Laporan Governor Faisal

LAPORAN AKHIR

PRAKTIKUM FENOMENA DASAR MESIN

GOVERNOR

Oleh:

NAMA : MUHAMMAD FAIZAL S.

NIM : 1007135523

KELOMPOK : 15

LABORATORIUM KONSTRUKSI DAN PERANCANGAN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU

OKTOBER,2013

i

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan atas kehadirat ALLAH SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat

menyelesaikan laporan praktikum ’’ Governor” ini tepat pada waktunya.

Shalawat beriring salam kita hadiahkan kepada junjungan nabi besar Muhammad

SAW, karena beliaulah yang membawa kita dari alam kebodohan ke alam yang

penuh dengan ilmu pengetahuan seperti yang kita rasakan saat ini.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah

membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini tepat pada waktunya.

Penulis menyadari masih banyaknya kekurangan dalam laporan ini. Untuk

itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat

membangun demi kesempurnaan laporan ini untuk masa yang akan datang.

Pekanbaru, 03 Oktober 2013

Penulis

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ............................................................................................. i

DAFTAR ISI ........................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. iv

DAFTAR TABEL ................................................................................................... v

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2 Tujuan ....................................................................................................... 1

1.3 Manfaat ..................................................................................................... 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 2

2.1 Teori Dasar ............................................................................................... 2

2.1.1 Sejarah Governor .............................................................................. 2

2.1.2 Definisi Governor.............................................................................. 3

2.1.3 Jenis-Jenis Governor ......................................................................... 6

2.1.4 Prinsip Kerja Governor Sentrifugal .................................................. 8

2.2 Aplikasi .................................................................................................... 9

BAB III METODOLOGI ...................................................................................... 10

3.1 Peralatan ................................................................................................. 10

3.2 Prosedur Praktikum ................................................................................ 13

3.3 Asumsi-Asumsi ...................................................................................... 15

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN ............................................................... 16

4.1 Data ........................................................................................................ 16

4.2 Perhitungan ............................................................................................. 16

4.2.1 Nilai kekakuan pegas (k) ................................................................. 16

4.2.2 Kecepatan Putar Poros Utama(rad/s) .............................................. 17

4.2.3 Rata- rata pemendekan pegas(Xpemen) ............................................. 18

4.2.4 Jarak flyball ke sumbu poros utama(r) ............................................ 19

4.2.5 Gaya sentrifugal secara teoritis ....................................................... 20

4.2.6 Gaya sentrifugal secara percobaan .................................................. 21

4.3 Pembahasan ............................................................................................ 22

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 23

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 23

iii

5.2 Saran ....................................................................................................... 23

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 24

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Governor............................................................................................. 3

Gambar 2. 2 Gaya sentrifugal ................................................................................. 5

Gambar 2. 3 Gaya sentripental ................................................................................ 5

Gambar 2. 4 Gaya Tangensial ................................................................................. 6

Gambar 2. 5 Porter Governor .................................................................................. 6

Gambar 2. 6 Porter Governor .................................................................................. 7

Gambar 2. 7 Proel Governor ................................................................................... 7

Gambar 2. 8 Proel Governor ................................................................................... 8

Gambar 2. 9 Hartnell governor ............................................................................... 8

Gambar 3. 1 Governor........................................................................................... 10 Gambar 3. 2 Massa 0,976 kg ................................................................................. 10

Gambar 3. 3 Massa 0,271 kg ................................................................................. 11 Gambar 3. 4 Massa 0,089 kg ................................................................................. 11 Gambar 3. 5 Tachometer ....................................................................................... 12 Gambar 3. 6 Mistar ............................................................................................... 12

Gambar 3. 7 Penjepit ............................................................................................. 13

Gambar 3. 8 Kunci 17 .......................................................................................... 13 Gambar 3. 9 Alat uji governor .............................................................................. 14

v

DAFTAR TABEL

Tabel 4. 1 Hasil Perhitungan Governor ................................................................ 16

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Zaman dahulu governor sudah digunakan untuk mengatur jarak

dan tekanan antara gerinda di kincir sejak 1700-an. Tetapi mesin uap

berkembang dengan sangat pesat yang digunakan untuk memompa air.

Kemudian James Watt memperkenalkan mesin uap rotative yang

membutuhkan pengoperasian kecepatan menjadi penting dan Watt membuat

mesin uap yang didalamnya terdapat governor yang berbentuk kerucut yang

terdiri dari bola yang dapat berputar yang tersambung dengan tiang lurus,

dimana gaya yang dikontrol berdasarkan massa bandul.

Pada dasarnya, pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui

karakteristik dari pengatur, dengan membuat grafik yang menyatakan

hubungan antara kecepatan poros, dengan posisi sleeve dapat diperoleh

hubungan gaya sentrifugal dengan jarak radial bola ke poros. Dari sini dapat

disimpulkan apakah governor dalam keadaan stabil atau tidak.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum ini adalah:

1. Praktikan mampu mengetahui karakteristik pengatur kecepatan dengan

membuat grafik yang menyatakan hubungan antara kecepatan poros

dengan posisi sleeve untuk berbagai berat flyball.

2. Praktikan dapat menentukan gaya sentrifugal yang ditimbulkan dengan

gaya tekan pegas pada flyball.

3. Praktikan dapat menerapkan konsep penguraian gaya truss dan frame

pada konstruksi governor.

1.3 Manfaat

Adapun manfaat yang diperoleh dari praktikum Governor kali ini yaitu:

Mahasiswa dapat mengetahui skema alat,sistem kerja dari suatu

governor pada suatu mekanisme komponen mesin serta menganalisa serta

mengetahui hubungan tiap-tiap parameter pada percobaan governor

2

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Dasar

2.1.1 Sejarah Governor

Pertama sekali, governor sentrifugal diregulasikan pada jarak dan

tekanan antara millstones pada kincir angin pada abad ke-17.

Pada mulanya mesin uap sangat murni bergerak bolak-balik

dan telah digunakan untuk memompa air.

Variasi pengaplisiannya di toleransi pada kecepatan kerja.

Sampai seorang engineer dari Skotlandia,James Watt

memperkenalkan mesin uap berotasi untuk menggerakkan mesin

di pabrik, dan pengoperasiannya konstan dengan menggunakan

pendulum yang akhirnya disebut governor. Dimana, governor

di buat dari bola baja yang menyentuh lengan penghubung

vertikal. Governor mengontrol gaya dengan adanya berat dari bola

baja.

Governor sentrifugal di gunakan untuk mengatur jarak dan tekanan

antara millstones dalam windmills. Dahulu steam engines

menggunakan gerak reciprocating murni untuk pompa air di

mana aplikasi ini dapat mentoleransi variasi

kecepatan.Engineerskotlandia James Watt memperkenalkan

mesin uap rotative untuk factor kemudi mesin, sehingga kecepatan

operasi yang dibutuhkan menjadi konstan. Antara tahun 1775

dan 1800, Matthew Boulton memproduksi 500 rotative beam

engines. Pada inti mesin ini watt sendiri yang merancang

“conical pendulum” governor. Seperangkat bola baja yang

berputar berdempet pada spindle vertical dengan siku

penghubung, yang mana pengontrolan gaya di lakukan oleh berat

dari bola.

3

2.1.2 Definisi Governor

Governor merupakan suatu alat pengatur kecepatan putaran pada

mesin penggerak mula. Fungsi dari governor adalah mengatur

kecepatan putaran poros keluaran pada penggerak mula yang

dipasang alat pengatur ini. Sehingga dapat diperoleh kecepatan

putaran poros keluaran yang stabil, meskipun beban yang

ditanggung oleh mesin tersebut bervariasi dan berubah-ubah.

Governor bekerja berdasarkan perubahan besarnya gaya sentrifugal

yang terjadi karena adanya perubahan perubahan kecepatan putaran

poros. Tanggapan dari governor ini diteruskan ke suatu sistem lain

yang mempengaruhi besarnya kecepatan putaran dari mesin-mesin

penggerak mula.

Governor bekerja dengan memanfaatkan gaya sentrifugal yang

dihasilkan oleh putaran flyball. Putaran flyball sebanding dengan

putaran poros utama yang memiliki putaran sudut (ω). Kecepatan sudut

akan bervarisai menurut putaran poros (n). Besarnya gaya sentrifugal

yang ditimbulkan oleh flyball adalah

Dimana,

( )

( )

( )

Gambar 2. 1 Governor

4

(

)

Putaran yang dihasilkan governor dengan memakai motor

penggerak yang mana kecepatan putar poros dapat diatur dengan

menggunakan slide regulator. Setelah putaran yang diberikan sesuai

dengan yang diharapkan, lengan-lengan governor akan mengangkat

posisi sleeve dari posisi awal sampai maksimum. Jadi output yang

diharapkan dari sistem kerja governor ini adalah berapa ketinggian

sleeve (h) agar posisi mencapai kondisi stabil.

Ada dua mode operasi governor, yaitu droop dan isochronous.

Pada mode droop, governor sudah memiliki setting point Pmech (daya

mekanik) yang besarnya sesuai dengan rating generator atau menurut

kebutuhan. Dengan adanya fixed setting ini, output daya listrik

generator nilainya tetap dan adanya perubahan beban tidak akan

mengakibatkan perubahan putaran turbin (daya berbanding lurus

dengan putaran).

Lain halnya dengan mode isochronous, set point putaran governor

ditentukan berdasarkan kebutuhan daya listrik sistem pada saat itu (real

time). Kemudian melalui internal proses di dalam governor (sesuai

dengan kontrol logic dari manufaktur), governor akan menyesuaikan

nilai output daya mekanik turbin supaya sesuai dengan daya listrik yang

dibutuhkan sistem. Pada saat terjadi perubahan beban, governor akan

menentukan setting point yang baru sesuai dengan aktual beban

sehingga dengan pengaturan putaran ini diharapkan frekuensi listrik

generator tetap berada di dalam acceptable range dan generator tidak

mengalami out of synchronization.

Seperti halnya peralatan listrik yang lain, governor juga memiliki

keterbatasan kemampuan. Parameter- parameter governor, seperti daya

mekanik, gas producer, speed droop, umumnya memiliki nilai batas

atas dan batas bawah sesuai spesifikasi dari pabrik.

Adapun gaya-gaya yang bekerja pada governor, yaitu :

5

1. Gaya Setrifugal

Merupakan sebuah gaya yang ditimbulkan akibat adanya gerakan

suatu benda atau partikel sebuah lintasan lengkung sehingga gaya yang

ditimbulkan keluar lingkaran.

F = m. v²/R

Gambar 2. 2 Gaya sentrifugal

2. Gaya Sentripetal

Yaitu gaya yang diperlukan agar benda dapat tetap bias bergerak

melingkar. Jika arah gaya sentrifugal mengarah keluar maka arah gaya

sentripental mengarah ke dalan lingkaran.

F=m. w2.R

Gambar 2. 3 Gaya sentripental

3. Gaya Tangensial

Yaitu gaya dalam yang bekerja sejajar dengan bidang penampang

potong atau tegak lurus terhadap sumbu batang.

Ft = T/ dp/2 (Kg)

http://3.bp.blogspot.com/-s_E3irscZzI/TskAdp80gRI/AAAAAAAAANA/caVsNFEfELs/s1600/Sentrifugal.jpg

http://1.bp.blogspot.com/-8pbTxqv8ums/TskAsYkqloI/AAAAAAAAANI/KlFDQ2xroVA/s1600/Sentripetal.jpg

6

Gambar 2. 4 Gaya Tangensial

2.1.3 Jenis-Jenis Governor

A) Porter governor

Pada governor jenis porter ini ketika poros berputar maka sleeve

akan naik ke atas dan kedua beban akan meregang dengan dorongan dari

sleeve yang dihubungkan melalui link seperti pada gambar 2.6.

Gambar 2. 5 Porter Governor

http://3.bp.blogspot.com/-A5SuzxnWTxs/TskBJ9lKHlI/AAAAAAAAANQ/GShync6KNQo/s1600/Tangensial.jpg

7

Gambar 2. 6 Porter Governor

B) Proel governor

Pada governor jenis proel ini ketika poros berputar maka sleeve

akan naik ke atas dan kedua beban akan meregang menjadi tegak lurus

terhadap link penghubung dengan dorongan dari sleeve yang

dihubungkan melalui link seperti pada gambar 2.8.

Gambar 2. 7 Proel Governor

8

Gambar 2. 8 Proel Governor

C. Hartnell governor

Gambar 2. 9 Hartnell governor

Pada governor jenis Hartnell ini ketika poros berputar maka

beban yang ditumpu oleh pegas akan turun ke bawah dan kedua

beban di samping akan menyeimbangkan proses tersebut agar

putaran yang terjadi tetap stabil.

2.1.4 Prinsip Kerja Governor Sentrifugal

Prinsip kerja governor sentrifugal yaitu dengan memanfaatkan

flyball sebagai pemberat.Governor sentrifugal atau mekanis

menggunakan flyweight yang berputar sebagai alat standar

operasinya, prinsip kerjanya serupa dengan sistem maju mekanis

distributor, saat mesin dan pompa injeksi bahan bakar berputar,

bekerja gaya sentrifugal pada flyweight yang berputar yang

9

mengontrol posisi batang berigi atau batang pengontrol bahan

bakar pompa injeksi.

2.2 Aplikasi

Governor digunakan sebagai pengatur kestabilan antara turbin

penggerak dan generator.

10

BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan

1. Seperangkat alat governor

Gambar 3. 1 Governor

2. Beban (3 variasi massa)

a. Massa 0,976 kg

Gambar 3. 2 Massa 0,976 kg

11

b. Massa 0,271 kg


c. Massa 0,089 kg


12

3. Tachometer

Berfungsi untuk mengukur kecepatan poros.

Gambar 3. 5 Tachometer

4. Mistar

Berfungsi untuk mengukur ketinggian sleeve yang bergerak keatas.

Gambar 3. 6 Mistar

13

5. Penjepit

Berfungsi untuk mengukur ketinggian sleeve yang bergerak keatas.

6. Kunci 17

Berfungsi untuk membuka lengan governor.

3.2 Prosedur Praktikum

1. Pasanglah alat seperti pada gambar dibawah

Gambar 3. 7 Penjepit

Gambar 3. 8 Kunci 17

14

Gambar 3. 9 Alat uji governor

2. Pasang beban pemberat

3. Aturlah putaran motor dengan mengatur slide regulator. Untuk setiap

massa yang tetap ambillah 3 buah data putaran yang berbeda.

4. Ukurlah berapa pegas terdefleksi atau berapa tinggi sleeve bergerak

keatas.

5. Catatlah data pengujian pada tabel.

Dat

a

Massa

(kg)

Kekakua

n

Pegas

(N/m)

Putaran

poros

(rpm)

Pemanjanga

n pegas

(mm)

Pemendeka

n pegas

(mm)

Gaya

(N)

1.

2.

3.

6. Tentukanlah besar gaya-gaya setiap lengan governor sehingga diperoleh

hubungan gaya secara teoritik dan praktek antara gaya sentrifugal yang

ditimbulkan oleh putaran poros utama dengan gaya real pegas tertekan.

15

3.3 Asumsi-Asumsi

A) Gaya yang bekerja bersifat steady.

B) Batang berbentuk prismatik.

16

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data

Tabel 4. 1 Hasil Perhitungan Governor

4.2 Perhitungan

4.2.1 Nilai kekakuan pegas (k)

Dapat dicari dengan rumus :

F kx

Fk

x

Dimana:

F = Gaya pada batang (N)

x = Perubahan panjang pegas(mm)

k = Nilai kekakuan pegas (N/mm)

4.2.1.1 Massa 0,976 kg

2

0,976

0,976 9,81 / 9,575

m kg

F kg m s N

Panjang pegas awal = 174 mm

Panjang pegas akhir = 170 mm

(174 170) 4x mm mm

9,5752,394 /

4

Nk N mm

mm

17

4.2.1.2 Massa 0,271 kg

2

0,271

0,271 9,81 / 2,659

m kg

F kg m s N



(174 172) 2x mm mm

2,6591,329 /

2

Nk N mm

mm

4.2.1.3 Massa 0,089 kg

2

0,089

0,089 9,81 / 0,873

m kg

F kg m s N



(174 173) 1x mm mm

0,0890,873 /

1

Nk N mm

mm

4.2.2 Kecepatan Putar Poros Utama(rad/s)

Dapat dicari dengan rumus

2

60

n

Dimana :

= Kecepatan putar poros utama(rad/s)

n = Putaran Poros(rpm)

4.2.2.1 Massa 0,976 kg

Untuk slide regulator 125 V

2 250,826,26 /

60rad s


2 359,137,60 /

60rad s

18

4.2.2.2 Massa 0,271 kg


2 428,544,87 /

60rad s


2 36237,91 /

60rad s

4.2.2.3 Massa 0,089 kg


2 249,626,14 /

60rad s


2 362,837,99 /

60rad s

4.2.3 Rata- rata pemendekan pegas(Xpemen)

Dapat dihitung dengan rumus

125 150

2

v vpemen

Sleeve SleeveX

Dimana :

Xpemen = Rata-rata pemendekan pegas(mm)

Sleeve125v = Perubahan posisi pegas saat alat berputar untuk

slide regulator 125v(mm)

Sleeve150v = Perubahan posisi pegas saat alat berputar untuk

slide regulator 150v(mm)

4.2.3.1 Massa 0,976 kg


Sleeve = 61 mm


Sleeve = 90 mm

61 90

75,52

pemenX mm

19

4.2.3.2 Massa 0,271 kg


Sleeve = 31 mm


Sleeve = 56 mm

31 5643,5

2pemenX mm

4.2.3.3 Massa 0,089 kg


Sleeve = 24,5 mm


Sleeve = 50 mm

24,5 5032,25

2pemenX mm

4.2.4 Jarak flyball ke sumbu poros utama(r)

Dapat dihitung dengan rumus :

Dimana:

Panjang poros dari sleeve ke puncak = 0,203 m

Sleeve (m)

4.2.4.1 Massa 0,976 kg


Sleeve = 61 mm = 0,061 m

0,203 0,061 0,14r m

panjang poros dari sleeve ke puncak - sleeve

20


Sleeve = 90 mm = 0,09 m

0,203 0,09 0,11r m

4.2.4.2 Massa 0,271 kg


Sleeve = 31 mm = 0,031 m

0,203 0,031 0,17r m


Sleeve = 56 mm = 0,056 m

0,203 0,056 0,15r m

4.2.4.3 Massa 0,089 kg


Sleeve = 24,5 mm = 0,0245 m

0,203 0,0245 0,18r m


Sleeve = 40 mm = 0,040 m

0,203 0,040 0,16r m

4.2.5 Gaya sentrifugal secara teoritis

Dapat dihitung dengan rumus :

pemenF k X

Dimana :

k = Kekakuan pegas (N/mm)

Xpemen = Rata-rata pemendekan pegas(mm)

4.2.5.1 Massa 0,976 kg

2,394 75,5 180,720F N

21

4.2.5.2 Massa 0,271 kg

1,329 43,5 57,823F N

4.2.5.3 Massa 0,089 kg

0,873 32,25 28,157F N

4.2.6 Gaya sentrifugal secara percobaan

Dapat dihitung dengan rumus:

2

sF mr

Dimana :

Fs = Gaya sentrifugal(N)

m = Massa flyball (kg)

r = Jarak flyball ke sumbu poros utama(m)

= Kecepatan putar poros utama(rad/s)

4.2.6.1 Massa 0,976 kg

Untuk slide regulator 125 v

20,976 0,14 26,26 95,589sF N


20,976 0,11 37,60 155,961sF N

4.2.6.2 Massa 0,271 kg


20,271 0,17 44,87 93,855sF N


20,271 0,17 37,91 57,248sF N

4.2.6.3 Massa 0,089 kg


20,089 0,18 26,14 10,854sF N


20,089 0,16 37,99 20,940sF N

22

4.3 Pembahasan

Semakin besar massa yang diberi maka tinggi sleeve akan semakin

tinggi.

Semakin besar massa yang diberi maka konstanta pegas akan

semakin besar.

Semakin besar massa yang diberi maka gaya tekan pegas akan

semakin besar.

Semakin besar massa yang diberi maka gaya sentrifugal akan

semakin besar.

Semakin besar massa yang diberi maka rata-rata pemendekan

pegas akan semakin besar.

Secara teoritis gaya sentrifugal yang diperoleh melalui perhitungan

tidak jauh beda dengan hasil percobaan. Namun, untuk slide

regulator 150 V perbandingan hasil yang diperoleh tidak sangat

besar dibandingkan dengan 125 V.

23

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari data hasil pengujian, dapat disimpulkan bahwa semakin besar

massa yang diberi maka tinggi sleeve, konstanta pegas,gaya tekan pegas,

gaya sentrifugal dan rata-rata pemendekan pegas akan semakin besar.

5.2 Saran

Lakukanlah percobaan dengan hati-hati. Terutama ketika mengukur

tinggi sleeve.

Lakukan percobaan sesuai dengan arahan dari asisten.

Lakukan perhitungan data dengan cermat karena sedikit saja

kesalahan dapat mempengaruhi nilai perhitungan yang lain.

Setelah selesai melaukan percobaan, segera kembalikan alat-alat

yang telah dipinjam ketempat semula.

24

DAFTAR PUSTAKA

http://yefrichan.wordpress.com/2011/02/14/pengertian-dan-kegunaan-governor/

Badri, Muftil.,Nazaruddin.2012.Panduan Praktikum Fenomena Dasar

Mesin.Pekanbaru.

http://iwansugiyarto.blogspot.com/2011/11/universal-governor.html

http://iwansugiyarto.blogspot.com/2011/11/universal-governor.html

Laporan Governor Faisal

Documents

Transcript of Laporan Governor Faisal