PERANCANGAN, PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ALAT UJI …

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP

Vol. 5 No.2 Agustus 2009

1

PERANCANGAN, PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ALAT UJI GETARAN MASSA TAK SEIMBANG

Bambang Sulaksono

Dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pancasila

ABSTRAK Massa tak seimbang yang berputar menimbulkan getaran pada mesin. Getaran yang berlebihan menyebabkan kerusakan atau memperpendek umur komponen. Laboratorium Teknik Mesin Univ. Pancasila ingin melakukan peragaan yang sesuai dengan kenyataannya. Karena keterbatasan alat uji yang dimilikinya, sehingga dibutuhkan pembuatan alat uji getaran massa tak seimbang.

Rancangan alat uji dibuat sedemikian rupa sehingga alat uji dapat mensimulasikan sinyal getaran akibat massa tak seimbang. Supaya efek ketak seimbangan dapat dilihat pada beberapa tingkat kecepatan putar, maka digunakan motor DC pada perangkat uji. Setelah proses pembuatan selesai, maka perangkat uji perlu melalui serangkaian pengujian. Pengujian yang dilakukan pada perangkat uji meliputi getaran pribadi, getaran kritis, gaya sentrifugal, getaran yang diakibatkan dari massa tak seimbang.

Dari hasil pengujian diperoleh sinyal getaran yang menunjukkan bahwa perangkat uji yang dibuat mampu menunjukkan perbedaan sinyal getarannya sehingga alat uji tersebut sesuai yang dikehendakinya. Perangkat uji yang dibuat juga memiliki dimensi yang relatif kecil dan mudah untuk dioperasikannya.

PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah

Permasalahan utama yang terdapat pada mesin-mesin rotasi kecepatan tinggi adalah timbulnya getaran berlebih. Salah satu penyebab getaran berlebih yang terjadi pada mesin-mesin rotasi tersebut adalah kondisi ketidak seimbangan yang diakibatkan oleh adanya unbalence suatu poros pada komponen rotasinya. Jika komponen rotasi tersebut berputar, maka akan menimbulkan gaya getaran yang frekuensi getarannya sama besar dengan frekuensi putar (1xrpm). Ketidak seimbangan yang terjadi pada komponen rotasi dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain:

Kesalahan proses produksi seperti pemesinan, pengecoran dan penempaan yang dapat menghasilkan bentuk komponen yang tidak simetri.

Kesalahan kumulatif toleransi rakitan.

Ketidak homogenan material karena adanya rongga udara atau variasi massa jenis material.

Ketidak sempurnaan pada sistem pemesinan

Perakitan yang kurang baik

1.2. Tujuan Penelitian ini bertujuan untuk merancang,

membuat dan menguji perangkat uji yang dapat memperagakan / mensimulasikan sinyal getaran akibat massa tak seimbang yang dihasilkan dua poros rotor sejajar yang berputar dengan kecepatan putar yang berbeda, dan untuk mengetahui karakteristik sinyal getaran akibat massa tak seimbang pada kondisi tak seimbang.

1.3. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah yang dibahas dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Perancangan dan pembuatan alat uji getaran massa tak seimbang.

b. Pengujian alat uji getaran massa tak seimbang.

LANDASAN TEORI.

2.1.Getaran. Getaran adalah suatu gerak bolak-balik

yang mempunyai massa dan elastisitas yang mampu bergetar secara relative dan getaran seperti itu dapat berulang sendiri dalam interval waktu tertentu. Pada umumnya getaran merupakan bentuk energi sisa dan pada berbagai kasus tidak diinginkan, khususnya pada mesin-mesin, karena getaran dapat menimbulkan bunyi, merusak bagian mesin, memindahkan gaya yang tidak diinginkan dan dapat menggerakkan benda yang didekatnya.

2.2. Sistem Getaran.

Model untuk menjelaskan sistem getaran dapat dilihat pada Gambar 2.1, dimana terlihat suatu massa tergantung pada sebuah pegas dan sebuah peredam. Persamaan gerak umum untuk model tersebut adalah :

f(t) kx xc xm

...

Dimana :

m = massa

c = koefisien redaman

k = kekakuan pegas

28



29

f(t) = gaya eksitasi luar

Gambar 1. Model sistem getaran

Getaran suatu sistem dapat dibagi menjadi dua kategori yaitu sistem getaran bebas dan sistem getaran paksa.

2.2.1 Sistem Getaran Bebas.

Getaran bebas adalah getaran yang terjadi jika sistem berosilasi karena bekerjanya gaya yang ada dalam sistem itu sendiri (inherent) dan yang tidak ada gaya luar yang bekerja. Sistem yang bergetar bebas akan bergetar satu atau lebih frekuensi naturalnya, yang merupakan sifat sistem dinamika yang dibentuk oleh distribusi massa-massa dan kekakuannya. 2.2.2 Sistem Getaran Paksa.

Sistem dikatakan sebagai sistem getaran paksa apabila pada sistem tersebut ada gaya pengeksitasi dari luar yang bekerja selama sistem bergetar. Gaya pengeksitasi yang bekerja pada mesin-mesin rotasi biasanya timbul karena adanya ketidak seimbangan yang berputar.

2.3. Penyeimbang Rotor.

Dalam penyeimbangan rotor, sistem diidealisir menjadi unit pegas-massa-peredam dengan ketidak seimbangan yang berputar yang bekerja pada satu bidang. Ketidak seimbangan dalam roda yang berputar atau rotor akan lebih mudah didistribusikan pada beberapa bidang. Dimana bidang tersebut akan dibedakan menjadi dua jenis yaitu ketidak seimbangan statik dan ketidak seimbangan dinamik.

2.3.1. Ketidak Seimbangan Statik

Bila semua massa yang membuat tidak seimbang terletak pada satu bidang, seperti pada keping rotor yang tipis, maka resultante ketidak seimbangan adalah gaya radial tunggal. 2.3.2. Ketidak Seimbangan Dinamik

Bila ketidak seimbangan itu muncul pada lebih dari satu bidang, maka hasilnya adalah sebuah gaya dan momen putar dan disebut ketidak seimbangan dinamik.

2.4. Ketidak Seimbangan Yang Berputar.

Ketidak seimbangan rotasi mesin terjadi apabila titik berat bagian mesin yang berputar tidak berimpit dengan sumbu rotasi. Biasanya, besar ketidak seimbangan rotasi tersebut dinyatakan dengan (me), dimana (m) adalah massa eksentris ekuivalen dan (e) eksentrisitas. Gaya sentrifugal (meω), sebagai hasil ketidak seimbangan ini akan menghasilkan eksitasi yang tidak diinginkan.

PERANCANGAN ALAT UJI GETARAN MASSA TAK SEIMBANG

3.1. Tahapan Perancangan.

Perancangan adalah kegiyatan mendesain suatu gambar yang berupa gambar teknik yang mempunyai pandangan dan dimensi sehingga dapat dibuat atau diproduksi sesuai dengan keinginan desain. Perancangan ini terdiri dari serangkaian kegiatan yang berurutan yang disebut diagram perancangan.

Diagram 1. Diagram alir proses perancangan.

3.2.Konstruksi Pembentuk Alat Uji Getaran Massa Tak Seimbang.

Alat uji getran massa tak seimbang

merupakan jenis alat uji yang digunakan untuk



30

memperagakan suatu alat atau mesin yang mempunyai massa tak seimbang. Adapun komponen-komponen alat uji massa tak seimbang ini dikelompokkan menjadi komponen bergerak dan komponen tak bergerak.

Komponen bergerak adalah komponen yang dalam pengoperasiannya mengalami suatu gerakan, seperti poros, rotor, pully, pegas, belt, bearing dan motor DC.

Sedangkan komponen yang tidak bergerak merupakan komponen yang tidak mengalami gerakan, diantaranya komponen rangkan dan sistem dudukan penggantung benda uji.

Gambar2.Alat uji getaran massa tak seimbang.

Komponen bergerak: Komponen yang dikelompokkan dalam komponen bergerak yaitu:

1. Frame. 2. Rotor. 3. Pully besar. 4. Pully kecil. 5. Motor DC. 6. Dudukan motor. 7. Poros. 8. Belt. 9. Bearing.

10. Pegas. 11. Penggantung frame.

Komponen pembentuk :

1. Frame. Berfungsi sebagai tempat tumpuan dari komponen-komponen penggerak yang berfungsi sebagai komponen massa tak seimbang. Materialnya terbuat dari bahan alumunium.

Gambar 3. Frame.

2. Rotor. Berfungsi sebagai penyeimbang, dimana pada rotor terdapat lubang- lubang kecil yang nantinya akan dijadikan sebagai tempat massa tak seimbangnya. Materialnya terbuat dari bahan aluminium.

Gambar 4. Rotor.

3. Pully Besar. Berfungsi sebagai pemindahan daya atau putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan dengan jarak tertentu, misalnya pemindah putaran dari poros motor DC ke poros penggerak pertama. Materialnya terbuat dari bahan aluminium.

Gambar 5. Pully Besar.

4. Pully Kecil. Berfungsi sebagai pemindahan daya atau putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan dengan jarak tertentu, misalnya pemindah putaran dari poros motor DC ke poros penggerak pertama. Materialnya terbuat dari bahan aluminium.



31

Gambar 6. Pully Kecil.

5. Motor DC. Berfungsi sebagai sumber putaran untuk menggerakan benda uji. Dimana motor DC ini dapat diatur kecepatannya sesuai dengan yang diinginkan. Motor DC yang digunakan adalah 12V, dengan kecepatan kritis putaran 2000 rpm.

Gambar 7. Motor DC.

6. Dudukan Motor. Dudukan motor berfungsi untuk

menopang motor DC dipasang. Dudukan ini dipasang pada frame bawah. Dudukan motor dibuat dari bahan alumunium dural.

Gambar 8. Dudukan Motor.

7. Poros. Berfungsi sebagai penerus daya

dari pully satu ke pully yang lain. Poros ini terbuat dari materil kuningan.

Gambar 9. Poros.

8. Belt. Berfungsi sebagai pemindahan

daya atau putaran dari poros penggerak ke poros yang digerakkan dengan jarak tertentu,misalnya pemindah putaran dari poros motor DC ke poros penggerak pertama, yang selanjutnya diteruskan ke poros kedua. Sabuk ini tarbuat dari bahan karet.

Gambar 10. Belt.

9. Bearing. Berfungsi sebagai tempat dudukan poros yang berputar, sehingga putaran tersebut tidak terjadi hambatan dan mempunyai putaran bebas. Adapun bearing yang digunakan adalah jenis self-aligment bearing dengan type IKS 13303.

Gambar 11. Bearing.

10. Pegas. Berfungsi sebagai penggantung frame, dan untuk mensimulasikan sinyal getaran yang diakibatkan dari alat uji getaran massa tak seimbang. Adapun pegas tersebut mempunyai ukuran :

Gambar 12. Pegas.

11. Penggantung Frame. Berfungsi sebagai penggantung frame. Materialnya terbuat dari bahan baja.

Gambar 13. Penggantung Frame.

Komponen Tidak Bergerak. Komponen yang dikelompokkan dalam komponen tidak bergerak adalah :

1. Rangka.



32

2. Penggantung pegas. Komponen pembentuk : 1. Rangka.

Berfungsi sebagai tempat penggantung seluruh komponen alat uji getaran massa tak seimbang. Material ini terbuat dari bahan besi berrongga.

Gambar 14. Kerangka.

2. Penggantung Pegas. Berfungsi sebagai penggantung pegas. Materialnya terbuat dari bahan baja.

Gambar 15. Penggantung Pegas.

PROSES PEMBUATAN ALAT UJI GETARA MASSA TAK SEIMBANG 4.1. Proses Pembuatan.

Pada proses pembuatan dan perakitan alat uji getaran massa tak seimbang ini, proses pembuatan dan perakitan dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Univ. Pancasila.

Komponen-komponen alat uji ini dikelompokan menjadi dua jenis yaitu kelompok yang dibuat dan komponen yang dibeli dipasaran.

Komponen yang dibuat yaitu: 1. Frame Kanan. 2. Frame Kiri. 3. Frame Atas. 4. Frame Bawah. 5. Rotor. 6. Dudukan Motor. 7. Rangka.

Komponen yang dibeli di pasaran yaitu: 1. Pully Besar. 2. Pully Kecil. 3. Motor DC. 4. Poros. 5. Belt. 6. Bearing. 7. Pegas. 8. Penggantung Frame. 9. Penggantung Pegas.

Pada proses ini akan dijelaskan secara detail tentang proses pembuatan komponen-komponen alat uji dengan menggunakan metode standart operation prosedure (SOP) sebagai berikut : Frame Kanan :

Gambar 16. Frame kanan Material ditentukan alumunium.

Panjang = 225 mm. Lebar = 45 mm. Tebal = 16 mm. Jumlah = 1 buah.

Langkah pengerjaannya :

No. Proses manufaktur Keterangan

1. Mempelajari gambar kerja.

2. Menyiapkan bahan dan alat.

3. Mengukur bahan.

Panjang 220 mm, lebar 40 mm, tebal 16 mm.

4. Sekrap.

Penyayatan benda kerja pada sisi kanan dan sisi kiri sehingga diperoleh ukuran lebar 40 mm, tebal 16 mm.

5. Cutting.

Pemotongan dilakukan terhadap panjang 220 mm.

6. Drilling.

Pengeboran 2 buah lubang Ø 9 mm kedalaman 16 mm.

Pengeboran 4 buah lubang Ø 10 mm kedalaman 16 mm

7. Milling.


8. Haluskan permukaan yang kasar.

Frame Kiri :



33

Gambar 17. Frame kiri Material ditentukan alumunium.


Langkah pengerjaannya :

No Proses Manufaktur

Keterangan



3. Mengukur bahan.

Panjang 220mm, lebar 40 mm, tebal 16 mm.

4. Sekrap.


5. Cutting.

Pemotongan panjang benda kerja sehingga diperoleh ukuran panjang 220 mm.

6. Drilling.


Pengeboran 4 buah lubang Ø 10 mm kedalaman 16 mm

7. Milling.



Frame Atas :

Gambar 18. Frame atas Material ditentukan alumunium.


Langkah pengerjaan :

No Proses Pengerjaan

Keterangan


2. Menyiapkan bahan dan alat

3. Mengukur bahan.


4. Sekrap.


5. Cutting .

Pemotongan benda kerja sehingga diperoleh ukuran panjang 300 mm.

6. Drilling.


Pengeboran 2 buah lubang pada sisi kanan dan 2 buah lubang pada sisi kiri dengan Ø 10mm kedalaman 5 mm.

7. Tapping . Tapping dilakukan pada 4 buah lubang dengan ukuran Ø4x4


Frame Bawah :

Gambar 19. Frame bawah Material ditentukan alumunium.




Keterangan



3. Mengukur bahan.

Panjang 310 mm, lebar 40 mm, tebal



34

16 mm.

4. Sekrap.


5. Flame cutting.

Pemotongan benda kerja sehingga diperoleh ukuran panjang 300 mm.

6. Drilling.


Pengeboran 2 buah lubang pada sisi kanan dan 2 buah lubang pada sisi kiri dengan Ø 3 mm kedalaman 5 mm.

7. Tapping. Tapping dilakukan pada 4 buah lubang dengan ukuran Ø4x4


Frame Penggantung :

Gambar 20. Frame penggantung Material ditentukan alumunium pejal.




Keterangan

1.

Mempelajari gambar kerja.

2.

Menyiapkan bahan dan alat

3.

Mengukur bahan.


4.

Sekrap.


5 Flame cutting. Pemotongan benda

. kerja sehingga diperoleh ukuran panjang 300 mm.

6.

Drilling.

Pengeboran 2 buah lubang R4 x 2 mm kedalaman 16 mm.

Pengeboran 2 buah lubang R1,5x2 mm kedalaman 10 mm.

7.

Tapping. Tapping pada 2 buah lubangR4x 2mm

Taping pada 2 buah lubang R1.5 x2 mm kedalam 10 mm.

8.

Haluskan permukaan yang kasar.

Rotor :

Gambar 21. Rotor. Material ditentukan alumunium.

Lebar = Ø 76 mm. Tebal = 22 mm. Jumlah = 6 buah.



Keterangan



3. Mengukur benda kerja.

Tebal 20 mm.

4. Bubut .

Potong benda kerja dengan tebal20 mm.

Meratakan ke-2 permukaan benda kerja sehingga didapatkan tebal 20 mm

Membuat lubang dengan Ø 8 mm

Bubut permukaan kanan dengan kedalaman 10 mm, dengan menyisakan Ø 20 mm pada tengah benda kerja.

5. Drilling.

Pengeboran 16 buah lubang Ø 4 mm kedalaman 10 mm,



35

dengan sudut 22,5º.

Pengeboran 1 buah lubang Ø 3 mm.

6. Tapping. Tapping dilakukan pada 4 buah lubang dengan ukuran Ø4x4


Dudukan Motor :

Gambar 22. Dudukan Motor. Material ditentukan alumunium pejal.

Lebar = Ø 80 mm. Tebal = 44 mm. Jumlah = 1 buah.



Keterangan

1. Mempelajari gambar kerja


3. Mengukur bahan lebar Ø 54 mm, tebal 40 mm.

4. Bubut Bubut permukaan kanan dan kiri dengan ukuran 40 mm.

Bubut Ø 54 mm.

Bubut sisi atas dengan kedalaman 5 mm.

5. Drilling

Pengeboran 1 buah lubang pada permukan atas Ø 8 mm kedalaman 5 mm

Pengeboran 2 buah lubang pada sisi kanan dengan Ø2mm kedalaman5 mm.

6. Tapping Tapping dilakukan pada 2 buah lubang sisi kanan dengan ukuran R2x2.

Tapping pada 1 buah lubang permukaan

atas dengan ukuran R8x8.


Pully Besar :

Gambar 23. Pully Besar Material ditentukan alumunium.

Lebar = Ø63 mm. Tebal = 37mm. Jumlah = 2 buah.



Keterangan



3. Mengukur bahan.

4. Drilling.



Pully Kecil :

Gambar 24. Pully Kecil Material ditentukan alumunium.

Lebar = Ø31 mm. Tebal = 38mm. Jumlah = 2 buah.


No Proses Pengerjaan Keterangan




36


3. Mengukur bahan.

4. Drilling .


5. Haluskanpermukaan yang kasar.

Poros :

Gambar 25.Poros. Material ditentukan kuningan.

ukuran = Ø 8 mm. panjang = 410 mm. Jumlah = 2 buah.



Keterangan



3. Mengukur bahan.

4. Cutting.

Pemotongan benda kerja dengan ukuran panjang 398 mm.


Kerangka :

Gambar 26. Kerangka. Material ditentukan besi.

Besi kotak ukuran= 50 mm x 50 mm x 720 mm. Jumlah = 1 buah.

Besi bulat ukuran = Ø 42 mm x 550 mm. Jumlah = 2 buah. Besi U ukuran = 55 mm x 25 mm x520mm. Jumlah = 2 buah.

Besi persegi ukuran = 40 mm x 20 mm x 510 mm.

Jumlah = 1 buah.

Besi plat ukuran = 30 mm x 5 mm x 410 mm. Jumlah = 1 buah.



Keterangan



3. Mengukur bahan.

Besi kotak panjang 700 mm.

Besi bulat panjang 546 mm.

Besi U panjang 490 mm.

Besi persegi panjang 495 mm.

Besi plat panjang 400 mm.

4. Flame cutting.

Pemotongan benda kerja sesuai dengan ukuran diatas.

5. Drilling .

Pengeboran 1 buah lubang pada besi kotak dengan ukuran Ø 5 mm kedalaman 50 mm.

Pengeboran 2 buah lubang pada besi plat dengan Ø 5 mm kedalaman 5 mm.

6. Pengelasan . Menyatukan besi kotak dengan besi bulat.

Menyatukan besi bulat dengan besi U.

Menyatukan besi U dengan besi persegi.

Menyatukan besi plat dengan besi kotak.

7. Menggerinda . Merapikan hasil pengelasan pada benda kerja.

4.2.Perakitan Komponen Alat Uji Getaran

Massa Tak Seimbang. Pada proses perakitan ini merupakan suatu

tahapan akhir dari suatu proses. Dimana komponen-komponen yang telah selesai pada tahapan proses pembuatan, dirakit / assembly menjadi satu sehingga dihasilkan suatu alat uji getaran massa tak seimbang. Pada tahapan perakitan dapat dijelaskan pada diagram OPC.

PENGUJIAN DAN ANALISA DATA

5.1.Latar Belakang Pengujian:

Alat uji getaran massa tak seimbang ini merupakan simulasi dari getaran yang ditimbulkan dari mesin-mesin yang mempunyai poros dan mempunyai putaran berlebih. Contohnya putaran pada poros kopel kendaraan, rotor dari sebuah motor listrik, dan lain-lain. Hal ini adalah kejadian yang umum bahwa suku cadang berjalan dengan tidak terlalu mulus, terlebih lagi jika beroperasi pada kecepatan tinggi. 5.2.Tujuan Pengujian :



37

a. Untuk mempelajari getaran massa tak seimbang.

b. Untuk mempelajari sistem poros rotor. c. Menghitung gaya sentrifugal pada poros

rotor. d. Menghitung harga ketidak seimbangan

spesifik. e. Menghitung ketidak seimbangan

maksimum. f. Menghitung getaran massa tak seimbang.

g. Membandingkan hasil getaran X empiris

dengan X teoritis .

h. Menganalisa hsil getaran X empiris dengan

X teoritis .

5.3.Pengujian.

1. Langkah Persiapan : Langkah persiapan merupakan

langkah awal sebelum melakukan pengujian guna tercapai pengujian yang sempurna. Langkah persiapan ini meliputi : a. Persiapan alat-alat bantu. b. Persiapan pengujian :

1. Tempat dipilih tempat yang kedap terhadap udara dan diminimalkan tidak ada sumber getaran atau guncangan yang diakibatkan dari faktor lain.

2. Posisi dipilih tempat yang mempunyai permukaan datar dan tidak ada getaran.

3. Penyetelan alat uji dilakukan untuk mengatur posisi alat uji dimana alat uji tersebut harus disetel tinggi rendahnya dengan menggunakan water pass.

4. Pemasangan alat-alat bantu yaitu Stabilizer, Regulator.

5. Waktu pengujian dipilih waktu dimana keadaan lingkungan dalam keadaan konstan/stabil.

2. Pengambilan Data :

Pengambilan data dilakukan untuk mengukur data-data yang dibutuhkan dan mengetahui getaran yang ditimbulkan oleh massa tak seimbang. Pengujian ini dilakukan pada bidang1,2,3,4,5 dan pada 550 rpm, 1000 rpm, dan 1650 rpm yang akan dijelaskan secara detail letak penempatan sensor sebagai berikut :

Pengujian pada bidang 1 (x 1 )

Pengujian pada bidang 1 dilakukan pada motor dimana dengan tujuan untuk mengetahui getaran yang ditimbulkan dari motor sebagai sumber getaran.

Pengujian pada bidang 2 (x 2 ).

Pengujian pada bidang 2 dilakukan pada frame bawah dengan tujuan jarak terdekat dari sumber getaran.


Pengujian pada bidang 3 dilakukan pada frame kanan, dengan tujuan diambil jarak tengah antar sumber getaran dengan jarak terjauh. Karena getaran ditimbulkan dari poros juga.


Pengujian pada bidang 4 dilakukan pada frame kiri dengan tujuan diambil dari jarak sumber getaran dan kedua poros.


Pengujian pada bidang 5 dilakukan pada frame kanan, dengan tujuan diambil jarak terjauh dari sumber getaran.

Sehingga hasil pengujian alat uji massa tak seimbang diperoleh data-data pengujian sebagai berikut :

Data-data hasil pengukuran: m1= 27 x 10

-3 kg = 27 gram.

m2= 27 x 10-3

kg = 27 gram. m 3 = 27 x 10

-3 kg = 27

gram. m 4 = 27 x 10

-3 kg = 27

gram. m 5 = 27 x 10

-3 kg = 27

gram. m 6 = 27 x 10

-3 kg = 27

gram. r = 31 mm = 0,031 m. k = 53,9

g/mm.

mtotal poros-poros = 0,7049 kg. M = 5 kg. n1 = 550 rpm. n2 = 1000 rpm. n3 = 1650 rpm.

Data-data hasil pengujian :

Tabel 1. Getaran Xempiris Ideal (tanpa beban)

rpm

Pengujian Getaran (X)

Rata – Rata

BD 1 X1

BD 2 X2

BD 3 X3

BD 4 X4

BD 5 X5

X

550 0.1 0.9 0.7 0.3 0.3 0.46

1000 0.5 1.2 0.9 0.5 0.4 0.7

1650 1 1.6 0.8 0.8 1.6 1.16

Tabel 2. Getaran Xempiris Dengan Beban



38

perbandingan Rpm vs Gaya Sentrifugal

2.773

9.168

24.964

0

5

10

15

20

25

30

550 1000 1650

Rpm

Fs

gaya sentrifugal

Perbandingan Rpm vs X empiris,teoritis

0.23

1.05

1.9

0.160.0167 0.0009690

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

1 2 3

Rpm

X

X empiris X teoritis

3. Perhitungan.

Perhitungan :

Untuk mencari kecepatan sudut (ω) dapat dicari dengan rumus:

ω = 2. .n ( rad/menit )

= 2. .n/60 ( rad/sec )

Untuk menghitung waktu (T) putaran poros rotor digunakan rumus :

ω = T

2 atau T = 2

Untuk menhitung frequensi putaran (f) digunakan rumus :

f = T

1

Untuk menghitung gaya sentrifugal yang ditimbulkan dari putaran sistem poros rotor dengan menggunakan

1,

2,

3 dapat dihitung

dengan rumus : Fs = m . r . ω

2

Tabel 3.Perbandingan rpm dengan gaya sentrifugal yang ditimbulkan dari poros rotor .

rpm

Gaya Sentrifugal (N)

550 2,773

1000 9,168

1650 24,964

Dari hasil tabel 3. perbandingan antara

rpm vs gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh poros rotor yang berputar, maka dapat dibuat grafik 1 yaitu sebagai berikut :

Grafik 1. Rpm vs gaya sentrifugal.

Dari hasil grafik 1. dapat dianalisa bahwa semakin besar putaran Rpm pada motor maka semakin besar gaya sentrifugal yang ditimbulkan oleh poros rotor.

Untuk menghitung harga ketidakseimbangan spesifik poros 1 dan poros 2 dapat dinyatakan sebagai :

M

m.rsU

Untuk menghitung ketidak seimbangan maxsimum, jika sistem poros rotor tersebut beroperasi pada kecepatan putar 1650 rpm maka ketidak seimbangan maxsimum yang diperbolehkan terjadi pada rotor :

2

max

maxUsF

Untuk mengetahui Xteoritis yang didapat hasil hitungan secara manual guna membandingkan dengan Xempiris, adapun Xteoritis dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

222

2

cMk

me

4. Perbandingan Xempiris dengan X teoritis.

Pada perbandingan Xempiris dengan X teoritis

dapat digambarkan dengan menggunakan tabel 4 dan grafik 2. Dimana Xempiris diambil dari hasil pada pengujian alat dilapangan sedangkan X teoritis diambil dari hasil perhitungan.

Tabel 4. Perbandingan Xempiris dengan Xteoritis

rpm empiris teoritis

550 0.23 0.16

1000 1.05 0.0167

1650 1.9 -59,69x10

Dari hasil tabel 4. dapat dijadikan grafik perbandingan rpm vs Xempiris dan X teoritis

sebagai berikut :

rpm

Massa pada rotor

Pengujian Getaran

(X)

Rata–rata

Rata-rata dari rata-rata

BD1 X1

BD2 X2

BD 3 X3

BD 4 X4

BD 5 X5

X

X

1 0.3 0.6 0.2 0.3 0.1 0.3

2 0.2 0.4 0.2 0.3 0.1 0.24

550 3 0.1 0.9 0.2 0.4 0.2 0.36 0.23

4 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.16

5 0.2 0.3 0.1 0.1 0.2 0.18

6 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.14

1 0.6 1 0.4 0.9 0.8 0.56

2 0.6 2.2 0.3 1.4 0.7 1.04

1000 3 0.6 3.8 0.6 2 0.7 1.54 1.05

4 0.5 2.7 0.3 1.2 0.7 1.08

5 0.7 2.3 0.3 1.3 0.6 1.04

6 0.7 2.3 0.3 1.3 0.6 1.04

1 0.9 0.8 0.4 1.7 1.2 1

2 1.2 3 0.9 2.1 1.2 1.68

1650 3 1.4 5.1 1.5 4.1 1.2 2.66 1.9

4 0.7 3.9 0.9 2.3 1.6 1.88

5 1.2 4 1.4 2.1 1.9 2.12

6 1.4 3.3 1 2.6 2 2.06



39

Grafik 2. Rpm vs Xempiris dan X teoritis.

5. Analisa Pengujian. Dari hasil pengujian alat uji getaran massa

tak seimbang dengan memakai sensor vibration meter sebagai media perekam sinyal getaran digital yang ditimbulkan dari alat uji massa tak seimbang, dapat dilihat jelas perbedaan hasil getarannya (tabel 5.1 dan 5.2) yang ditimbulkan oleh massa tak seimbang dengan cara memutar putaran motor dengan kecepatan 550 rpm, 1000 rpm, 1650 rpm. Dan Xempiris dengan Xteoritis (grafik 5.2) dari hasil hitungan, maka dapat dianalisa bahwa :

1. Dari hasil pengujian ini terlihat bahwa motor telah memiliki ketak seimbangan awal.

2. Alat uji getaran massa tak seimbang juga memiliki ketak seimbangan awal, hal ini diakibatkan dari poros dan rotor.

3. Pada Xempiris, semakin besar putaran rpm maka semakin besar getaran yang ditimbulkan, sedangkan Xteoritis, semakin besar rpm semakin kecil getaran yang ditimbulkannya, maka dihasilkan perbandingan grafik yang berbeda (grafik 5.2).

4. Pada putaran 1650 rpm, getaran yang ditimbulkan semakin besar karena putaran 1650 rpm merupakan putaran yang mendekati putaran kritis yang diijinkan oleh motor 12 V.

5. Getaran yang dihasilkan pada Xempiris

ditimbulkan karena alat uji getaran massa tak seimbang tersebut tidak memiliki redaman.

6. Alat uji getaran massa tak seimbang tersebut merupakan alat uji yang memiliki getaran bebas.

7. Ketidak seimbangan awal yang dimiliki alat sangat kecil bila dibandingkan dengan ketak seimbangan yang terjadi bila massa takseimbang dipasang pada rotor.

VI. PENUTUP

6.1. Kesimpulan. Dari hasil penelitian “Perancangan, Pembuatan, dan Pengujian Alat Uji Getaran Massa Tak Seimbang” yang telah dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut :

1. Telah berhasil dibuat seperangkat “ Alat Uji Getaran Massa Tak Seimbang “ yang memenuhi kriteria perancangan yang ditentukan sebelumnya, yaitu : a. Perangkat uji dapat digunakan untuk

memperlihatkan getaran yang ditimbulkan oleh massa tak seimbang yang terjadi pada dua buah poros

sejajar yang berputar dengan kecepatan putar berbeda.

b. Perangkat uji berukuran kecil dan ringan, dengan massa total 7 kg, sehingga mudah dipindah-pindahkan sesuai dengan keperluan di laboratorium.

c. Perangkat uji memiliki frequensi pribadi yang rendah, yaitu 9,174 Hertz, 16,66 Hz, 27,77 Hz. Dengan frequensi serendah ini maka frequensi gejala resonasi getaran dapat diperlihatkan.

d. Perangkat uji dapat menunjukkan efek ketak seimbangan pada beberapa kecepatan putar.

e. Perangkat uji mudah dioperasikan. 2. Perangkat uji telah bekerja dengan baik,

karena dapat mensimulasikan getaran akibat dari massa tak seimbang.

3. Perangkat “Alat Uji Getaran Massa Tak Seimbang” ini dapat digunakan untuk peragaan getaran di Laboratorium Teknik Mesin Univ. Pancasila karena dapat memenuhi kriteria perancangan yang diharapkan.

6.2. Saran.

Saran-saran untuk pengembangan perangkat dan pengujian getaran dengan dua poros sejajar ini adalah sebagai berikut :

1. Perlu dilakukan penambahan redaman pegas sehingga saat pengujian hasil getaran dapat lebih mendekati kondisi sebenarnya.

2. Perlu dipikirkan alternatif konstruksi perangkat uji sehingga pengujian dapat dilakukan dengan memutar poros satu persatu. Dengan demikian karakteristik pengujian dapat lebih mempermudah pemodelan pengujian.

3. Perlu kelanjutan alat sensor getaran guna mempermudah pengujian yang dapat merekam sinyal getaran sehingga dihasilkan output berupa grafik vertikal dan horisontal sehingga lebih jelas dalam pembacaan grafik getaran.

DAFTAR PUSTAKA 1. Thomson, William T.,”TEORI GETARAN

DENGAN PENERAPANNYA” Edisi Ke2, Erlangga, Jakarta, 1986

2. Mulyanto Tri, ”Teknologi Proses Permesinan” Fakultas Teknik Universitas Pancasila, Bina Ilmu, Jakarta, 2007

3. Villianny, ” PERANCANGAN, PEMBUATAN, PEMODELAN DAN PENGUJIAN PERANGKAT UJI GETARAN DENGAN DUA MASSA TAK SEIMBANG”, Penelitian Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2000



40

4. Sularso, dan Suga, Kiyokatsu, ”DASAR PERENCANAAN DAN PEMILIHAN ELEMEN MESIN” Cetakan Kesebelas, Pradnya Paramitra, jakarta, 2004

5. Pribadi, Agung,ST, “ PERENCANAAN MESIN PENGUPAS SINGKANG”, Penelitian Teknik Mesin Univ. Pancasila, Jakarta, 2008

6. Harsokoesoemo, H. Darmawan, ”PENGANTAR PERANCANGAN TEKNIK (PERANCANGAN PRODUK)”, Edisi Kedua, Institut Teknologi Bandung, Bandung, 2004.

PERANCANGAN, PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ALAT UJI …

Documents

Transcript of PERANCANGAN, PEMBUATAN DAN PENGUJIAN ALAT UJI …