“ANALISA GETARAN PADA SISTEM PERPOROSAN”

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Getaran Sistem Permesinan

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN

FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

2014/2015

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah memberikan

kemampuan, kekuatan, serta keberkahan baik waktu, tenaga, maupun pikiran kepada kami

sehingga dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Analisa Getaran Pada Sistem

Perporosan” tepat pada waktunya.

Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Getaran Sistem Permesinan

sebagai tugas pengganti Evaluasi Akhir Semester. Dalam makalah ini kami membahas

tentang penyebab dan pengaruh getaran pada system kapal terutama pada bagian system

perporosannya.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan pada penulisan makalah ini.

Maka dari itu, saran dan kritik yang membangun sangat kami harapkan dari pembaca

sekalian. Kami berharap semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang

membacanya.

Surabaya, 29 Mei 2015

Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Getaran yang terjadi dikapal berubah sesuai dengan kondisi kapal. Seiring dengan

pengoperasian kapal, tingkat geataran yang dihasilkan akan berubah terkait dengan

perubahan tingkat keausa, titik berat atau munculnya ketidak seimbangan pada permesinan,

hesekan berlebih yang muncul, kemunduran performance dari permesian. Apabila

permesinan mendapatkan perbaikan baik di motor induk, reduction gear, system propeller

dan perporosan maupun peralatan-peralatan lainnya, maka tingkat getaran yang dihasilkan

juga akan berubah.

Pada system perporosan diduga mengalami getaran yang tinggi sebagai akibat dari

perputaran propeller ditambah getaran dari mesin untuk menyalurkan daya ke propeller.

Terjadinya peningkatan temperature serta tekanan minyak pelumas pada reduction gear.

Getaran pada perporosan ini bias berpengaruh dalam penurunan kecepatan dinas dari

kecepatan normal. Untuk itu kita harus mengetahui penyebab getaran yang berlebih sehingga

kita bisa mengatasi masalah getaran tersebut.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh getaran terhadap system perporosan?

2. Apa penyebab terjadinya getaran pada perporosan?

3. Bagaimana cara meredam getaran pada system perporosan?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan makalah ini ini adalah

1. Mengetahui pengaruh getaran terhadap system perporosan.

2. Mengetahui penyebab timbulnya getaran.

3. Mengetahui cara untuk meredam getaran pada system perporosan.

1.4 Manfaat Penulisan

Adapun manfaat yang ingin dicapai dalam penulisan makalah ini adalah

1. Untuk mengetahui dampak dari getaran yang terjadi pada perporosan.

2. Untuk mengetahui cara meredam getaran yang efektif.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Getaran

Getaran timbul akibat transfer gaya siklik melalui elemen- elemen mesin yang ada,

dimana elemen- elemen tersebut saling beraksi satu sama lain dan energy didesipasi melalui

struktur dalam bentuk getaran. Kerusakan atau keausan serta deformasi akan mengubah

karakteristik dinamik system dan cenderung meningkatkan energy getaran. Sedangkan gaya

penyebab getaran ini dapat ditimbulkan oleh beberapa sumber kontak / benturan antara

komponen yang bergerak/ berputar, putaran dari massa yang tidak seimbang (unballace

mass), misalignment dan juga karena kerusakan bantalan (bearing fault).

2.2 Jenis Getaran

Secara umum ada 2 kelompok getaran yaitu getaran bebas dan getaran paksa. Getaran

bebas terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri

(inherent) dan jika tidak ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan

bergetar pada satu atau lebih frekuensi naturalnya yang merupakan sifat sistem dinamika

yang dibentuk oleh distribusi massa dan kekakuannya.

Sedangkan getaran paksa adalah getaran yang terjadi karena rangsangan gaya luar

artinya rangsangan dari luar berisolasi dengan sistem sehingga sistem dipaksa untuk bergetar

pada frekuensi rangsangan. Bila sebuah sistem dipengaruhi oleh eksitasi harmonik paksa,

maka respon getarannya akan berlangsung pada frekuensi yang sama dengan frekuensi

eksitasinya.

Sumber-sumber eksitasi harmonik adalah ketidak seimbangan pada mesin-mesin yang

berputar, gaya-gaya yang dihasilkan oleh mesin torak atau gerak mesin itu sendiri. Eksitasi

ini mungkin tidak digunakan oleh mesin karena dapat mengganggu operasinya atau

menggangu struktur mesin itu apabila amplitudo getaran yang besar. Dalam banyak hal

resonansi harus dihindari dan untuk mencegah berkembangnya amplitudo yang besar maka

sering kali digunakan peredam (damper) dan penyerap (absorbers).

Getaran paksa biasanya terjadi pada getaran pondasi karena mesin yang bertumpu di

atasnya bergetar. Apabila frekuensi rangsangan sama dengan frekuensi natural sistem, akan

menimbulkan resonansi, dan osilasi besar yang berbahaya mungkin terjadi.

Getaran Longitudinal

Getaran longitudinal pada sistem propulsi kapal merupakan salah satu getaran dengan

koordinat gerak sejajar dengan sumbu poros propeller. Getaran ini timbul akibat putaran

propeller serta adanya gaya radial yang ditimbulkan main engine.

Gaya aksial propeller (thrust) ditahan oleh thrust block yang kemudian diteruskan ke

konstruksi kapal. Karena gaya aksial ini, maka thrust block dan pondasinya akan mengalami

pergeseran secara longitudinal. Untuk analisa getaran longitudinal, sistem propulsi kapal

dapat dimodelkan sebagai suatu sistem pegas massa, seperti ditunjukkan pada gambar.

Sistem propulsi ini akan bergetar longitudinal pada posisi thrust block. Jika seluruh

sistem dari propeller sampai mesin dianggap sebagai satu kesatuan massa tegar, maka semua

titik pada sistem tersebut akan bergetar dengan displasemen aksial yang sama sebesar x(t).

Anggapan ini berlaku untuk sistem dengan poros pendek, yang mana model sistem dengan

satu derajat kebebasan dapat dilihat pada gambar.

KB tergantung dari tipe bearing dan dapat dibagi ke dalam beberapa komponen

seperti, thrust collar, oil film, thrust pad dan kekakuan housing. KS ditentukan oleh kekuatan

dari seating dan struktur bagian tengahnya terutama pada panjang, ketebalan, tinggi dan

jumlah elemen struktur longitudinal. KS juga dapat dipengaruhi dari kekakuan geser dari

housing dan seating, terutama untuk kasus dimana jarak antara poros dan double bottom perlu

diperhitungkan. Untuk penempatan thrust block yang menyatu dengan engine, estimasi

terbaik untuk harga K ditentukan secara langsung dengan instalasi mesin tersebut.

Beberapa kemungkinan sumber eksitasi getaran adalah :

Gelombang laut

Gelombang laut umumnya mempunyai frekuensi yang relatif sangat rendah dibandingkan

dengan frekuensi natural sistem. Sebagai contoh, gelombang laut yang cukup berarti

mempunyai frekuensi natural tidak lebih dari 1 Hz. Gelombang dapat menjadi eksitasi yang

berbahaya, misalnya bila terjadi slamming. Namun demikian fenomena slamming adalah

masalah transient sehingga tidak relevan dengan masalah yang sedang dianalisa.

Motor induk

Untuk getaran longitudinal pengaruh motor induk adalah kecil, pengaruh mesin diesel

lebih ke getaran torsional dan lateral.

Propeller

Untuk getaran longitudinal, propeller hampir selalu menjadi penyebab utama dari getaran

longitudinal sistem propulsi kapal. Untuk baling baling yang mempunyai N daun maka untuk

setiap putaran akan terjadi N kali kenaikan gaya dorong, karena sebanyak itu daun baling

baling akan melewati daerah dengan wake tinggi tersebut. Dari sini dapat didefinisikan

besarnya frekuensi eksitasi yang disebut blade rate frequency akibat pengaruh jumlah daun

tersebut, yaitu:

2 RPM N

60

Dimana :

RPM : RPM baling baling

N : jumlah daun baling baling

Angka 60 karena 1 menit = 60 detik

Resonansi akan terjadi pada sistem apabila besar frekuensi eksitasi sama dengan frekuensi

natural. Besarnya amplitudo eksitasi ditulis sebagai prosentase dari besarnya thrust dengan

koefisien β.

Semakin kecil harga ini tentu saja semakin kecil eksitasi yang terjadi. Karena itu

upaya untuk mengurangi getaran juga harus dilakukan pada sumber getaran disamping pada

sistemnya itu sendiri. Besarnya β berkisar antara 0 – 15% tergantung dari bentuk buritan

(stern) dan tergantung pada perencanaan baling-baling sendiri.

Ada beberapa cara untuk memperkecil β:

Skew

Yaitu membuat bentuk daunnya menyimpang dari bentuk daun konvensional dengan

memberi sudut yang disebut sudut skew. Dengan bentuk daun yang seperti itu maka

masuknya daun pada daerah wake menyesuaikan dengan kondisi distribusi wake yang

tidak uniform.

Clearance

Secara umum semakin besar clearance maka distribusi wake semakin mendekati uniform.

Dalam praktek besar clearance diambil sekitar 20%. Cara lain untuk memperbesar

clearance dengan memasang baling-baling menggantung agak kebelakang.

Getaran Torsional

Getaran torsi adalah getaran sudut periodik poros elastis dengan rotor bulat yang

dikaitkan kepadanya. Pada sistem propulsi getaran yang terjadi diakibatkan bekerjanya

eksitasi torsi (momen).

Pada propeller akan bekerja enam komponen gaya/momen osilasi (unsteady

force/moment) yaitu tiga komponen gaya dan tiga komponen momen. Gaya dan momen

tersebut terjadi karena propeller berputar pada daerah wake yang tidak uniform. Gaya/momen

ini bekerja pada/terhadap hub.

3. Aturan Terkait Getaran

Standart ABS

Berdasarkan Guidance Notes on Ship Vibration (ABS, 2006) getaran longitudinal

(rms, free route) pada thrust bearing (dan bull gear untuk geared turbin drives) tidak boleh

lebih dari 5 mm/s rms.

Untuk komponen sistem propulsi yang lain selain engine, propeller dan shafting aft

dari thrust bearing, getaran longitudinal tidak boleh lebih dari 13 mm/s rms. Untuk stern tube

dan line shaft bearing, getaran lateral tidak boleh lebih dari 7 mm/sec rms. Untuk direct diesel

engine (lebih dari 1000 HP, slow dan medium speed diesels terhubung dengan perporosan),

batasan getaran adalah 13 mm/sec pada bearings dan 18 mm/sec pada engine top, pada ketiga

sisi. Untuk high seed diesel engines (kurang dari 1000 HP) , getaran tidak boleh lebih dari 13

mm/sec pada bearing dan engine top pada semua sisi.

Standart DNV

Getaran pada struktur

Pada aturan DNV bagian 6 bab 15 mengenai getaran, untuk getaran struktural, tingkat

getaran merupakan indikator bagi resiko terhadap fatique crack pada struktur. Aturan ini

berlaku bagi struktur yang terdapat permesinan atau berbatasan dengan ruangan permesinan.

Struktur pada wilayah kargo tidak termasuk dalam aturan ini.

Struktur getaran pada kapal dengan materi baja, maka getaran tidak boleh melebihi ketentuan

di atas. Apabila tingkat kecepatan getaran berada di bawah 45 mm/s, maka hal ini

memberikan indikasi terhadap fatique crack yang masih diijinkan/diterima.

2.3 Getaran Pada Sistem Perporosan

Getaran... TAMBAHIN PLISS!!!!

2.4 Penyebab Terjadinya Getaran

Penyebab.... INI JUGA!!!

2.5 Upaya Mengurangi Getaran Pada Sistem Perporosan

Upaya...SAMPEK KEBAWAH TAMBAHIN

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Kerjakno!!!!

3.2 Saran

Plissss!!!