ACTIVITIES OF MECHANICAL ENGINEER

Mechanical Engineers are engaged in the following activities:

1)  Conceptual design

2)  Analysis

3)  Presentations and report writing

4)  Multidisciplinary teamwork

5)  Concurrent engineering

6)  Benchmarking the competition

7)  Project management

8)  Prototyping

9)   Testing

10)  Measurements

11)  Data Interpretation

12)  Developmental design

13)  Research

14)  Work with suppliers

15)  Sales

16)  Consulting

17)  Customer service

EMPLOYEE FOR THE MECHANICAL ENGINEERS

Mechanical Engineers can take the following career paths:

1) Industry (the most common)

2) Graduate School

3) Entrepreneur/Business Owner

4) Research Labs

5) Military

6) Government

7) Preparation for other Professions (law, medicine, teaching, etc.)

4.   Apa Arti ‘multigrade’ Sebenarnya ?

·         Pelumas yang memenuhi kebutuhan dua tingkat SAE secara simultan

·         Pelumas untuk semua musim

Penjelasan

            Pelumas yang cukup tipis digunakan untuk sehari-hari pada musim dingin, sementara pelumas yang cukup tebal melumasi mesin yang cukup panas pada musim panas

Sebagai Contoh SAE 20W/50

            Fingur pertama menujukan ketebalan oil pada suhu 0^oF (Fahrenheit). Fingur kedua berhungan dengan ketebalan oil pada suhu 210^oF (100^oC)

VISKOSITAS

1. Apakah Viskositas?

Ketika cairan mendapat kekuatan eksternal maka alirannya akan tertahan disebabkan oleh gesekan internal.  Saat ini, banyak negara menggunakan system metric seperti viskositas Kinematik, dengan satuan centistokes ( cst.), vang diukur pada suhu 40^o C dan 100^oC

Contoh

Cairan yang mengalir bebas (misarnya air) dikatakan mempunyai viskositas yang rendah sementara cairan yang kental (misalnya oli berat) dikatakan mempunyai viskositas tinggi

       2.   Mengapa hal itu Penting?

Sifat fisik terpenting dari sebuah pelumas adalah viskositasnya, yang berpengaruh langsung pada performanya sebagai pelumas

Contoh

Untuk kasus starter (mesin) yang mudah pada keadaan suhu rendah, viskositas pelumas harus rendah. Untuk aliran oli secukupnya dari pompa ke bearing sewaktu pemanasan juga membutuhkan viskositas yang..rendah. Ketika mesin sudah panas, viskositas oli yang terlalu rendah dapat membahayakan bearing dan mengakibatkan pemakaian oli yang lebih tinggi.

3. Bagaimana klasifikasinya?

Klasifikasi Viskositas SAE  -  Pelumas Otomotif

Klasifikasi viskositas  ISO   -  Pelumas Industri

Viskositas kinematic pelumas industri di uji pada suhu 40^o C, sedangkan pelumas otomotif di uji pada suhu 100^oC

Catatan

SAE     : Society Of Automotive Engeenrs

ISO       : International Standards Organization

Mechanical Engineers study:

 Statics: How are forces transmitted to and throughout a structure?

Dynamics: What are the velocities,accelerations and resulting forces for a system in motion?

Kinematics: How does a mechanism behave as it moves through its range of motion?

Strength of Materials: Is the component strong enough to support the loads? Is it stiff enough?

Materials Science: Which material has the optimum properties?

Thermodynamics : How does energy get converted to useful power? What are the losses?

Fluid Mechanics: What is the pressure drop due to the fluid flow? What are the aerodynamic drag forces?

Heat Transfer: How do you calculate heat transfer rates from temperature data?  How do you predict the temperature distributions?

Manufacturing: What manufacturing processes do you select?

Machine Design: How do you synthesize all of the above?

Electrical Circuits: How do you integrate electronic controls into your design?

Laboratory Methods: How do you make and interpret both thermal and mechanical measurements?

Vibrations: How do you predict and control vibrations?

Engineering Economics: How do you estimate manufacturing costs?

SIKLUS GABUNGAN

            Siklus gabungan ialah dimana adanya persamaan antara siklus motor bensin dengan siklus motor diesel di dalam proses pembakaran di dalam silinder ,dapat kita lihat dibawah ini.

1. SIKLUS MOTOR BENSIN

Siklus Otto merupakan siklus motor bakar yang banyak digunakan untuk motor bakar dengan bahan bakar bensin, ditunjukkan pada gambar 2–12. Ada beberapa proses yang berlangsung pada siklus Otto ini seperti pada gambar diatas yaitu:

1.            Proses 0 - 1 yaitu pembukaan katup isap dan pengisapan campuran udara bahan bakar ke dalam silinder.

2.            Proses 1 - 2 yaitu proses kompresi yang berlangsung secara isentropic (adiabatic reversible) dimana seluruh katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup.  Udara dan bahan bakar dimampatkan, dimana temperature dan tekanan pada tingkat 2 lebih tinggi dari tingkat 1.

3.            Proses 2 - 3  yaitu proses pembakaran yang berlangsung secara isovolumetrik (volume konstan).  Pada proses ini terjadi pengapian campuran bahan bakar dan udara oleh busi. Kalor dipindahkan ke system yang mengakibatkan peningkatan temperature, tekanan dan entropi. Jumlah perpindahan kalor ke system adalah:

         Q_2-3 = m . c_v . (T₃ – T₂)   …………………………………………………….               2.3.

Dimana :    m      : massa (kg)

                  c_v        : Kalor spesifik volume konstan (J/kg-mol K)

                  T       : Temperatur.

4.            Proses 3 - 4 yaitu proses ekspansi yang berlangsung secara isentropic.  Dimana gas hasil pembakaran berekspansi secara isentropic dan juga disebut langkah kerja dimana tekanan dan temperature akan menurun.  Hingga akhir proses ekspansi, katup isap dan buang tetap tertutup.

0

2

3

4

1

Volume (V)

V1

V2

Te K anan

(P)

 

                                           

Gambar 2.12. Siklus Otto Motor Bakar Bensin Ideal dan actual.

5.            Proses 4 - 1 yaitu proses pembukaan katup buang yang berlangsung secara isovolumetrik (volume konstan). Kalor dipindahkan dari system pada volume konstan, akibat interaksi kalor antara system dan reservoir yang bertemperatur rendah mengakibatkan penurunan temperature, tekanan dan entropi. Jumlah kalor yang dipindahkan dari system adalah :

Q_4-1 = m . c_v . (T₄ – T₁)   ………………………………………………………             2.4.

Effesiensi termal siklus otto adalah :

               =                                          …………………………        2.5                                                                                       

Volume dan temperature akhir proses kompresi dan ekspansi di berikan oleh hubungan isentropic berikut :

     …………………………………………………..        2.6

sehingga perumusan efisiensi menjadi :

η _term = 1 -   =  1 -      (  konstan)                  …………………………             2.7

6.            Proses 1 - 0  yaitu proses pengeluaran gas hasil pembakaran dari dalam silinder secara isobaric (tekanan konstan).

2.         SIKLUS DAN DIAGRAM P – V MOTOR DUA LANGKAH

Diagran P – V motor bensin dua langkah dapat ditunjukkan pada gambar 2-16 dengan urutan proses sebagai berikut :

1.      Kompresi mulai pada saat titik 1 setelah penutupan lubang pembuangan;  garis 1 -2 adalah garis kompresi.

2.      Pada saat mencapai titik 2, campuran terbakar dengan  ledakan dan tekanan naik hingga titik 3;  garis 2 – 3 adalah garis pembakaran.

3.      Setelah pembakaran gas berekspansi dan melakukan kerja mekanik;  garis ekspansi digambarkan dengan garis 3 – 4.  

4.      Titik 4 adalah permulaan pembuangan; gas bekas mengalir ke udara luar yang digambarkan dengan garis 4 – 5. 

5.      Titik 5 adalah permulaan pembilasan.  Campuran baru mengalir ke dalam sillinder dan mendesak sisa gas bekas ke lubang pembuangan.  Tekanan dalam silinder hampir sama dengan tekanan atmosfer.  Pembilasan dan pengisian silinder digambarkan dengan garis 5-6-5,  pada saat ini lubang pembuangan juga tertutup.

Lalu setelah itu prosesnya berulang kembali.  Luas bidang diagram yang diarsir merupakan kerja teoritis yang dihasilkan tiap proses kerja yang  diumpamakan dengan  suatu skala tertentu.

Gambar 2.16.

Diagram P-V motor bensi 2 tak.

Diagram P – V aktual berdasarkan pergerakan piston ditunjukkan pada gambar 2 – 16 dibawah ini :

                                                         

4.1.      SIKLUS DIESEL

Siklus Diesel merupakan siklus motor bakar yang mempunyai efisiensi paling rendah.  Karena tekanan maksimum yang dihasilkan relativ lebih tinggi, untuk konstruksinya dibuat lebih kokoh yang juga dimanfaatkan untuk menahan goncangan.

Ada beberapa proses pada siklus Diesel seperti ditunjukkan pada gambar 4 - 6 :

P

1

2

3

3

Q3-1

Q2-3

0

Tekanan

Volume     (V)

 

Gambar 4-6.

Diagram P – V Siklus Diesel

Proses yang terjadi pada siklus diesel diatas dapat dijelaskan sebagai berikut :

1.      Proses  0-1:  pembukaan katup isap dan pengisapan udara ke dalam silinder.

2.      Proses 1-2:  proses kompresi yang berlangsung secara isentropic dimana seluruh katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup.  Udara dan bahan bakar dimampatkan secara isentropic.

3.      Proses 2-3: proses pembakaran yang berlangsung secara isobaric (tekanan konstan).  Pada proses ini bahan bakar diinjeksikan ke dalam silinder yang berisi udara bertekanan tinggi dan bertemperatur tinggi yang melebihi temperature penyulutan bahan bakar sehingga terjadi proses pembakaran secara spontan. Jumlah kalor yang dipindahkan ke system sama dengan :

                        Q_2-3 = m . c_p . (T₃ – T₂)   ……………………………………….        (3 – 1)

4.      Proses 3-3:  proses ekspansi yang berlangsung secara isentropic.  Dimana gas hasil pembakaran berekspansi secara isentropic dan juga disebut langkah kerja.  Hingga akhir proses ekspansi, katup-katup isap dan buang tetap tertutup.

5.      Proses 3-1: yaitu proses pembukaan katup buang yang berlangsung secara isovolumetrik (volume konstan).  Pada akhir proses ini diumpamakan bahwa tekanan di dalam silinder sama dengan tekanan atmosfir.

6.      Proses 1-0:  proses pengeluaran gas hasil pembakaran dari dalam silinder secara isobaric (tekanan konstan). Jumlah kalor yang dibuang dari system sama dengan :

Q_3-1 = m . c_v . (T₃ – T₁)   ……………………………………….  ……                (3 – 2)

Effisiensi Thermal Siklus Diesel adalah :

    =      ……………………     (3 – 3)

Dengan menggunakan hubungan temperature dan volume pada proses 1 – 2 dan 3 – 3, sehingga rumus effisiensi menjadi :

                                       ………………………....        (3 -4)

Dimana  r_c = adalah perbandingan pancung (cutoff ratio) = V₃/V₂.

Dari persamaan tersebut terlihat bahwa siklus otto lebih effisien daripada siklus diesel.

Proses-proses yang sama antara Siklus Motor Bensin Dan Siklus Motor Diesel.

1. proses kompresi yang berlangsung secara isentropic (adiabatic reversible) dimana    seluruh katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup.  Udara dan bahan bakar dimampatkan, dimana temperature dan tekanan pada tingkat 2 lebih tinggi dari tingkat 1.
2. proses ekspansi yang berlangsung secara isentropic.  Dimana gas hasil pembakaran berekspansi secara isentropic dan juga disebut langkah kerja dimana tekanan dan temperature akan menurun.  Hingga akhir proses ekspansi, katup isap dan buang tetap tertutup.
3. proses pembukaan katup buang yang berlangsung secara isovolumetrik (volume konstan).  Pada akhir proses ini diumpamakan bahwa tekanan di dalam silinder sama dengan tekanan atmosfir
4. proses pengeluaran gas hasil pembakaran dari dalam silinder secara isobaric (tekanan konstan).

Manufacturing/Industrial Area

Current research activity is in metal cutting, metal forming (with specific thrusts in sheet metal deformation), grinding, tribological aspects of forming and machining, computer-aided design of dies for forming metals and polymers, robotics and automation, metrology, data-dependent system analysis, industrial engineering, and environmentally conscious manufacturing. The manufacturing systems engineering program emphasizes the integration of design, materials, computers, and manufacturing with an exposure to business and engineering administration, and is particularly suitable for those who have a bachelor’s degree in mechanical, electrical, metallurgical, or chemical engineering.

Energy Thermo-Fluids Area

Emphasizes thermodynamics, heat transfer, and fluid mechanics. Current research activity is in combustion processes, internal combustion engines, transmissions, heat and mass transfer, fluid mechanics, computational fluid dynamics, and emissions and air quality control. 

MECHANICAL ENGINEERING

Design and Dynamic Systems Area

This area emphasizes modeling and control of dynamic processes in engineering systems. Current research activity is in engineering acoustics and noise control, NVH, vibrations and modal analysis, system modeling and identification, control systems, system dynamics, computer simulation of material-forming processes, off-line programming of robots, automobile crashworthiness, computer-aided strain analysis, software sensor development, optimal control of automated manufacturing, application of artificial intelligence in interactive design software, environmentally conscious design, and design of orthotic devices for gait rehabilitation. 

WHAT DOES MECHANICAL ENGINEER DO?

Mechanical engineers design and develop everything you think of as a machine – from supersonic fighter jets to bicycles to toasters. And they influence the design of other products as well – shoes, light bulbs and even doors. Many mechanical engineers specialize in areas such as manufacturing, robotics, automotive/transportation and air conditioning. Others cross over into other disciplines, working on everything from artificial organs to the expanding field of nanotechnology. And some use their mechanical engineering degree as preparation for the practice of medicine and law. The mechanical engineer may design a component, a machine, a system or a process. Mechanical engineers will analyze their design using the principles of motion, energy, and force to insure the product functions safely, efficiently, reliably, and can be manufactured at a competitive cost.

Mechanical engineers  work in the automotive, aerospace, chemical, computer, communication, paper, and power generation  industries. Mechanical engineers will be found in virtually any manufacturing industry. Increasingly, mechanical engineers are needed in the environmental and bio-medical fields. Indeed virtually every product or service in modern life has probably been touched in some way by a mechanical engineer.

FUNDAMENTAL SUBJECTS OF MECHANICAL ENGINEERING

The fundamental subjects of mechanical engineering usually include:

Statics and dynamics

Strength of materials and solid mechanics

Instrumentation and measurement

Electro technology

Electronics

Thermodynamics, heat transfer, energy conversion, and HVAC

Combustion, automotive engines, fuels

Fluid mechanics and fluid dynamics

 Mechanism design (including kinematics and dynamics)

Manufacturing engineering, technology, or processes

Hydraulics and pneumatics

Mathematics - in particular, calculus, differential equations, and linear algebra.

 Engineering design

Product design

Mechatronics and control theory

Material Engineering

Design engineering, Drafting, computer-aided design (CAD) (including solid modeling), and computer-aided manufacturing (CAM)

Mechanical engineers are also expected to understand and be able to apply basic concepts from chemistry, physics, engineering, civil, and electrical engineering. Most mechanical engineering programs include multiple semesters of calculus, as well as advanced mathematical concepts including differential equations, partial differential equations, linear algebra, abstract algebra, and differential geometry, among others.

In addition to the core mechanical engineering curriculum, many mechanical engineering programs offer more specialized programs and classes, such as robotics, transport and logistics, cryogenics, fuel technology, automotive engineering, biomechanics, vibration, optics and others, if a separate department does not exist for these subjects.