruhi panas dan pemuaian maka dalam pembuatan piston yang terbuat dari aluminium lebih rumit.

Konstruksi piston dibuat dalam banyak bentuk dan model. Kepala piston didesain secara tepat agar mampu membuat pusaran pada campuran bahan bakar-udara dan efisien terhadap pembuangan gas bekas. Permukaan piston ada yang rata, concave, domed atau kombinasi dari bentuk tersebut. Hal ini akan dipilih sesuai dengan bentuk ruang bakar agar tercapai efisiensi maksimum.

Slipper skirt piston dibuat agar mesin lebih tepat dalam desainnya. Ini membuat torak akan lebih ringan kerjanya pada batang piston dan blok silinder. Karakteristik desain termasuk memperpanjang skirt pada satu sisi agar lebih mudah pada putaran poros engkol.

Offset pena piston dibuat sedikit offset kearah sisi kerja piston. Hal ini untuk mdmbantu agar piston dapat bekerja dengan baik pada langkah kompresi maupun langkah usaha. Offset tersebut adalah sudut antara piston torak,batang torak dan bantalan jalan poros engkol. Terutama hal ini akan memperlancar kerja piston torak saat pergantian dari langkah kompresi ke langkah usaha.

Cincin piston

Pada piston dipasang cincin kompresi dan cincin oli. Cincin kompresi berfungsi untuk mencegah kebocoran gas didalam silinder sementara cincin oli mengontrol oli yang berlebihan pada dinding silinder sebagai pelumas dan sebagai perapat untuk cincin kompresi.

Tekanan kompresi dan tekanan pembakaran akan menekan cincin kompresi kearah bawah alur cincin tersebut, dalam hal ini cincin kompresi harus mampu mencegah kebocoran gas dari daerah alur tersebut sebaik cincin kompresi mencegah kebocoran pada dinding silinder. Apabila cincin kompresi lebih dari satu maka apabila ada kebocoran pada cincin kompresi pertama maka akan dicegah oleh cincin kompresi yang kedua.

Cincin piston model datar mempunyai permukaan persegi yang berhubungan dengan dinding silinder dan cincin tersebut biasanya berbentuk empat persegi panjang.

Cincin piston model diruncingkan mempunyai permukaan yang diruncingkan pada arah depan bagian bawah cincin Keruncingan tersebut kira-kira 1 derajat, dan normalnya dipasang setelah cicin kompresi pertama. Sisi luar bagian bawah yang sudutnya tajam adalah sangat baik untuk mengikis oli dari dinding silinder pada saat torak bergerak kearah bawah, tetapi juga akan mengikis sisa lapisan oli pada saat piston bergerak kearah atas.

Permukaan cincin model ini akan mengakibatkan kontak permukaan cincin dengan dinding silinder kurang baik tetapi sangatlah baik dalam pengontrolan sisa oli pelumas yang terdapat pada dinding silinder

Cincin kompresi torsional twist mempunyai sudut diatas bagian dalam atau sudut dibawah bagian luar. Permukaan yang diruncingkan dan cincin kompresi torsional twist adalah berhubungan dengan arah sehingga saat memasang jangan sampai terbalik/salah

 

Pada langkah usaha, tekanan pembakaran akan menekan cincin kompresi kesisi bawah alur cincin dan juga kearah dinding silinder sehingga cincin kompresi dapat mencegah terjadinya kebocoran.

Cincin kompresi torsional twist tidak hanya mempunyai keuntungan seperti cincin kompresi permukaan diruncingkan tetapi juga dapat mencegah kebocoran dengan baik. Sejak cincin memuntir atau tidak memuntir didalam alur, cincin juga seperti empat persegi panjang atau seperti permukaan diruncingkan.

twist pada saat langkah pemasukan dan langkah usaha.

Bahan untuk membuat cincin piston haruslah tidak mudah aus, mempunyai elastisitas yang baik dan kuat terhadap panas dan tekanan. Besi tuang adalah lebih murah dan memenuhi syarat tersebut diatas.

Kelemahan dari besi tuang adalah terlalu rapuh. Hati-hati saat melepas atau memasang cincin torak jangan sampai mnembang berlebihan karena akn mengakibatkan patah.

Cincin kompresi bagian atas secara khusus harus mampu terhadap panas, pelumasan sedikit, kejutan beban bilamana tekanan pembakaran naik secara tiba-tiba, tahan terhadap gesekan dan tahan lama.

Permukaan cincin piston yang terbuat dari bahan besi tuang diperkeras dengan chromium dan molybdenum.

Pengerasan dengan chromium akan membuat tahan terhadap gesekan dan tahan lama.

Pengerasan permukaan cincin piston dengan molybdenum adalah agar cincin tahan dan kuat terhadap temperatur yang tinggi.

Besi tuang juga digunakan untuk bahan cincin oli, pada bagian ujung rel diperkeras dengan chrom, atau stainless steel, bahan ini digunakan pada cincin oli model lembaran/terpisah. Model rel terpisah mempunyai keuntungan lebih kuat, pleksibel, tidak terlalu tebal dan ringan.

Cincin oli dengan konstruksi lembaran adalah yang paling banyak digunakan pada mesin kenderaan karena mempunyai keuntungan seperti berikut. Mempunyai pleksibel yang tinggi, selalu siap dengan posisi yang berubah-ubah dan permukaannya dengan permukaan dinding silinder dapat selalu kontak dengan baik. Tidak mudah terpengaruh dengan kotoran karbon hal ini dibandingkan dengan cincin oli model satu bagian/tunggal.

Sisa oli yang tidak terkikis oleh cincin oli akan masuk kedalam ruang bakar dan terbakar. Hal ini akan menyebabkan tenaga mesin berkurang dan tumpukan karbon akan terjadi pada katup, busi dan ruang bakar.

Batang Piston

Batang piston adalah salah satu komponen mesin yang menerima tekanan tinggi. Batang piston berfungsi merubah gerak lurus dari torak menjadi gerak putar pada poros engkol. Oleh karena itu batang torak harus kuat terhadap regangan dan kaku. Pada saat yang sama batang piston juga harus seringan mungkin agar tidak membutuhkan tenaga gerak yang besar.

Pada umumnya batang piston dibuat berbentuk H atau I, agar lebih kuat dalam bobot yang lebih ringan. Bagian ujung kecil (small end) batang torak dihubungkan dengan piston dengan jaminan pena piston, dan ujung yang lain dari batang piston yaitu ujung besar (big end)dihubungkan dengan bantalan jalan poros engkol ( main journal).

Bagian ujung mur sebagai pengikat, hal ini agar ujung besar dan kelengkapannya dapat terpasang terutama crush bantalan sisipan benar-benar pada posisi bulat dan sesuai dengan bantalan jalan poros engkol. Untuk menjamin kondisi ini maka tanda yang terdapat pada batang torak harus tepat pada saat akan memasang.

Beberapa batang piston ada yang dibuat lobang dari bawah keatas sebagai saluran oli yang akan melumasi pena piston, dan pada sisi lain dibuat lobang untuk menyemprotkan oli pelumas kedinding silinder.

Kebanyakan batang piston diproduksi dengan tutupnya pada posisi rata, tetapi ada juga yang dibuat tidak rata. Model batang piston yang tutupnya dibuat terpisah memiliki keuntungan dimana bagian batang piston bersama piston dapat dilepas kebagian atas silinder. Kelemahannya adalah kemungkinan tegangan yang terjadi pada baut/mur pengikat.

Pada bagian ujung besar batang piston dipasangkan metal sisipan, seperti yang digunakan pada bantalan utama poros engkol. Pada metal sisipan dibuat pengunci agar metal sisipan tersebut terpasang dengan kuat dan tetap dalam bentuk bulat. Dalam hal ini termasuk baut, dowel, serration dan lain sebagainya.

Metoda pemasangan piston terhadap batang torak ada yang mengikat pena dengan menggunakan baut/mur, interference antara batang piston torak dengan pena piston torak atau dengan menggunakan circlip untuk memegang pena didalam piston torak.

Metoda yang menggunakan circlip biasanya pena torak pada posisi full floating dan banyak digunakan pada mesin disel. Metoda diikat dengan baut/mur dan dengan interference atau dipress disebut semi floating, metoda ini kebanyakan digunakan mesin-mesin bensin modern.